[发明专利]一种反硝化固态碳源的制备方法

说明书

本发明公开了一种反硝化固态碳源的制备方法，包括：(1)制备改性聚乳酸；(2)制备聚二烯丙基二甲基氯化铵修饰的氧化石墨烯纳米卷；(3)将得到的改性聚乳酸与聚合物按照质量比为1：(1～2)的量混合并搅拌均匀，得到混合液，然后将混合液、粘接剂和聚二烯丙基二甲基氯化铵修饰的氧化石墨烯纳米卷按照质量比为4：2：1的量在THF中混合，并将混合物在氩气保护下在室温下搅拌2～4h，之后将混合物离心并用THF洗涤，最后在氩气保护气体下进行热处理，得到最终产品。本发明的固态碳源释放COD较为温和，持续时间长，投加量适中。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种反硝化固态碳源的制备方法。

背景技术

研究表明，碳源补充不足或供给不稳定成为制约生物脱氮效率的重要因素，充足的碳源能够为微生物的生长代谢提供足量的营养源。因此通过外加碳源来解决脱氮效率低的问题在水处理领域逐渐成为研究的热点。

由有关碳源补充的研究报道可知，较为成熟、应用最多的主要为液态碳源，如甲醇、乙醇、葡萄糖等短链的有机碳，但其高成本、有毒性、投加量不确定以及运输困难等问题也让研究者开始对外加补充碳源进行新的探索和尝试。热点多集中在如何优化传统碳源，如在脱氮工艺前加水解酸化工艺，提高原污水的可生化性和处理率；开发非传统碳源作为反硝化脱氮工艺中可选择的碳源，如工业废水、初沉污泥水解产物、垃圾渗滤液、植物秸秆等。但是，这些碳源均存在补充量调节难把握或初期补充过量后期不足等问题，影响微生物代谢，进而影响处理效果。

石墨烯是一种由sp²杂化的碳原子组成的二维纳米材料，呈现六角型蜂窝结构，具有优异的性能和广泛的应用前景。目前可采用多种方法制备出石墨烯片、石墨烯纤维、石墨烯水凝胶或气凝胶、石墨烯纳米卷等材料。其中，氧化石墨烯纳米卷复合材料由二维的氧化石墨烯纳米片包覆其他纳米物质并卷曲而成，是一种具有开放结构的碳纳米材料。目前，氧化石墨烯纳米卷主要应用在能源转换与存储、电子器件、量子输运、柔性材料、光学器件、催化、航空航天等方面，而较少有文献报道用于污水处理的反硝化过程中。

本发明以氧化石墨烯纳米卷为载体基质，通过将碳源负载在氧化石墨烯纳米卷表面，一方面由于氧化石墨烯纳米卷的较大的界面面积，能够负载更多的碳源，另一方面，氧化石墨烯纳米卷具有良好的机械性能，能够保证用于反硝化过程中的稳定性，为菌群提供充足和稳定的碳源。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种反硝化固态碳源的制备方法。本发明以氧化石墨烯纳米卷为载体基质，通过将碳源材料负载在氧化石墨烯纳米卷表面，为菌群提供充足和稳定的碳源。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提供了一种反硝化固态碳源的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将聚乳酸溶于有机溶剂中然后滴加强氧化剂溶液并在不高于60℃下进行氧化预处理，然后调节溶液pH至6～8，得到改性聚乳酸；

(2)将氧化石墨烯纳米片均匀分散在去离子水中，将得到的氧化石墨烯分散液水浴加热，然后迅速浸入液氮中直至完全冻结，最后，通过冷冻干燥获得石墨烯纳米卷，然后将氧化石墨烯纳米卷在100ml含1wt％聚二烯丙基二甲基氯化铵水溶液中超声处理2～4h，然后过滤并真空干燥，得到聚二烯丙基二甲基氯化铵修饰的氧化石墨烯纳米卷；

(3)将得到的改性聚乳酸与聚合物按照质量比为1：(1～2)的量混合并搅拌均匀，得到混合液，然后将混合液、粘接剂和聚二烯丙基二甲基氯化铵修饰的氧化石墨烯纳米卷按照质量比为4：2：1的量在THF中混合，并将混合物在氩气保护下在室温下搅拌2～4h，之后将混合物离心并用THF洗涤，最后在氩气保护气体下进行热处理，得到最终产品。

前述的制备方法，其中，所述有机溶剂选自二氯甲烷或者三氯甲烷。