[发明专利]一种缓释复合释氧材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种缓释复合释氧材料的制备方法，属于水体修复技术领域。本发明以过氧化镁作为释氧剂，采用混合法将过氧化镁载入到聚氨酯泡沫中，并通过挤出‑滚圆造粒方法制备出缓释复合释氧材料；聚氨酯泡沫属于无机载体类，成本低、使用期限足够长、机械强度大、耐酸碱腐蚀、对细胞无毒无害，有相当大的应用价值；过氧化镁释氧剂能在潮湿的空气及水中能够与水反应同时释放出氧气，从而可以用作供氧源以提高水体浓度，为水中的好氧生物提供氧气；由于颗粒状复合材料的比表面积远低于粉末状过氧化镁，同时颗粒骨架阻碍了释氧材料与水的有效接触，使得制备的缓释复合释氧材料的释氧性能得到明显改善。

技术领域

本发明涉及一种缓释复合释氧材料的制备方法，属于水体修复技术领域。

背景技术

城镇河涌承担着城镇供水、景观用水及水资源生态循环等重要作用。目前，我国河涌基础设施建设滞后于城镇发展，使河涌普遍出现了淤泥增多、断面变窄、水生态功能衰弱和疏水能力下降等一系列水环境恶化问题。为了解决河涌缺氧环境问题，采用传统的充氧措施存在仪器昂贵、施工周期长、操作复杂、维护费用高等问题。因此寻找能够在不破坏水生态自然循环的条件下，能快速、简便、安全、有效提高水体溶解氧含量就成为修复水体主要限制因素。

人工湿地生态处理系统在发展中地区流域污染综合治理中表现出突出的技术优势和广阔的应用前景。但随着人工湿地系统的不断运行，微生物大量繁殖，易产生堵塞现象。针对人工湿地堵塞的问题，目前一般采取新型基质、进水预处理、停床轮休以及曝气等方法来解决。有研究表明，提高水中的DO，满足堵塞物质的耗氧需求可以修复堵塞。以CaO₂为释氧剂进行复氧相较人工曝气来说更为简便。

释氧速率过快会引起水体PH升高，并且释放出的氧气不能及时被微生物利用。而释氧速率过慢也会引起供氧不足导致修复效率下降。因此控制释氧药剂的释氧速率来使DO和PH达到修复所需的最佳条件是需要主要关注的问题，目前一般采用对CaO₂进行包埋的方法来达到对释氧速率的有效控制。有研究利用膨润土、河沙、水泥等作为缓释剂制备固体释氧材料，可有效减缓CaO₂的释氧速率，延长释氧剂的有效作用时间。目前普遍将CaO₂释氧材料应用于有机废水、地下水的处理以及土壤修复当中，可有效提升水中的DO水平，提升处理效果，但将释氧材料运用到人工湿地中的研究相对较少。

CaO作为一种环境友好型化合物能在潮湿环境下发生反应而释氧，能促进好氧微生物生长，强化对污染物的降解。但粉末状CaO具有很大的比表面积，与水体快速反应释放的氧气难以被好氧微生物充分利用而导致资源浪费，有效释氧时间过短而难以维持好氧微生物对水体修复的进行。同时，短时间内产生过多的碱性物质引起水体pH升高过快，亦会抑制微生物活性，降低了CaO的利用效率。因此，选择合适的方式对CaO进行改造或固定，达到减少其比表面积、增加释氧时间、降低pH的升高程度效果。

有研究表明采用包埋法可提高氧化剂的释氧时间，提高氧化剂的使用效率，但所采用的包埋剂多为聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)和水泥等为包埋剂或粘结剂，存在包埋剂难降解、易聚集、促进重金属释放和增加水体泡沫等二次环境问题，水泥难以降解，易减小水体库容，不利于微生物生存，从而造成河涌水体的二次污染。

此外，包埋剂的制备过程常采用压片工艺，使得氧化剂产氧量远低于理论值，造成氧化剂利用率较低。再次，压片所制备的产品比重较大，常在施加后立即沉入底泥底部，而底泥底部由于水力扰动较小，导致释氧剂未起到氧化作用即转化为河涌底泥，引起堵塞。