一種摻雜改性蜂巢石-氧化石墨烯的高效聚乳酸-聚丙烯生物膜復(fù)合纖維載體材料及其制 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種生物膜載體材料，具體涉及一種摻雜改性蜂巢石-氧化石墨烯的高效聚乳酸-聚丙烯生物膜復(fù)合纖維載體材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]生物膜廢水處理技術(shù)是將微生物固定在載體上形成生物膜使廢水中的污染物得到降解的技術(shù)，因此，生物膜載體的性能將直接影響到污水處理效率，要想獲得高效的水處理效果，選擇合適高效的載體材料顯得尤為重要，目前應(yīng)用較多的載體材料主要是聚乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯等高分子軟性材料以及活性炭、礦渣、石灰石等無機(jī)類填料，然而這些材料在生物相容性、穩(wěn)定性、持久性、再生性、流動性以及生物膜附著性等方面存在一些缺陷，制約著凈化效果的進(jìn)一步提升。
[0003]蜂巢石，本名浮巖，是火成巖材料中的一種噴出巖，主要由火山玻璃、礦物組成?；鹕奖l(fā)時，巖漿中產(chǎn)生出的大量火山氣體形成泡沫，隨后泡沫冷卻，氣體被“封存”在蜂巢石中。蜂巢石中的氣泡約占巖石總體積的70%以上，氣泡間只有極薄的火山玻璃和礦物，因而可以浮于水面之上。蜂巢石具有獨(dú)特的氣孔結(jié)構(gòu)和良好的吸附能力，對水溶液中的有機(jī)和無機(jī)污染物均具有較強(qiáng)的吸附能力，其也被用來制成生物膜和酶制劑載體，在污水處理領(lǐng)域嶄露頭角，然而由于材料間的差異，其物理性質(zhì)和化學(xué)成分均有較大變化，吸附邊界條件和吸附能力也會有所不同，并進(jìn)而影響其掛膜性能和水質(zhì)凈化效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有生物膜載體材料的缺點(diǎn)，制備一種新型的摻雜改性蜂巢石-氧化石墨烯的高效聚乳酸-聚丙烯生物膜復(fù)合纖維載體材料，以獲得良好的微生物掛膜和水質(zhì)凈化效果。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種摻雜改性蜂巢石-氧化石墨烯的高效聚乳酸-聚丙烯生物膜復(fù)合纖維載體材料，其特征在于:所述的載體材料由下列重量份的原料制成:蜂巢石6-8、聚乳酸10-14、納米碳酸鈣2-3、氧化石墨烯0.1-0.2、玉米淀粉3-5、阿拉伯膠1-3、聚丙烯30-40、環(huán)氧大豆油1-2、乙烯-丙烯酸共聚物12-15、十二烷基硫酸鈉0.1-0.2、腐植酸鈉0.3-0.5、復(fù)合硅溶膠適量、水20-30 ；
所述的復(fù)合硅溶膠由以下重量份的原料制成:固含量為30-35%的硅溶膠12-16、包醛氧淀粉5-8、水30-35，制備方法為:將包醛氧淀粉投入溫度為40-50°C的水中，攪拌至其完全溶解后，加入硅溶膠，保溫?cái)嚢?-3h，即得復(fù)合硅溶膠。
[0006]上述材料的制備方法包含以下步驟:
(I)先將蜂巢石破碎為50-100目；再將其投入由十二烷基硫酸鈉、腐植酸鈉和水配制的溶液中，攪拌均勻后將混合物料加熱至50-60°C，并以功率為60-100W超聲波超聲處理4-5h，處理結(jié)束后過濾，濾料用清水清洗2-3次后烘干，得改性蜂巢石微粉備用；
(2)將除復(fù)合硅溶膠外的其它剩余物料與步驟(I)制備的改性蜂巢石微粉混合均勻，送入雙螺桿擠出機(jī)中混料，在220-230°C條件下擠出制成復(fù)合切片，待切片冷卻后投入熔噴非織造設(shè)備中熔噴紡絲，所得纖維絲固化后編制成制成直徑為l_2mm的復(fù)合纖維束；
(3)將步驟(2)所得的纖維束浸入復(fù)合硅溶膠中，浸泡12-16h后取出，熱風(fēng)干燥后冷卻至室溫，隨后再用清水清洗1-2次后干燥，完全除去水分，即得。
[0007]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明將傳統(tǒng)單純的無機(jī)、有機(jī)載體介質(zhì)混合使用，將兩者優(yōu)點(diǎn)結(jié)合，極大的拓寬了材料的使用范圍，以聚丙烯、聚乳酸等高分子材料制備的纖維絲與微生物的相容性更好，親水環(huán)保，纖維絲中摻混的改性蜂巢石具備均勻高效的吸附能力，加入的氧化石墨烯不僅改善了材料的力學(xué)性能，并提升了吸附降解效果，纖維束在復(fù)合硅溶膠中浸泡處理后能在纖維中粘附碳源，加速微生物掛膜生長，本發(fā)明制備得到的復(fù)合纖維載體材料重量輕，表面活化面積大，富含碳源，成膜快，用其制作的填料具有流動性好，不易結(jié)團(tuán)堵塞，吸附性能好等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步提升了水質(zhì)凈化效果。
【具體實(shí)施方式】
實(shí)施例
[0008]以下將結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0009]—種摻雜改性蜂巢石-氧化石墨烯的高效聚乳酸-聚丙烯生物膜復(fù)合纖維載體材料，其特征在于:所述的載體材料料由下列重量份的原料制成:蜂巢石7、聚乳酸12、納米碳酸鈣2.5、氧化石墨烯0.1、玉米淀粉4、阿拉伯膠2、聚丙烯38、環(huán)氧大豆油1.5、乙烯-丙烯酸共聚物14、十二烷基硫酸鈉0.1、腐植酸鈉0.4、復(fù)合硅溶膠適量、水25 ;
其中復(fù)合硅溶膠由以下重量份的原料制成:固含量為30%的硅溶膠15、包醛氧淀粉6、水32，制備方法為:將包醛氧淀粉投入溫度為40-50°C的水中，攪拌至其完全溶解后，加入硅溶膠，保溫?cái)嚢?.5h，即得復(fù)合硅溶膠。
[0010]上述材料的制備方法包含以下步驟:
(1)先將蜂巢石破碎為100目；再將其投入由十二烷基硫酸鈉、腐植酸鈉和水配制的溶液中，攪拌均勻后將混合物料加熱至50-60°C，并以功率為100W超聲波超聲處理4.5h，處理結(jié)束后過濾，濾料用清水清洗3次后烘干，得改性蜂巢石微粉備用；
(2)將除復(fù)合硅溶膠外的其它剩余物料與步驟(I)制備的改性蜂巢石微粉混合均勻，送入雙螺桿擠出機(jī)中混料，在220°C條件下擠出制成復(fù)合切片，待切片冷卻后投入熔噴非織造設(shè)備中熔噴紡絲，所得纖維絲固化后編制成制成直徑為1.5mm的復(fù)合纖維束；
(3)將步驟(2)所得的纖維束浸入復(fù)合硅溶膠中，浸泡15h后取出，熱風(fēng)干燥后冷卻至室溫，隨后再用清水清洗2次后干燥，完全除去水分，即得。
[0011]制備得到的纖維束比表面積為6800m2/m3，在10-24小時內(nèi)實(shí)現(xiàn)生物膜固著，10-12天內(nèi)膜厚度可達(dá)7.5-8_，其固著生物干膜的平均量達(dá)4.8g/g，其對污水中COD去除率達(dá)到94.2%，氨氮去除率達(dá)92.2%，總氮去除率達(dá)82.8%，平均使用壽命為5_6年。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種摻雜改性蜂巢石-氧化石墨烯的高效聚乳酸-聚丙烯生物膜復(fù)合纖維載體材料，其特征在于:所述的載體材料由下列重量份的原料制成:蜂巢石6-8、聚乳酸10-14、納米碳酸鈣2-3、氧化石墨烯0.1-0.2、玉米淀粉3-5、阿拉伯膠1-3、聚丙烯30-40、環(huán)氧大豆油1-2、乙烯-丙烯酸共聚物12-15、十二烷基硫酸鈉0.1-0.2、腐植酸鈉0.3-0.5、復(fù)合硅溶膠適量、水20-30。2.一種摻雜改性蜂巢石-氧化石墨烯的高效聚乳酸-聚丙烯生物膜復(fù)合纖維載體材料，其特征在于，所述的復(fù)合硅溶膠是由以下重量份的原料復(fù)配而成:固含量為30-35%的硅溶膠12-16、包醛氧淀粉5-8、水30-35，制備方法為:將包醛氧淀粉投入溫度為40_50°C的水中，攪拌至其完全溶解后，加入硅溶膠，保溫?cái)嚢?-3h，即得復(fù)合硅溶膠。3.如權(quán)利要求1或2所述的一種摻雜改性蜂巢石-氧化石墨烯的高效聚乳酸-聚丙烯生物膜復(fù)合纖維載體材料的制備方法，其特征在于，包含以下步驟: (1)先將蜂巢石破碎為50-100目；再將其投入由十二烷基硫酸鈉、腐植酸鈉和水配制的溶液中，攪拌均勻后將混合物料加熱至50-60°C，并以功率為60-100W超聲波超聲處理4-5h，處理結(jié)束后過濾，濾料用清水清洗2-3次后烘干，得改性蜂巢石微粉備用； (2)將除復(fù)合硅溶膠外的其它剩余物料與步驟(I)制備的改性蜂巢石微粉混合均勻，送入雙螺桿擠出機(jī)中混料，在220-230°C條件下擠出制成復(fù)合切片，待切片冷卻后投入熔噴非織造設(shè)備中熔噴紡絲，所得纖維絲固化后編制成制成直徑為l_2mm的復(fù)合纖維束； (3)將步驟(2)所得的纖維束浸入復(fù)合硅溶膠中，浸泡12-16h后取出，熱風(fēng)干燥后冷卻至室溫，隨后再用清水清洗1-2次后干燥，完全除去水分，即得。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種生物膜載體材料，具體涉及一種摻雜改性蜂巢石-氧化石墨烯的高效聚乳酸-聚丙烯生物膜復(fù)合纖維載體材料及其制備方法，本發(fā)明將傳統(tǒng)單純的無機(jī)、有機(jī)載體介質(zhì)混合使用，以聚丙烯、聚乳酸等高分子材料制備的纖維絲與微生物的相容性更好，纖維絲中摻混的改性蜂巢石具備均勻高效的吸附能力，氧化石墨烯不僅改善了材料的力學(xué)性能，并提升了吸附降解效果，纖維束在復(fù)合硅溶膠中浸泡處理后能在纖維中粘附碳源，加速微生物掛膜生長，該復(fù)合纖維載體材料重量輕，表面活化面積大，富含碳源，成膜快，用其制作的填料具有流動性好，不易結(jié)團(tuán)堵塞，吸附性能好等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步提升了水質(zhì)凈化效果。
【IPC分類】D01F1/10, D06M101/32, C02F3/00, D06M11/79, D06M101/04, D04H1/4382, D06M15/11, D01F8/14, D01F8/18, D06M101/20, D01F8/06
【公開號】CN105064005
【申請?zhí)枴緾N201510436525
【發(fā)明人】高雅
【申請人】合肥眾月健康科技有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月23日