CN102603081A

CN102603081A - 水处理用纤维素基可降解填料的制备方法

Info

Publication number: CN102603081A
Application number: CN2012100899371A
Authority: CN
Inventors: 郑展望; 张琴
Original assignee: ZHEJIANG SHANGDA ENVIRONMENTAL PROTECTION CO Ltd
Current assignee: Zhe Jiang Shuangliang Sunda Environment Protection Co ltd
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: CN102603081B

Abstract

本发明涉及环保领域的水处理填料，具体涉及一种水处理用纤维素基可降解填料的制备方法，其主要是通过N-甲基吗琳-N-氧化物工艺制备纤维，并通过交联改性技术，进一步提高了填料的机械性能，同时对填料的表面进行处理，使其带正电荷，更有利于微生物在其表面粘附、生长。本发明方法简单、环保，N-甲基吗琳-N-氧化物工艺制备的纤维机械强度好，制备的填料表面积大、孔隙率高，有利于保护微生物的生长，水处理时效果好，且不会造成二次污染，应用价值高。

Description

水处理用纤维素基可降解填料的制备方法

技术领域

本发明涉及环保领域的水处理填料，具体涉及一种水处理用纤维素基可降解填料的制备方法。

背景技术

使废水接触生长在固定支撑物表面上的生物膜，利用生物降解或转化废水中有机污染物是现在常用一种废水处理方法，即生物膜法。生物填料作为微生物赖以生长繁殖的介质，是生物膜水处理技术中的核心部分。目前使用的填料如颗粒活性炭、沸石、石英砂、塑料、硅胶、陶瓷球等，废弃后剩余的残渣往往含有大量的有毒、有害物质，或者是难以分解、形成固体废弃物，易形成二次污染，处理困难。

利用可生物降解材料作为生物膜载体处理废水是一项新技术，在专利CN 1765770A，公开了一种水处理用可控降解的纤维素基生物载体填料，它属于水处理填料技术领域，载体的制备是将纤维素经过碱化、磺化得到纤维素粘胶，再加入发泡剂，在稀酸溶液中再生得到纤维素基载体填料；载体的可控降解改性过程是将该载体与交联剂乙二醇二缩水甘油醚交联，达到降解速度可控改性的目的，用后不产生环境污染。但是在载体生产过程中，副产物H₂S，CS₂等有害气体的放出使纤维生产工序复杂化，并污染了环境。尽管生产的纤维在干燥前有一道水洗的工序，但纤维中仍会残留一部分含硫化合物。有害气体的放出还会在生产中引起其他一些问题，如纤维中的气泡使强度不均匀、气体的聚集使凝胶状的纤维尺寸发生不可预料的变化，从而使产品性能下降。

发明内容

本发明的目的是解决现有水处理填料用后产生二次污染的问题，提供一种制备工艺简单、环保，同时可制得性能好的可降解填料产品的水处理用纤维素基可降解填料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

水处理用纤维素基可降解填料的制备方法，包括如下步骤：

步骤a：将纤维素材料粉碎至500-1000目，每克纤维素粉料加入2-5ml含水量30-50% N-甲基吗琳-N-氧化物，混合均匀；

步骤b：在N-甲基吗琳-N-氧化物溶解均匀的纤维素材料中，按与纤维素质量比（5-20）:10的比例加入交联剂，搅拌均匀并静置40-60min，再将以上混合物置于40-70℃水浴加热器中加热50-240min；

步骤c：控制温度为35-40℃，在交联后的纤维材料中，再加入以纤维素质量计的淀粉2-5%、纤维素质量计的微生物10-15%、占微生物质量5-10%的营养物质，发泡成型，将成型的纤维素填料在45-65℃下干燥；

步骤d：将干燥的纤维素填料，按每克干载体浸没于15-30ml的聚乙烯亚胺和NaOH的混合溶液中，并加热至40-60℃，搅拌1小时，取出用蒸馏水洗净，在45-65℃干燥，得产品。

作为优选，所述的步骤d中的聚乙烯亚胺的质量分数为40-50%；NaOH溶液的质量分数为10%。

作为优选，所述的交联剂为N-羟甲基酰胺胺类交联剂。

作为优选，所述的交联剂为N-羟甲基丙烯酰胺。

作为优选，所述的微生物为兼性菌或厌氧菌。

作为优选，所述的营养物质为葡萄糖、磷盐、铵盐任一种。

作为优选，所述的纤维素材料为稻草或麦秸秆。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

（1）本发明产品材料纤维素成本低廉、易得，生产工艺属于清洁生产工艺，环境友好；

（2）N-甲基吗琳-N-氧化物具有溶解条件温和，对纤维素溶解度高；

（3）填料性能好，通过交联改性技术来提高了载体强度，并且通过对填料的表面进行处理，使其带正电荷，更有利于微生物在其表面粘附、生长；

（4）填料表面积大、孔隙率高，有利于保护微生物的生长，水处理时效果好，且不会造成二次污染。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：

实施例1

1、将稻草粉碎至800目，每克稻草粉料加入3ml含水量35%N-甲基吗琳-N-氧化物(NMMO·H2O)，混合均匀；

2、在N-甲基吗琳-N-氧化物溶解均匀的稻草纤维素材料中，按每克稻草粉料加入0.5gN-羟甲基丙烯酰胺，搅拌均匀并静置50min，再将以上混合物置于60℃水浴加热器中加热120min；

3、控制温度在为35℃，在交联后的稻草纤维素材料中，再加入以稻草纤维素质量计的2%淀粉、稻草纤维素质量计的10%兼性菌、以及兼性菌质量分数5%的葡萄糖，发泡成型，将成型的稻草纤维素填料在55℃下干燥。

4、将干燥的稻草纤维素填料按每克干载体浸没于15ml浓度为40%聚乙烯亚胺和10%(质量分数)NaOH的混合溶液，50℃下搅拌1小时。取出用蒸馏水洗净，在55℃干燥。

得到的稻草纤维素填料比表面积为2380 m2/m3，孔隙率为87%，纤维素交联度 8.62%。

实施例2

2、在N-甲基吗琳-N-氧化物溶解均匀的稻草粉料中，按每克稻草纤维素加入1.5gN-羟甲基丙烯酰胺，搅拌均匀并静置50min，再将以上混合物置于50℃水浴加热器中加热120min；

3、控制温度在为35℃，在交联后的稻草纤维素材料中，再加入以稻草纤维素质量计的3%淀粉作为粘接剂、稻草纤维素质量计的12%厌氧菌，占厌氧菌质量8%的磷盐，发泡成型，将成型的稻草填料在55℃下干燥。

4、将干燥的稻草纤维素填料按每克干载体浸没于15ml浓度为45%聚乙烯亚胺的10%(质量分数)NaOH溶液，50℃下搅拌1小时。取出用蒸馏水洗净，在55℃干燥。

得到的稻草纤维素填料比表面积为2754 m2/m3，孔隙率为91%，纤维素交联度10.96%。

实施例3

1、将麦秸秆粉碎至800目，每克麦秸秆粉料加入3ml含水量35%N-甲基吗琳-N-氧化物(NMMO·H2O)，混合均匀；

2、在N-甲基吗琳-N-氧化物溶解均匀的麦秸秆中，按每克麦秸秆粉料加入2gN-羟甲基丙烯酰胺，搅拌均匀并静置50min，再将以上混合物置于50℃水浴加热器中加热120min；

3、控制温度在为38℃，在交联后的麦秸秆粉料中，再加入以麦秸秆纤维素质量计的4%淀粉、麦秸秆纤维素质量计的15%厌氧菌，占厌氧菌质量10%的铵盐，发泡成型，将成型的麦秸秆纤维素填料在55℃下干燥。

4、将干燥的麦秸秆纤维素填料按每克干载体浸没于15ml浓度为50%聚乙烯亚胺的10%(质量分数)NaOH溶液，60℃下搅拌1小时。取出用蒸馏水洗净，在55℃干燥。

得到的麦秸秆纤维素填料比表面积为2812 m2/m3，孔隙率为92%，纤维素交联度11.34%。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims

1.水处理用纤维素基可降解填料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤a：将纤维素材料粉碎至500-1000目，每克纤维素粉料加入2-5ml含水量30-50% 的N-甲基吗琳-N-氧化物，混合均匀；

2.根据权利要求1所述的水处理用纤维素基可降解填料的制备方法，其特征在于：所述的步骤d中的聚乙烯亚胺的质量分数为40-50%；NaOH溶液的质量分数为10%。

3.根据权利要求1所述的水处理用纤维素基可降解填料的制备方法，其特征在于：所述的交联剂为N-羟甲基酰胺胺类交联剂。

4.根据权利要求1或3所述的水处理用纤维素基可降解填料的制备方法，其特征在于：所述的交联剂为N-羟甲基丙烯酰胺。

5.根据权利要求1所述的水处理用纤维素基可降解填料的制备方法，其特征在于：所述的微生物为兼性菌或厌氧菌。

6.根据权利要求1所述的水处理用纤维素基可降解填料的制备方法，其特征在于：所述的营养物质为葡萄糖、磷盐、铵盐任一种。

7.根据权利要求1所述的水处理用纤维素基可降解填料的制备方法，其特征在于：所述的纤维素材料为稻草或麦秸秆。