一種復(fù)合納米生物質(zhì)炭材料的制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種復(fù)合納米生物質(zhì)炭材料的制備方法及 其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量已占到世界水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量的2/3左右，水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中投放的 飼料殘余和魚、郵、蟹類排泄物形成的污染物對養(yǎng)殖水體環(huán)境造成嚴重的影響，使得水體日 益富營養(yǎng)化，對周邊水域的生態(tài)環(huán)境造成了越來越大的危害。據(jù)統(tǒng)計，江蘇省水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)養(yǎng) 殖塘全年換水量約為3萬m 3 ? ha^，其中55、0)0、80〇5^閑^1?的凈排放分別達到2280、999、 145、101、4.9化g ? ha-i。我國廣大農(nóng)村水產(chǎn)養(yǎng)殖W自然池塘和人工開挖的池塘養(yǎng)殖為主，養(yǎng) 殖受到周邊環(huán)境的影響，自然生態(tài)系統(tǒng)中的食物鏈在養(yǎng)殖過程中頻遭破壞，殘巧、水產(chǎn)品排 泄物、死亡殘體等大量有機物失去了被其它生物利用的機會，養(yǎng)殖水域生態(tài)功能退化，病害 日趨嚴重。如果不加控制和治理，W消耗水資源、污染環(huán)境為代價的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)是難W可持 續(xù)發(fā)展的。所W尋求環(huán)境友好、成本低廉的方法來凈化水產(chǎn)養(yǎng)殖污水顯得尤為重要和迫切， 對防控農(nóng)業(yè)面源污染和保護水體生態(tài)環(huán)境及食品安全意義重大。
[0003] 目前應(yīng)用較多的水處理載體材料為活性炭、竹炭、沸石粉、PVC、底泥等，運些材料 雖各有特點，但存在諸如微生物掛膜難、孔隙率低、比表面積小等缺點。此外，一些研究表 明，污水處理過程中載體吸附污染物及固定化微生物效果與所用載體密切相關(guān)，良好的載 體不僅吸持污染物容量大，并能大大提高其中的微生物濃度和數(shù)量，而且微生物的活性較 強。載體對微生物及污染物的吸附能力取決于它的比表面積、空隙結(jié)構(gòu)及表面特性等。綜上 可知，選擇適宜的載體在水處理中相當重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：針對集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖及污水排放引起的水體污染問題，應(yīng)用納米技術(shù) 對載體材料進行復(fù)配，提出了一種吸附功能強大的納米生物質(zhì)炭材料的制備方法及其應(yīng) 用，本發(fā)明得到的產(chǎn)品能有效去除水產(chǎn)養(yǎng)殖污水中的懸浮物、氮、憐、重金屬等污染物質(zhì)。
[0005] 技術(shù)方案:為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種復(fù)合納米生物質(zhì)炭材料的制 備方法，包括如下步驟：
[0006] (1)將EM原液、糖蜜、PAC固體和去離子水按3~5% :2~5% :5~10% :80~92%的 質(zhì)量百分比混合，并將其移入反應(yīng)瓶中，在密閉條件下，放入恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)酵3~5天，設(shè) 置發(fā)酵溫度為37°C，搖床轉(zhuǎn)速為120~18化/min，制得EM-PAC復(fù)配液;EM原液含有光合菌、乳 酸菌、酵母菌、放線菌等復(fù)合微生物，凈化水體效果好，且其復(fù)壯液有一定的絮凝特性，對懸 浮物的清除效果較佳;糖蜜的作用是在微生物復(fù)壯過程中作為能源物質(zhì)，快速地使EM復(fù)壯 成功;PAC固體對水體的凈化效果優(yōu)于硫酸侶，且適應(yīng)的抑范圍較廣，對水體濁度及懸浮物 的凈化效果尤為顯著；
[0007] (2)將干燥的賴桿粉碎，過2mm篩，然后在不誘鋼罐中按水稻賴桿粉:高嶺±粘結(jié)劑 :納米氧化儘=85~93:10~4:5~3的質(zhì)量百分比配成混合物壓實，過蓋密閉，然后放入馬 弗爐中，450~550°C下裂解50~60min;高嶺±可^在載體成球過程中提供很好的粘結(jié)性， 使得載體不易破裂；
[0008] (3)將步驟(2)得到的混合物取出放入真空干躁器中，冷卻至室溫，得到納米生物 質(zhì)炭，磨細過100目篩，然后將按納米生物質(zhì)炭、EM-PAC復(fù)配液按照質(zhì)量百分比90~95% :5 ~10%合得到復(fù)合納米生物質(zhì)炭材料。EM-PAC復(fù)配液能夠吸持污水中各類污染物質(zhì)，調(diào)節(jié) 水體pH，降低水體色度，去除臭味。
[0009] 優(yōu)選地，步驟（1)中，所述的EM原液含有乳酸菌、酵母菌、光合細菌等復(fù)合微生物， 活菌數(shù)不少于1億個/毫升，抑不小于3.8，顏色為黃褐色，半透明液體，氣味為較濃醇酸味或 酸味。
[0010] 步驟(1)中，所述的PA徊體過100目篩。
[0011] 優(yōu)選地，所述的蜂蜜為超市中購置的蜂蜜產(chǎn)品。
[0012] 步驟(2)中，所述的粘結(jié)劑高嶺±，優(yōu)選地為過600目的化工產(chǎn)品高嶺±，所述的納 米氧化儘粒徑為20~40nm。納米氧化儘具有巨大的比表面積和多孔特點，有較好的生物相 容性，且吸附量大，可有效提高生物質(zhì)炭球的吸附、固定和著生作用。而用EM-PAC和納米氧 化儘改性后的生物質(zhì)炭孔隙率和比表面積增大，孔性好，對污染物質(zhì)具有更強的吸附能力， 微生物更易掛膜。
[0013] 具體地，步驟(2)中，所述的賴桿為水稻賴桿、小麥賴桿、玉米賴桿和煙草賴桿中的 任意一種。
[0014] 通過上述的制備方法得到的復(fù)合納米生物質(zhì)炭材料同樣在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0015] 本發(fā)明進一步提出了上述復(fù)合納米生物質(zhì)炭材料在制備用于水產(chǎn)養(yǎng)殖污水凈化 的試劑中的用途。
[0016] 在用于水產(chǎn)養(yǎng)殖污水凈化時，將所述的復(fù)合納米生物質(zhì)炭材料利用成型機制備成 顆粒狀，然后投放于待作用的水體中。
[0017] 優(yōu)選地，利用智能模式成球機將所述納米生物質(zhì)炭材料制備成球形，球的直徑控 制在50~60mm。然而將生物質(zhì)材料制備成其他形狀也在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[001引在應(yīng)用時，所述納米生物質(zhì)炭球的用量為1000~2000克/m3。
[0019] 有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
[0020] (1)本發(fā)明選用EM并將其與絮凝效果及吸附效果顯著的PAC復(fù)配發(fā)酵，大大增加了 對懸浮物的吸附去除效果。同時選用生物賴桿、高嶺±混合制備生物載體，利用納米氧化儘 的高比表面積（1000~1 SOOmVg)和其對生物質(zhì)炭的改性能力，使得生物質(zhì)炭的比表面積和 附著的微生物數(shù)量和活性明顯增加，與活性炭相比，本發(fā)明的生物質(zhì)炭具有更好的生物相 容性，更大的細胞吸附量，且成本不高；
[0021] (2)本發(fā)明的制備方法工藝簡單，生產(chǎn)成本低，具有能夠迅速吸持和分解水產(chǎn)養(yǎng)殖 污水中的懸浮物、氮、憐、重金屬等污染物質(zhì)、改善水質(zhì)等優(yōu)點；
[0022] (3)所用菌液為發(fā)酵的EM-PAC復(fù)配液，其好氧和厭氧分解功能齊全，絮凝效果好， 適應(yīng)環(huán)境能力強；
[0023] (4)在生物質(zhì)炭制作過程中加入納米氧化儘，使得生物質(zhì)炭改性，具有更好的生物 相容性，細胞吸附量可達500~700mg/g;
[0024] (5)在生物質(zhì)炭球成型過程中加入EM-PAC復(fù)配液，使納米生物質(zhì)炭球放入污水及 水體后，其攜帶的微生物能迅速適應(yīng)環(huán)境，并對水體環(huán)境進行調(diào)控，迅速改善水質(zhì)。
【具體實施方式】
[00巧]試劑來源：
[0026] 本發(fā)明使用的納米氧化儘是從北京德科島金科