申请日2018.01.30
公开(公告)日2018.06.12
IPC分类号B01J19/30; C02F3/00
摘要
本发明公开了一种鱼鳞状仿生微生物净化污水填料及制备方法。所述微生物净化污水填料由以下步骤制得：a、将发泡聚氨酯加入鱼磷形模具中，制得鱼磷形状的扁平粒;b、以点状均匀分散沸石粉;c、放入云母分散的聚四氟乙烯乳液挂浆，使云母片以类似鱼鳞片的形态紧贴于扁平粒的表面;d、干燥后即可制得鱼鳞状仿生微生物净化污水填料。所述方法具有以下有益效果：通过将云母粉粘接在发泡聚氨酯扁平粒的表面并形微空间，得到鱼鳞状仿生结构，挂膜速度快，可以躲避水的冲击，同时充氧性能高，使用寿命长，可广泛用于污水净化领域。
权利要求书
1.一种鱼鳞状仿生微生物净化污水填料的制备方法，其特征在于：将发泡聚氨酯压制为鱼形状的扁平颗粒物，并依次覆盖沸石粉和云母片，在颗粒物与云母片之间形成微生物挂膜和生长的微空间而制得，具体的制备步骤为：
a、取鱼磷形状的模具，将发泡聚氨酯加入模具中，通过加热加压而压制成为鱼磷形状的扁平粒;
b、在步骤a的聚氨酯扁平粒的表面以点状均匀分散沸石粉;
c、将云母片均匀分散于聚四氟乙烯乳液中，然后将步骤b得到的分散有沸石粉的扁平粒放入乳液中进行挂浆，使云母片以类似于鱼鳞片的形态紧贴粘接于扁平粒的表面;
d、将步骤c制得的挂浆的扁平粒进行干燥，由于沸石粉的阻隔，扁平粒与云母片之间形成微空间，该微空间作为微生物挂膜和生长的场所，由此即可制得鱼鳞状仿生微生物净化污水填料。
2.根据权利要求1所述一种鱼鳞状仿生微生物净化污水填料的制备方法，其特征在于：所述发泡聚氨酯的发泡倍数为30~40倍，闭孔率为80~90%。
3.根据权利要求1所述一种鱼鳞状仿生微生物净化污水填料的制备方法，其特征在于：所述步骤a中，加热温度为160~180℃，加压压力为5~10MPa。
4.根据权利要求1所述一种鱼鳞状仿生微生物净化污水填料的制备方法，其特征在于：所述沸石粉中的沸石含量为60%以上，粒径为180~200目。
5.根据权利要求1所述一种鱼鳞状仿生微生物净化污水填料的制备方法，其特征在于：所述聚四氟乙烯乳液的固含量为50~70%，分散剂为全氟辛酸铵。
6.根据权利要求1所述一种鱼鳞状仿生微生物净化污水填料及制备方法，其特征在于：步骤c所述云母片在聚四氟乙烯乳液中的质量分数为20~30%。
7.根据权利要求1所述一种鱼鳞状仿生微生物净化污水填料的制备方法，其特征在于：步骤c所述挂浆时间为1~2h。
8.根据权利要求1所述一种鱼鳞状仿生微生物净化污水填料得制备方法，其特征在于：步骤d所述干燥的温度为110~130℃，时间为30~50min。
9.权利要求1-8任一项所述方法制备得到的一种鱼鳞状仿生微生物净化污水填料。
说明书
一种鱼鳞状仿生微生物净化污水填料及制备方法
技术领域
本发明涉及污水净化领域，具体涉及用于污水净化的填料，尤其是涉及一种鱼鳞状仿生微生物净化污水填料及制备方法。
背景技术
随着社会经济的发展，工业废水和生活污水越来越多，严重污染水体，破坏生态环境，威胁人类的健康和生存，为使废水(污水)达到排放标准。目前污水处理的方法有：物理法，对不溶态的污染物进行分离;化学法，通过化学转化技术进行处理。然而物理方法占地面积大，基建费、运行费高，能耗大，管理复杂，易出现污泥膨胀现象，而且处理不彻底;化学方法运行成本高，消耗大量的化学试剂，易产生二次污染。因此，微生物技术处理污水成为经济、持续、处理彻底的较佳的选择，因其具有低能耗、高效率、可持续的特点，已成为主要的处理方式。
在生物处理废水中，填料起着固定生物膜的作用，是膜法工艺的核心部分。一般选用填料时，要求微生物挂膜快，能抗酸、抗碱、耐氧化，不易生物降解，不易老化，与水接触面积大。生物填料根据安装方式，可分为固定式和悬浮式两种。蜂窝填料、软性填料、半软性填料、组合填料、弹性填料等都是固定式填料。目前对生物处理废水研究和应用，主要集中在生物填料方面，近年来对聚氨酯等聚合物材料在生物填料方面的应用取得了一定成果。
专利申请号201110397629.0公开了一种增强生物填料及其制备方法。增强生物填料包括：多孔性基材;和粘附在所述多孔性基材上的短切活性碳纤维、活性炭颗粒和用于废水处理的生物材料。通过根据此发明的方法制备的增强生物填料所粘附的粉体不易脱落，耐水力冲击性能好;接触角比较小，生物亲和性强;不仅具有高比表面积，同时具有微生物群落和营养缓释功能，排泥方便。
专利申请号201410178782.8公开了一种脱氮生物填料，包括球型壳体，壳体的表面设有若干网孔，壳体内填充有生物载体填料，生物载体填料由两种不同材质的颗粒状物质组合而成，其中，一种颗粒物质为纳米改性聚氨酯材质的长方体块状颗粒，另一种为多孔矿物质颗粒，生物载体填料在壳体内的填充率为35%~85%。此发明的有益效果为：此发明的脱氮生物填料比表面积大、孔隙率高、生物附着力强;易挂膜，挂膜速度快，抗负荷能力高;脱氮效率高;生物污泥产量少;抗老化、耐酸碱、化学和生物稳定性好，经久耐用;不溶出有害物质，不引起二次污染;可以直接投放，无需固定，安装方便。
专利申请号201710436221.7公开了一种改性聚氨酯生物填料及其改性方法和在净化VOCs中的应用。本发明改性聚氨酯生物填料的改性方法包括如下步骤：(1)将质量浓度为1~5%的聚乙烯醇和质量浓度为3~6%的海藻酸钠按照1:3~1:5的体积比混合，得到混合液;(2)将聚氨酯泡沫置于混合液中，挤压聚氨酯泡沫使其吸收混合液，静置;(3)制备质量浓度为1%的氯化钙溶液，将聚氨酯泡沫从混合液中取出并浸泡于氯化钙中，搅拌使其交联成型;(4)用水冲洗交联成型的聚氨酯泡沫，晾干，得到改性聚氨酯生物填料。此发明改性聚氨酯生物填料可具有良好的亲水性和持水能力，可有效改善VOCs降解菌群的挂膜状态并促进菌群活性，用于净化VOCs时，有利于提高VOCs的净化效果。
专利申请号201510526269.8公开了一种多孔生物填料，按质量百分比计，是在聚氨酯中添加3%~5%的陶粒和0.01%~0.05%的铁盐制成的。多孔生物填料的制备方法，包括以下步骤：将聚氨酯、陶粒和铁盐按比例混合，搅拌均匀;混合物在一次发泡箱中发泡，得半成品;半成品进行二次加氢爆破;切割定型。该多孔生物填料填充于生物流化床中可用于工业废水的深度处理。此发明所述填料是一种高效生物亲合性填料，其原料来源简单易得，成本低，使用周期长，更换周期大于6年;制备方法操作简单、易控制，在流化床内投加该填料，增加了生化系统内的生物量，提高了生化处理系统中的去除率和系统运行稳定性，减少了活性污泥的膨胀，解决了氧化池表面漂浮大量泡沫的问题。
由此可见，现有技术中的生物填料普遍存在微生物挂膜难，难以稳定繁殖，较高比表面积的填料较为脆弱，易受破坏，易发生堵塞，导致接触面下降，处理效率损失，并且存在需要设置承载支架，安装不方便，更换填料困难等问题。
发明内容
为有效解决上述技术问题，本发明提出了一种鱼鳞状仿生微生物净化污水填料及制备方法，可有效躲避水的冲击，具有充氧性能高、挂膜快、使用寿命长等优点。
本发明的具体技术方案如下：
一种鱼鳞状仿生微生物净化污水填料的制备方法，通过将发泡聚氨酯压制为鱼磷形状的扁平粒，并依次覆盖沸石粉和云母片，在鱼磷形状的扁粒与云母片之间形成微生物挂膜和生长的微空间而制得，具体的制备步骤为：
a、取鱼磷形状的模具，将发泡聚氨酯加入模具中，通过加热加压而压制成为鱼磷形状的扁平粒;
b、在步骤a的鱼磷形状的扁平粒的表面以点状均匀分散沸石粉;
c、将云母片均匀分散于聚四氟乙烯乳液中，然后将步骤b得到的分散有沸石粉的扁平粒放入乳液中进行挂浆，使云母片以类似于鱼鳞片的形态紧贴粘接于鱼磷形状的扁平粒的表面;
d、将步骤c制得的挂浆的扁平粒进行干燥，由于沸石粉的阻隔，扁平粒与云母片之间形成微空间，该微空间作为微生物挂膜和生长的场所，由此即可制得鱼鳞状仿生微生物净化污水填料。
优选的，所述发泡聚氨酯的发泡倍数为30~40倍，闭孔率为80~90%。
优选的，所述步骤a中，加热温度为160~180℃，加压压力为5~10MPa。
优选的，所述沸石粉中的沸石含量为60%以上，粒径为180~200目。
优选的，所述云母片为绢云母片、锂云母片、钠云母片、钒云母片或金云母片中的至少一种。
优选的，所述聚四氟乙烯乳液的固含量为50~70%，分散剂为全氟辛酸铵。
优选的，步骤c所述云母片在聚四氟乙烯乳液中的质量分数为20~30%。
优选的，步骤c所述挂浆时间为1~2h。
优选的，步骤d所述干燥的温度为110~130℃，时间为30~50min。
由上述方法制备得到的一种鱼鳞状仿生微生物净化污水填料。
本发明上述内容还提出一种鱼鳞状仿生微生物净化污水填料及制备方法，主要是将发泡聚氨酯在模具中压制为鱼磷形状的扁平粒，然后在扁平粒表面以点状分散沸石粉，将云母片分散在聚四氟乙烯乳液中，然后将扁平粒放入乳液挂浆，使云母以类似于鳞片的形态紧贴粘接在扁平粒状物表面，干燥后，由于沸石粉的阻隔使鱼磷形状的扁平粒与云母片间形成微空间，该微空间用于微生物的挂膜和生长。本方法通过将云母粉粘接在发泡聚氨酯扁粒的表面并形成微空间，具有类似于鱼鳞状仿生的结构，其不但可以实现生物挂膜，而且有效躲避水的冲击，悬浮于水中，具有充氧性能高、挂膜快、使用寿命长等特性。
本发明的有益效果为：
1.提出了一种鱼鳞状仿生微生物净化污水填料。
2.提出了一种鱼鳞状仿生微生物净化污水填料的制备方法。
3.本发明制备中通过将云母粉粘接在发泡聚氨酯鱼磷形状的扁平粒的表面，形成了微空间，具有类似于鱼鳞状仿生的结构，可有效实现生物挂膜，而且可以躲避水的冲击，避免被水流破坏。
4.本发明制备的微生物净化污水填料充氧性能高，挂膜速度快，使用寿命长，可广泛用于污水净化领域。