專利名稱：納米凹凸棒土復(fù)合聚乙烯醇縮醛泡沫微生物固定化載體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及污水處理領(lǐng)域中的聚乙烯醇縮醛泡沫微生物固定化載體，尤其涉及納 米凹凸棒土復(fù)合聚乙烯醇縮醛泡沫微生物固定化載體。
背景技術(shù)：
我國(guó)水環(huán)境污染狀況日益嚴(yán)重，迫切要求開(kāi)發(fā)高效廢水處理新技術(shù)。傳統(tǒng)的污水生化處理工藝采用微生物固定化技術(shù)，將選擇性地篩選出的優(yōu)勢(shì)菌種 加以固定，從而構(gòu)成了一種高效的廢水處理系統(tǒng)。這種技術(shù)與普通活性污泥法相比有諸多 優(yōu)點(diǎn)，其主要體現(xiàn)在(1)高效微生物經(jīng)固定化后，提高了反應(yīng)器的處理效率和抗水力，使 得有機(jī)負(fù)荷的沖擊能力增強(qiáng)，污泥產(chǎn)量減少；( 微生物經(jīng)固定化后，對(duì)溫度、PH值等的穩(wěn) 定性提高；(3)通過(guò)生物育種，可固定具有特殊功能的微生物以降解難分解的有機(jī)物；(4) 由于能將微生物的理論停留時(shí)間提高到趨近無(wú)窮大，很好地解決微生物世代周期和停留時(shí) 間方面的矛盾，使一些生長(zhǎng)較慢的細(xì)菌得以在反應(yīng)器中存活，從而大大提高了反應(yīng)器的處 理性能；( 固定化微生物易于與產(chǎn)物分離；(6)固定化技術(shù)可以將菌藻混合后一起固定， 發(fā)揮菌藻的協(xié)同作用，提高處理效率。因此，固定化微生物及其處理污水技術(shù)在生物脫氮、 難降解有毒有害廢水和重金屬?gòu)U水的處理，以及地表水修復(fù)中展示出巨大的優(yōu)勢(shì)，在污水 生化處理領(lǐng)域展現(xiàn)出了廣闊高效的應(yīng)用前景。固定化微生物的污染物去除能力受到載體種類及其制備方法的影響。聚乙烯醇凝 膠用于微生物固定化法報(bào)道較多。中國(guó)專利CN1883787報(bào)道一種聚乙烯醇包埋制備球形膨 潤(rùn)土的方法，用于吸附去除水中污染物；CN1920018報(bào)道一種聚乙烯醇固定化細(xì)胞球狀載 體，其特征是將微生物細(xì)胞的懸浮液與聚乙烯醇、海藻酸鈉混合溶凝膠固化。這些載體由于 傳質(zhì)問(wèn)題而影響其固定化效果。而CN101186720報(bào)道了一種污水處理用聚乙烯醇發(fā)泡材 料，申請(qǐng)?zhí)?00810150836報(bào)道了一種大孔網(wǎng)狀聚乙烯醇泡沫載體等，使聚乙烯醇發(fā)泡體在 生物固定化載體的應(yīng)用領(lǐng)域有了很大的發(fā)展。凹凸棒土(Attapulgite，簡(jiǎn)稱凹土)是一種具有層鏈狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂硅酸 礦物，其基本結(jié)構(gòu)單元是棒晶，棒晶呈棒狀或纖維狀，長(zhǎng)為0. 05 5 μ m，寬為0. 05 0. 15μπι，是一種天然一維納米材料；由于凹凸棒土層內(nèi)貫穿孔道，表面凹凸相間布滿溝槽， 因而具有較大的比表面積和較強(qiáng)的吸附性能，同時(shí)在我國(guó)儲(chǔ)量很大，是一種性能優(yōu)良、來(lái) 源廣泛、加工成本低的納米材料。中國(guó)專利CN1611450報(bào)道了將凹土用于一種廢水凈化 劑，CN1844382報(bào)道了以凹凸棒土為脂肪酶的載體，采用吸附的方法進(jìn)行脂肪酶的固定，CN 101104669報(bào)道了將凹土用于有機(jī)-無(wú)機(jī)共聚制備保水劑的方法等，均使凹土的強(qiáng)吸附性 得到實(shí)際應(yīng)用。同時(shí)，將凹土充分分散后填充到有機(jī)聚合物中，利用其納米纖維的特性來(lái)提 高聚合物的某些性能指標(biāo)也有不少相關(guān)的報(bào)道，如CN101117734報(bào)道了 PET/凹凸棒土納米 復(fù)合纖維，CN 10121Μ18報(bào)道了聚苯胺/凹凸棒土納米導(dǎo)電復(fù)合材料，CN 1919912報(bào)道了 納米凹凸棒土聚烯烴母粒及其制備方法等。綜上所述，聚乙烯醇縮醛泡沫體具有良好的開(kāi)孔性能、高的親水性、良好的生物相容性等優(yōu)點(diǎn)，而納米凹凸棒土具有較強(qiáng)的吸附性能和對(duì)有機(jī)聚合物的良好的填充性能。本 發(fā)明以聚乙烯醇縮醛泡沫體為基體，以納米凹凸棒土為無(wú)機(jī)填料，制備一種納米凹凸棒土 復(fù)合聚乙烯醇縮醛泡沫微生物固定化載體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種改善泡沫載體對(duì)微生物的親和性能、有效 地提高污水處理效率的納米凹凸棒土復(fù)合聚乙烯醇縮醛泡沫微生物固定化載體。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明所述的一種納米凹凸棒土復(fù)合聚乙烯醇縮醛泡沫微生物 固定化載體，其特征在于該載體由下述原料重量份組成聚乙烯醇100 去離子水500 1200 甲酸15 30 乙二酸0 5硫酸60 90 乳化劑5 10 納米凹凸棒土 1 50。
所述乳化劑為0P-10或十二烷基硫酸鈉。所述納米凹凸棒土是指將提純過(guò)的凹凸棒原土破碎至粒徑小于ΙΟΟμπι后，取粉 碎后的凹凸棒土粉末50份，與950份的水混合，在500 1000W的超聲波作用下分散成穩(wěn)定 凹凸棒土懸濁液；將13份表面活性劑滴加進(jìn)所述凹凸棒土懸濁液中，經(jīng)超聲波分散制得凹 凸棒土溶膠；該溶膠依次經(jīng)過(guò)濾、洗滌、真空干燥后，二次破碎成IOOym以下粒徑的粉末。所述表面活性劑為Y-氨丙基三乙氧基硅烷或丙基三甲氧基硅烷。一種如上所述的納米凹凸棒土復(fù)合聚乙烯醇縮醛泡沫微生物固定化載體的制備 方法，包括以下步驟(1)按配比稱量各原料；(2)將所述聚乙烯醇和所述去離子水混合后，在攪拌下升溫至90 95°C，待所述 聚乙烯醇全部溶解后，冷卻至室溫，得到聚乙烯醇溶液；(3)在所述聚乙烯醇溶液中依次加入所述納米凹凸棒土、乳化劑、硫酸、甲醛和 乙二醛，在2000r/min的速率下攪拌5min ；待溶液粘稠時(shí)，將混合液倒入石膏模具中，在 50°C 70°C溫度下固化5 40小時(shí)，即得模具形狀的泡沫體；(4)將所述模具形狀的泡沫體清洗至水中無(wú)泡沫后，在50°C下干燥至恒重，即得 聚乙烯醇縮醛泡沫載體；同時(shí)對(duì)該聚乙烯醇縮醛泡沫載體進(jìn)行裁樣測(cè)定性能。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、由于本發(fā)明在聚乙烯醇縮醛泡沫加工過(guò)程中添加了納米凹凸棒土，因此，不僅 使該載體具有交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及強(qiáng)極性的吸水表面，而且兼具了納米材料巨大的吸附能力， 從而改善了泡沫載體對(duì)微生物的親和性和傳質(zhì)性能，使固定化微生物可在載體內(nèi)部形成從 好氧到厭氧連續(xù)變化的微環(huán)境，有效地提高了固定化微生物的種類與污染物處理效果。2、經(jīng)檢測(cè)表明，本發(fā)明不但可以有效提高載體材料的力學(xué)性能、完善孔結(jié)構(gòu)，而且 可以提高聚乙烯醇縮醛泡沫的尺寸穩(wěn)定性，從而強(qiáng)化了微生物固定化效果和生化處理性能 (參見(jiàn)表1)。
表1 本發(fā)明的力學(xué)性能
權(quán)利要求
1.一種納米凹凸棒土復(fù)合聚乙烯醇縮醛泡沫微生物固定化載體，其特征在于該載體 由下述原料重量份組成聚乙烯醇100 去離子水500 1200 甲酸15 30 乙二酸0 5硫酸60 90 乳化劑5 10 納米凹凸棒土 1 50。
2.如權(quán)利要求1所述的納米凹凸棒土復(fù)合聚乙烯醇縮醛泡沫微生物固定化載體，其特 征在于所述乳化劑為0P-10或十二烷基硫酸鈉。
3.如權(quán)利要求1所述的納米凹凸棒土復(fù)合聚乙烯醇縮醛泡沫微生物固定化載體，其特 征在于所述納米凹凸棒土是指將提純過(guò)的凹凸棒原土破碎至粒徑小于ΙΟΟμπι后，取粉碎 后的凹凸棒土粉末50份，與950份的水混合，在500 1000W的超聲波作用下分散成穩(wěn)定 凹凸棒土懸濁液；將13份表面活性劑滴加進(jìn)所述凹凸棒土懸濁液中，經(jīng)超聲波分散制得凹 凸棒土溶膠；該溶膠依次經(jīng)過(guò)濾、洗滌、真空干燥后，二次破碎成IOOym以下粒徑的粉末。
4.如權(quán)利要求1所述的納米凹凸棒土復(fù)合聚乙烯醇縮醛泡沫微生物固定化載體，其特 征在于所述表面活性劑為Y-氨丙基三乙氧基硅烷或丙基三甲氧基硅烷。
5.一種如權(quán)利要求1所述的納米凹凸棒土復(fù)合聚乙烯醇縮醛泡沫微生物固定化載體 的制備方法，包括以下步驟(1)按配比稱量各原料；(2)將所述聚乙烯醇和所述去離子水混合后，在攪拌下升溫至90 95°C，待所述聚乙 烯醇全部溶解后，冷卻至室溫，得到聚乙烯醇溶液；(3)在所述聚乙烯醇溶液中依次加入所述納米凹凸棒土、乳化劑、硫酸、甲醛和乙二 醛，在2000r/min的速率下攪拌5min ；待溶液粘稠時(shí)，將混合液倒入石膏模具中，在50°C 70°C溫度下固化5 40小時(shí)，即得模具形狀的泡沫體；(4)將所述模具形狀的泡沫體清洗至水中無(wú)泡沫后，在50°C下干燥至恒重，即得聚乙 烯醇縮醛泡沫載體；同時(shí)對(duì)該聚乙烯醇縮醛泡沫載體進(jìn)行裁樣測(cè)定性能。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米凹凸棒土復(fù)合聚乙烯醇縮醛泡沫微生物固定化載體，該載體由下述原料重量份組成聚乙烯醇100、去離子水500～1200、甲醛15～30、乙二醛0～5、硫酸60～90、乳化劑5～10、納米凹凸棒土1～50。同時(shí)本發(fā)明還公開(kāi)了該載體的制備方法。本發(fā)明在聚乙烯醇縮醛發(fā)泡過(guò)程中添加納米凹凸棒土，不僅使其具有交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)及強(qiáng)極性的吸水表面，同時(shí)兼具納米材料巨大的吸附能力及親水性，改善了泡沫載體對(duì)微生物的親和性和傳質(zhì)性能，同時(shí)也強(qiáng)化了材料的理化性能及其穩(wěn)定性，從而提高了污水處理效率。
文檔編號(hào)C08K9/06GK102079571SQ201010561558
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者張媛, 李 杰, 王亞娥, 石宗利 申請(qǐng)人:蘭州交通大學(xué)