一种多层核壳结构复合缓释氧颗粒及其制备方法与流程

本发明涉及河道底泥治理，具体涉及一种多层核壳结构复合缓释氧颗粒及其制备方法。

背景技术：

1、河道底泥治理中增氧是常用手段，其主要原理是通过提高底泥上覆水中的溶解氧浓度，促进好氧微生物对各类污染物的生化降解分解作用，从而改善水质。投加释氧剂是常用增氧方法之一，释氧剂投加至底泥上，产生的氧气能直接作用于各类沉积物，构造一个好氧环境，且产生的氧气气泡较小，扩散过程中可与底泥及其上覆水充分接触，最大化发挥增氧修复水体水质的作用。释氧剂投加方便，施工运行成本低，采用这一方法进行河道水体修复更为便利。

2、过氧化钙具有较低的释氧速率和较长的持续释放时间，并且氧含量高且成本较低，因此是最常用的释氧剂材料。但是过氧化钙一般为粉末状，投入水中会与水充分接触反应，导致初期释氧量过高，超过了水的饱和溶氧度和氧化降解污染物的要求，释氧缺少持续性，导致需要多次过量投加，因此需要采用缓释技术来控制其释氧速率。

3、目前缓释氧剂制备的常用方法为包埋法，即通过不同载体包埋过氧化钙，常用的包埋载体包括水泥、膨润土、海藻酸钠、腐植酸钠、聚羟基脂肪酸酯(pha)、聚乙烯醇(pva)等，此外还通常加入活性炭这类多孔吸附材料与过氧化钙一同包埋，多孔吸附材料可吸附各种污染物，提高对水体水质的修复作用。但多孔吸附材料与过氧化钙一起混合包埋后，实际上只有表层的多孔材料具有高效吸附作用，当表层吸附饱和后内层已很难起到吸附作用，导致实际的吸附作用有限，包埋的多孔吸附材料利用率低，对水体中氨氮、总磷等污染物去除效果不佳。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种多层核壳结构复合缓释氧颗粒及其制备方法，以克服现有技术所存在的上述缺点和不足。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种多层核壳结构复合缓释氧颗粒，包括自内向外的增重内核、释氧中间层和外壳层三层结构。

4、可选地，所述多层核壳结构复合缓释氧颗粒直径为8-20mm。

5、可选地，所述增重内核为高密度无机微球，所述高密度无机微球选自氧化铝微球、二氧化硅微球中的一种或几种，和/或

6、所述高密度无机微球的直径为1-5mm，进一步优选为3-4mm。

7、可选地，所述释氧中间层厚度为5-10mm，进一步优选为6-8mm。

8、可选地，所述释氧中间层的成分为粘结剂和过氧化钙，其中粘结剂选自海藻酸钠、黄原胶、瓜尔胶其中一种。

9、可选地，所述外壳层的成分包括外层粘结剂、多孔吸附材料和催化功能材料，其中所述外层粘结剂为物理交联pva，所述吸附功能材料选自生物炭粉、沸石粉、硅藻土、凹凸棒土中的一种或几种，所述催化功能材料选自铁碳粉，纳米铁粉，硫铁矿粉中的一种或几种。

10、可选地，所述外壳层的厚度为1-5mm，进一步优选厚度为2-3mm。

11、本发明还提供一种多层核壳结构复合缓释氧颗粒的制备方法，包括以下步骤：

12、将氧化铝和/或二氧化硅微球作为增重内核，与释氧粘结剂、粉末过氧化钙一起加入圆盘造粒机中，圆盘倾角45-55°，转速32-45rpm，在物料表面喷洒水，造粒时间10-30分钟，得到二层核壳结构颗粒；

13、将pva颗粒在80-95℃下加入去离子水中溶解配制pva水溶液，水溶液浓度为5-15wt％；

14、将前述二层核壳结构颗粒与多孔吸附材料、催化功能材料一起加入圆盘造粒机中，圆盘倾角45-55°，转速32-45rpm，在物料表面喷洒pva水溶液，造粒时间5-20分钟，得到三层核壳结构缓释氧颗粒；

15、将前述三层核壳结构缓释氧颗粒在-20℃下冷冻8-12小时，再解冻4小时，如此反复冻融2-4次后，在60℃-70℃下干燥5-10小时，得到成品。

16、可选地，所述多层核壳结构复合缓释氧颗粒的直径为8-20mm，和/或

17、所述氧化铝和/或二氧化硅微球的直径为1-5mm，进一步优选为3-4mm。

18、可选地，粘结剂选自海藻酸钠、黄原胶、瓜尔胶其中一种。

19、由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

20、1.吸附功能强，对水体中的氨氮、总磷去除效率高。由于本产品的多层结构可产品中的释氧材料过氧化钙与吸附材料并未直接混合在一起，吸附材料处于颗粒的最外层，因此能最大程度发挥其吸附功能。产品颗粒投入水体中后，能有效吸附水体中氨氮、有机污染物等。同时水可通过外层进入中间层与过氧化钙反应，生成的氧气易被外层多孔吸附材料滞留，形成局部浓度较高的好氧条件，从而形成了微型生化反应器，使得吸附的氨氮、有机污染物等可通过好氧反应消除，从而实现高效去除氨氮、总磷等污染物的目的。

21、2.外层粘结剂为物理交联pva包膜层，可起到缓释氧作用，并且交联后的pva不溶解于水，因此不会造成有机物溶解导致污染。

22、3.加入增重内核，能快速沉降至底泥上，并不易被水流冲走，能充分发挥底泥修复作用。

技术特征：

1.一种多层核壳结构复合缓释氧颗粒，其特征在于，包括自内向外的增重内核、释氧中间层和外壳层三层结构。

2.根据权利要求1所述的多层核壳结构复合缓释氧颗粒，其特征在于，所述多层核壳结构复合缓释氧颗粒直径为8-20mm。

3.根据权利要求1所述的的多层核壳结构复合缓释氧颗粒，其特征在于，所述增重内核为高密度无机微球，所述高密度无机微球选自氧化铝微球、二氧化硅微球中的一种或几种，和/或

4.根据权利要求1所述的的多层核壳结构复合缓释氧颗粒，其特征在于，所述释氧中间层厚度为5-10mm，进一步优选为6-8mm。

5.根据权利要求1或4所述的的多层核壳结构复合缓释氧颗粒，其特征在于，所述释氧中间层的成分为粘结剂和过氧化钙，其中粘结剂选自海藻酸钠、黄原胶、瓜尔胶其中一种。

6.根据权利要求1所述的的多层核壳结构复合缓释氧颗粒，其特征在于，所述外壳层的成分包括外层粘结剂、多孔吸附材料和催化功能材料，其中所述外层粘结剂为物理交联pva，所述吸附功能材料选自生物炭粉、沸石粉、硅藻土、凹凸棒土中的一种或几种，所述催化功能材料选自铁碳粉，纳米铁粉，硫铁矿粉中的一种或几种。

7.根据权利要求1或6所述的的多层核壳结构复合缓释氧颗粒，其特征在于，所述外壳层的厚度为1-5mm，进一步优选厚度为2-3mm。

8.一种多层核壳结构复合缓释氧颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的多层核壳结构复合缓释氧颗粒的制备方法，其特征在于，所述多层核壳结构复合缓释氧颗粒的直径为8-20mm，和/或

10.根据权利要求8所述的多层核壳结构复合缓释氧颗粒的制备方法，其特征在于，粘结剂选自海藻酸钠、黄原胶、瓜尔胶其中一种。

技术总结本发明提出一种多层核壳结构复合缓释氧颗粒及其制备方法，其包括增重内核、释氧中间层和功能性表层三层结构。增重内核为高密度无机微球，选自氧化铝微球、二氧化硅微球中的一种或几种，其成分为粘结剂和过氧化钙，具有长效缓释氧功能，其中粘结剂选自海藻酸钠、黄原胶、瓜尔胶其中一种；外壳层成分为粘结剂、多孔吸附材料、催化功能材料，其中粘结剂为物理交联PVA，吸附功能材料选自生物炭粉、沸石粉、硅藻土、凹凸棒土中的一种或几种，催化功能材料选自铁碳粉，纳米铁粉，硫铁矿粉中的一种或几种。技术研发人员：陈晨,张翔翔,赵东华,孙菲菲,吴耀,邓钰,郑岩皓,严君,崔勇涛受保护的技术使用者：中交上海航道局有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6