[发明专利]一种碲酸锑纳米棒生物滤料

说明书

技术领域

本发明属于生物滤料技术领域，具体涉及一种污水处理用碲酸锑纳米棒生物滤料。

背景技术

曝气生物滤池是二十世纪九十年代发展起来处理污水的工艺方法，在生活与工业污水的深度净化治理方面起到了重要作用。轻质、开孔结构、高比表面积及无二次污染的生物滤料是曝气生物滤料的关键材料，是制约此工艺大规模推广应用的关键因素。

目前已经开发出了多种水处理生物滤料，例如国家发明专利“生物滤料及其制备方法”(发明专利申请号：201310662817.0)以磁铁矿、牡蛎壳粉、红土矿、硅藻土和煤灰为原料，在85-105℃下烘干，再于800-900℃煅烧制备出了一种复合生物滤料。国家发明专利“一种烟气除臭生物滤料制作方法”(发明专利申请号：201410223025.8)以70-75％含水率的活性污泥、活性碳、秸秆和腐熟剂为原料，经过15-20天风干，每隔2天充分搅拌一次，制备出了可以吸收烟气中臭味的除臭生物滤料。国家发明专利“凹土基支架-复合凹土/聚氨酯网状海绵组合生物滤料”(发明专利申请号：201010251773.9)以贯穿的凹土空心环柱体为固载支架，添加有机改性凹土的聚氨酯网状海绵发泡料原位发泡形成了组合生物滤料。国家发明专利“以沸石为原料制取污水处理用生物滤料的方法”(发明专利申请号：201010269014.5)以沸石为原料，通过选矿、破碎、筛分和烧结过程于800-900℃、保温60-120min制备出了一种污水处理用生物滤料。虽然目前的生物滤料可以用于污水处理，但是也存在制备温度高，导致滤料表面产生硬壳，不利于微生物的生长，生物相容性较差，或者制备时间长及制备过程复杂，污水脱色效果差、强度低、比表面积小、孔隙率低、使用寿命短等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供碲酸锑纳米棒作为主要原料，引入钨酸铋纳米片，添加木粉、聚乙烯醇和木质素磺酸钠等成分，得到具有比表面积大、孔隙率高、吸附能力强、化学与热稳定性好、污水脱色能力强、有利于微生物挂膜和微生物生长、无二次污染等特点的碲酸锑纳米棒生物滤料。

本发明所提供的碲酸锑纳米棒生物滤料的质量百分比组成如下：

碲酸锑纳米棒30-50％、木粉8-20％、聚乙烯醇2-7％、木质素磺酸钠1-4％、钨酸铋纳米片7-15％、水22-33％。

所述碲酸锑纳米棒的直径为20-100nm、长度为1-2μm。

所述钨酸铋纳米片的厚度为20nm，整个纳米片的长度为1μm。

本发明所提供的碲酸锑纳米棒的具体制备方法如下：

以碲酸钠、氯化锑作为原料，水为溶剂，其中碲酸钠与氯化锑的摩尔比为1:1，将碲酸钠、氯化锑与水均匀混合后置于反应容器内并密封，于温度100-200℃、保温12-36h，其中碲酸钠与氯化锑的重量不大于水重量的45％。

本发明所提供的钨酸铋纳米片的具体制备方法如下：

以钨酸钠、氯化铋和十二烷基磺酸钠(SDS)作为原料，水为溶剂，其中钨酸钠与氯化铋的摩尔比为1:1，SDS占水的质量百分比为1-5％，将钨酸钠、氯化铋、SDS与水均匀混合后置于反应容器内并密封，于温度100-200℃、保温12-36h，其中钨酸钠与氯化铋的重量不大于水重量的45％。

本发明所提供的碲酸锑纳米棒生物滤料的具体制备方法如下：

首先按照比例计量称取碲酸锑纳米棒、木粉、聚乙烯醇、木质素磺酸钠、钨酸铋纳米片和水，然后将碲酸锑纳米棒、木粉、聚乙烯醇、木质素磺酸钠、钨酸铋纳米片与水均匀混合。在成球机中按照成球工艺制备出生料球，成球大小3-10mm。将生料球放入烘箱，于100℃、保温2-3h，随后将烘干后的生料球放入马弗炉中于400-600℃、烧结2-4h，自然冷却，最后得到了碲酸锑纳米棒生物滤料。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

1、本发明以碲酸锑纳米棒、钨酸铋纳米片作为主要原料、木粉作为成孔剂、聚乙烯醇作为粘接剂、木质素磺酸钠作为分散剂，制备出生料球后在一定温度下干燥和煅烧可以制备出碲酸锑纳米棒生物滤料。本发明采用低温干燥和低温烧结过程，制备出的生物滤料表面粗糙，具有热稳定性好、耐水性能优良，比表面积大、孔隙率高、吸附能力强、使用寿命长及可重复使用等特点，有利于微生物膜的形成与生长。

2、本发明采用的碲酸锑纳米棒和钨酸铋纳米片具有良好的有机污染物光催化降解性能，在可见光作用下，通过碲酸锑纳米棒和钨酸铋纳米片的复合光催化作用可以脱色降解污水中的有机污染物。