CN109354209A - 一种改性矿物-微生物耦合净水材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性矿物‑微生物耦合净水材料及其制备方法，净水材料由以下质量份数的原材料制备而成：载体材料A组分75～85份；载体材料B组分15～20份；载体材料C组分5～10份；改性剂1～3份；微生物制剂0.1～0.3份。本发明的净水材料中耦合了矿物作用和微生物作用，改性后载体材料负载的Fe3+、Al3+使得载体材料颗粒表面带正电荷，能更有效的吸附受污染水体中带负电荷的悬浮物，吸附沉淀后，其中的有机污染物能为微生物早期生长提供能源；在有机质完全消解后，在微生物作用下，负载的高价阳离子价态降低，并伴随H+的生成，其能被微生物作为生物能源利用，从而促进底泥的矿化过程，最终形成稳态基床。

Description

一种改性矿物-微生物耦合净水材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及净水材料，具体地指一种改性矿物-微生物耦合净水材料及其制备方法。
背景技术
随着国内城市化建设的逐步深化，尤其是上世纪末进行的大量粗放式工程建设，许多城市的基础设施尤其是排水设施不够完善，且由于城市内陆河道穿行于城市居民区、商业圈等建筑物之间，导致城市内陆河道成为污染物排放的主要渠道，而汇水湖泊则成为污染物汇聚的主要场地。长时间的污染积累，以致河道、湖泊的环境承载能力不断被削弱，水体环境逐步恶化严重，影响城市形象和周边居民的生活和身体健康，制约着我国可持续发展战略的顺利实施。
治理水的富营养化问题，己经引起了国内外不少学者的关注。然而，河道、湖泊等水系的水文、水利条件复杂多变，受污染程度存在多样性。通过引水补水的方式置换受污染水体的治理方式，事倍功半，水质难以维持。目前，国内外倡导以自然资源治理环境污染，通过原位投加天然廉价改性的粘土矿物材料，耦合微生物作用，在不损害原河道的情况下，达到减少水体中氮和磷的含量的目的，去除水体富营养化危害，是治理受污染水体的主要途径之一。
中国专利文献CN 106335939 A提供了《一种净水材料的制备方法》，使用以活性炭为主的无机吸附材料和以聚丙烯为主的高分子改性剂，并纺制成纤维膜进行使用，为过滤性净水材料，但存在使用易堵塞、难以循环利用、寿命短等问题。中国专利文献CN104628123 B提供了《一种改性生物炉渣微生物载体及其制备方法》，以含碳生物炉渣为原料，通过无机酸和有机物联合改性制备碳源自给型改性生物炉渣载体，但生物炉渣成分、矿物形态复杂，未经漂洗存在较大的安全隐患。中国专利文献CN 104857930 A提供了《一种黑臭河道专用改性矿物材料的生产方法》，所使用的改性剂为硝酸钙、氯化镧、聚合氯化铁、聚合氯化铝，存在较大的安全隐患。中国专利文献CN 104276670 A提供了《一种含天然矿物质的污水处理剂及制备方法》，以斜发沸石、高岭石、高阳离子交换容量的黏土矿物、石英砂、火山灰、饭麦石为主要原材料，主要为吸附沉淀形式净化水质，存在治理水质反弹的问题，以及污水中的有机污染难以消除的问题。中国专利文献CN 103043803 A提供了一种净水剂及其制备方法，以聚丙烯酰胺、聚合氯化物、沸石粉、枯草芽孢杆菌为原材料，其中聚丙烯酰胺、聚合氯化铝/铁为污水处理厂常见的絮凝剂，沸石粉为载体，该专利仅通过几种原材料的简单混合，使用化学絮凝和生物分解的方法净水，且这两种处理方法间彼此独立。使用过程中，残留的聚丙烯酰胺和聚合氯化物形成的絮状物漂浮于水体中，不做清除处理将造成严重的二次污染。
因此，需要开发出一种可将水中悬浮物(有机污染物和悬浮的泥砂)吸附、沉淀后，在微生物作用和矿物作用下，逐渐矿化成稳定基质的改性矿物-微生物耦合净水材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种可将水中营养物化学絮凝后进行生物分解的改性矿物-微生物耦合净水材料及其制备方法。
本发明的技术方案为：一种改性矿物-微生物耦合净水材料，其特征在于，由以下质量份数的原材料制备而成：
所述载体材料A组分为高岭石、活性白土、斜发沸石、硅藻土、凹凸棒石、累托石、麦饭石、蛭石、海泡石的任意一种或多种组合；
所述载体材料B组分为钳蛤壳、珍珠贝壳、贻贝壳、牡蛎壳和扇贝壳的任意一种或多种组合；
所述载体材料C组分为：石英、微斜长石、电气石、伊利石、白云石的任意一种或多种组合；
所述载体材料A组分、载体材料B组分、载体材料C组分为粒度≤200目的粉末；
所述改性剂包括硅酸钠、柠檬酸和聚合硅酸铝铁，按质量比硅酸钠：柠檬酸：聚合硅酸铝铁＝35～60：5～15：100；
所述微生物制剂为枯草芽孢杆菌。
优选的，由以下质量份数的原材料制备而成：
进一步的，所述改性剂包括硅酸钠、柠檬酸和聚合硅酸铝铁，按质量比为硅酸钠：柠檬酸：聚合硅酸铝铁＝35～45：5～10：100。
本发明还提供上述改性矿物-微生物耦合净水材料的制备方法，其特征在于，将载体材料A组分、载体材料B组分、载体材料C组分混合成载体材料后进行酸洗刻蚀、焙烧烧蚀处理；处理过的载体材料与水混合成浆料后依次以水溶液形式加入改性剂中的硅酸钠、柠檬酸和聚合硅酸铝铁进行离子交换反应，反应完全后将载体材料清洗、再次焙烧，得到改性载体材料；将改性载体材料与微生物制剂混合，得到改性矿物-微生物耦合净水材料。
本方案中当载体材料进行酸洗刻蚀时：可以清除载体材料A组分孔隙间的杂质，增加载体材料A的吸附性能，同时载体材料B组分在酸洗过程中会产生微气泡，利于杂质的脱离，载体材料C组分可促使吸附体的沉降；焙烧烧蚀进一步去除孔隙间的杂质；当采用硅酸钠、柠檬酸、聚合硅酸铝铁进行改性时，聚硅酸铝铁中的Fe3+、Al3+，将与矿物颗粒表面的Na+、Ca2+进行离子交换反应，吸附在载体颗粒的表面，改变载体颗粒表面的离子吸附状态。
优选的，步骤为：
(1)载体材料预处理
将按质量份数的载体材料A组分75～85份、载体材料B组分15～20份、载体材料C组分5～10份混合成载体材料，放入稀硫酸溶液中震荡进行酸洗刻蚀，酸洗刻蚀后的载体材料放入回转炉中进行焙烧烧蚀，焙烧温度500～900℃，焙烧时间为1～2h；
(2)载体材料改性处理
2.1)将经过步骤(1)处理的载体材料加水形成料浆，依次加入硅酸钠溶液、柠檬酸溶液，搅拌备用；
2.2)继续加入聚合硅酸铝铁溶液快速搅拌进行离子交换反应，老化1～2h；改性剂包括硅酸钠、柠檬酸和聚合硅酸铝铁，所述改性剂质量份数为1～3份，硅酸钠、柠檬酸、聚合硅酸铝铁质量比＝35～60：5～15：100；
2.3)使用去离子水浸泡、冲洗老化完成后的载体材料，放入回转炉中进行再次焙烧，焙烧温度为400～700℃，焙烧时间为3～4h，自然冷却后得到粉末状改性载体材料；
(3)微生物复配
将经过步骤(2)得到的粉末状改性载体材料与质量份数0.1～0.3份的微生物制剂进行混合，得到改性矿物-微生物耦合净水材料。
进一步的，所述步骤(1)中酸洗刻蚀为将质量份数的载体材料A组分、载体材料B组分、载体材料C组分混合成载体材料，放入浓度为1～2mol/L稀硫酸中震荡0.5～2h。
更进一步的，步骤2.1)中硅酸钠溶液质量分数为15～30％，柠檬酸溶液质量分数为1～2％。
更进一步的，步骤2.2)中聚合硅酸铝铁溶液质量分数为6～10％。
优选的，所述步骤(2.1)中载体材料加水形成质量分数5～10％的料浆。
本发明的有益效果为：
1.本发明使用的载体材料A组分为改性处理的主要对象，其主要作用为吸附沉淀污染物质，且多孔的表面可增加进行离子交换率；B组分主要作用为添加改性剂后将产生微气泡，利于冲刷、清洗A组分的孔隙；C组分主要作用为提高载体密度，利于吸附沉淀的发生。
2.本发明改性方式为硅酸钠、柠檬酸、聚合硅酸铝铁分步添加进行改性，硅酸钠主要起分散、解离矿物作用，为矿物表面的晶体与聚合硅酸铝铁发生离子交换创造条件。柠檬酸主要起络合、吸附、催化作用，促使矿物表面的晶体与聚合硅酸铝铁发生离子交换。聚硅酸铝铁在硅酸钠和柠檬酸的共同作用下溶出高价Fe3+、Al3+，并与载体颗粒的表面晶体的Na+/K+发生离子交换，从而改变载体颗粒的离子吸附特性。
3.本发明净水材料中耦合了矿物作用和微生物作用，改性后载体材料负载的Fe3+、Al3+使得载体材料颗粒表面带正电荷，能更有效的吸附受污染水体中带负电荷的悬浮物，吸附沉淀后，其中的有机污染物能为微生物早期生长提供能源；且在微生物作用下，负载的高价阳离子价态降低，并伴随H+的生成，其能被微生物作为生物能源利用，从而促进沉淀物的矿化过程，最终形成稳态基床。
4.本发明载体材料为天然矿物质材料，对自然水体无毒害，且价格低廉、来源广泛，载体材料通过其表面负载的阳离子将水中的悬浮物(包含悬浮的有机物和细颗粒泥砂)吸附沉淀；并在微生物作用下，有机物得以消解，底泥逐步矿化形成稳态基床，具有净化水体成效高、不反弹，能长期稳定保持修复水体的水质的特点。
附图说明
图1为本发明制备方法流程图
具体实施方式
下面具体实施例对本发明作进一步的详细说明。实施例1-8中改性矿物-微生物耦合净水材料中各原材料的质量份数如表1所示，以及载体材料A组分、载体材料B组分、载体材料C组分具体组成如表2所示。
表1实施例1-8各原材料的质量份数
实施例编号 载体材料A 载体材料B 载体材料C 改性剂 微生物制剂
1 81 16 6 2 0.2
2 76 15 6 2.2 0.25
3 80 17 5 2.5 0.3
4 78 15 7 3 0.24
5 75 19 8 1 0.15
6 83 18 8 1.5 0.1
7 85 20 9 2.8 0.18
8 85 20 10 3 0.12
表2实施例1-8载体材料A组分、载体材料B组分、载体材料C组分具体组成
实施例1
如图1所示，本发明提供的改性矿物-微生物耦合净水材料的制备方法，步骤为：
(1)载体材料预处理
将按质量份数的载体材料A组分81份、载体材料B组分16份、载体材料C组分6份混合成载体材料，载体材料A组分、载体材料B组分、载体材料C组分粒径≤200目，且具体组成如表2所示，将载体材料放入1mol/L稀硫酸溶液中震荡0.5h进行酸洗刻蚀，酸洗刻蚀后的载体材料放入回转炉中进行焙烧烧蚀，焙烧温度500℃，焙烧时间为2h；
(2)载体材料改性处理
2.1)将经过步骤(1)处理的载体材料加水形成质量分数5％料浆，料浆中依次加入质量分数15％的硅酸钠溶液、质量分数1％的柠檬酸溶液，搅拌备用；
2.2)继续加入质量分数6％聚合硅酸铝铁溶液快速搅拌进行离子交换反应，老化1～2h；
2.3)使用去离子水浸泡、冲洗老化完成后的载体材料，直至冲洗液面上无微小泡沫为止，再将其直接放入回转炉中进行再次焙烧，温度为600℃，时间为3h，自然冷却后得到粉末状改性载体材料；
以上硅酸钠、柠檬酸、聚合硅酸铝铁共同组成改性剂质量份数为2份；其中硅酸钠、柠檬酸、聚合硅酸铝铁质量比为35：5：100，硅酸钠溶液由粉末状硅酸钠与水配制而成，硅酸钠溶液用量可根据硅酸钠质量以及溶液质量分数计算得到，柠檬酸、聚合硅酸铝铁同理；
(3)微生物复配
将经过步骤(2)得到的粉末状改性载体材料与质量份数为0.2份的微生物制剂(枯草芽孢杆菌)进行混合，得到改性矿物-微生物耦合净水材料。
本实施例中载体材料A组分、载体材料B组分、载体材料C组分可直接购买粒径≤200目的粉体或将矿石原材料经破碎、粉磨至≤200目，本实施例中使用的枯草芽孢杆菌为市售的枯草芽孢杆菌干菌粉。
实施例2
如图1所示，本发明提供的改性矿物-微生物耦合净水材料的制备方法，步骤为：
(1)载体材料预处理
将按质量份数的载体材料A组分76份、载体材料B组分15份、载体材料C组分6份混合成载体材料，载体材料A组分、载体材料B组分、载体材料C组分粒径≤200目且具体组成如表2所示，将载体材料放入1.5mol/L稀硫酸溶液中震荡1h进行酸洗刻蚀，酸洗刻蚀后的载体材料放入回转炉中进行焙烧烧蚀，焙烧温度600℃，焙烧时间为1.5h；
(2)载体材料改性处理
2.1)将经过步骤(1)处理的载体材料加水形成质量分数6％料浆，料浆中依次加入质量分数18％的硅酸钠溶液、质量分数1.5％的柠檬酸溶液，搅拌备用；
2.2)继续加入质量分数7％聚合硅酸铝铁溶液快速搅拌进行离子交换反应，老化1～2h；
2.3)使用去离子水浸泡、冲洗老化完成后的载体材料，放入回转炉中进行再次焙烧，温度为700℃，时间为4h，自然冷却后得到粉末状改性载体材料；
以上硅酸钠、柠檬酸、聚合硅酸铝铁共同组成改性剂质量份数为2.2份；其中硅酸钠、柠檬酸、聚合硅酸铝铁质量比为40：10：100，硅酸钠溶液由粉末状硅酸钠与水配制而成，硅酸钠溶液用量可根据硅酸钠质量以及溶液质量分数计算得到，柠檬酸、聚合硅酸铝铁同理；
(3)微生物复配
将经过步骤(2)得到的粉末状改性载体材料与质量份数为0.25份的微生物制剂(枯草芽孢杆菌)进行混合，得到改性矿物-微生物耦合净水材料。
实施例3
如图1所示，本发明提供的改性矿物-微生物耦合净水材料的制备方法，步骤为：
(1)载体材料预处理
将按质量份数的载体材料A组分80份、载体材料B组分17份、载体材料C组分5份混合成载体材料，载体材料A、载体材料B、载体材料C粒径≤200目且具体组成如表2所示，将载体材料放入2mol/L稀硫酸溶液中震荡1.5h进行酸洗刻蚀，酸洗刻蚀后的载体材料放入回转炉中进行焙烧烧蚀，焙烧温度700℃，焙烧时间为2h；
(2)载体材料改性处理
2.1)将经过步骤(1)处理的载体材料加水形成质量分数8％料浆，料浆中依次加入质量分数25％的硅酸钠溶液、质量分数1.8％的柠檬酸溶液，搅拌备用；
2.2)继续加入质量分数8％聚合硅酸铝铁溶液快速搅拌进行离子交换反应，老化1～2h；
2.3)使用去离子水浸泡、冲洗老化完成后的载体材料，放入回转炉中进行再次焙烧，温度为450℃，时间为3.5h，自然冷却后得到粉末状改性载体材料；
以上硅酸钠、柠檬酸、聚合硅酸铝铁共同组成改性剂质量份数为2.5份；其中硅酸钠、柠檬酸、聚合硅酸铝铁质量比为35：6：100，硅酸钠溶液由粉末状硅酸钠与水配制而成，硅酸钠溶液用量可根据硅酸钠质量以及溶液质量分数计算得到，柠檬酸、聚合硅酸铝铁同理；
(3)微生物复配
将经过步骤(2)得到的粉末状改性载体材料与质量份数为0.3份的微生物制剂(枯草芽孢杆菌)进行混合，得到改性矿物-微生物耦合净水材料。
实施例4
如图1所示，本发明提供的改性矿物-微生物耦合净水材料的制备方法，步骤为：
(1)载体材料预处理
将按质量份数的载体材料A组分78份、载体材料B组分15份、载体材料C组分7份混合成载体材料，载体材料A组分、载体材料B组分、载体材料C组分粒径≤200目且具体组成如表2所示，将载体材料放入1mol/L稀硫酸溶液中震荡2h进行酸洗刻蚀，酸洗刻蚀后的载体材料放入回转炉中进行焙烧烧蚀，焙烧温度800℃，焙烧时间为1h；
(2)载体材料改性处理
2.1)将经过步骤(1)处理的载体材料加水形成质量分数9％料浆，料浆中依次加入质量分数30％的硅酸钠溶液、质量分数2％的柠檬酸溶液，搅拌备用；
2.2)继续加入质量分数10％聚合硅酸铝铁溶液快速搅拌进行离子交换反应，老化1～2h；
2.3)使用去离子水浸泡、冲洗老化完成后的载体材料，放入回转炉中进行再次焙烧，温度为400℃，时间为3h，自然冷却后得到粉末状改性载体材料；
以上硅酸钠、柠檬酸、聚合硅酸铝铁共同组成改性剂质量份数为3份；其中硅酸钠、柠檬酸、聚合硅酸铝铁质量比为45：9：100，硅酸钠溶液由粉末状硅酸钠与水配制而成，硅酸钠溶液用量可根据硅酸钠质量以及溶液质量分数计算得到，柠檬酸、聚合硅酸铝铁同理；
(3)微生物复配
将经过步骤(2)得到的粉末状改性载体材料与质量份数为0.24份的微生物制剂(枯草芽孢杆菌)进行混合，得到改性矿物-微生物耦合净水材料。
实施例5
如图1所示，本发明提供的改性矿物-微生物耦合净水材料的制备方法，步骤为：
(1)载体材料预处理
将按质量份数的载体材料A组分75份、载体材料B组分19份、载体材料C组分8份混合成载体材料，载体材料A组分、载体材料B组分、载体材料C组分粒径≤200目且具体组成如表2所示，将载体材料放入1.5mol/L稀硫酸溶液中震荡0.5h进行酸洗刻蚀，酸洗刻蚀后的载体材料放入回转炉中进行焙烧烧蚀，焙烧温度900℃，焙烧时间为1.5h；
(2)载体材料改性处理
2.1)将经过步骤(1)处理的载体材料加水形成质量分数10％料浆，料浆中依次加入质量分数24％的硅酸钠溶液、质量分数1％的柠檬酸溶液，搅拌备用；
2.2)继续加入质量分数6％聚合硅酸铝铁溶液快速搅拌进行离子交换反应，老化1～2h；
2.3)使用去离子水浸泡、冲洗老化完成后的载体材料，放入回转炉中进行再次焙烧，温度为500℃，时间为4h，自然冷却后得到粉末状改性载体材料；
以上硅酸钠、柠檬酸、聚合硅酸铝铁共同组成改性剂质量份数为1份；其中硅酸钠、柠檬酸、聚合硅酸铝铁质量比为60：15：100，硅酸钠溶液由粉末状硅酸钠与水配制而成，硅酸钠溶液用量可根据硅酸钠质量以及溶液质量分数计算得到，柠檬酸、聚合硅酸铝铁同理；
(3)微生物复配
将经过步骤(2)得到的粉末状改性载体材料与质量份数为0.15份的微生物制剂(枯草芽孢杆菌)进行混合，得到改性矿物-微生物耦合净水材料。
实施例6
如图1所示，本发明提供的改性矿物-微生物耦合净水材料的制备方法，步骤为：
(1)载体材料预处理
将按质量份数的载体材料A组分83份、载体材料B组分18份、载体材料C组分8份混合成载体材料，载体材料A组分、载体材料B组分、载体材料C组分粒径≤200目且具体组成如表2所示，将载体材料放入2mol/L稀硫酸溶液中震荡1h进行酸洗刻蚀，酸洗刻蚀后的载体材料放入回转炉中进行焙烧烧蚀，焙烧温度700℃，焙烧时间为2h；
(2)载体材料改性处理
2.1)将经过步骤(1)处理的载体材料加水形成质量分数5％料浆，料浆中依次加入质量分数16％的硅酸钠溶液、质量分数1.5％的柠檬酸溶液，搅拌备用；
2.2)继续加入质量分数7％聚合硅酸铝铁溶液快速搅拌进行离子交换反应，老化1～2h；
2.3)使用去离子水浸泡、冲洗老化完成后的载体材料，放入回转炉中进行再次焙烧，温度为700℃，时间为3.5h，自然冷却后得到粉末状改性载体材料；
以上硅酸钠、柠檬酸、聚合硅酸铝铁共同组成改性剂质量份数为1.5份；其中硅酸钠、柠檬酸、聚合硅酸铝铁质量比为50：13：100，硅酸钠溶液由粉末状硅酸钠与水配制而成，硅酸钠溶液用量可根据硅酸钠质量以及溶液质量分数计算得到，柠檬酸、聚合硅酸铝铁同理；
(3)微生物复配
将经过步骤(2)得到的粉末状改性载体材料与质量份数为0.1份的微生物制剂(枯草芽孢杆菌)进行混合，得到改性矿物-微生物耦合净水材料。
实施例7
如图1所示，本发明提供的改性矿物-微生物耦合净水材料的制备方法，步骤为：
(1)载体材料预处理
将按质量份数的载体材料A组分85份、载体材料B组分20份、载体材料C组分9份混合成载体材料，载体材料A组分、载体材料B组分、载体材料C组分粒径≤200目且具体组成如表2所示，将载体材料放入1mol/L稀硫酸溶液中震荡1.5h进行酸洗刻蚀，酸洗刻蚀后的载体材料放入回转炉中进行焙烧烧蚀，焙烧温度800℃，焙烧时间为1h；
(2)载体材料改性处理
2.1)将经过步骤(1)处理的载体材料加水形成质量分数7％料浆，料浆中依次加入质量分数20％的硅酸钠溶液、质量分数1.2％的柠檬酸溶液，搅拌备用；
2.2)继续加入质量分数8％聚合硅酸铝铁溶液快速搅拌进行离子交换反应，老化1～2h；
2.3)使用去离子水浸泡、冲洗老化完成后的载体材料，放入回转炉中进行再次焙烧，温度为450℃，时间为3h，自然冷却后得到粉末状改性载体材料；
以上硅酸钠、柠檬酸、聚合硅酸铝铁共同组成改性剂质量份数为2.8份；其中硅酸钠、柠檬酸、聚合硅酸铝铁质量比为40：8：100，硅酸钠溶液由粉末状硅酸钠与水配制而成，硅酸钠溶液用量可根据硅酸钠质量以及溶液质量分数计算得到，柠檬酸、聚合硅酸铝铁同理；
(3)微生物复配
将经过步骤(2)得到的粉末状改性载体材料与质量份数为0.18份的微生物制剂(枯草芽孢杆菌)进行混合，得到改性矿物-微生物耦合净水材料。
实施例8
如图1所示，本发明提供的改性矿物-微生物耦合净水材料的制备方法，步骤为：
(1)载体材料预处理
将按质量份数的载体材料A组分85份、载体材料B组分20份、载体材料C组分10份混合成载体材料，载体材料A组分、载体材料B组分、载体材料C组分粒径≤200目且具体组成如表2所示，将载体材料放入2mol/L稀硫酸溶液中震荡2h进行酸洗刻蚀，酸洗刻蚀后的载体材料放入回转炉中进行焙烧烧蚀，焙烧温度900℃，焙烧时间为2h；
(2)载体材料改性处理
2.1)将经过步骤(1)处理的载体材料加水形成质量分数8％料浆，料浆中依次加入质量分数30％的硅酸钠溶液、质量分数2％的柠檬酸溶液，搅拌备用；
2.2)继续加入质量分数10％聚合硅酸铝铁溶液快速搅拌进行离子交换反应，老化1～2h；
2.3)使用去离子水浸泡、冲洗老化完成后的载体材料，放入回转炉中进行再次焙烧，温度为400℃，时间为4h，自然冷却后得到粉末状改性载体材料；
以上硅酸钠、柠檬酸、聚合硅酸铝铁共同组成改性剂质量份数为3份；其中硅酸钠、柠檬酸、聚合硅酸铝铁质量比为60：15：100，硅酸钠溶液由粉末状硅酸钠与水配制而成，硅酸钠溶液用量可根据硅酸钠质量以及溶液质量分数计算得到，柠檬酸、聚合硅酸铝铁同理；
(3)微生物复配
将经过步骤(2)得到的粉末状改性载体材料与质量份数为0.12份的微生物制剂(枯草芽孢杆菌)进行混合，得到改性矿物-微生物耦合净水材料。
性能测试
将上述实施例1-8制得的净水材料按300mg/L的浓度配成水溶液，净置4h后按每立方受污染水体投加1000g的比例，喷撒到受污染的水体表面。待30d后，取水样检测其水质指标变化情况，具体见表3所示。
表3水质指标检测结果
从表3可以看出，本发明制得的净水材料对原水中TN去除率达到88.75％～97.58％、TP去除率达到75.00％～97.37％、BOD去除率达到73.22％～89.16％、COD去除率达到75.73％～88.00％，SS去除率达到90.21％～94.64％，结果显示净水材料对原水中的悬浮物的沉降以及分解均有较好的处理效果。

Claims (9)

1.一种改性矿物-微生物耦合净水材料，其特征在于，由以下质量份数的原材料制备而成：
所述载体材料A组分为高岭石、活性白土、斜发沸石、硅藻土、凹凸棒石、累托石、麦饭石、蛭石、海泡石的任意一种或多种组合；
所述载体材料B组分为钳蛤壳、珍珠贝壳、贻贝壳、牡蛎壳和扇贝壳的任意一种或多种组合；
所述载体材料C组分为石英、微斜长石、电气石、伊利石、白云石的任意一种或多种组合；
所述载体材料A组分、载体材料B组分、载体材料C组分为粒度≤200目的粉末；
所述改性剂包括硅酸钠、柠檬酸和聚合硅酸铝铁，按质量比硅酸钠：柠檬酸：聚合硅酸铝铁＝35～60：5～15：100；
所述微生物制剂为枯草芽孢杆菌。
2.如权利要求1所述的改性矿物-微生物耦合净水材料，其特征在于，由以下质量份数的原材料制备而成：
3.如权利要求1或2所述的改性矿物-微生物耦合净水材料，其特征在于，所述改性剂中硅酸钠、柠檬酸和聚合硅酸铝铁质量比为35～45：5～10：100。
4.一种如权利要求1所述的改性矿物-微生物耦合净水材料的制备方法，其特征在于，将载体材料A组分、载体材料B组分、载体材料C组分混合成载体材料后进行酸洗刻蚀、焙烧烧蚀处理；处理过的载体材料与水混合成浆料后依次以水溶液形式加入改性剂中的硅酸钠、柠檬酸和聚合硅酸铝铁进行离子交换反应，反应完全后将载体材料清洗、再次焙烧，得到改性载体材料；将改性载体材料与微生物制剂混合，得到改性矿物-微生物耦合净水材料。
5.如权利要求4所述的改性矿物-微生物耦合净水材料的制备方法，其特征在于，步骤为：
(1)载体材料预处理
将按质量份数的载体材料A组分75～85份、载体材料B组分15～20份、载体材料C组分5～10份混合成载体材料，放入稀硫酸溶液中震荡进行酸洗刻蚀，酸洗刻蚀后的载体材料放入回转炉中进行焙烧烧蚀，焙烧温度500～900℃，焙烧时间为1～2h；
(2)载体材料改性处理
2.1)将经过步骤(1)处理的载体材料加水形成料浆，依次加入硅酸钠溶液、柠檬酸溶液，搅拌备用；
2.2)继续加入聚合硅酸铝铁溶液快速搅拌进行离子交换反应，老化1～2h；改性剂包括硅酸钠、柠檬酸和聚合硅酸铝铁，所述改性剂质量份数为1～3份，硅酸钠、柠檬酸、聚合硅酸铝铁质量比＝35～60：5～15：100；
2.3)使用去离子水浸泡、冲洗老化完成后的载体材料，放入回转炉中进行再次焙烧，焙烧温度为400～700℃，焙烧时间为3～4h，自然冷却后得到粉末状改性载体材料；
(3)微生物复配
将经过步骤(2)得到的粉末状改性载体材料与质量份数0.1～0.3份的微生物制剂进行混合，得到改性矿物-微生物耦合净水材料。
6.如权利要求5所述的改性矿物-微生物耦合净水材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中酸洗刻蚀为将质量份数的载体材料A组分、载体材料B组分、载体材料C组分混合成载体材料，放入浓度为1～2mol/L稀硫酸中震荡0.5～2h。
7.如权利要求5所述的改性矿物-微生物耦合净水材料的制备方法，其特征在于，步骤2.1)中硅酸钠溶液质量分数为15～30％，柠檬酸溶液质量分数为1～2％。
8.如权利要求5所述的改性矿物-微生物耦合净水材料的制备方法，其特征在于，步骤2.2)中聚合硅酸铝铁溶液质量分数为6～10％。
9.如权利要求5所述的改性矿物-微生物耦合净水材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2.1)中载体材料加水形成质量分数5～10％的料浆。
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