CN101560016A - 水处理微生物固定化载体的制备方法 - Google Patents

水处理微生物固定化载体的制备方法 Download PDF

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徐国华
陆建海
张启霞
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Abstract

本发明公开了一种水处理微生物固定化载体的制备方法。它包括如下步骤：(1)发泡：50～100质量份聚醚多元醇、10～50质量份聚合物多元醇、0.1～0.3质量份锡催化剂、0.1～0.5质量份胺催化剂、3～9质量份水、5～30质量份助发泡剂、0.6～5质量份泡沫稳定剂混合均匀后，加入45～60质量份甲苯二异氰酸酯，搅拌均匀，倒入模具中发泡；(2)爆炸法开孔：将上述发泡物置于开孔装置中，装置抽真空至0.1～1MPa，然后充入H2至0.1～0.5MPa，充入O2至0.2－0.8MPa，扩散10～30min后，引爆；(3)造粒。本发明具工艺简单，操作方便，清洁卫生，不易造成环境污染等优点，其载体可广泛应用到生物反应水处理特别是污水处理系统中。

Description

水处理微生物固定化载体的制备方法
技术领域
本发明涉及一种水处理微生物固定化载体的制备方法。
背景技术
19世纪以来，德国就开始把生化法用于废水处理，但限于当时的技术水平，没有适当的填料(微生物载体)，未能广泛应用。到了20世纪70年代，有机合成材料例如具有高比表面积和孔隙率的聚乙烯和聚酰胺等制成波纹状、列管状和蜂窝状等有机合成填料的出现使得生物膜法污水处理技术得到迅速发展，现在已经成为与活性污泥法并列的主要污水处理方法之一。
微生物载体作为生物膜法工艺的核心，对污水处理效率有着直接的影响，国内外的水处理工作者一直不断地研制、开发、生产和应用各种不同的载体。理想的固定化微生物细胞载体应该具有以下特征：对微生物细胞无毒性，传质性能好，透气性和透光性良好，性质稳定，不易被微生物分解，机械强度高，使用寿命长，价格低廉等。固定化微生物载体主要可分为四大类：第一一类无机载体，如多孔玻璃、氧化铝、多孔陶瓷等；第二类多糖与蛋白质类，如纤维素、交联葡萄糖、琼脂、胶原-纤维蛋白、明胶等；第三类天然高分子凝胶载体，如琼脂、角叉胶和海藻酸钙等；第四类有机合成高分子凝胶载体，如聚丙烯酰胺(ACAM)凝胶、聚乙烯醇(PVA)凝胶、光硬化树脂、聚丙烯酸凝胶等。新固定化载体的开发研究主要是新型载体和多种传统载体的复合。
网状聚氨酯软质泡沫由于具有规整的三维网络孔结构，是一种较为理想的载体材料，近年来已经得到一定的应用。网状聚氨酯泡沫最早是六十年代初期由美国斯科特纸张公司研究成功的。它是由聚氨酯软泡沫经过网化加工处理而成，其特点是密度低，并且具有开孔的泡孔结构，形状是个五边形的十二面体，面面的交线称为经络，经络之间形成的面或壁膜由于网化处理后而消失掉，因此网状泡沫的壁壳是立体骨架，内含97％以上的孔隙体积。网状聚氨酯泡沫最早作为军用飞机油箱内填充材料，起到防爆及自密封作用。
网状泡沫的生产方法是先制备合适的软质聚氨酯泡沫，然后进行网化。网化的方法有碱液浸泡法、爆炸法、蒸汽水解法和热空气法等工艺。目前美国、俄罗斯和日本均已研制成功商品化的网状聚氨酯泡沫，由于其用于军事方面，较少见公开发表的文献。国内将网状聚氨酯载体用于水处理的还很少，其网化方法主要是碱液法或溶解法。专利CN1490356A中采用可溶性泡沫微球与聚氨酯原材料混合，以微球为支撑，形成含有可溶性泡沫微球的聚氨酯泡沫体，然后用溶剂将可溶性泡沫微球溶解，从而得到网状的聚氨酯泡沫材料。专利CN1587105A则采用了碱液浸泡去除孔膜的方法得到网状的聚氨酯载体。这两种方法处理量小，且有溶液后处理问题，不适宜工业化生产。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种水处理微生物固定化载体的制备方法。
它包括如下步骤：
(1)发泡：
50～100质量份聚醚多元醇、10～50质量份聚合物多元醇、0.1～0.3质量份锡催化剂、0.1～0.5质量份胺催化剂、3～9质量份水、5～30质量份助发泡剂、0.6～5质量份泡沫稳定剂混合均匀后，加入45～60质量份甲苯二异氰酸酯，搅拌均匀，倒入模具中发泡；
(2)爆炸法开孔：
将上述发泡物置于开孔装置中，装置抽真空至0.1～1MPa，然后充入H2至0.1～0.5MPa，充入O2至0.2-0.8MPa，扩散10～30min后，引爆；
(3)造粒：
将爆炸得到的产物切割成1～3cm3的颗粒，得到成品载体。
所述的催化剂为锡类催化剂和胺类催化剂。锡类催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸酯二丁基锡或二辛酸酯二丁基锡。胺类催化剂为三乙烯二胺、二乙烯三胺、三乙醇胺、乙醇胺或二甲基苄胺。助发泡剂一氟三氯甲烷、二氟二氯甲烷或二氯甲烷。泡沫稳定剂为有机硅类泡沫稳定剂。有机硅类泡沫稳定剂的牌号为B123、L520、L580。
本发明提供的制备网状聚氨酯泡沫水处理微生物固定化载体的工艺，不仅工艺简单、操作方便而且工艺生产过程清洁卫生，不易造成环境污染。该工艺是一种对环保安全的革新工艺。这种方法制得的网状泡沫其经络韧性好，不会发生渗透性降解，并且制品的形状不受限制，可广泛应用到生物反应水处理特别是污水处理系统中。
具体实施方式
下文将结合具体的实施方法对本发明作详细的介绍，但这些介绍仅是示例性的，在权利要求书所限定的范围内，还有多种其它的实施方式，且所有基于本发明设计思想的实施方式都在本发明的范围内。
实施例1
(1)发泡：
100质量份聚醚多元醇、10质量份聚合物多元醇、0.1质量份辛酸亚锡催化剂、0.3质量份三乙烯二胺催化剂、3质量份水、5质量份一氟三氯甲烷、0.6质量份B123泡沫稳定剂混合均匀后，加入45质量份甲苯二异氰酸酯，搅拌均匀，倒入模具中发泡；
(2)爆炸法开孔：
将上述发泡物置于开孔装置中，装置抽真空至0.1MPa，然后充入H2至0.1MPa，充入O2至0.2MPa，扩散10min后，引爆；
(3)造粒：
将爆炸得到的产物切割成1cm3的颗粒，得到成品载体。
上述聚醚多元醇牌号为美国Dow化学公司的Voranol 3010；催化剂为辛酸亚锡：杭州硅宝化工厂，规格Ar；三乙烯二胺：上海试剂厂，CP；发泡剂为二氯甲烷或二氟二氯甲烷，工业品；异氰酸酯为：TDI80/20，美国进口；泡沫稳定剂为硅油类；聚合物多元醇为POP2046，山东东大化工。
实施例2
(1)发泡：
50质量份聚醚多元醇、50质量份聚合物多元醇、0.3质量份二月桂酸二丁基锡催化剂、0.5质量份二乙烯三胺胺催化剂、9质量份水、30质量二氟二氯甲烷、5质量份L520泡沫稳定剂混合均匀后，加入60质量份甲苯二异氰酸酯，搅拌均匀，倒入模具中发泡；
(2)爆炸法开孔：
将上述发泡物置于开孔装置中，装置抽真空至1MPa，然后充入H2至0.5MPa，充入O2至0.8MPa，扩散30min后，引爆；
(3)造粒：
将爆炸得到的产物切割成3cm3的颗粒，得到成品载体。
实施例3
(1)发泡：
80质量份聚醚多元醇、20质量份聚合物多元醇、0.15质量份二月桂酸二丁基锡催化剂、0.3质量份三乙醇胺催化剂、7质量份水、15质量份L580助发泡剂、2质量份泡沫稳定剂混合均匀后，加入60质量份甲苯二异氰酸酯，搅拌均匀，倒入模具中发泡；
(2)爆炸法开孔：
将上述发泡物置于开孔装置中，装置抽真空至0.2MPa，然后充入H2至0.2MPa，充入O2至0.5MPa，扩散10min后，引爆；
(3)造粒：
将爆炸得到的产物切割成2cm3的颗粒，得到成品载体。
实施例4
(1)发泡：
70质量份聚醚多元醇、30质量份聚合物多元醇、0.15质量份二辛酸酯二丁基锡催化剂、0.3质量份乙醇胺催化剂、7质量份水、15质量份二氯甲烷、2质量份L580泡沫稳定剂混合均匀后，加入60质量份甲苯二异氰酸酯，搅拌均匀，倒入模具中发泡；
(2)爆炸法开孔：
将上述发泡物置于开孔装置中，装置抽真空至0.3MPa，然后充入H2至0.3MPa，充入O2至0.5MPa，扩散15min后，引爆；
(3)造粒：
将爆炸得到的产物切割成2cm3的颗粒，得到成品载体。
实施例5
(1)发泡：
70质量份聚醚多元醇、30质量份聚合物多元醇、0.15质量份辛酸亚锡催化剂、0.3质量份二甲基苄胺催化剂、5质量份水、15质量份二氯甲烷、2质量份L520泡沫稳定剂混合均匀后，加入60质量份甲苯二异氰酸酯，搅拌均匀，倒入模具中发泡；
(2)爆炸法开孔：
将上述发泡物置于开孔装置中，装置抽真空至0.3MPa，然后充入H2至0.3MPa，充入O2至0.5MPa，扩散15min后，引爆；
(3)造粒：
将爆炸得到的产物切割成2cm3的颗粒，得到成品载体。

Claims (6)

1.一种水处理微生物固定化载体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)发泡：
50～100质量份聚醚多元醇、10～50质量份聚合物多元醇、0.1～0.3质量份锡催化剂、0.1～0.5质量份胺催化剂、3～9质量份水、5～30质量份助发泡剂、0.6～5质量份泡沫稳定剂混合均匀后，加入45～60质量份甲苯二异氰酸酯，搅拌均匀，倒入模具中发泡；
(2)爆炸法开孔：
将上述发泡物置于开孔装置中，装置抽真空至0.1～1MPa，然后充入H2至0.1～0.5MPa，充入O2至0.2-0.8MPa，扩散10～30min后，引爆；
(3)造粒：
将爆炸得到的产物切割成1～3cm3的颗粒，得到成品载体。
2.根据权利要求1所述的一种水处理微生物固定化载体的制备方法，其特征在于，所述的锡类催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸酯二丁基锡或二辛酸酯二丁基锡。
3.根据权利要求1所述的一种水处理微生物固定化载体的制备方法，其特征在于，所述的胺类催化剂为三乙烯二胺、二乙烯三胺、三乙醇胺、乙醇胺或二甲基苄胺。
4.根据权利要求1所述的一种水处理微生物固定化载体的制备方法，其特征在于，所述的助发泡剂一氟三氯甲烷、二氟二氯甲烷或二氯甲烷。
5.根据权利要求1所述的一种水处理微生物固定化载体的制备方法，其特征在于，所述的泡沫稳定剂为有机硅类泡沫稳定剂。
6.根据权利要求5所述的一种水处理微生物固定化载体的制备方法，其特征在于，所述的有机硅类泡沫稳定剂的牌号为B123、L520、L580。
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