本發(fā)明涉及河道底泥治理，具體涉及一種多層核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合緩釋氧顆粒及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、河道底泥治理中增氧是常用手段，其主要原理是通過提高底泥上覆水中的溶解氧濃度，促進(jìn)好氧微生物對(duì)各類污染物的生化降解分解作用，從而改善水質(zhì)。投加釋氧劑是常用增氧方法之一，釋氧劑投加至底泥上，產(chǎn)生的氧氣能直接作用于各類沉積物，構(gòu)造一個(gè)好氧環(huán)境，且產(chǎn)生的氧氣氣泡較小，擴(kuò)散過程中可與底泥及其上覆水充分接觸，最大化發(fā)揮增氧修復(fù)水體水質(zhì)的作用。釋氧劑投加方便，施工運(yùn)行成本低，采用這一方法進(jìn)行河道水體修復(fù)更為便利。

2、過氧化鈣具有較低的釋氧速率和較長的持續(xù)釋放時(shí)間，并且氧含量高且成本較低，因此是最常用的釋氧劑材料。但是過氧化鈣一般為粉末狀，投入水中會(huì)與水充分接觸反應(yīng)，導(dǎo)致初期釋氧量過高，超過了水的飽和溶氧度和氧化降解污染物的要求，釋氧缺少持續(xù)性，導(dǎo)致需要多次過量投加，因此需要采用緩釋技術(shù)來控制其釋氧速率。

3、目前緩釋氧劑制備的常用方法為包埋法，即通過不同載體包埋過氧化鈣，常用的包埋載體包括水泥、膨潤土、海藻酸鈉、腐植酸鈉、聚羥基脂肪酸酯(pha)、聚乙烯醇(pva)等，此外還通常加入活性炭這類多孔吸附材料與過氧化鈣一同包埋，多孔吸附材料可吸附各種污染物，提高對(duì)水體水質(zhì)的修復(fù)作用。但多孔吸附材料與過氧化鈣一起混合包埋后，實(shí)際上只有表層的多孔材料具有高效吸附作用，當(dāng)表層吸附飽和后內(nèi)層已很難起到吸附作用，導(dǎo)致實(shí)際的吸附作用有限，包埋的多孔吸附材料利用率低，對(duì)水體中氨氮、總磷等污染物去除效果不佳。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種多層核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合緩釋氧顆粒及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述缺點(diǎn)和不足。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種多層核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合緩釋氧顆粒，包括自內(nèi)向外的增重內(nèi)核、釋氧中間層和外殼層三層結(jié)構(gòu)。

4、可選地，所述多層核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合緩釋氧顆粒直徑為8-20mm。

5、可選地，所述增重內(nèi)核為高密度無機(jī)微球，所述高密度無機(jī)微球選自氧化鋁微球、二氧化硅微球中的一種或幾種，和/或

6、所述高密度無機(jī)微球的直徑為1-5mm，進(jìn)一步優(yōu)選為3-4mm。

7、可選地，所述釋氧中間層厚度為5-10mm，進(jìn)一步優(yōu)選為6-8mm。

8、可選地，所述釋氧中間層的成分為粘結(jié)劑和過氧化鈣，其中粘結(jié)劑選自海藻酸鈉、黃原膠、瓜爾膠其中一種。

9、可選地，所述外殼層的成分包括外層粘結(jié)劑、多孔吸附材料和催化功能材料，其中所述外層粘結(jié)劑為物理交聯(lián)pva，所述吸附功能材料選自生物炭粉、沸石粉、硅藻土、凹凸棒土中的一種或幾種，所述催化功能材料選自鐵碳粉，納米鐵粉，硫鐵礦粉中的一種或幾種。

10、可選地，所述外殼層的厚度為1-5mm，進(jìn)一步優(yōu)選厚度為2-3mm。

11、本發(fā)明還提供一種多層核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合緩釋氧顆粒的制備方法，包括以下步驟：

12、將氧化鋁和/或二氧化硅微球作為增重內(nèi)核，與釋氧粘結(jié)劑、粉末過氧化鈣一起加入圓盤造粒機(jī)中，圓盤傾角45-55°，轉(zhuǎn)速32-45rpm，在物料表面噴灑水，造粒時(shí)間10-30分鐘，得到二層核殼結(jié)構(gòu)顆粒；

13、將pva顆粒在80-95℃下加入去離子水中溶解配制pva水溶液，水溶液濃度為5-15wt％；

14、將前述二層核殼結(jié)構(gòu)顆粒與多孔吸附材料、催化功能材料一起加入圓盤造粒機(jī)中，圓盤傾角45-55°，轉(zhuǎn)速32-45rpm，在物料表面噴灑pva水溶液，造粒時(shí)間5-20分鐘，得到三層核殼結(jié)構(gòu)緩釋氧顆粒；

15、將前述三層核殼結(jié)構(gòu)緩釋氧顆粒在-20℃下冷凍8-12小時(shí)，再解凍4小時(shí)，如此反復(fù)凍融2-4次后，在60℃-70℃下干燥5-10小時(shí)，得到成品。

16、可選地，所述多層核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合緩釋氧顆粒的直徑為8-20mm，和/或

17、所述氧化鋁和/或二氧化硅微球的直徑為1-5mm，進(jìn)一步優(yōu)選為3-4mm。

18、可選地，粘結(jié)劑選自海藻酸鈉、黃原膠、瓜爾膠其中一種。

19、由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下有益效果：

20、1.吸附功能強(qiáng)，對(duì)水體中的氨氮、總磷去除效率高。由于本產(chǎn)品的多層結(jié)構(gòu)可產(chǎn)品中的釋氧材料過氧化鈣與吸附材料并未直接混合在一起，吸附材料處于顆粒的最外層，因此能最大程度發(fā)揮其吸附功能。產(chǎn)品顆粒投入水體中后，能有效吸附水體中氨氮、有機(jī)污染物等。同時(shí)水可通過外層進(jìn)入中間層與過氧化鈣反應(yīng)，生成的氧氣易被外層多孔吸附材料滯留，形成局部濃度較高的好氧條件，從而形成了微型生化反應(yīng)器，使得吸附的氨氮、有機(jī)污染物等可通過好氧反應(yīng)消除，從而實(shí)現(xiàn)高效去除氨氮、總磷等污染物的目的。

21、2.外層粘結(jié)劑為物理交聯(lián)pva包膜層，可起到緩釋氧作用，并且交聯(lián)后的pva不溶解于水，因此不會(huì)造成有機(jī)物溶解導(dǎo)致污染。

22、3.加入增重內(nèi)核，能快速沉降至底泥上，并不易被水流沖走，能充分發(fā)揮底泥修復(fù)作用。

技術(shù)特征：

1.一種多層核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合緩釋氧顆粒，其特征在于，包括自內(nèi)向外的增重內(nèi)核、釋氧中間層和外殼層三層結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合緩釋氧顆粒，其特征在于，所述多層核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合緩釋氧顆粒直徑為8-20mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的多層核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合緩釋氧顆粒，其特征在于，所述增重內(nèi)核為高密度無機(jī)微球，所述高密度無機(jī)微球選自氧化鋁微球、二氧化硅微球中的一種或幾種，和/或

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的多層核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合緩釋氧顆粒，其特征在于，所述釋氧中間層厚度為5-10mm，進(jìn)一步優(yōu)選為6-8mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的的多層核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合緩釋氧顆粒，其特征在于，所述釋氧中間層的成分為粘結(jié)劑和過氧化鈣，其中粘結(jié)劑選自海藻酸鈉、黃原膠、瓜爾膠其中一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的多層核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合緩釋氧顆粒，其特征在于，所述外殼層的成分包括外層粘結(jié)劑、多孔吸附材料和催化功能材料，其中所述外層粘結(jié)劑為物理交聯(lián)pva，所述吸附功能材料選自生物炭粉、沸石粉、硅藻土、凹凸棒土中的一種或幾種，所述催化功能材料選自鐵碳粉，納米鐵粉，硫鐵礦粉中的一種或幾種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的的多層核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合緩釋氧顆粒，其特征在于，所述外殼層的厚度為1-5mm，進(jìn)一步優(yōu)選厚度為2-3mm。

8.一種多層核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合緩釋氧顆粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多層核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合緩釋氧顆粒的制備方法，其特征在于，所述多層核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合緩釋氧顆粒的直徑為8-20mm，和/或

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多層核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合緩釋氧顆粒的制備方法，其特征在于，粘結(jié)劑選自海藻酸鈉、黃原膠、瓜爾膠其中一種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出一種多層核殼結(jié)構(gòu)復(fù)合緩釋氧顆粒及其制備方法，其包括增重內(nèi)核、釋氧中間層和功能性表層三層結(jié)構(gòu)。增重內(nèi)核為高密度無機(jī)微球，選自氧化鋁微球、二氧化硅微球中的一種或幾種，其成分為粘結(jié)劑和過氧化鈣，具有長效緩釋氧功能，其中粘結(jié)劑選自海藻酸鈉、黃原膠、瓜爾膠其中一種；外殼層成分為粘結(jié)劑、多孔吸附材料、催化功能材料，其中粘結(jié)劑為物理交聯(lián)PVA，吸附功能材料選自生物炭粉、沸石粉、硅藻土、凹凸棒土中的一種或幾種，催化功能材料選自鐵碳粉，納米鐵粉，硫鐵礦粉中的一種或幾種。

技術(shù)研發(fā)人員：陳晨,張翔翔,趙東華,孫菲菲,吳耀,鄧鈺,鄭巖皓,嚴(yán)君,崔勇濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中交上海航道局有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6