一种Fe-C@S多孔核壳结构反硝化填料的制备方法

本发明涉及自养反硝化脱氮处理，尤其涉及一种fe-c@s多孔核壳结构反硝化填料的制备方法。

背景技术：

1、大量氮排入水体会造成水体富营养化，形成水华、赤潮，并破坏生物多样性。水体中的硝酸盐污染还会对人体造成危害。因此有必要对污水进行有效的脱氮处理。而传统异养反硝化脱氮需要消耗有机碳源来还原硝酸根，该过程中，低c/n污水中的有机物处于明显不足的状态，从而影响反硝化的脱氮效果，为提高脱氮效率，往往需要向污水中投加大量的碳源。这就增加了脱氮的成本，甚至产生大量污泥等二次污染。为了克服异养反硝化脱氮的缺点，无需外加碳源的自养反硝化脱氮技术被开发出来。根据电子供体的不同，自养反硝化技术主要包括硫基自养反硝化、铁基自养反硝化和氢基自养反硝化，其中硫基自养反硝化技术因其广泛应用而成为当前研究热点。

2、硫基自养反硝化过程是脱氮硫杆菌利用还原态硫作为电子供体，以no3-为电子受体，将no3-还原为n2的过程，该反应无需外加有机物，且脱氮效率高，是针对低碳源废水脱氮的重要技术。但在硫自养反硝化反应过程中会产生较多h+且在该过程中硫被氧化为so42-，其产量会随着污水中的no3--n的增加而增加，降低脱氮效率，影响出水水质。同时大量so42-被排放到环境中，有可能会因厌氧作用释放出有毒的h2s，还会腐蚀管道和处理设施、破坏土壤使其板结，从而危害人体健康和破环生态环境。在现有的水质净化技术领域中，尚缺乏兼具能够维持出水ph稳定、减少出水so42-含量、高效脱氮且环保经济的反硝化脱氮填料，因此有必要开发一种so42-产量低的自养脱氮填料。此外，将铁引入硫自养反硝化能提供多种电子供体参与反硝化，理论上可以克服so42-产生过多和碱度不足的缺点。研究表明so42-可被铁碳微电解作用还原为低价态硫，而且由于产生的硫离子可以和铁产生fes沉淀，而不产生h2s，不仅可消除so42-在厌氧条件下的危害，还可将fes作为电子供体重新利用于硫自养反硝化，但将铁加入填料进行简单混合易导致填料板结生锈，使填料的使用寿命短，影响反硝化效率。因此亟需研发一种能使硫循环利用且填料不易板结的反硝化填料。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种fe-c@s多孔核壳结构反硝化填料的制备方法，按照该方法制备的填料能维持出水ph稳定，并通过多孔结构实现铁缓释、硫循环的功能，从而构建低碳排放、高效脱氮、快速硫循环的材料。

2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3、一种fe-c@s多孔核壳结构反硝化填料的制备方法，所述方法包括：

4、步骤1、按照设定的含量称取制备反硝化填料的各原料；其中，各原料包括硫基质、还原铁粉、活性炭粉和粘合剂；

5、步骤2、将所述还原铁粉、活性炭粉和粘合剂混合均匀，并将混合后的原料加水润湿；

6、步骤3、将湿润后的混合原料在造粒机中挤压成粒，使粒径在3～5mm，得到内部铁碳核；

7、步骤4、将步骤3得到的铁碳核放置在恒温烘箱中烘干后，于室温下冷却；

8、步骤5、将烘干冷却后的铁碳核放置在通有惰性保护气体的管式马弗炉中进行高温焙烧，并在焙烧完成后冷却至室温；

9、步骤6、将所述硫基质加热至熔融状态，再通过提拉浸渍的方法将熔融状态的硫基质裹附在步骤5处理后铁碳核的表面，并冷却至室温，得到fe-c@s多孔核壳结构反硝化填料。

10、由上述本发明提供的技术方案可以看出，按照上述方法制备的填料能维持出水ph稳定，并通过多孔结构实现铁缓释、硫循环的功能，从而构建低碳排放、高效脱氮、快速硫循环的材料。

技术特征：

1.一种fe-c@s多孔核壳结构反硝化填料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述fe-c@s多孔核壳结构反硝化填料的制备方法，其特征在于，在步骤1中，设定的含量具体为：

3.根据权利要求1所述fe-c@s多孔核壳结构反硝化填料的制备方法，其特征在于，在步骤1中，所述硫基质具体为升华硫。

4.根据权利要求1所述fe-c@s多孔核壳结构反硝化填料的制备方法，其特征在于，在步骤1中，所述还原铁粉具体为纳米零价铁和颗粒零价铁中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述fe-c@s多孔核壳结构反硝化填料的制备方法，其特征在于，在步骤1中，所述粘合剂为硅藻土、高岭黏土和羧甲基纤维素中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述fe-c@s多孔核壳结构反硝化填料的制备方法，其特征在于，在步骤5中，在管式马弗炉中高温焙烧的温度设定为800℃，焙烧时间设定为120min。

技术总结本发明公开了一种Fe‑C@S多孔核壳结构反硝化填料的制备方法，首先按照设定的含量称取制备反硝化填料的各原料；将还原铁粉、活性炭粉和粘合剂混合均匀；将湿润后的混合原料在造粒机中挤压成粒，得到内部铁碳核；将铁碳核放置在恒温烘箱中烘干后，于室温下冷却；将烘干冷却后的铁碳核放置在管式马弗炉中进行高温焙烧，并在焙烧完成后冷却至室温；将硫基质加热至熔融状态，再通过提拉浸渍的方法将熔融状态的硫基质裹附在铁碳核的表面，得到Fe‑C@S多孔核壳结构反硝化填料。按照上述方法制备的填料能维持出水pH稳定，并通过多孔结构实现铁缓释、硫循环的功能，从而构建低碳排放、高效脱氮、快速硫循环的材料。技术研发人员：韩严和,王婧,韦梦想,龚茜受保护的技术使用者：北京石油化工学院技术研发日：技术公布日：2024/7/23