申请日2019.08.28
公开(公告)日2019.11.22
IPC分类号B01D39/16
摘要
本发明公开了一种用于污水处理的新型生物质泡沫材料及其制备方法，由以下质量份数的原料制成：丙三醇10份、聚乙二醇40份、生物质秸秆60份、聚酯多元醇40‑60份，多异氰酸酯8‑12份，去离子水1‑2份，有机锡0.1‑0.3份，叔胺0.2‑0.4份，开孔剂0.4‑0.6份。本发明采用表面液化处理过的植物秸秆，作为骨架，在其表面生长出泡沫，通过层层堆积的方式制备了可用于污水处理的新型生物质泡沫材料，此种材料不仅具有优异的污水过滤性能，原料来源为可再生生物资源，成本低廉，产物服役后可生物降解以及适宜推广实用的特点。
权利要求书
1.一种用于污水处理的新型生物质泡沫材料，其特征在于，所述生物质泡沫材料由以下质量份数的原料制成：丙三醇10份、聚乙二醇40份、生物质秸秆60份、聚酯多元醇40-60份，多异氰酸酯8-12份，去离子水1-2份，有机锡0.1-0.3份，叔胺0.2-0.4份，开孔剂0.4-0.6份。
2.根据权利要求1所述的用于污水处理的新型生物质泡沫材料，其特征在于，所述生物质秸秆选自水稻、高粱、玉米和小麦秸秆中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的用于污水处理的新型生物质泡沫材料，其特征在于，所述聚酯多元醇选自分子量为2000的聚己二酸乙二醇酯，聚己二酸丁二醇二酯中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的用于污水处理的新型生物质泡沫材料，其特征在于，所述多异氰酸酯选自液化二苯甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的用于污水处理的新型生物质泡沫材料，其特征在于，所述有机锡为二月桂酸二丁基锡。
6.根据权利要求1所述的用于污水处理的新型生物质泡沫材料，其特征在于，所述叔胺为三乙烯二胺。
7.根据权利要求1所述的用于污水处理的新型生物质泡沫材料，其特征在于，所述开孔剂为甲基硅油。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的用于污水处理的新型生物质泡沫材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：将丙三醇10份、聚乙二醇40份与60份的生物质秸秆搅拌均匀，控制温度165℃，保温2个小时，制得表面羟基化的生物质秸秆，再将聚酯多元醇40-60份、多异氰酸酯8-12份、去离子水1-2份、有机锡0.1-0.3份、叔胺0.2-0.4份、开孔剂0.4-0.6份，混合搅拌均匀喷涂在羟基化的生物秸秆表面，并在其表面生长出用于污水处理的新型生物质泡沫材料。
9.根据权利要求8所述的用于污水处理的新型生物质泡沫材料的制备方法，其特征在于，所述生物质秸秆表面羟基化的处理剂为丙三醇和分子量为400的聚乙二醇，且两种物质的质量比为1：4，处理剂与生物质秸秆的比例为1：1.2。
说明书
一种用于污水处理的新型生物质泡沫材料及其制备方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，尤其涉及一种用于污水处理的新型生物质泡沫材料及其制备方法。
背景技术
随着全球科技、经济的迅速发展，导致全球城镇化趋势越来越快，大量的人口聚集需要大量的生活用水，进而污水的排放量也随着攀升。常用的城镇污水处理方法是人工湿地、生态滤池、活性污泥及循环曝气池处理等技术。但从经济和生态的角度看，存在很多不足之处，如需通过管道收集污水，使得设备投资，运行管理以及维修保养费用高昂;处理效果不甚理想，TP和COD等处理效果较低;污水中有用的元素(如K、Ca等)及营养成分白白流失造成资源损失并形成二次污染源等。当前较为先进的技术方法是膜处理技术，通过微滤和超滤的方法过滤污水，不仅过滤效率高，还可以对污水中的一些化学因子及微粒进行生物降解，但过滤膜材料的生产工艺精细，使用成本高，阻碍了膜技术在欠发达国家和地区的污水处理方面的推广应用。
聚氨酯泡沫材料具有过滤效率高、可负载多种功能体而作为新型过滤材料已在污水处理方面的进行众多的研究和应用。如CN1353184A报道了一种聚氨酯泡沫为母体，通过泡沫表面功能化使其具有反应性、亲水性和通透性悬臂结构的载体;CN1478891A报道了一种活性炭与聚氨酯泡沫复合的生物固定化载体，用于污水处理方面;专利CN101619310A报道了纳米凸凹棒复合亲水性聚氨酯泡沫微生物固定化载体。虽然上述专利在聚氨酯泡沫表面功能化方面有显著的提升，但其制备工艺复杂、成本较高，限制了进一步的应用。
水稻、小麦及高粱等生物质秸秆是农产品附属产物，具有来源丰富、可再生及附加值低的特点，常被广泛用作动物饲料、基础燃料以及建材等领域，近年来，生物质秸秆经改性后，深加工为高附加值产品成为新的技术热点，如将生物质秸秆制备的多元醇等，用于制备聚氨酯泡沫，但生物质秸秆产物加工工艺复杂、易造成环境危害，同时深加工的产品在性能、价格上与其它来源的同类产品没有竞争优势，成为泡沫过滤污水处理技术在实际应用面临的主要问题。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于污水处理的新型生物质泡沫材料及其制备方法。
为了实现上述的目的，本发明提供以下技术方案：
一种用于污水处理的新型生物质泡沫材料，所述生物质泡沫材料由以下质量份数的原料制成：丙三醇10份、聚乙二醇40份、生物质秸秆60份、聚酯多元醇40-60份，多异氰酸酯8-12份，去离子水1-2份，有机锡0.1-0.3份，叔胺0.2-0.4份，开孔剂0.4-0.6份。
进一步的，所述生物质秸秆选自水稻、高粱、玉米和小麦秸秆中的任意一种。
进一步的，所述聚酯多元醇选自分子量为2000的聚己二酸乙二醇酯(PEA)，聚己二酸丁二醇二酯(PBA)中的任意一种。
进一步的，所述多异氰酸酯选自液化二苯甲烷二异氰酸酯(液化MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)中的任意一种。
进一步的，所述有机锡为二月桂酸二丁基锡。
进一步的，所述叔胺为三乙烯二胺。
进一步的，所述开孔剂为甲基硅油。
本发明的另一个目的在于提供一种如上所述的用于污水处理的新型生物质泡沫材料的制备方法，具体步骤如下：将丙三醇10份、聚乙二醇40份与60份的生物质秸秆搅拌均匀，控制温度165℃，保温2个小时，制得表面羟基化的生物质秸秆，再将聚酯多元醇40-60份、多异氰酸酯8-12份、去离子水1-2份、有机锡0.1-0.3份、叔胺0.2-0.4份、开孔剂0.4-0.6份，混合搅拌均匀喷涂在羟基化的生物秸秆表面，并在其表面生长出用于污水处理的新型生物质泡沫材料。
进一步的，所述生物质秸秆表面羟基化的处理剂为丙三醇和分子量为400的聚乙二醇，且两种物质的质量比为1：4，处理剂与生物质秸秆的比例为1：1.2。
本发明的优点是：
(1)通过层层堆积的方式制备了可用于污水处理的新型生物质泡沫材料，此种结构可赋予材料较好的定型作用。
(2)本发明提供的材料不仅具有优异的污水过滤性能，原料来源为可再生生物资源，成本低廉，工艺简单。
(3)本发明提供的材料在服役期满后可生物降解，避免废弃物的二次污染，宜推广实用。（发明人张伟）