本申請涉及污水處理，尤其是涉及一種鋁硅納米微孔材料與污水處理裝置。

背景技術(shù)：

1、污水處理是為使污水達到排入某一水體或再次使用的水質(zhì)要求對其進行凈化的過程。污水處理被廣泛應(yīng)用于建筑、農(nóng)業(yè)，交通、能源、石化、環(huán)保、城市景觀、醫(yī)療、餐飲等各個領(lǐng)域。

2、在污水處理中通常會用到絮凝劑。絮凝劑是一類用于除去或降低水中濁度或懸浮物，使其產(chǎn)生大顆粒的凝聚體，加快水中雜質(zhì)和污泥沉降速度的化學(xué)藥品。包括無機和有機絮凝劑兩大類。無機絮凝劑主要有鋁鹽和鐵鹽兩種，如硫酸鋁、聚氧化鋁、氯化鐵和硫酸亞鐵等。有機絮凝劑按其帶電性可分為陰離子型、陽離子型和非離子型三類。主要有聚丙烯酸鈉、羧甲基纖維素、聚乙烯基亞胺、聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯酰胺等。其中，無機絮凝劑單獨使用絮凝效果差，一般使用有機絮凝劑或者有機絮凝劑與無機絮凝劑配合使用。

3、有機絮凝劑在使用過程中對濃度、ph值以及攪拌條件的要求比較高，且濃度與ph值是處于不斷變化中，在實際使用過程中需要根據(jù)條件的變化實時調(diào)整各工藝參數(shù)，才能達到最佳的處理效果，操作過程較為繁瑣。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了實現(xiàn)對污水中的污染物進行便捷且高效的去除，本申請?zhí)峁┮环N鋁硅納米微孔材料與污水處理裝置。

2、第一方面，本申請?zhí)峁┮环N鋁硅納米微孔材料，采用如下技術(shù)方案。

3、一種鋁硅納米微孔材料，其由不導(dǎo)電非晶體二氧化硅的鋁硅殼體和超導(dǎo)的鋁硅納米微孔組成，所述鋁硅納米微孔材料的比表面積為60-70m2/g；

4、其制備方法為：

5、s1.制備鋁硅納米材料；

6、s2.氣相摻雜；

7、用四乙酰丙酮鈦與乙酰丙酮鐵混合作為前驅(qū)氣體，氫氣作為氣體載體，在cvd反應(yīng)室內(nèi)與鋁硅納米材料進行反應(yīng)；反應(yīng)溫度為400-500℃，反應(yīng)壓力為2.5-4.0kpa，氣體流速為200-300ml/min，反應(yīng)時間為20-30min；

8、反應(yīng)完成后退火處理；

9、s3.非晶體二氧化硅殼體的形成；

10、將氣相摻雜后鋁硅納米材料分散在含有二氧化硅前驅(qū)體的溶膠中，通過水解和縮合反應(yīng)在材料表面形成二氧化硅層，反應(yīng)的ph值為3-5，反應(yīng)溫度為35-45℃，反應(yīng)時間為30-40h，反應(yīng)完成后，離心、洗滌、干燥、煅燒得到鋁硅納米微孔材料。

11、通過采用上述技術(shù)方案，用四乙酰丙酮鈦與乙酰丙酮鐵混合對鋁硅納米材料進行導(dǎo)電性能調(diào)控，四乙酰丙酮鈦與乙酰丙酮鐵被加熱至氣態(tài)，然后與載氣（如氮氣或氬氣）一起引入到反應(yīng)室中，在鋁硅納米材料表面，四乙酰丙酮鈦分解，釋放出鈦原子，這些鈦原子與基底材料中的鋁和硅原子反應(yīng)，形成鈦基化合物；乙酰丙酮與氫氣在高溫下，在鋁硅納米材料的表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成鐵的氧化物或氫氧化物等固態(tài)物質(zhì)，并沉積在材料表面。然后在硅鋁材料外形成非晶體二氧化硅殼體，得到鋁硅納米微孔材料。

12、將鋁硅納米微孔材料應(yīng)用于污水處理中，在鋁硅納米微孔材料表面形成不平衡電位和外場電位，使得污水中的污染物被快速的物理絮凝、沉淀。此外，本申請得到的鋁硅納米微孔材料具有較強的吸附力，把超細微粒物質(zhì)、色度、有毒有害物質(zhì)和氣味吸附到處理劑表面，快速絮凝沉淀并與水體分離。在處理過程中對濃度、ph值以及攪拌條件沒有高要求，其優(yōu)異的吸附性能與電場作用，使得鋁硅納米微孔材料與污水混合接觸就可以達到除去污水中污染物的效果。最后，鋁硅納米微孔材料具有巨大的比表面積，可以用其作載體，微生物在鋁硅巨大的比表面積上繁殖，去除污水中的污染物。

13、進一步的，所述s1.制備鋁硅納米材料的具體方法為：

14、將硫酸鋁溶解得到硫酸鋁溶液，向硫酸溶液中加入四丙基氫氧化銨，密封攪拌反應(yīng)3h，得到無色透明液體；

15、然后向無色透明液體中加入正硅酸四乙酯反應(yīng)9-10h，然后加入聚乙二醇，得到反應(yīng)液；

16、將反應(yīng)液在100-120℃下水熱晶化24h，然后冷卻至25-30℃后抽濾，留取固形物，固形物干燥后研磨、煅燒，得到鋁硅納米材料。

17、進一步的，所述硫酸鋁與聚乙二醇的重量比為1：（25-35）。

18、通過采用上述技術(shù)方案，以硅鋁溶膠前驅(qū)體，與聚乙二醇軟模板劑混合，水熱處理制備鋁硅納米材料，聚乙二醇量起到結(jié)構(gòu)導(dǎo)向作用，控制鋁硅納米材料晶體的形成，得到孔結(jié)構(gòu)致密且均勻的鋁硅納米材料，為后續(xù)的導(dǎo)電性能調(diào)控以及非晶體二氧化硅殼體的形成，提供良好的基礎(chǔ)。

19、進一步的，所述s2.氣相摻雜中，四乙酰丙酮鈦與乙酰丙酮鐵的重量比為1：（1.2-1.5）。

20、進一步的，所述s2.氣相摻雜中，反應(yīng)溫度為450℃，反應(yīng)壓力為3.0kpa，氣體流速為240ml/min，反應(yīng)時間為25min。

21、進一步的，所述s3.?非晶體二氧化硅殼體的形成中，含有二氧化硅前驅(qū)體的溶膠的制備方法為：將四甲氧基硅烷溶解在乙醇中，得到體積百分比為5-10%的四甲氧基硅烷溶液，然后向四甲氧基硅烷溶液中加入酸性催化劑進行水解，再加入堿性催化劑得到含有二氧化硅前驅(qū)體的溶膠。

22、進一步的，所述s3.?非晶體二氧化硅殼體的形成中，氣相摻雜后鋁硅納米微孔材料與四甲氧基硅烷的配比為1g鋁硅納米微孔材料對應(yīng)10ml四甲氧基硅烷。

23、進一步的，所述s3.非晶體二氧化硅殼體的形成中，通過水解和縮合反應(yīng)在材料表面形成二氧化硅層的反應(yīng)的ph值為4，反應(yīng)溫度為40℃，反應(yīng)時間為35h。

24、通過采用上述技術(shù)方案，調(diào)控非晶體二氧化硅殼體的形成條件，控制非晶體二氧化硅殼體的厚度與均勻度，得到綜合性能優(yōu)異的鋁硅納米微孔材料。

25、第二方面，本申請?zhí)峁┮环N污水處理裝置，采用如下技術(shù)方案。

26、一種污水處理裝置，包括一級處理裝置與二級處理裝置，其中二級處理裝置包括靜態(tài)管道混合器與沉降池，污水與鋁硅納米微孔材料在靜態(tài)管道混合器內(nèi)混合后進入沉降池內(nèi)進行沉淀。

27、進一步的，所述鋁硅納米微孔材料與污水的比例為：每噸污水加入0.1-0.15kg的鋁硅納米微孔材料。

28、綜上所述，本申請具有以下有益效果：

29、用四乙酰丙酮鈦與乙酰丙酮鐵混合對鋁硅納米材料進行導(dǎo)電性能調(diào)控，然后在硅鋁材料外形成非晶體二氧化硅殼體，得到鋁硅納米微孔材料。將鋁硅納米微孔材料應(yīng)用于污水處理中，在鋁硅納米微孔材料表面形成不平衡電位和外場電位，使得污水中的污染物被快速的物理絮凝、沉淀。此外，本申請得到的鋁硅納米微孔材料具有較強的吸附力，把超細微粒物質(zhì)、色度、有毒有害物質(zhì)和氣味吸附到處理劑表面，快速絮凝沉淀并與水體分離。在處理過程中對濃度、ph值以及攪拌條件沒有高要求，其優(yōu)異的吸附性能與電場作用，使得鋁硅納米微孔材料與污水混合接觸就可以達到除去污水中污染物的效果。

技術(shù)特征：

1.一種鋁硅納米微孔材料，其特征在于，其由不導(dǎo)電非晶體二氧化硅的鋁硅殼體和超導(dǎo)的鋁硅納米微孔組成，所述鋁硅納米微孔材料的比表面積為60-70m2/g；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁硅納米微孔材料，其特征在于，所述s1.制備鋁硅納米材料的具體方法為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種鋁硅納米微孔材料，其特征在于，所述硫酸鋁與聚乙二醇的重量比為1：（25-35）。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁硅納米微孔材料，其特征在于，所述s2.氣相摻雜中，四乙酰丙酮鈦與乙酰丙酮鐵的重量比為1：（1.2-1.5）。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鋁硅納米微孔材料，其特征在于，所述s2.氣相摻雜中，反應(yīng)溫度為450℃，反應(yīng)壓力為3.0kpa，氣體流速為240ml/min，反應(yīng)時間為25min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁硅納米微孔材料，其特征在于，所述s3.?非晶體二氧化硅殼體的形成中，含有二氧化硅前驅(qū)體的溶膠的制備方法為：將四甲氧基硅烷溶解在乙醇中，得到體積百分比為5-10%的四甲氧基硅烷溶液，然后向四甲氧基硅烷溶液中加入酸性催化劑進行水解，再加入堿性催化劑反應(yīng)得到含有二氧化硅前驅(qū)體的溶膠。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種鋁硅納米微孔材料，其特征在于，所述s3.?非晶體二氧化硅殼體的形成中，氣相摻雜后鋁硅納米微孔材料與四甲氧基硅烷的配比為1g鋁硅納米微孔材料對應(yīng)10ml四甲氧基硅烷。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鋁硅納米微孔材料，其特征在于，所述s3.?非晶體二氧化硅殼體的形成中，通過水解和縮合反應(yīng)在材料表面形成二氧化硅層的反應(yīng)的ph值為4，反應(yīng)溫度為40℃，反應(yīng)時間為35h。

9.一種污水處理裝置，其特征在于：包括一級處理裝置與二級處理裝置，其中二級處理裝置包括靜態(tài)管道混合器(3)與沉降池(4)，污水與權(quán)利要求1-8任一所述的鋁硅納米微孔材料在靜態(tài)管道混合器(3)內(nèi)混合后進入沉降池(4)內(nèi)進行沉淀。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種污水處理裝置，其特征在于，所述鋁硅納米微孔材料與污水的比例為：每噸污水加入0.1-0.15kg的鋁硅納米微孔材料。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種鋁硅納米微孔材料與污水處理裝置。一種鋁硅納米微孔材料，其由不導(dǎo)電非晶體二氧化硅的鋁硅殼體和超導(dǎo)的鋁硅納米微孔組成，其制備方法為：S1.制備鋁硅納米材料；S2.用四乙酰丙酮鈦與乙酰丙酮鐵混合，氫氣作為氣體載體，與鋁硅納米材料反應(yīng)；退火處理；S3.非晶體二氧化硅殼體形成；將S2處理后的鋁硅納米材料分散在含有二氧化硅前驅(qū)體的溶膠中，通過水解和縮合反應(yīng)在材料表面形成二氧化硅層，反應(yīng)完成后，離心、洗滌、干燥、煅燒得到鋁硅納米微孔材料。得到的材料具有較強的吸附力與比表面積，吸附污染物，并在表面形成不平衡電位和外場電位，使得污水中的污染物被快速的物理絮凝、沉淀。

技術(shù)研發(fā)人員：任劍,金玲仙,孔政,喬怡娜
受保護的技術(shù)使用者：水清華（天津）生態(tài)科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23