[发明专利]改性废弃莲蓬壳的微生物填料及其制备方法

说明书

本发明提供一种改性废弃莲蓬壳的微生物填料及其制备方法。所述改性废弃莲蓬壳的微生物填料是由莲蓬去其果实后改性加工而成。所述改性废弃莲蓬壳的微生物填料的制备方法包括清洗莲蓬壳；烘干莲蓬壳；加热形成碳化莲蓬壳；NH₄H₂PO₄溶液中浸泡后再次加热形成多孔碳化莲蓬壳；Ti(SO₄)₂溶液中浸泡、加入Na₂CO₃溶液后超声反应，并第三次加热形成所述改性废弃莲蓬壳的微生物填料。本发明提供的改性废弃莲蓬壳的微生物填料及其制备方法解决了在将莲蓬壳作为填料时所存在的生物降解性好、使用寿命较短，强度小、比表面积小、孔隙率低等缺陷。

技术领域

本发明涉及生物填料领域，具体涉及一种改性废弃莲蓬壳的微生物填料及其制备方法。

背景技术

生物膜法是污水处理中一种常用的工艺。通过污水与生物膜接触，利用膜内微生物对污水中的有机物进行降解，使污水得到净化，同时生物膜内的微生物不断生长与繁殖。生物膜法的关键是形成性能优良的生物膜，而为生物膜提供附着生长固定的填料（或载体）作为生物膜法工艺的核心部分，其性能直接影响制约着工艺的处理效率，较好的生物学特性是填料作为生物膜反应器内微生物的载体所应具备的主要性能。

目前，在生物膜法中所使用的填料主要分为无机和有机两类。无机类填料主要有沸石、陶粒、矿渣等，其普遍具有机械强度高、化学性质相对稳定，比表面较大，原材料来源广，价格低廉的优点。但是，无机类填料存在着密度大，保持流化态能耗高，后期易破损，使用寿命不长的缺点。有机类填料主要由PVC、PE、PP材质制成，其具有外形尺寸规整，密度接近于水，易于成流化态，使用寿命较长，比表面积大的优点。但是，有机类填料存在着生物相容性较差，生物膜附着较慢，生物膜总量不高等不足。

莲蓬在湖南、湖北等南方地区有着广泛种植面积，是当地一种重要的经济作物。莲蓬壳是莲蓬去其果实后的产物，其主要成分为纤维素，且具有膨松多孔的结构。然而，大部分莲蓬壳作为废弃物被弃用，未能得到资源化的利用，造成了资源的浪费。莲蓬壳作为天然有机类填料具有亲水性、生物相容性好的特性，但其也存在着生物降解性好而导致使用寿命较短，强度小、比表面积小、孔隙率低等缺陷，难以将其作为生物填料实际应用于生物膜法。因此，必须对废弃莲蓬壳进行改性，以提高其抗生物降解性、强度、比表面积、孔隙率等性能。

发明内容

为解决将莲蓬壳作为填料时所存在的生物降解性好、使用寿命较短，强度小、比表面积小、孔隙率低等缺陷，本发明提供一种解决上述缺陷的改性废弃莲蓬壳的微生物填料及其制备方法。

一种改性废弃莲蓬壳的微生物填料，其制备方法包括：

步骤1，清洗莲蓬壳；

步骤2，烘干莲蓬壳；

步骤3，将烘干后的莲蓬壳在保护气氛中以恒定的升温速率加热到600~1000℃，保温反应一段时间，形成碳化莲蓬壳；

步骤4，将碳化莲蓬壳置于NH₄H₂PO₄溶液中浸泡一段时间，然后在保护气氛中以恒定的升温速率加热到600~1000℃，保温反应一段时间，形成多孔碳化莲蓬壳；

步骤5，将多孔碳化莲蓬壳置于Ti(SO₄)₂溶液中浸泡一段时间，然后加入Na₂CO₃溶液，再将盛有Ti(SO₄)₂、多孔碳化莲蓬壳、Na₂CO₃的容器置于超声波反应器中，超声反应一段时间；将超声反应后的多孔碳化莲蓬壳在保护气氛中以恒定的升温速率加热到600~1000℃，保温反应一段时间，形成所述改性废弃莲蓬壳的微生物填料。