【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于污水處理，特別涉及一種生物填料及其制備方法和應用。
技術介紹
1、反硝化脫氮是指在缺氧條件下，自養或異養微生物利用底物提供的電子進行新陳代謝，將硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮還原成氮氣，從而去除的過程。生物脫氮的實質是電子傳遞，微生物氧化電子供體產生電子，經呼吸鏈將電子傳遞給底物，完成污染物的還原。反硝化脫氮的效率主要受微生物活性、生物膜穩定性和電子傳遞效率等的影響，而在缺氧條件下，微生物代謝緩慢、電子傳遞效率低，污染物的去除往往需要較長的時間。目前，反硝化脫氮多依賴于有機碳源的添加，但傳統有機碳源需連續投加，大幅增加了廢水處理的成本。
2、近年來，越來越多可催化強化生物脫氮反應的物質被研究者發現，如某些納米材料、氧化還原介質、金屬離子、低聚物等，它們可以為微生物反硝化過程提供電子，促進微生物胞外聚合物(eps)分泌，改善反硝化過程中的電子轉移。如氧化還原介質可以同時作為電子供體和電子受體，形成“橋聯”作用，降低電子傳遞的難度；又如環糊精通過促進微生物eps的產生來改善生物膜的特性，提高電子傳遞系統活性，從而加速污染物的去除效率。然而，這些能夠催化微生物反硝化脫氮的促進劑常因具有良好的水溶性而使其容易流失，無法長效發揮作用，還可能產生二次污染。有研究將β-環糊精與環氧氯丙烷交聯制備改性生物炭，其通過將生物炭進行酸活化豐富表面羥基；將β-環糊精與環氧氯丙烷在堿液中混合得到交聯溶液；將活化的生物炭加入交聯溶液中得到β-環糊精改性生物炭。該研究能夠提高低c/n下的反硝化速率，同時有效緩解亞硝酸鹽積累問題，實現更徹底的反
3、因此，提供一種可提高微生物反硝化脫氮效率且綠色環保的生物填料具有十分重要的意義。
技術實現思路
1、本專利技術旨在解決上述現有技術中存在的一個或多個技術問題，至少提供一種有益的選擇或創造條件。具體而言，本專利技術提供一種生物填料，其可提高微生物反硝化脫氮效率，且綠色環保。
2、本專利技術的專利技術構思：本專利技術生物填料包括載體、脫氮促進劑、多酚-金屬網絡結構；所述載體具有多孔結構；所述多酚-金屬網絡結構負載在所述載體的表面和內部，且所述多酚-金屬網絡結構將所述脫氮促進劑包覆在所述載體的表面、所述載體的內部及所述多酚-金屬網絡中。多酚-金屬網絡結構中的多酚物質具有良好的粘附能力，多酚物質中的酚羥基與金屬離子發生共沉積絡合，在載體表面和內部形成多酚-金屬網狀結構，且酚羥基可通過鍵合作用捕獲大量的脫氮促進劑，脫氮促進劑被多酚-金屬網絡結構包覆在載體的表面、載體的內部及多酚-金屬網絡中，避免了因脫氮促進劑溶出造成的原料損失和二次污染，且提高了脫氮促進劑的負載量和負載強度，豐富了載體表面官能團的數量和種類，進而提高反硝化過程中的電子傳遞效率，提高生物反硝化過程的脫氮速率。
3、因此，本專利技術的第一方面提供一種生物填料。
4、具體的，所述生物填料包括載體、脫氮促進劑、多酚-金屬網絡結構；
5、所述載體具有多孔結構；
6、所述多酚-金屬網絡結構負載在所述載體的表面和內部，且所述多酚-金屬網絡結構將所述脫氮促進劑包覆在所述載體的表面、所述載體的內部及所述多酚-金屬網絡中。
7、具體的，所述載體的內部指載體的多孔結構的孔表面。
8、具體的，所述載體表面的官能團包括羥基官能團，羥基官能團的存在可以促進生物膜的形成和穩定，且羥基的親水性有助于微生物在生物填料表面形成連續的、致密的生物膜層，這有助于提高生物膜的抗沖擊能力和耐負荷能力。同時，羥基官能團具有一定的吸附能力，可以與污水中的某些污染物發生化學反應或物理吸附，從而將其從水中去除，這種吸附作用有助于提升生物填料的整體處理效果。
9、優選地，所述載體包括礦石類材料、碳基材料、多孔納米復合材料中的至少一種。
10、優選地，所述多孔納米復合材料包括無機多孔納米材料、有機多孔納米材料中的至少一種。
11、優選地，所述無機多孔納米材料包括多孔二氧化硅、多孔羥基磷灰石中的至少一種。
12、具體的，所述無機多孔納米材料具有良好的機械性能和穩定性。
13、優選地，所述有機多孔納米材料包括多孔聚合物、多孔碳材料中的至少一種。
14、優選地，多孔聚合物包括固有微孔聚合物(pims)、超交聯聚合物(hcps)、共軛微孔聚合物(cmps)中的至少一種。
15、具體的，所述有機多孔納米材料具有良好的生物相容性和可加工性。
16、優選地，所述載體包括沸石、高嶺石、生物炭、石墨烯、碳納米管中的至少一種。
17、優選地，所述載體的粒徑為1-11mm；進一步優選地，所述載體的粒徑為1-10mm。
18、優選地，所述多孔結構的孔徑為0.1-200nm；進一步優選地，所述多孔結構的孔徑為1-100nm。
19、優選地，所述脫氮促進劑包括為微生物反硝化提供電子的物質、促進生物電子傳遞效率的物質中的至少一種。
20、進一步優選地，所述脫氮促進劑包括環糊精、醌類物質、維生素中的至少一種。
21、優選地，所述環糊精包括α-環糊精、β-環糊精、γ-環糊精中的至少一種。
22、進一步優選地，所述環糊精包括β-環糊精。
23、優選地，所述醌類物質包括9,10-蒽醌、2-羥基-1,4-萘醌、蒽醌-2-磺酸鈉、甲萘醌中的至少一種；進一步優選地，所述醌類物質包括蒽醌-2-磺酸鈉。
24、具體的，β-環糊精可以通過調控微生物體內的碳代謝途徑，促進用于反硝化過程的電子供體(如煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(還原態)(nadh))和能量載體(如腺嘌呤核苷三磷酸(atp))的合成，這有助于提升微生物底物代謝對反硝化的供給效率，從而增強脫氮效果。
25、具體的，蒽醌-2-磺酸鈉作為一種典型的氧化還原介質，能夠加速氧化還原反應中電子供體與電子受體間的電子傳遞速率。蒽醌-2-磺酸鈉能夠緩解呼吸鏈抑制劑對電子傳遞速率的抑制，恢復部分細胞內電子傳遞(iet)，使硝酸鹽(no3--n)更有效地向氮氣轉化。這種電子傳遞的加速作用直接促進了反硝化反應的進行。
26、優選地，所述維生素包括維生素b1。
27、優選地，所述多酚-金屬網絡結構中的多酚包括單寧酸、沒食子酸、兒茶酸、白藜蘆醇中的至少一種。
28、進一步優選地，所述多酚-金屬網絡結構中的多酚包括單寧酸。
29、優選地，所述多酚-金屬網絡結構中金屬離子包括fe2+、fe3+、cu2+、mn2+、zn2+、ca2+、mg2+中的至少一種。
30、具體的，多酚-金屬網絡結構中的多酚因具有大量的酚羥基，對各種表面具有良好的粘附能力，使得多酚能夠粘附在載體的表面及載體內部多孔結構的孔表面，且由于多酚物質大量的酚羥基的存在以及脫氮促進劑的羥基的存在，多酚物質可以通過鍵合作用捕本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種生物填料，其特征在于，包括載體、脫氮促進劑、多酚-金屬網絡結構；
2.根據權利要求1所述的生物填料，其特征在于，所述載體包括礦石類材料、碳基材料、多孔納米復合材料中的至少一種。
3.根據權利要求1所述的生物填料，其特征在于，所述載體的粒徑為1-11mm；和/或，所述多孔結構的孔徑為0.1-200nm。
4.根據權利要求1所述的生物填料，其特征在于，所述脫氮促進劑包括為微生物反硝化提供電子的物質、促進生物電子傳遞效率的物質中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的生物填料，其特征在于，所述多酚-金屬網絡結構中的多酚包括單寧酸、沒食子酸、兒茶酸、白藜蘆醇中的至少一種；和/或，所述多酚-金屬網絡結構中金屬離子包括Fe2+、Fe3+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Ca2+、Mg2+中的至少一種。
6.權利要求1-5任一項所述的生物填料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述溶液A中，所述多酚物質的濃度為1.8-90mM；和/或，所述溶液A中，所述脫氮促進劑的濃度
8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述多酚物質包括單寧酸、沒食子酸、兒茶酸、白藜蘆醇中的至少一種；和/或，所述金屬鹽包括二價鐵鹽、三價鐵鹽、銅鹽、錳鹽、鋅鹽、鈣鹽、鎂鹽中的至少一種。
9.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述混合的時間為1-8h；和/或，步驟(2)中，所述混合的時間為2-12h。
10.權利要求1-5任一項所述的生物填料在污水處理中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種生物填料，其特征在于，包括載體、脫氮促進劑、多酚-金屬網絡結構；
2.根據權利要求1所述的生物填料，其特征在于，所述載體包括礦石類材料、碳基材料、多孔納米復合材料中的至少一種。
3.根據權利要求1所述的生物填料，其特征在于，所述載體的粒徑為1-11mm；和/或，所述多孔結構的孔徑為0.1-200nm。
4.根據權利要求1所述的生物填料，其特征在于，所述脫氮促進劑包括為微生物反硝化提供電子的物質、促進生物電子傳遞效率的物質中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的生物填料，其特征在于，所述多酚-金屬網絡結構中的多酚包括單寧酸、沒食子酸、兒茶酸、白藜蘆醇中的至少一種；和/或，所述多酚-金屬網絡結構中金屬離子包括fe2+、fe3+、cu2+、mn2+、zn2+、ca2+、mg2+中的至少一種。<...
【專利技術屬性】
技術研發人員：康旭，曹玲玲，張佳寶，張偉，孟慶杰，王一顯，曾冰兒，王雁梅，
申請(專利權)人：深圳市深水水務咨詢有限公司，
類型：發明
國別省市：
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