[发明专利]纳米光催化剂-微生物复合多层透光组合载体

说明书

本发明提出的是一种纳米光催化剂‑微生物复合多层透光组合载体，其结构包括若干波浪型有机玻璃板、串联杆固定架、中通弹性间隔垫、固定螺钉；其中，每个波浪型有机玻璃板上有4个固定孔；串联杆固定架上有4根串联杆，4根串联杆穿过固定孔；相邻两个波浪型有机玻璃板之间的串联杆上套有中通弹性间隔垫；每根串联杆的顶端接有固定螺钉；每个波浪型有机玻璃板的上下两个表面有不同的负载层。优点：1）与污染水体的接触面积大；2）能通过光催化反应降解水体中污染物；3）提高了对水体中有机污染物的去除效率；4）叠加层数可灵活调整，层间距可调；5）造价低廉，可重复多次使用。

技术领域

本发明涉及的是一种可高效、低耗并可重复多次使用的水体有机污染去除材料，具体涉及纳米光催化剂-微生物复合多层透光组合载体，属于有机污染控制技术领域。

背景技术

水环境污染已成为目前威胁水域生态系统安全和人类健康的首要环境问题之一。多种有机污染物如有机农药、多环芳烃、多溴联苯醚等已在河流、湖泊、农田水体中被检出，尤其在一些经济发达地区多种有机污染物处于高污染水平,如何快速、经济、有效、可持续地去除水体中的有机污染物是目前水污染修复和治理中的研究热点和难点。

微生物降解和纳米光催化是近年来备受瞩目的两种水体有机污染处理方法,微生物降解具有无毒高效、操作简便、经济实用和应用范围广等优点；国内外研究者已通过驯化筛选从环境样品中得到了对多种有机污染物具有特异性降解作用的降解菌株；而纳米光催化剂（如二氧化钛）在可见光或紫外光下利用光生电子-空穴对的强氧化还原性能高效、快速地对去除水体中的有机污染物，由于降解菌多为游离状态，而纳米光催化剂为固体粉末，在实际水污染修复中都存在回收困难、易失活、重复利用率低、具有二次污染风险等问题；为解决这些问题，人们尝试将降解菌或纳米光催化剂负载于一些净污载体（如多孔矿物、生物炭材料、纤维类）上，但在如何增强降解菌或纳米光催化剂与净污载体的附着耦合强度、如何减少其在修复过程中的流失等方面仍有待突破；特别需要指出的是，由于光催化反应产生的强自由基可灭活净污载体上的微生物，导致微生物降解和与纳米光催化降解无法同时发挥作用，大大限制了这两大水体污染修复方法的联合应用，制约了水体有机污染修复技术的发展；此外，目前水生态修复中常用的净污载体如多孔矿物、生物炭材料透光性差，纳米光催化剂负载后只能在表面发挥作用，因内部空隙缺少光照而无法启动光催化反应，也成为限制纳米光催化剂在水体有机污染修复应用中的一大难题；此外，现有净污材料大多需要经过高温煅烧等耗能、耗时的复杂制备过程，且难以循环多次利用，亟需研发一种高效、低耗、简单方便、可重复利用的纳米光催化剂-微生物协同作用的净污载体。

发明内容

本发明提出的是一种纳米光催化剂-微生物复合多层透光组合载体，其目的旨在解决现有净污载体透光性差、微生物与纳米光催化剂无法共存、负载强度低等问题，尤其解决负载过程复杂、费用高、用时长、不可重复多次利用等方面弊端，提高净污载体光催化降解和微生物降解性能，最终高效去除水体中有机污染物。

本发明的技术解决方案：纳米光催化剂-微生物复合多层透光组合载体，其结构包括若干波浪型有机玻璃板1、串联杆固定架4、中通弹性间隔垫5、固定螺钉6；其中，若干波浪型有机玻璃板1平行放置，每个波浪型有机玻璃板1上有4个固定孔7；串联杆固定架4上有4根串联杆8，4根串联杆8分别穿过平行放置的每层波浪型有机玻璃板1上对应的固定孔7；相邻两个波浪型有机玻璃板1之间的串联杆8上套有中通弹性间隔垫5；每根串联杆8的顶端接有固定螺钉6；每个波浪型有机玻璃板1的上下两个表面有不同的负载层，其中一个表面上是纳米光催化剂负载层2，另一个表面上是降解菌负载层3。

其制作方法包括以下步骤：

（1）有机玻璃板热压成型及表面粗糙处理；

（2）双层膜负载形成纳米光催化剂负载层2；

（3）降解菌负载形成降解菌负载层3；

（4）多层有机玻璃板叠加组装；