細菌載體材料制造技術

本發明專利技術涉及由無機非金屬材料顆粒與塑料粒子組成的復合材料。該復合材料尤其適合作為用于凈化裝置的細菌載體材料。它的特征在于適于細菌可以附著于較大的表面，以及可使該復合材料懸浮于凈化裝置的介質中的比重。本發明專利技術的復合材料的另一優點在于，由于復合材料特定的表面結構，粘附污泥與飽和細菌能夠從其表面脫落，從而使材料再生。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及由無機非金屬顆粒與塑料粒子組成的復合材料，其尤其適合作為細菌的載體材料。該載體材料的一個優選應用領域是污水處理裝置的生物階段。
技術介紹
在當前用于污水處理的大多數生物方法中，主要是利用微生物使用氧對有機污染物進行氧化的能力。因此，對于污水處理裝置的運行，非常關心的是提供一種載體材料，其為污水處理裝置中的細菌提供適合的生存條件。為此，關鍵在于，一方面提供細菌能在其形成菌落的盡可能大的表面；而另一方面，載體材料的比重相應于待處理液體的比重，使得載體材料可懸浮在該液體中并通過現有的流動而循環。所需細菌載體的另一個標準是具有足夠光滑的表面，使在載體材料上積聚的污泥，包括飽和細菌在內，可以時常從載體上脫落，從而為新生細菌的生長提供空間并因此使污水處理單元再生。已知在固定床過濾器中使用熔巖和/或小圓石作為細菌載體。但是，其缺點是載體比水比重大，因此不能懸浮。另一缺點是壓力損失大。在污水處理裝置中使用這些材料作為細菌載體的又一缺點是，在該情況下污染問題沒有得到滿意解決，并且該類載體材料的表面積太小。另外，已知在污水處理裝置中使用塑料載體，尤其是模塑材料基塑料載體。但是，它們的缺點在于最大僅為600m2/m3的小的表面積，以及它們部分地傾向于漂浮。還使用陶瓷基載體，但是它們也不理想，因為，一方面，它們不可懸浮，另一方面，它們的生產成本太高。專利技術概述鑒于上述現有技術，本專利技術的目的是提供用于污水處理裝置的細菌載體材料，其具有大的比表面積以利于細菌形成菌落，其可懸浮于污水處理裝置的含水介質中，并且其在運行期間通過足夠光滑的表面使得污泥及飽和細菌脫落。通過權利要求1的復合材料實現了本專利技術的這個目的。從屬權利要求2和3描述了復合材料的優選實施方案。本專利技術還涉及本專利技術的復合材料在作為細菌載體材料中的用途。權利要求4-6中描述了本專利技術的該方面。本專利技術還涉及本專利技術的復合材料的制備方法。權利要求7和8描述了該方法。專利技術詳述1.定義1.1除非另有所指，本說明書中所用的術語“孔”、“有孔的”以及“孔隙率”的意思是指開放的孔。因此，這些術語涉及可從外界到達的孔。1.2“比表面積”是按照DIN 66131采用BET方法通過氮吸附測定的。1.3可到達的(開放)“孔隙率”是按照DIN 66133利用水銀孔隙率計測定的。1.4“粒度”是按照DIN 53477通過篩分分析測定的。1.5“孔隙率”由式(I)定義P＝V×100％/(1/S+V) (I)其中P是孔隙率，S是真比重，并且V是比孔容。1.7“比孔容”和“孔徑”是按照DIN 66133使用水銀孔隙率計測定的。當通過水銀孔隙率計測量比孔容時，檢測滲透入樣品的水銀的量以及所需的壓力。通過這些數據，利用水銀的已知毛細力，可以得到孔容和孔徑。基于水銀只能滲入可到達的孔這一事實，測量只能確定開放孔隙率。1.8“真比重”(固體比重)是按照DIN 66137-2測定的。2.無機非金屬材料在本專利技術的復合材料中所用的無機非金屬材料的作用是提供足夠大的表面積以用于細菌形成菌落。除了比表面積的大小外，其結構也是適合細菌形成菌落的關鍵。對于細菌形成菌落，特別優選無機非金屬材料具有可從外界到達的孔并且該孔不是太小，以確保與周圍介質有充分的材料交換。根據本專利技術，通過具有下列特征的惰性材料滿足上述要求-10,000m2/m3至1,000,000m2/m3的比表面積，-10％至80％的孔隙率-至少50％的孔具有0.1μm至1000μm的孔徑，以及-多于50％的顆粒具有0.1mm至50mm的粒度材料的比表面積優選為25,000m2/m3至500,000m2/m3，更優選為100,000m2/m3至500,000m2/m3。類似地，有利地使用其中至少80％的孔的孔徑優選為0.5μm至100μm的材料，更優選為5μm至50μm。還優選70％的材料的粒度為0.1mm至50mm，更優選為1mm至20mm。所用材料的(開放)孔隙率優選為40％至80％，更優選為50％至70％。無機非金屬材料(下述塑料材料亦然)的特征還在于，當它在周圍介質中(即，通常在含水介質中)用作細菌載體時，它在周圍介質中是惰性的，也就是說它既不溶解也不發生化學反應。對無機非金屬材料的化學組成不作具體限定，只要它滿足上述要求即可。例如，可以根據本專利技術使用下列無機非金屬材料沸石、活性炭、粘土顆粒、多孔硅酸鹽材料。DE 100 22 798公開了一種特別優選的材料。使用常規技術制備本專利技術的無機非金屬材料。通過研磨和/或篩分得到無機非金屬材料的適當粒度。3.塑料粒子根據本專利技術使用的塑料粒子的作用是，一方面，通過與無機非金屬材料結合，使復合材料的比重與周圍介質的比重相應，從而使該復合材料懸浮于該介質中。另一方面，通過比無機非金屬材料更光滑的塑料材料表面，使污泥和飽和細菌從復合材料的表面脫離。為實現該目的，希望塑料粒子的比重為0.6g/cm3至1.2g/cm3，優選為0.9g/cm3至1.1g/cm3；比表面積為50m2/m3至1000m2/m3，優選為100m2/m3至500m2/m3；并且多于50％的塑料粒子的粒徑為5mm至100mm，優選8mm至60mm。基本上每種塑料材料都適用于本專利技術，只要能夠由其制得滿足上述條件的粒子即可。本專利技術使用的典型塑料為PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PS(聚苯乙烯)、PU(聚氨酯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)以及PVC(聚氯乙烯)。對塑料粒子的形狀不作具體限定，可以使用球形、盤形、透鏡狀或立方體形的粒子，混合形狀的粒子以及完全不規則形狀的粒子。通過制備過程確定顆粒的大小與形狀。4.復合材料復合材料的一個基本特征是既有無機非金屬材料顆粒又有塑料粒子。它們的相對重量比(無機非金屬材料∶塑料粒子)通常為85∶15至15∶85。成分的精確重量比可以通過所需復合材料的比重以及成分的比重來確定，并且可由本領域所屬技術人員容易地實現。當用作污水處理裝置中的細菌載體材料時，根據污水處理裝置中介質的比重來確定復合材料的比重。考慮到顆粒的可懸浮性，有利地選擇復合材料的比重使之與介質比重的偏差不超過20％。更優選復合材料的比重與介質比重的偏差不超過10％。特別優選復合材料的比重在介質比重的±5％范圍內。這就是說，例如對于比重為1g/cm3的介質，復合材料的比重應為0.8g/cm3至1.2g/cm3，優選0.9g/cm3至1.1g/cm3，更優選0.95g/cm3至1.05g/cm3。希望復合材料的成分互相結合，從而當使用時(例如，當用于污水處理裝置的運行時)，它們能夠承受產生的機械載荷。對于成分的結合方式不作具體限定，并且可以包括在塑料粒子熔融條件下擠壓，以及成分的粘結。對復合材料內成分的空間排列也不作具體限定。因此，在本專利技術的復合材料中，除了無機非金屬材料顆粒與塑料粒子之間的接觸點外，還可以存在無機非金屬顆粒自身之間的和/或塑料粒子自身之間的接觸點。還優選選擇復合材料的成分并使之互相結合，從而使復合材料的比表面積為500m2/m3至750,000m2/m3，更優選為10,000m2/m3至700,000m2/m3。對復合材料顆粒的大小與形狀基本不作限定。但是，已證實具有環形底面的盤形顆粒是有利的，其直徑為1cm至10cm本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種比重為０．８ｇ／ｃｍ↑［３］至１．２ｇ／ｃｍ↑［３］的復合材料，包括下列成分：（ａ）一種或多種無機非金屬材料的顆粒，其具有１０，０００ｍ↑［２］／ｍ↑［３］至１，０００，０００ｍ↑［２］／ｍ↑［３］的比表面積，１０％至８０％的孔 隙率，其中至少５０％的孔具有０．１μｍ至１０００μｍ的孔徑，并且其中超過５０％的顆粒具有０．１ｍｍ至５０ｍｍ的粒度；以及（ｂ）一種或多種塑料粒子，其具有０．６ｇ／ｃｍ↑［３］至１．２ｇ／ｃｍ↑［３］的比重，５０ｍ↑［２］／ｍ↑［３］ 至１０００ｍ↑［２］／ｍ↑［３］的比表面積，其中大于５０％的塑料粒子具有０．０１ｍｍ至１００ｍｍ的粒度。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：安東尼奧吉安格拉索，
申請(專利權)人：弗萊德爾水系公司，
類型：發明
國別省市：DE[德國]