一種基于廢塑料的磁性填料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于廢塑料的磁性填料及其制備方法，通過依次制備塑料基體、磁性鐵氧體粉末和磁性條狀體，最終得到基于廢塑料的磁性填料。該磁性填料由塑料基體和磁性條狀體兩部分組成；所述塑料基體為固體廢物中的廢塑料；所述磁性條狀體由廢塑料薄膜包裹磁性鐵氧體粉末制成；所述磁性條狀體穿插于所述塑料基體上所設(shè)孔中，所述磁性條狀體兩端過孔位置打有結(jié)，所述結(jié)大于孔的大小。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了固體廢物的再利用；減少了環(huán)境污染，為廢塑料和磁性鐵氧體粉末的處理提供一種新的思路；磁性填料表面的磁性條狀體對(duì)微生物具有磁催化作用，增強(qiáng)生物反應(yīng)器內(nèi)微生物的活性，使微生物降解污染物能力和生物反應(yīng)器的降解效率得到提高，生物掛膜效果好。
【專利說明】一種基于廢塑料的磁性填料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于廢塑料的磁性填料及其制備方法，屬于水處理【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，塑料的產(chǎn)量和使用量都不斷增加。塑料易老化，使用周期 短，大量的塑料制品特別是包裝物在6-12個(gè)月后便被廢棄，有的在1-2年后變?yōu)閺U塑料。因 此，產(chǎn)生的廢塑料日益增多。廢塑料往往具有耐腐蝕、不易分解等特性，如果處理不當(dāng)，不僅 會(huì)對(duì)景觀和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生極大影響，甚至危害人體健康。對(duì)廢塑料進(jìn)行資源化利用，不僅可 以保護(hù)環(huán)境，而且還能變廢為寶，節(jié)約資源。廢塑料的再生利用產(chǎn)業(yè)已成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可 或缺的資源型環(huán)保產(chǎn)業(yè)。目前，廢塑料的資源化利用途徑主要有：加工成塑料原料、燃料化 利用、熱解制油、生產(chǎn)建筑材料等。但傳統(tǒng)的利用技術(shù)，多數(shù)需要消耗較多的能源，成本高， 有些還會(huì)帶來二次污染。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種基于廢塑料的磁性填料及其制備方 法，可綜合利用廢塑料、重金屬離子廢水等廢棄物，減小環(huán)境污染；所制備的磁性填料，可作 為生物接觸氧化、膜生物反應(yīng)器等工藝中的微生物載體。
[0004] 一種基于廢塑料的磁性填料，其特征在于，由塑料基體和磁性條狀體兩部分組成； 所述塑料基體為固體廢物中的廢塑料；所述磁性條狀體由廢塑料薄膜包裹磁性鐵氧體粉末 制成；所述磁性條狀體固定在塑料基體上。
[0005] 優(yōu)選的，所述磁性條狀體穿插于所述塑料基體上所設(shè)孔中，所述磁性條狀體兩端 打有結(jié)，所述結(jié)大于孔的大小。
[0006] 優(yōu)選的，所述磁性條狀體經(jīng)過每一個(gè)孔穿插于所述塑料基體中，相鄰三個(gè)孔之間 的兩段磁性條狀體分別位于塑料基體的兩側(cè)。
[0007] 優(yōu)選的，所設(shè)孔為矩形矩陣或圓形矩陣排列的矩形孔，所述矩形孔長(zhǎng)度比磁性條 狀體的寬度大0. 5-1_，所述矩形孔寬度比磁性條狀體的厚度大0. 5-1_。
[0008] 優(yōu)選的，所述的磁性條狀體在塑料基體上均勻分布，所述磁性條狀體的表面積占 塑料基體總表面積的15-30%。
[0009] 優(yōu)選的，所述固體廢物中的廢塑料為礦泉水瓶或果汁瓶，其厚度小于2mm、粗糙度 Ra大于20nm，形狀為長(zhǎng)方形、正方形或圓形。
[0010] 優(yōu)選的，所述磁性條狀體為扁條狀體，其寬度為3-7mm、厚度為1-2. 5mm。
[0011] 一種基于廢塑料的磁性填料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0012] (1)塑料基體的制備：
[0013] 選取固體廢物中的廢塑料，剪切、打磨廢塑料表面；并在打磨后的廢塑料表面開設(shè) 多個(gè)孔；
[0014] (2)磁性鐵氧體粉末的制備：
[0015] a)向重金屬離子廢水中添加二價(jià)鐵離子和三價(jià)鐵離子，所述二價(jià)鐵離子與廢水中 其他二價(jià)金屬離子的摩爾比大于2,所述三價(jià)鐵離子與廢水中其他三價(jià)金屬離子的摩爾比 大于7. 5,廢水中總的三價(jià)金屬離子與總的二價(jià)金屬離子的摩爾比范圍為1. 3-1. 8,得處理 后廢水；
[0016] b)在不斷攪拌下，向步驟a)中所述處理后廢水中加入強(qiáng)堿，調(diào)節(jié)溶液的pH值至 10以上，常溫下反應(yīng)6-8min，停止攪拌，至混合液中形成沉渣；
[0017] c)陳化反應(yīng)30_60min，步驟b)中所述沉漁轉(zhuǎn)化為黑色的磁性鐵氧體，倒出上清 液，固液分離；
[0018] d)將分離后的磁性鐵氧體在40_60°C中干燥，研磨至磁性鐵氧體的顆粒粒度在 0. Imm以下，并在強(qiáng)度大于300kA/m的磁場(chǎng)中預(yù)磁化IOmin以上，即得所述磁性鐵氧體粉 末；
[0019] (3)磁性條狀體的制備：
[0020] 選取廢塑料薄膜，在其一側(cè)表面沿直線方向涂玻璃膠，在玻璃膠上均勻分布磁性 鐵氧體粉末；所述玻璃膠的用量至少能粘住磁性鐵氧體粉末，所述磁性鐵氧體粉末的用量 至少能蓋住玻璃膠；待玻璃膠干化后，用涂玻璃膠的塑料薄膜將磁性鐵氧體粉末包裹形成 條狀體，并用玻璃膠密封，形成所述磁性條狀體；
[0021] (4)磁性填料的制備：
[0022] 將步驟（3)中所述磁性條狀體穿插在步驟（1)中的孔中，在磁性條狀體的兩端過 孔的位置分別打有大于孔的結(jié)，得所述基于廢塑料的磁性填料。
[0023] 優(yōu)選的，所述步驟（2)中重金屬離子廢水中含有銅離子和錳離子或鉛離子和鋅離 子；所述的強(qiáng)堿為氫氧化鈉或氫氧化鉀。
[0024] 本發(fā)明的有益效果是：
[0025] (1)本發(fā)明所述磁性填料的原料為廢塑料、重金屬離子廢水處理產(chǎn)物磁性鐵氧體 粉末，實(shí)現(xiàn)了固體廢物的再利用；減少了環(huán)境污染，為廢塑料和磁性鐵氧體粉末的處理提供 一種新的思路。
[0026] (2)本發(fā)明所述磁性填料的制備工藝簡(jiǎn)單，操作方便；再利用過程中消耗能源少， 成本低，適宜產(chǎn)業(yè)化。
[0027] (3)本發(fā)明所述磁性填料表面的磁性條狀體對(duì)微生物具有磁催化作用，可以增強(qiáng) 生物反應(yīng)器內(nèi)微生物的活性，使微生物降解污染物能力和生物反應(yīng)器的降解效率得到提 高，生物掛膜效果好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1是基于廢塑料的磁性填料的主視圖。
[0029] 圖2是圖1中A-A剖視圖。
[0030] 圖3是矩形矩陣排列的矩形孔的塑料基體主視圖。
[0031] 圖4是磁性條狀體的主視圖。
[0032] 圖5是磁性條狀體的左視圖。
[0033] 圖6是圓形矩陣排列的矩形孔的塑料基體主視圖。
[0034] 附圖標(biāo)記說明如下：
[0035] 圖中：1_塑料基體；2_矩形孔；3-磁性條狀體；4_結(jié)。

【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并 不限于此。
[0037] 實(shí)施例1
[0038] -種基于廢塑料的磁性填料，由塑料基體1和磁性條狀體3兩部分組成；其中，塑 料基體1為厚度為〇. 2mm的長(zhǎng)方形廢礦泉水瓶，采用砂布或砂輪打磨兩個(gè)表面粗糙度Ra為 25nm ;如圖3所示，在打磨后的塑料基體1上設(shè)有矩形矩陣排列的矩形孔2 ;矩形孔2長(zhǎng)度 為3. 5mm，寬度為I. 7mm，同一直線上相鄰矩形孔2縱向間距為26mm。
[0039] 如圖4、圖5所示，所述磁性條狀體3為由廢塑料薄膜包裹磁性鐵氧體粉末制成的 寬度為3_、厚度為I. 2mm的扁條狀體。其中磁性鐵氧體粉末的制備過程如下：a)向含有銅 離子和錳離子的重金屬離子廢水中添加二價(jià)鐵離子和三價(jià)鐵離子，所述二價(jià)鐵離子與廢水 中其他二價(jià)金屬離子的摩爾比為3,所述三價(jià)鐵離子與廢水中其他三價(jià)金屬離子的摩爾比 為8,廢液中總的三價(jià)金屬離子與總的二價(jià)金屬離子的摩爾比為1. 4,即得處理后廢水；b) 在攪拌的同時(shí)向步驟a)中所述處理后廢水中加入氫氧化鈉，調(diào)節(jié)溶液的pH值至10. 5,常溫 下反應(yīng)6min，停止攪拌，至混合液中形成沉漁；c)陳化反應(yīng)40min，步驟b)中所述沉漁轉(zhuǎn)化 為黑色的磁性鐵氧體，倒出上清液，固液分離；d)將分離后的磁性鐵氧體在40°C中干燥，研 磨至磁性鐵氧體的顆粒粒度在0. Imm以下，并在強(qiáng)度大于300kA/m的磁場(chǎng)中預(yù)磁化llmin， 即得所述磁性鐵氧體粉末。取廢塑料薄膜，在其一側(cè)表面沿直線方向涂玻璃膠，在玻璃膠上 均勻分布所述磁性鐵氧體粉末；所述玻璃膠的用量至少能粘住磁性鐵氧體粉末，所述磁性 鐵氧體粉末的用量至少能蓋住玻璃膠；待玻璃膠干化后，用涂玻璃膠的塑料薄膜將磁性鐵 氧體粉末包裹形成條狀體，并用玻璃膠密封，得磁性條狀體3。
[0040] 如圖1、圖2所示，所述磁性條狀體3按直線穿插在塑料基體1的矩形孔2中，相鄰 三個(gè)矩形孔2之間的兩段磁性條狀體3分別位于塑料基體1的兩側(cè)，磁性條狀體3的兩端 打有結(jié)4,所述結(jié)4大于矩形孔2的大小。所述磁性條狀體3的表面積為塑料基體1總表面 積的15%。
[0041] 實(shí)施例2
[0042] -種基于廢塑料的磁性填料，由塑料基體1和磁性條狀體3兩部分組成；其中， 塑料基體1為厚度為〇. 3mm的圓形廢果汁瓶，采用砂布或砂輪打磨兩個(gè)表面粗糙度Ra為 33nm ;如圖6所示，在打磨后的塑料基體1上設(shè)有圓形矩陣排列的矩形孔2,矩形孔2長(zhǎng)度 為8_，寬度為3_。
[0043] 所述磁性條狀體3為由廢塑料薄膜包裹磁性鐵氧體粉末制成的寬度為7mm、厚度 為2mm扁條狀體。其中磁性鐵氧體粉末的制備過程如下：a)向含有銅離子和錳離子的重 金屬離子廢水中添加二價(jià)鐵離子和三價(jià)鐵離子，二價(jià)鐵離子與廢水中其他二價(jià)金屬離子的 摩爾比為7,三價(jià)鐵離子與廢水中其他三價(jià)金屬離子的摩爾比為12,廢液中總的三價(jià)金屬 離子與總的二價(jià)金屬離子的摩爾比為I. 7 ;b)在攪拌的同時(shí)向處理后的廢水中加入氫氧化 鈉，調(diào)節(jié)溶液的PH值至11. 5,常溫下反應(yīng)8min，停止攪拌，至混合液中形成沉渣；c)陳化反 應(yīng)60min，沉渣轉(zhuǎn)化為黑色的磁性鐵氧體，倒出上清液，固液分離；d)將分離后的磁性鐵氧 體在55°C中干燥，研磨至磁性鐵氧體的顆粒粒度在0. Imm以下，并在強(qiáng)度大于300kA/m的 磁場(chǎng)中預(yù)磁化20min，即得磁性鐵氧體粉末；所述磁性條狀體3制備過程如下：取廢塑料薄 膜，在其一側(cè)表面沿直線方向涂玻璃膠，在玻璃膠上均勻分布所述磁性鐵氧體粉末；所述玻 璃膠的用量至少能粘住磁性鐵氧體粉末，所述磁性鐵氧體粉末的用量至少能蓋住玻璃膠； 待玻璃膠干化后，用涂玻璃膠的塑料薄膜將磁性鐵氧體粉末包裹形成條狀體，并用玻璃膠 密封，形成磁性條狀體3。
[0044] 所述磁性條狀體3按圓形穿插在塑料基體1的矩形孔2中，相鄰三個(gè)矩形孔2之 間的兩段磁性條狀體3分別位于塑料基體1的兩側(cè)，磁性條狀體3的兩端打有結(jié)4,所述結(jié) 4大于矩形孔2的大小。所述磁性條狀體3的表面積為塑料基體1總表面積的25%。
[0045] 將實(shí)施例1和實(shí)施例2所制磁性填料與普通聚乙烯填料同時(shí)用于三套并聯(lián)運(yùn)行處 理城市生活污水的生物膜反應(yīng)器實(shí)驗(yàn)裝置中，三套裝置的結(jié)構(gòu)、尺寸、填料填充率及實(shí)驗(yàn)條 件等均相同，其中實(shí)驗(yàn)條件為：曝氣量〇. lm3/h，進(jìn)水pH7. 7,溫度25°C，水力停留時(shí)間8h，填 料投加量25%。掛膜一個(gè)月后，三套裝置出水中主要污染物的去除率如表1所示。
[0046] 表1三套裝置對(duì)污水中主要污染物的去除率

【權(quán)利要求】
1. 一種基于廢塑料的磁性填料，其特征在于，由塑料基體⑴和磁性條狀體⑶兩部分 組成；所述塑料基體（1)為固體廢物中的廢塑料；所述磁性條狀體（3)由廢塑料薄膜包裹 磁性鐵氧體粉末制成；所述磁性條狀體（3)固定在塑料基體（1)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于廢塑料的磁性填料，其特征在于，所述磁性條狀體（3)穿 插于所述塑料基體（1)上所設(shè)孔中，所述磁性條狀體（3)兩端打有結(jié)（4)，所述結(jié)（4)大于 孔的大小。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于廢塑料的磁性填料，其特征在于，所述磁性條狀體（3)經(jīng) 過每一個(gè)孔穿插于所述塑料基體（1)中，相鄰三個(gè)孔之間的兩段磁性條狀體（3)分別位于 塑料基體⑴的兩側(cè)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的基于廢塑料的磁性填料，其特征在于，所設(shè)孔為呈矩 形矩陣或圓形矩陣排列的矩形孔（2)，所述矩形孔（2)長(zhǎng)度比磁性條狀體（3)的寬度大 0. 5-lmm，所述矩形孔（2)寬度比磁性條狀體（3)的厚度大0. 5-lmm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于廢塑料的磁性填料，其特征在于，所述的磁性條狀 體（3)在塑料基體（1)上均勻分布，所述磁性條狀體（3)的表面積占塑料基體（1)總表面 積的 15-30%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于廢塑料的磁性填料，其特征在于，所述固體廢物中的 廢塑料為礦泉水瓶或果汁瓶，其厚度小于2mm、粗糙度Ra大于20nm，形狀為長(zhǎng)方形、正方形 或圓形。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于廢塑料的磁性填料，其特征在于，所述磁性條狀體 (3)為扁條狀體，其寬度為3-7_、厚度為1-2. 5_。
8. -種基于廢塑料的磁性填料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 塑料基體（1)的制備： 選取固體廢物中的廢塑料，剪切、打磨廢塑料表面；并在打磨后的廢塑料表面開設(shè)多個(gè) 孔； (2) 磁性鐵氧體粉末的制備： a) 向重金屬離子廢水中添加二價(jià)鐵離子和三價(jià)鐵離子，所述二價(jià)鐵離子與廢水中其他 二價(jià)金屬離子的摩爾比大于2,所述三價(jià)鐵離子與廢水中其他三價(jià)金屬離子的摩爾比大于 7. 5，廢水中總的三價(jià)金屬離子與總的二價(jià)金屬離子的摩爾比范圍為1. 3-1. 8，得處理后廢 水； b) 在不斷攪拌下，向步驟a)中所述處理后廢水中加入強(qiáng)堿，調(diào)節(jié)溶液的pH值至10以 上，常溫下反應(yīng)6-8min，停止攪拌，至混合液中形成沉渣； c) 陳化反應(yīng)30-60min，步驟b)中所述沉漁轉(zhuǎn)化為黑色的磁性鐵氧體，倒出上清液，固 液分離； d) 將分離后的磁性鐵氧體在40-60°C中干燥，研磨至磁性鐵氧體的顆粒粒度在0. 1_ 以下，并在強(qiáng)度大于300kA/m的磁場(chǎng)中預(yù)磁化lOmin以上，即得所述磁性鐵氧體粉末； (3) 磁性條狀體（3)的制備： 選取廢塑料薄膜，在其一側(cè)表面沿直線方向涂玻璃膠，在玻璃膠上均勻分布磁性鐵氧 體粉末；所述玻璃膠的用量至少能粘住磁性鐵氧體粉末，所述磁性鐵氧體粉末的用量至少 能蓋住玻璃膠；待玻璃膠干化后，用涂玻璃膠的塑料薄膜將磁性鐵氧體粉末包裹形成條狀 體，并用玻璃膠密封，形成所述磁性條狀體（3); (4)磁性填料的制備： 將步驟（3)中所述磁性條狀體（3)穿插在步驟（1)中的孔中，在磁性條狀體（3)的兩 端分別打有大于孔的結(jié)（4)，得所述基于廢塑料的磁性填料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于廢塑料的磁性填料的制備方法，其特征在于，所述步驟 (2)中重金屬離子廢水中含有銅離子和錳離子或鉛離子和鋅離子；所述的強(qiáng)堿為氫氧化鈉 或氫氧化鉀。
【文檔編號(hào)】C02F3/10GK104445581SQ201410682186
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】趙如金, 龔麗影, 朱海東, 李淑慧, 王韋勝 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)