[发明专利]一种用于污水处理的复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体涉及加入水中的净化剂，它适用于河涌、生活污水和工业废水的处理。

背景技术

随着全球人口的不断增加、社会的不断发展、城市化进程的不断加速，城市污水量、工厂废水污泥量的增长速度惊人。工业废水中的有机污染物常含有剧毒，使得水体环境严重污染。而城市废水中常常滞留着大量油脂，使得水体细菌滋生，泛出恶臭，投入治理成本甚大，且往往不能长久维持。

工业废水中常见的有机污染物含有苯酚及其类似物，毒性大且不易被环境中的微生物降解，目前治理废水常见的处理方法是物理吸附法、化学氧化法和生物降解法，但存在催化效率不高、二次污染问题。目前国内外城市污水处理厂处理工艺有物理方法和生化方法，物理法效果较差，生化法存在价格高昂、适用环境、需专门的反应器和设备等高要求，增加了大额基建费用，使得处理河涌、生活污水并不现实。

公开号为CN101549294A的发明专利申请公开了一种采用磁性纳米材料处理有机污染物的方法，该方法的原理是利用磁性纳米材料催化H₂O₂产生羟基自由基，从而将水中的有机污染物氧化和/或降解。上述专利申请中的磁性纳米材料虽然具有成本低、催化效率高、热稳定性好、无二次污染和可回收反复使用的优点，但单纯磁性纳米材料难以分解污水中有机污染物。

公开号为CN1876574A的发明专利申请请求保护一种厨房废水中有机物的分解处理方法，该方法披露了菠萝酶具有分解厨房废水中动植物性废油、蛋白质、淀粉的作用，但是污水中通常还含有大量的苯酚、苯胺、硝基苯酚等类似物，采用单一的生物酶处理显然无法达标排放。

发明内容

鉴于现有技术存在上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于污水处理的复合材料，该材料可同时对污水进行化学氧化和生物降解处理。

本发明解决上述技术问题的方案为：

一种用于污水处理复合材料，该材料由重量配比为28～48％的磁性多壁碳纳米管、12～26％的菠萝蛋白酶和28～50％的添加剂按以下方法制备得到：

1)取磁性多壁碳纳米管加入适量的水并使其在水中分散均匀，然后在温度为75～85℃的条件下，一边振荡一边滴加戊二醛，使戊二醛在水中的体积浓度为1.0～1.5％，振荡反应0.5～2小时后，冷却，用水充分冲洗，最后利用磁场收集磁性颗粒，真空干燥，制得含有活性酯基的磁性多壁碳纳米管载体；

2)按磁性多壁碳纳米管与乙基[3-(二甲胺基)丙基]碳二亚胺盐酸盐的重量比为30～1，将步骤1制备的含有活性酯基的磁性多壁碳纳米管载体加入到质量/体积浓度为0.1～0.5％的乙基[3-(二甲胺基)丙基]碳二亚胺盐酸盐水溶液中，在温度为40～60℃的条件下，加入PBS缓冲液至pH值为5.5～7时置于摇床中反应60～180分钟，除去上清液；按磁性多壁碳纳米管与菠萝蛋白酶的配比加入重量浓度为12～26％的菠萝蛋白酶的PBS缓冲液，再按磁性多壁碳纳米管的重量与戊二醛的体积为1.0～4.0的质量/体积比加入戊二醛，振荡反应60～180分钟，最后利用磁场收集磁性固体颗粒，并使用蒸馏水洗涤至无紫外吸收，真空干燥；

3)最后加入添加剂混匀，即得所述用于污水处理复合材料；

其中，所述的添加剂为碳酸钙∶沸石＝1∶1的重量比的混合物。

本发明所述的复合材料，其中，所述的磁性多壁碳纳米管、菠萝蛋白酶和添加剂的最佳重量配比为磁性多壁碳纳米管39％，菠萝蛋白酶20％，添加剂41％。

本发明所述的复合材料，其中，

所述的磁性多壁碳纳米管为公知技术，它由四氧化三铁包覆碳纳米管于浓度硝酸中超声分散羧基化得到的(具体制备方法参见申请号为200510123481.6的中国专利)，其表面富含羧基碳壳层，当其在水中分散并滴加戊二醛活化后便可使其表面的羧基活化成活泼的脂，进而可与菠萝蛋白酶(Bromelain，简称菠萝酶)键合；

所述的生物酶由菠萝蛋白酶(Bromelain，简称菠萝酶)南宁东恒华道生物科技有限责任公司生产，它可分解蛋白质、肽、酯和酰胺等，尤其对于肉类中含有的肌浆球蛋白、酪氨酸较多的蛋白质有强大的分解能力；