[01654101]铋酸锌-锗酸铈纳米棒复合生物滤料

课题来源与背景：生物滤池是污水处理的核心设备,在污水处理过程中起到了重要作用。生物滤料作为生物滤池的核心材料,决定着生物滤池的除污效率,所以生物滤料引起了人们的广泛研究兴趣。目前已有专利报道了多种生物滤料,例如国家发明专利“一种曝气生物滤池用双层复合生物滤料及其制备方法”（发明专利号：ZL201010018383.7）以凹土、硅藻土、粉煤灰和煤粉为原料,在950-1050 ℃烧结20分钟制备出了一种双层复合生物滤料,内层由凹土、粉煤灰组成,外层由凹土、硅藻土和煤粉组成。国家发明专利“一种污水处理用镁橄榄石生物滤料及其制备方法”（发明专利申请号：201410319474.2）以镁橄榄石原矿细粉、滑石细粉、氧化镁细粉及镁电气石微粉为原料,于110-150 ℃烘烤16-24 h,1300-1500 ℃煅烧2-4 h制备出了镁橄榄石生物滤料。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。然而,目前的生物滤料仍存在制备温度高,滤料表面会产生硬壳,不利于微生物的生长,污水脱色效果差、比表面积小、孔隙率低,或者生物滤料的制备过程复杂、时间过长等缺点。 技术原理及性能指标： 技术原理： 本成果以铋酸锌纳米棒、锗酸铈纳米棒作为主要原料、聚丙乙烯作为成孔剂、硅酸钠作为粘接剂、烷基聚氧乙烯醚作为分散剂,制备出生料球后在一定温度下干燥和烧结可以获得铋酸锌-锗酸铈纳米棒复合生物滤料。由于采用低温干燥和低温煅烧过程,所得铋酸锌-锗酸铈纳米棒复合生物滤料表面粗糙,热稳定性好、耐水性能优良、孔隙率高、比表面积大、吸附能力强、使用寿命长和可重复使用等特点,有利于滤料的成膜与生长。由于铋酸锌纳米棒和锗酸铈纳米棒具有良好的有机污染物光催化活性,在可见光作用下,通过铋酸锌纳米棒和锗酸铈纳米棒的复合光催化作用可以脱色降解污水中的有机污染物。 铋酸锌-锗酸铈纳米棒复合生物滤料的性能指标：（1）表面孔隙率：50-70%;（2）孔尺寸：500 nm-10 μm;（3）比表面积：3.4×104 m2/kg;（4）堆积空隙率：89%。 技术的创造性与先进性：本成果在于提供铋酸锌纳米棒作为主要原料,引入锗酸铈纳米棒,添加聚丙乙烯、硅酸钠和烷基聚氧乙烯醚等成分,得到具有比表面积大、孔隙率高、吸附能力强、热稳定性好、污水脱色降解能力强、有利于滤料成膜和微生物生长等特点的铋酸锌纳米棒复合生物滤料。本成果获得了国家发明专利1项。 技术的成熟程度,适用范围和安全性：本成果成熟度高,采用的铋酸锌纳米棒、锗酸铈纳米棒活性高、稳定性好、无毒、无害及无污染等特点,原料均是批量生产的材料,可以实现复合生物滤料的制备。本成果铋酸锌-锗酸铈纳米棒复合生物滤料具有良好的絮凝性,可以截留污水中的悬浮物和促进污水内胶体污染物的絮凝与沉淀,强化生物滤料的去污能力,所以本成果所得铋酸锌-锗酸铈纳米棒复合生物滤料在污水处理领域中具有良好的应用前景。 应用情况及存在的问题：项目成果产品的性能已达到实际应用要求,市场前景广阔。但是由于缺乏生产资金支持,所以本成果还未有实际应用。 成果简介：本成果公开了一种污水处理用铋酸锌-锗酸铈纳米棒复合生物滤料。铋酸锌-锗酸铈纳米棒复合生物滤料的质量百分比组成如下：铋酸锌纳米棒35-50%、锗酸铈纳米棒5-10%、聚丙乙烯10-16%、硅酸钠3-8%、烷基聚氧乙烯醚1-5%、水25-35%。本发明提供的铋酸锌-锗酸铈纳米棒复合生物滤料表面粗糙,热稳定性好、耐水性能优良,孔隙率高、比表面积大、吸附能力强、有利于滤料的成膜与生长等特点,可以脱色降解污水中的有机污染物,在污水处理领域具有良好的应用前景。