一种缓释碳源的制备方法及其用途与流程

xiaoxiao2026-09-11  2


本发明属于化工领域的材料制备技术,具体涉及一种缓释碳源的制备方法及其用途。


背景技术:

1、由于大批量生产己内酯单体,单位时间内水量高的同时,具有较大的废液负荷量(cod)。己内酯装置在调整期也容易引起污水负荷的波动,这种艰难的厌氧菌生长环境将促使厌氧反应器中膨胀跑泥现象的发生。而膨胀污泥上浮、容易流失,较难回收,损失一定膨胀污泥将可能导致厌氧菌颗粒化难度加大。但膨胀污泥内的微生物性质基本上与厌氧反应器内的污泥完全一样,很明显放弃这些污泥是很可惜的。在废水水温较低或者污泥负荷太高的时候,细菌来不及将有机物转化为简单分子,而是在胞外代谢积聚大量高粘性的多糖物质和挥发酸,从而会使得表面附着物大量增加,而附着物易形成结合水,很难沉淀压缩,最终则会出现膨胀污泥从而导致污泥流失。

2、包裹着特定的c-di-gmp抑制剂、锰离子交联的缓释聚己内酯-聚乳酸/海藻酸钠复合多孔微球,由于负荷波动产酸菌分解有机物局部产生大量挥发酸的情况下,会刺激微球外层聚己内酯结构被破坏,释放抑制剂和锰离子,其中抑制剂能降低c-di-gmp信号的传导,从而减少细菌胞外多糖的分泌,缓释的锰离子也能抑制胞外多糖的分泌,从而起到抑制污泥膨胀的效果。本发明中的复合多孔微球具有控制污泥膨胀现象的能力,在局部产生挥发酸的条件下释放c-di-gmp抑制剂减少细菌多糖分泌,同时多孔微球还能给菌种提供生长的空间。在出现膨胀污泥时可以通过加入该复合多孔碳源减少污泥流失的情况,以免给装置运行上带来较大的损失。


技术实现思路

1、本发明的目的在于为解决面对己内酯汽提塔高cod污水处理装置中厌氧塔中的膨胀跑泥现象,抑制胞外多糖产生,减缓污泥膨胀带来的流失情况,提出了一种缓释碳源的制备方法。

2、本发明是通过以下技术方案实现的:

3、一种缓释碳源的制备方法,包括如下步骤:

4、s1:溶解锰盐制备得到锰离子溶液;

5、s2:溶解海藻酸钠制备海藻酸钠溶液,并将锰离子溶液与海藻酸钠溶液混合后加入c-di-gmp合成酶抑制剂,室温搅拌交联6h-8h后,过滤得到沉淀,使用粉碎机将沉淀粉碎至300-500目,干燥;然后分散于5wt%碳酸氢钠溶液中得到分散液;

6、s3:制备聚合物/乙酸乙酯-二氯甲烷溶液:将乙酸乙酯与二氯甲烷混合,然后加入聚己内酯、聚乳酸、致孔剂和乳化剂即制得聚合物/乙酸乙酯-二氯甲烷溶液;s4:将分散液滴加至聚合物/乙酸乙酯-二氯甲烷溶液中,快速搅拌使得下部形成乳滴,上部形成上清液;去除上清液后倒入-30℃的正戊烷中,继续搅拌6-10min,然后将可流动液体倒出回收,将冰晶颗粒持续冷冻12h后,在-30℃冷冻干燥24h即获得所述缓释碳源。

7、进一步的改进,所述锰盐为mncl2或者mnso4,锰离子溶液中锰盐与去离子水的质量体积比为1-5:200g/ml。

8、进一步的改进,所述海藻酸钠溶液中海藻酸钠与去离子水的质量体积比为3-5:150g/ml;锰离子溶液与海藻酸钠溶液的体积比为200:150。

9、进一步的改进,步骤s3中,乙酸乙酯与二氯甲烷按照体积比5:1混合;聚合物/乙酸乙酯-二氯甲烷溶液中,聚己内酯终浓度为3wt%-5wt%,聚乳酸终浓度为5wt%-8wt%、致孔剂终浓度为1g/l,乳化剂终浓度为2.5g/l。

10、进一步的改进,步骤s4中,分散液与聚合物/乙酸乙酯-二氯甲烷溶液的体积比为50:200。

11、进一步的改进,所述c-di-gmp合成酶抑制剂为di-3、di-10、eb、ebo中的至少一种。

12、进一步的改进,所述di-3、di-10、eb、ebo结构式分别为:

13、

14、进一步的改进,所述致孔剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化钠、十六烷基二甲基苄基氯化铵和十六烷基三甲基氯化铵中的一种;乳化剂为tween 20,tween40,tween 60和tween 80中的一种。

15、进一步的改进,粉碎物料与5wt%碳酸氢钠溶液的质量体积比为4-10:500g/ml。

16、一种缓释碳源的用途,所述缓释碳源的制备方法如上所述,所述缓释碳源用作减缓厌氧反应器中的污泥流失的药剂。

17、本发明具有以下有益效果:

18、1.本发明的缓释碳源,原料聚己内酯、聚乳酸、海藻酸钠可通过非石油化工路线合成,且都属于完全生物降解材料,符合可持续发展的要求。

19、2.本发明的缓释碳源,在厌氧细菌作用下会促使碳源壳体分解,释放出碳源中的c-di-gmp抑制剂,能起到降低污泥膨胀的作用。

20、3.本发明的缓释碳源可以在厌氧细菌作用下会促使碳源壳体和中心分解,缓慢释放出锰离子,降低污泥膨胀现象。

21、本发明使用将海藻酸钠用锰离子交联后,加入c-di-gmp抑制剂,经过粉碎后,使用乳液法结合冷冻干燥技术制得外层为聚己内酯-聚乳酸,内层为海藻酸钠的复合缓释碳源。该碳源可以在厌氧反应器中释放出抑制剂和锰离子,具备降低污泥膨胀的作用。



技术特征:

1.一种缓释碳源的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.如权利要求1所述的缓释碳源的制备方法,其特征在于,所述锰盐为mncl2或者mnso4,锰离子溶液中锰盐与去离子水的质量体积比为1-5:200g/ml。

3.如权利要求1所述的缓释碳源的制备方法,其特征在于,所述海藻酸钠溶液中海藻酸钠与去离子水的质量体积比为3-5:150g/ml;锰离子溶液与海藻酸钠溶液的体积比为200:150。

4.如权利要求1所述的缓释碳源的制备方法,其特征在于,步骤s3中,乙酸乙酯与二氯甲烷按照体积比5:1混合;聚合物/乙酸乙酯-二氯甲烷溶液中,聚己内酯终浓度为3wt%-5wt%,聚乳酸终浓度为5wt%-8wt%、致孔剂终浓度为1g/l,乳化剂终浓度为0.5-2.5g/l。

5.如权利要求1所述的缓释碳源的制备方法,其特征在于,步骤s4中,分散液与聚合物/乙酸乙酯-二氯甲烷溶液的体积比为50:200。

6.如权利要求1所述的缓释碳源的制备方法,其特征在于,所述c-di-gmp合成酶抑制剂为di-3、di-10、eb、ebo中的至少一种。

7.如权利要求6所述的缓释碳源的制备方法,其特征在于,所述di-3、di-10、eb、ebo结构式分别为:

8.如权利要求1所述的缓释碳源的制备方法,其特征在于,所述致孔剂为十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化钠、十六烷基二甲基苄基氯化铵和十六烷基三甲基氯化铵中的一种;乳化剂为tween 20,tween 40,tween 60和tween 80中的一种。

9.如权利要求1所述的缓释碳源的制备方法,其特征在于,粉碎物料与5wt%碳酸氢钠溶液的质量体积比为4-10:500g/ml。

10.一种缓释碳源的用途,其特征在于,所述缓释碳源的制备方法如权利要求1-9任一所述,所述缓释碳源用作减缓厌氧反应器中的污泥流失的药剂。


技术总结
本发明公开了一种缓释碳源的制备方法及其用途,使用海藻酸钠用锰离子交联,加入c‑di‑GMP抑制剂,经过粉碎后,使用乳液法结合冷冻干燥技术制得外层为聚己内酯‑聚乳酸,内层为海藻酸钠的复合缓释碳源。本发明制得的碳源可以在负荷波动引起产酸菌分解有机物局部产生挥发酸的情况下,刺激微球外层聚己内酯结构被破坏,从而释放出抑制剂和锰离子。通过协同缓释锰离子和c‑di‑GMP抑制剂,能有效降低c‑di‑GMP信号传导,对厌氧菌的胞外多糖、蛋白质有较好的抑制作用,从而能改善厌氧颗粒污泥的膨胀情况,对厌氧颗粒污泥强度有一定增强,最终能达成有效降低污泥流失的效果。

技术研发人员:张超,高伟,王湘杰,吴刚,李镓豪,黄迎港,彭涛,彭友智,李佳君,陶志豪
受保护的技术使用者:湖南聚仁新材料股份公司
技术研发日:
技术公布日:2024/9/23
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