一種負載活性碳的氈狀尼龍生物載體、制備方法及應用的制作方法
【專利摘要】一種負載活性碳的氈狀尼龍生物載體、制備方法及應用，屬于水處理微生物載體【技術(shù)領(lǐng)域】?；钚蕴客ㄟ^粘結(jié)劑均勻地粘結(jié)在氈狀尼龍材料的表面，或/和鑲嵌粘結(jié)在氈狀尼龍材料的孔結(jié)構(gòu)中，氈狀尼龍材料具有平面表面，為網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)。將氈狀尼龍材料進行預處理；將預處理后的氈狀尼龍材料浸漬粘結(jié)劑；將活性碳均勻地負載在浸漬有粘結(jié)劑的氈狀尼龍材料上，從而形成負載活性碳的氈狀尼龍生物載體。負載活性碳的氈狀尼龍生物載體作為污水處理用的微生物載體。
【專利說明】一種負載活性碳的氈狀尼龍生物載體、制備方法及應用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理微生物載體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種負載活性碳的氈狀尼龍生物載體、制備方法及應用。
技術(shù)背景
[0002]水污染日趨嚴峻，污染程度加深，污染物成份復雜、差異大、種類多、濃度高等問題；而且污染范圍變大，各種水體都受到不同程度的污染。為了保障可持續(xù)性發(fā)展，保障對工作和生活質(zhì)量要求的不斷提高，污水處理的要求也越來越嚴格，標準越來越高。
[0003]生物法是污水處理最有效方法之一，已被廣泛的采用，而載體則是生物法的核心。載體性能的好壞直接關(guān)系到生物法的污水處理效果。載體放置于污水中，吸附微生物，而微生物又在載體上逐漸生長而形成生物膜；污染物在微生物新陳代謝功能的作用下得以去除，使污水得到凈化。載體的種類和形式繁多，多孔載體由于具有較大的比表面積和水利通道，因此被廣泛地采用。目前，多數(shù)多孔載體通常存在親水性和生物相容性較差等不足，造成載體存在掛膜速度慢、微生物量少等問題，因此啟動時間長，污水處理能力有限?；钚蕴疾牧弦言谖鬯幚碇袕V泛應用，通常是利用活性碳的超強吸附能力。如何將具有良好生物相容性的活性碳與生物法的多孔載體相結(jié)合，解決目前普通生物載體存在的一些不足，這將具有重要的意義。專利CN1105649A公開了一種多孔水處理材料，是在制備多孔泡沫塑料或者海綿是引入粉狀活性碳、硅藻土或高嶺土作為添加劑。專利CN102874922A公開了一種懸浮型生物活性碳顆粒載體及其制備方法，是將微生物濃縮液和竹制粉末活性碳混合均勻，然后加入到水性聚氨酯凝膠體原料預聚體中混合均勻，然后引發(fā)聚合而得到水溶膠固體坯，最后進行切割而 成為懸浮型載體。專利CN1478891A也公開了一種活性炭復合親水性聚氨酯泡沫微生物固定化載體，首先將活性碳和聚合原料預先混合，然后再進行聚合而得到活性炭復合親水性聚氨酯泡沫微生物固定化載體。這些制備多孔生物載體的方法中，都采用了活性碳預混在聚合物原料中，這就造成形成聚合物泡沫后，活性碳完全被聚合物所包裹，并且空隙結(jié)構(gòu)被填充，這樣就不利于活性碳的生物相容性優(yōu)異、親水性好、比表面積大和空隙結(jié)構(gòu)豐富等優(yōu)點得到充分發(fā)揮。
[0004]鑒于生物載體對生物法水處理的重要性，非常需要開發(fā)一種可行而有效地制備具有比表面積高、生物相容性好、親水性好、生物負載量大等優(yōu)點的生物載體的方法。
[0005]本發(fā)明的發(fā)明人已出人意料地發(fā)現(xiàn)，通過高分子粘合劑將活性碳粘接在氈狀生物載體上而簡單有效地制備出高度親水性和生物相容性的氈狀生物載體。
[0006]因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于生物法水處理的負載活性碳的氈狀生物載體、制備方法及應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服通用多孔載體存在的親水性和生物相容性較差等不足，本發(fā)明提供一種負載活性碳的氈狀尼龍生物載體、制備方法及應用。本發(fā)明是將具有良好生物相容性和親水性的活性碳通過聚合物粘結(jié)劑粘接于氈狀尼龍材料表面，有效地結(jié)合了氈狀尼龍的多孔特性和活性碳的優(yōu)異性能。
[0008]一種負載活性碳的氈狀尼龍生物載體，其特征在于，活性炭通過粘結(jié)劑均勻地粘結(jié)在氈狀尼龍材料的表面，或/和鑲嵌粘結(jié)在氈狀尼龍材料的孔結(jié)構(gòu)中，所述的氈狀尼龍材料具有平面表面，為網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達能透水。活性炭負載氈狀尼龍材料的兩表面，優(yōu)選氈狀尼龍材料厚度為0.1~10毫米，優(yōu)選0.5~5毫米。
[0009]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案制備負載活性碳的氈狀尼龍生物載體的，包括以下步驟:
[0010]步驟(1)將氈狀尼龍材料進行預處理；
[0011]步驟(2)將預處理后的氈狀尼龍材料浸潰粘結(jié)劑；
[0012]步驟(3)將預處理后的活性碳均勻負載在浸潰有粘結(jié)劑的氈狀尼龍材料上，從而形成負載活性碳的氈狀尼龍生物載體。
[0013]其中，步驟(1)的氈狀尼龍材料的預處理:將氈狀尼龍材料用水沖洗以去除灰塵等污染物，干燥，然后，采用丙酮清洗進行脫脂處理。
[0014]步驟2)將預處理后的氈狀尼龍材料浸潰粘結(jié)劑優(yōu)選:將氈狀尼龍材料浸潰在粘結(jié)劑溶液中，取出后通過雙輥將多余的粘結(jié)劑擠壓出去。
[0015]步驟3)負載活性碳的過程:然后將活性碳均勻地散布在氈狀尼龍材料上，進一步采用雙輥進行壓制，在氈狀尼龍材料的表面或/和表面的孔中粘結(jié)有活性炭，然后再進行固化反應從而將活性碳牢固地負載于氈狀尼龍材料表面上，再根據(jù)要求裁成特定尺寸的負載活性碳的氈狀尼龍生物載體。
[0016]進一步本發(fā)明還包括以下步驟:步驟4)所形成的負載活性碳的氈狀尼龍生物載體可以進一步進行表面處理。上述方法制備的負載活性碳的氈狀尼龍生物載體的進一步處理方法包括:質(zhì)量濃度小于30%的雙氧水溶液的處理、濃氨水的處理、質(zhì)量濃度小于68%的硝酸溶液的處理以及這些方法的綜合處理，浸泡過程進行適當?shù)某曁幚恚詫钚蕴歼M行活化處理。
[0017]進一步地，上述活性碳為粉末狀、顆粒狀或纖維狀，優(yōu)選比表面積為500~3000平方米/克。優(yōu)選活性炭的負載量為0.001~10克/平方厘米，優(yōu)選0.05~5克/平方厘米。
[0018]進一步地，上述浸潰粘結(jié)劑為高分子粘結(jié)劑，包括酚醛粘結(jié)劑、環(huán)氧粘結(jié)劑、聚氨酯粘結(jié)劑和尼龍溶液膠等。浸潰粘結(jié)劑時采用粘結(jié)劑溶液，粘結(jié)劑溶液的濃度優(yōu)選其固含量為5%~80%，優(yōu)選10%~50%。
[0019]本發(fā)明的負載活性碳的氈狀尼龍生物載體作為污水處理用的微生物載體。
[0020]進一步地，上述方法制備的負載活性碳的聚氨酯多孔生物載體作為生活污水、景觀污水、醫(yī)院污水、石化工業(yè)污水、印染污水、水產(chǎn)養(yǎng)殖污水、禽畜養(yǎng)殖污水、污水處理廠出水、屠宰場污水、制藥污水、食品加工廠污水的生物法水處理所采用的生物載體材料使用。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:該生物載體是將活性碳通過高分子粘結(jié)劑負載于氈狀尼龍材料上而形成。該載體既具有氈狀尼龍材料的質(zhì)輕、水力學特性好的優(yōu)點，又具有活性碳的親水性好、生物相容性優(yōu)異、比表面積大、空隙結(jié)構(gòu)豐富和吸附能力強的優(yōu)異特性，從而促進微生物在載體上的吸附與固定、生長與代謝，縮短掛膜啟動時間，提高微生物的負載量，提高微生物的活性。該載體應用于生活污水、景觀污水、醫(yī)院污水、石化工業(yè)污水、印染污水、水產(chǎn)養(yǎng)殖污水、禽畜養(yǎng)殖污水、污水處理廠出水、屠宰場污水、制藥污水、食品加工廠污水的生物法水處理，使其產(chǎn)生良好的社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。
[0022]本發(fā)明工藝簡單，操作方便，是將活性碳通過粘結(jié)劑負載于氈狀尼龍材料的表面，而不是被高分子材料所完全包裹，從而使活性碳的比表面積大、孔隙結(jié)構(gòu)豐富、生物相容性好、化學穩(wěn)定性高、使用壽命長和吸附能力超強等優(yōu)異性能得到充分發(fā)揮，而且又保留了氈狀尼龍材料具有質(zhì)輕、水力學特性良好的水利通道的優(yōu)勢，從而成為性能優(yōu)異的水處理用生物載體。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為實施例2中的負載活性碳的氈狀尼龍生物載體的照片。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明，單本發(fā)明并不限于以下是實施例。實施例1:
[0025]將氈狀尼 龍材料用水沖洗以去除灰塵等污染物，干燥；然后，采用丙酮清洗進行脫脂處理；接著，將氈狀尼龍材料浸潰在水溶性酚醛樹脂(固含量為25wt%)中，取出后通過雙輥將多余的粘結(jié)劑擠壓出去，然后將比表面積為1200平方米/克的粉狀活性碳均勻地散布在氈狀尼龍材料上，負載量為0.1克/平方厘米，進一步采用雙輥進行壓制，然后再進行固化反應從而將活性碳牢固地負載于氈狀尼龍材料上，再根據(jù)要求裁成特定尺寸的負載活性碳的氈狀尼龍生物載體。
[0026]將上述改性后的載體放入生物膜反應器中進行掛膜啟動試驗(反應器體積4升，曝氣量40升/小時，I %濃度的菌液加入量10毫升/升)，在室溫條件下，只需要2~3天時間就完成掛膜，遠小于未改性的載體(10天左右)；負載活性碳的氈狀尼龍生物載體的固定生物量較未負載的氈狀尼龍材料的固定生物量可以提高100%以上；負載活性碳的氈狀尼龍生物載體對COD的去除率較未負載碳的載體高40%以上。
[0027]實施例2
[0028]將氈狀尼龍材料用水沖洗以去除灰塵等污染物，干燥；然后采用丙酮清洗進行脫脂處理；接著，將氈狀尼龍材料浸潰在水溶性酚醛樹脂(固含量為25wt%)中，取出后通過雙輥將多余的粘結(jié)劑擠壓出去，然后將比表面積為600平方米/克的粉末狀活性碳均勻地散布在氈狀尼龍材料上，進一步采用雙輥進行壓制，然后再進行固化反應從而將活性碳牢固地負載于氈狀尼龍材料上，負載量為0.1克/平方厘米，再根據(jù)要求裁成特定尺寸的負載活性碳的氈狀尼龍生物載體。
[0029]將上述改性后的載體放入生物膜反應器中進行掛膜啟動試驗(反應器體積4升，曝氣量40升/小時，I %濃度的菌液加入量10毫升/升)，在室溫條件下，只需要4天時間就完成掛膜，遠小于未改性的載體即沒有負載活性炭的載體(10天左右)；負載活性碳的氈狀尼龍生物載體的固定生物量較未改性氈狀尼龍載體可以提高50%以上；負載活性碳的氈狀尼龍生物載體對COD的去除率較未負載碳的載體高20%以上。
[0030]實施例3[0031]將氈狀尼龍材料用水沖洗以去除灰塵等污染物，干燥；然后采用丙酮清洗進行脫脂處理；接著，將氈狀尼龍材料浸潰在水溶性酚醛樹脂(固含量為25wt%)中，取出后通過雙輥將多余的粘結(jié)劑擠壓出去，然后將比表面積為2000平方米/克的粉末狀活性碳均勻地散布在氈狀尼龍材料上，進一步采用雙輥進行壓制，然后再進行固化反應從而將活性碳牢固地負載于氈狀尼龍材料上，負載量為0.1克/平方厘米，再根據(jù)要求裁成特定尺寸的負載活性碳的氈狀尼龍生物載體。
[0032]將上述改性后的載體放入生物膜反應器中進行掛膜啟動試驗(反應器體積4升，曝氣量40升/小時，I %濃度的菌液加入量10毫升/升)，在室溫條件下，只需要小于2天時間就完成掛膜時間，遠小于未改性的載體(10天左右)；負載活性碳的氈狀尼龍生物載體的固定生物量較未改性氈狀尼龍生物載體可以提高60%以上；負載活性碳的氈狀尼龍生物載體對COD的去除率較未負載碳的載體高45%以上。
[0033]實施例4
[0034]將氈狀尼龍材料用水沖洗以去除灰塵等污染物，干燥；然后，采用丙酮清洗進行脫脂處理；接著，將氈狀尼龍材料浸潰在水溶性酚醛樹脂(固含量為25wt%)中，取出后通過雙輥將多余的粘結(jié)劑擠壓出去，然后將比表面積為1200平方米/克的粉狀活性碳均勻地散布在氈狀尼龍材料上，負載量為0.1克/平方厘米，進一步采用雙輥進行壓制，再進行固化反應從而將活性碳牢 固地負載于氈狀尼龍材料上，接著采用濃氨水進行2分鐘超聲處理，再根據(jù)要求裁成特定尺寸的負載活性碳的氈狀尼龍生物載體。
[0035]將上述改性后的載體放入生物膜反應器中進行掛膜啟動試驗(反應器體積4升，曝氣量40升/小時，I %濃度的菌液加入量10毫升/升)，經(jīng)過濃氨水處理的負載活性碳的氈狀尼龍生物載體的固定生物量較未經(jīng)氨水處理的負載活性碳的氈狀尼龍材料的固定生物量可以提高10%以上；經(jīng)過濃氨水處理的負載活性碳的氈狀尼龍生物載體對COD的去除率較負載了同樣的碳但是未經(jīng)氨水處理的載體高8%以上。
【權(quán)利要求】
1.一種負載活性碳的氈狀尼龍生物載體，其特征在于，活性炭通過粘結(jié)劑均勻地粘結(jié)在氈狀尼龍材料的表面，或/和鑲嵌粘結(jié)在氈狀尼龍材料的孔結(jié)構(gòu)中，所述的氈狀尼龍材料具有平面表面，為網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)。
2.權(quán)利要求1的一種負載活性碳的氈狀尼龍生物載體，其特征在于，活性炭負載氈狀尼龍材料的兩表面。
3.權(quán)利要求1的一種負載活性碳的氈狀尼龍生物載體，其特征在于，活性碳為粉末狀、顆粒狀或纖維狀。
4.權(quán)利要求1的一種負載活性碳的氈狀尼龍生物載體，其特征在于，氈狀尼龍材料厚度為0.1~10毫米，活性碳比表面積為500~3000平方米/克，活性炭的負載量為0.001~10克/平方厘米。
5.權(quán)利要求4的一種負載活性碳的氈狀尼龍生物載體，其特征在于，氈狀尼龍材料厚度優(yōu)選0.5~5毫米。
6.權(quán)利要求4的一種負載活性碳的氈狀尼龍生物載體，其特征在于，活性炭的負載量優(yōu)選0.05~5克/平方厘米。
7.制備權(quán)利要求1的一種負載活性碳的氈狀尼龍生物載體的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟(1)將氈狀尼龍材料進行預處理； 步驟(2)將預處理后的氈狀尼龍材料浸潰粘結(jié)劑； 步驟(3)將預處理后的活性碳均勻負載在浸潰有粘結(jié)劑的氈狀尼龍材料上，從而形成負載活性碳的氈狀尼龍生物載體； 其中，步驟(1)的氈狀尼龍材料的預處理:將氈狀尼龍材料用水沖洗以去除灰塵等污染物，干燥，然后，采用丙酮清洗進行脫脂處理； 步驟2)將預處理后的氈狀尼龍材料浸潰粘結(jié)劑優(yōu)選:將氈狀尼龍材料浸潰在粘結(jié)劑溶液中，取出后通過雙輥將多余的粘結(jié)劑擠壓出去； 步驟3)負載活性碳的過程:然后將活性碳均勻地散布在氈狀尼龍材料上，進一步采用雙輥進行壓制，然后再進行固化反應從而將活性碳牢固地負載于氈狀尼龍材料表面上。
8.按照權(quán)利要求7的方法，其特征在于，還包括以下步驟:步驟4)所形成的負載活性碳的氈狀尼龍生物載體進一步進行表面處理:質(zhì)量濃度小于30%的雙氧水溶液的處理、濃氨水的處理、質(zhì)量濃度小于68%的硝酸溶液的處理以及這些方法的綜合處理，浸泡過程進行超聲處理，以對活性碳進行活化處理。
9.按照權(quán)利要求7-8的任一方法，其特征在于，粘結(jié)劑為高分子粘結(jié)劑，選自酚醛粘結(jié)劑、環(huán)氧粘結(jié)劑、聚氨酯粘結(jié)劑、尼龍溶液膠，浸潰粘結(jié)劑時采用粘結(jié)劑溶液，粘結(jié)劑溶液的濃度優(yōu)選其固含量為5%~80%。
10.權(quán)利要求1所述的一種負載活性碳的氈狀尼龍生物載體作為污水處理用的微生物載體。
【文檔編號】C02F3/34GK103936170SQ201410073713
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】向勇, 劉云芳, 喻長遠, 常莎 申請人:麗中環(huán)境工程科技（上海）有限公司