申请日2004.04.22
公开(公告)日2005.01.12
IPC分类号C02F3/10
摘要
本发明公开了一种废水处理用可控降解的纤维素大孔微生物载体填料的制备方法，它属于废水处理填料技术领域。所述的填料呈短圆柱形、圆形、块状或片形，其特征在于它的比表面积在5m2/g～10m2/g，孔隙率在40%～70%之间，载体孔径为100μm～1000μm。所述的制备方法包括大孔纤维素载体的制备及载体可控降解的改性过程，载体的制备是将纤维素经过碱化、黄化得到纤维素粘胶，再加入短棉纤维和发泡剂发泡，在稀硫酸溶液中再生得到纤维素大孔载体填料;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。本发明的优点在于制备过程简单，成本低廉，该填料用于废水处理其降解时间在数天到数月之间，用后不产生环境污染。
权利要求书
1.一种废水处理用可控降解的大孔纤维素微生物载体填料，该填料呈短圆 柱形、圆形、块状或片形，其特征在于它的比表面积在5m2/g～10m2/g，孔隙率 在40%～70%之间，载体孔径为100μm～1000μm。
2.一种按权利要求1所述的废水处理用可控降解的大孔纤维素微生物载体 填料制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)大孔纤维素载体的制备：将纤维素以每克纤维素加入3ml～5ml 15%～ 25%的NaOH溶液在室温下碱化1h～2h，然后加入以纤维素质量计的30%～50 %的二硫化碳，于30℃～40℃下黄化1h～3h得到纤维素黄酸酯，再加入1%～5 %的NaOH溶液配置为纤维素黄酸酯浓度为8%～12%的粘胶溶液，加入长度为 5mm～10mm的以纤维素质量计5%～15%的短棉纤维混合均匀，然后加入占总 粘胶质量6%～12%的发泡剂偶氮二甲酰胺，混合物注入模具在100℃～160℃下 进行发泡，最后在稀硫酸溶液中再生得到大孔纤维素载体;
(2)载体可控降解的改性过程：将制得的绝干纤维素载体按每克纤维素载体 浸没于3ml～5ml 0.5%的NaOH溶液中，然后向该溶液中按与纤维素质量比1∶ 10～9∶10的比例加入交联剂乙二醇二缩水甘油醚，搅拌均匀并静置30min以上， 再将以上混合物置于60℃水浴加热器中加热3～5个小时，最后将交联体取出用 清水冲洗干净，在60℃以下干燥得到绝干交联纤维素载体。
说明书
废水处理用可控降解的大孔纤维素微生物载体填料及制备
技术领域
本发明涉及一种废水处理用可控降解的纤维素大孔微生物载体填料的制备 方法，它属于废水处理填料技术领域。
背景技术
多孔颗粒悬浮载体是生物膜法处理废水中的一种新型高效载体填料，它具有 比表面积大、微生物生长浓度高、形状阻力小、流化能耗低等许多优点，是废水处理载体发展的方向之一。目前使用的多孔载体的材料主要为颗粒活性炭、沸石、 无烟煤、陶瓷球、多孔不锈钢或聚氯乙烯等填料，这些填料用作水处理载体或者 是成本较高、加工工艺复杂(如活性碳和多孔不锈钢)，或者是孔隙结构不易控 制(如多孔陶粒、多孔玻璃球)，或者是填料废弃后难以分解、形成固体废弃物 处理困难(如沸石、无烟煤、陶瓷球)，或者是亲水和亲生物性不好甚至易产生 二次污染(如聚氯乙烯等高分子材料)。纤维素作为一种天然生物降解材料，不 仅含量丰富，通过微生物完全降解对环境不造成污染性，而且具有良好的亲水性、 生物相容性以及较好的机械强度，非常适用于微生物废水处理。
目前对多孔纤维素载体的应用主要是在生物工程的细胞培养和水处理离子 交换剂等方向上，一般是利用纤维素溶液通过深度冷冻和热溶胶转变法制备出球 形纤维素多孔载体。但这些方法制备的载体粒径、孔径和比表面积较小(粒径不 超过1mm，孔径在十几μm到几十μm之间)，用于生物膜法废水处理时不仅载体 孔道容易堵塞影响传质效率，且加载的微生物量不高从而降低处理效果。此外， 利用纤维素溶液加入成孔剂或发泡剂制备纤维素海绵国内外也已多有专利报道， 但所制得的纤维素海绵由于孔径的可控性能差，不能有针对性的用于不同微生物 条件下的废水处理，一般只用于清洁洗浴方面。国内外相关专利的报道如下：
在专利CN 1199643A中介绍了一种球形多孔纤维素DNA吸附载体的制备方 法，它以纤维素为原料，依次经过碱化、黄化后得到纤维素粘胶溶液，以氯苯和 四氯化碳为分散介质，在加热条件下利用悬浮法得到粒径0.45mm～0.9mm、孔 径10μm～30μm的球形多孔纤维素载体，用于医疗中DNA吸附。
在专利CN 1243761A中介绍了一种凝胶渗透色谱柱用多孔纤维素填料的制 备方法，该方法将6%～10%的纤维素铜氨溶液与高分子成孔剂混合并挤成丝 状，在NaOH溶液中凝固，最后在H2SO4溶液中再生得到，这种多孔纤维素填 料的孔径在140nm～600nm之间，填料粒径为300μm～600μm。
在专利CN 1182442A中介绍了一种纤维素海绵的制造方法，该方法是将纤 维素在含水叔胺氧化物中的溶液与发泡剂偶氮二甲酰胺混合，在高温下使物料发 泡，最后与水接触使纤维素沉淀并固化孔隙结构而得到纤维素海绵，用于洗浴与 清洁用途。
在专利CN 1034938A中介绍了一种膨胀纤维素海绵体的制备方法，它将纤 维素经过碱化、真空黄化得到纤维素粘胶溶液，最后将粘胶与芒硝混合，先后采 用交流电、芒硝饱和溶液加热的方法，制得膨胀纤维素海绵体，用于工业和民用 清洗。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废水处理用可控降解的大孔纤维素微生物载体填 料及制备方法，所述的填料负载微生物用于废水处理，具有较高的比表面积和孔 隙率、合适的孔径、降解性好，无二次污染，所述的制备方法过程简单。
本发明是通过下述技术方案加以实现的：用于废水处理可控降解的大孔纤维 素微生物载体填料，该填料呈短圆柱形、圆形、块状或片形，其特征在于它的比 表面积在5m2/g～10m2/g，孔隙率在40%～70%之间，载体孔径为100μm～ 1000μm，降解时间在数天到数月之间。
上述填料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1.大孔纤维素载体的制备：将纤维素以每克纤维素加入3ml～5ml 15%～25% 的NaOH溶液在室温下碱化1h～2h，然后加入以纤维素质量计的30%～50%的 二硫化碳，于30℃～40℃下黄化1h～3h得到纤维素黄酸酯，再加入1%～5%的 NaOH溶液配置为纤维素黄酸酯浓度为8%～12%的粘胶溶液，加入长度为 5mm～10mm的以纤维素质量计5%～15%的短棉纤维混合均匀，然后加入占总 粘胶质量6%～12%的发泡剂偶氮二甲酰胺，混合物注入模具在100℃～160℃下 进行发泡，最后在稀硫酸溶液中再生得到大孔纤维素载体。
2.载体可控降解的改性过程：将制得的绝干纤维素载体按每克纤维素载体浸没 于3ml～5ml 0.5%的NaOH溶液中，然后向该溶液中按与纤维素质量比1∶10～ 9∶10的比例加入交联剂乙二醇二缩水甘油醚，搅拌均匀并静置30min以上，再 将以上混合物置于60℃水浴加热器中加热3～5个小时，最后将交联体取出用清 水冲洗干净，在60℃以下干燥得到绝干交联纤维素载体。
本发明的优点在于制备过程简单，成本低廉，得到的纤维素大孔载体具有的 比表面积在5m2/g～10m2/g，孔隙率在40%～70%，载体孔径为100μm～1000μm， 降解时间在数天到数月之间，非常适用于废水微生物处理，用后不产生环境污染。