一种用于生活灰水污染物去除和消毒的水处理材料及其制备方法和应用

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本发明涉及水体污染治理与资源化，具体涉及一种用于生活灰水污染物去除和消毒的水处理材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、我国是水资源短缺的国家，人均水资源占有量仅为世界人均的1/4。随着社会经济的发展和人口的增加，我国水资源的消耗和需求还会不断增加，水污染也面临进一步加重的趋势。传统污水处理模式将不同来源的污水混合进行处理，既增加了处理系统的复杂性和处理成本，也不利于污水的资源化利用，造成资源和能源的浪费。

2、近年来，随着加快污水资源化利用政策的推出，生活污水的分质收集、处理和资源化利用成为污水处理领域的研究热点，分质收集是将各类生活污水如黑水和灰水实现源分离，使后端可根据各类污水特点有针对性地进行处理或资源化利用。

3、灰水是指住宅、学校等场所排除的不含厕所废水的生活污水，主要包括厨房、浴室和洗衣房等场所的洗涤用水，具有污染物浓度较低、水量占比大（约占家庭生活污水总量的75%左右）、容易处理与再生利用等特点，是最具发展潜力的回用水水源。灰水中主要含有一定浓度的氮磷、药物、表面活性剂、重金属等污染物和大肠杆菌等致病菌。

4、当前，国内外最常用的灰水处理方法包括吸附、过滤、生物转盘、膜生物反应器和人工湿地等。其中，吸附过滤技术是灰水处理较为可行的选择之一，但其仍存在功能单一的不足，单个处理工艺难以满足不同回用目标的水质标准。

5、总之，研究灰水处理技术时，应该考虑灰水的水量和水质特点，从而研发出适宜灰水水量水质特点的可靠、低成本灰水处理技术。此外，还需要考虑灰水中微生物和微量污染物的污染，研究适宜的微生物和微污染物去除技术，确保公众健康。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在上述问题。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于生活灰水污染物去除和消毒的水处理材料制备方法，该方法的步骤包括：

3、（1）将农业废弃生物质粉末浸泡在含有三价铁盐和二价镁盐的混合溶液中，往混合溶液中滴加碱性溶液调节ph为11，于50~80℃条件下加热反应1~4h后，抽滤、干燥，并在隔绝空气条件下，将烘干产物在300-600℃条件下焙烧2~6h，待冷却至室温后，研磨成不小于100目的物料。将上述制备的物料分散于去离子水中形成悬浊液，然后在该悬浊液中加入h2o2，使悬浊液中h2o2的质量浓度为10~50%，将混合液在常温下搅拌反应1~2h，然后进行产物过滤分离、洗涤和干燥，过100目筛，获得生物炭负载过氧铁酸镁产物a；

4、（2）将钠基粘土配制成10%的悬浊液，按与钠基粘土质量比为2.0~5.0:1的比例加入季铵盐，混合液于室温下搅拌反应4~12h，然后进行产物过滤分离、洗涤和干燥，过100目筛，获得季铵盐改性粘土材料b；

5、（3）将所述生物炭负载过氧铁酸镁产物a和所述季铵盐改性粘土材料b与硅酸盐水泥按照（0.2~1.0）：（0.5~1.0）：（0.1~0.5）重量比配比，混合均匀后调节水分含量为60%，在造粒机中造粒，控制粒径2~8mm，经105℃烘干，即得到用于生活灰水污染物去除和消毒的水处理材料。

6、本发明第二方面提供由前述第一方面所述的方法制备得到的用于生活灰水污染物去除和消毒的水处理材料。

7、本发明第三方面提供前述第二方面所述的用于生活灰水污染物去除和消毒的水处理材料在水污染治理与修复中的应用。

8、与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：

9、1、本发明制备的用于生活灰水污染物去除和消毒的水处理材料在制备中通过二价镁盐的过量配比，使得制备的生物炭复合材料中同时含有mgfe2o4和mgo2-feo4等成分，生物炭和mgfe2o4对灰水中的污染物具有良好的吸附、化学沉淀和氧化功能，可有效实现对水中氮磷、重金属、有机物等的高效去除。同时，mgo2-feo4在灰水处理中可缓慢释放h2o2，其可在mgfe2o4的活化作用下生成oh•，实现对灰水中有机污染物和致病菌的高效去除；

10、2、本发明制备的水处理材料材料中经季铵盐改性的粘土带有正电性，可有效增强材料对抗生素和致病细菌等负电污染物的吸附富集，有利于上述污染物被氧化去除。同时，水处理材料中所含的季铵盐具有良好的杀菌能力，其可在杀菌的同时，可有效防止生物膜在材料上生长，从而保持水处理材料长期稳定的处理效能；

11、3、本发明制备的水处理材料功能多样，制备方法简单，成本低，使用方便，可很好地用于生活灰水的深度净化，全面保障生活灰水淡水资源回用水质的安全。

技术特征：

1.一种制备用于生活灰水污染物去除和消毒的水处理材料的方法，其特征在于，该方法的步骤包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤（1）中所述三价铁盐为氯化铁、硫酸铁、硝酸铁其中的一种或多种；

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤（1）中所述农业废弃生物质资源包括小麦秸秆、棉花杆、稻草、稻壳、花生壳和玉米芯中的任一种或多种混合物，粒度小于50目。

4.根据权利要求1或2所述的组合物，其中，步骤（1）中所述农业废弃生物质粉末、三价铁盐和二价镁盐的质量比为（0.6~0.9）:（0.3~0.5）:（0.1~0.3）。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤（2）中所述钠基粘土矿物为沸石、凹凸棒土、膨润土、硅藻土或坡缕石的任意一种或多种混合物，粒度小于100目。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤（2）所述季铵盐为四甲基氯化铵、正辛基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十四烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基溴化铵的中的至少一种。

7.由权利要求1-6中任意一项所述的方法制备得到的用于生活灰水污染物去除和消毒的水处理材料。

8.权利要求7所述的用于生活灰水污染物去除和消毒的水处理材料在水污染治理与修复中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其中，该应用采用下述两种处理方式中的至少一种进行：

技术总结
本发明涉及水体污染治理与资源化技术领域，具体公开了一种用于生活灰水污染物去除和消毒的水处理材料及其制备方法和应用。该方法以农业生物质废弃物炭为载体，在过量二价镁盐与三价铁盐配比条件下，通过高温热解与后续的H2O2氧化，生成生物炭负载过氧铁酸镁产物（MgFe2O4‑MgO2‑FeO4），其所含生物炭和MgFe2O4组分对水中氮、磷、重金属具有良好的吸附和化学沉淀性能，同时还可有效活化材料中MgO2‑FeO4过氧化物成分在水中缓慢释放的H2O2生成OH•，实现对灰水中有机物和致病菌的氧化去除，该材料能有效实现对生活灰水中有机污染物、重金属和致病菌等的同步去除。

技术研发人员：王学江,王祎旸,李澳,陈柳宇,夏四清
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25

网址：一种用于生活灰水污染物去除和消毒的水处理材料及其制备方法和应用 https://www.yuejiaxmz.com/news/view/1395084

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