CN101691436B - 一种磁性微生物载体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的磁性微生物载体是由聚乙烯醇泡沫基材与磁粉粘接构成，其粒径为3～8mm，比重为1.05～1.10，其中磁粉的含量以聚乙烯醇泡沫基材的重量计为10～30％。本发明公开的制备方法是以聚乙烯醇泡沫颗粒料为基材，在颗粒料中加入经硅酮胶和稀释剂浸润后的磁粉，经搅拌混和均匀并干燥后制得。所得磁性微生物载体，具有比表面积大，易挂膜、寿命长等特点，可用于常规废水生物处理工艺的强化过程，特别适合于生物流化床及后接磁分离工艺的废水处理场合。本发明还公开了磁性微生物载体的制备方法。
Description
技术领域
本发明属于污水生物处理技术领域，特别是涉及一种用于处理有机废水的磁性微生物载体及其制备方法。
背景技术
在废水的生物处理技术中，生物流化床技术具有处理效率高、污泥产量少等优点，尤其是生物流化床中所使用的载体材料还能密集微生物，缩短反应时间，降低处理设施的工程投资，不仅如此，还使处理系统易于实现固液分离，保证出水的水质指标。因此，微生物载体材料在高效生物反应器中起着不可或缺的作用。
对于在生化系统中采用了磁分离技术的磁生物反应器系统，其微生物载体需要赋予磁性，才能够在后续工序中进行有效的固液磁分离。
专利号为200610132378.2公开的一种用于水处理的微生物磁性载体，该载体是由浮石和铁磁性物质设置于表面开孔的塑料球壳内组成，其球壳直径在20mm～150mm之间。很显然，这种大小的微生物磁性载体不适合用于生物流化床。另外，所用的钕铁硼磁铁也不能在曝气的生化系统中长期使用。
专利号为03140386.7公开的一种水处理用生物亲和亲水活性磁种填料的制备方法，介绍了在高分子基材中混入生物亲和物质、亲水性物质、磁粉和活性碳，再加入分散润滑剂，搅拌均匀后，投入注塑机，通过模具挤出成型，充磁后得到生物亲和亲水活性磁种填料。这种比重略小于1的填料，虽适合用作生物流化床中的载体。但是，这种填料存在如下问题：1)比表面积小。因为该填料只有表面的物质才可能被生物降解形成微孔，而内部实为实心球体，因而与多孔载体相比，比表面积差别至少在一个数量级；2)大量生产制作成本高。该制作工艺虽然简单，但是采用注塑方法进行成型，效率极低，工业性生产成本极高；3)因采用的是大颗粒磁钢，必须事先充磁，但事先充磁使填料(载体)之间易集聚，曝气效率低，传质不好；4)稀土强磁微粒磁粉未经防腐蚀、防氧化处理，短时间内就会氧化、腐蚀、失效。5)填料使用寿命短。长时间使用，多数生物亲和性物质被降解后，不易降解的高分子基材结构不一定稳定可靠。
发明内容
针对现有磁性微生物载体材料的不足，本发明首先提供一种新的磁性微生物载体。
其次，本发明还提供一种制备上述磁性微生物载体的方法。
本发明提供的新的磁性微生物载体是由聚乙烯醇泡沫基材与磁粉粘接构成，其粒径为3～8mm，比重为1.05～1.10，其中磁粉的含量以聚乙烯醇泡沫基材的重量计为10～30％。
本发明提供的制备上述的磁性微生物载体的方法，该方法的制备步骤和条件如下：
1)用硅酮胶稀释剂按稀释比2～3∶1将硅酮胶稀释得胶液，然后将以聚乙烯醇泡沫基材的重量计为10～30％的磁粉与稀释后的胶液混和均匀，获得浸润磁粉，其中所加的稀释后的胶液量与聚乙烯醇泡沫基材的重量比为2～4∶1；
2)将粒径为2～5mm的聚乙烯醇泡沫基材加入浸润磁粉中并搅拌混合均匀后，于温度≤50℃下进行干燥即得。
上述方法中所用的磁粉为四氧化三铁磁粉、锰锌铁氧体和镍锌铁氧体中的至少一种。
上述方法中聚乙烯醇泡沫基材和浸润磁粉混合物的干燥温度优选30～50℃。
上述方法中聚乙烯醇泡沫基材优选市售经缩合反应发泡制得的。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1.由于本发明提供的磁性微生物载体的基材为聚乙烯醇泡沫，其不仅密度小，质轻，且比表面积大，因而可为微生物提供足够多的附着生长点，易于挂膜并且牢固。
2.由于本发明提供的磁性微生物载体经过高速搅拌试验和功率超声的冲击试验，均未发现载体材料损坏，因而机械强度极高，可耐高速泵送的冲击负荷和耐长期曝气的冲击负荷。
3.由于本发明提供的磁性微生物载体的基材为聚乙烯醇泡沫是经缩合反应发泡制得的，不易被生物降解，载体寿命长，可维持一年以上，适合作为磁性微生物载体材料的基质，因而避免了未经缩合反应的聚乙烯醇在制作包埋类载体时，易被包埋的菌种或废水中的细菌降解(通常在废水中只能保持3个月左右)的缺陷。
4.由于本发明提供的磁性微生物载体的基材中采用的是不需要防腐蚀、防氧化处理的软磁磁粉，因而避免了现有技术采用稀土强磁微粒磁粉所带来的一系列问题。
5.由于本发明提供的磁性微生物载体制作工艺极为简单，因而制作成本低廉，效率高，且容易实现大规模工业化生产。
具体实施方式
下面给出实施例以对本发明作进一步说明，但所给出的实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，因而本专业的技术人员根据上述本发明的内容和设计思想所作出的非本质的改进和调整也应属于本发明的保护范围。
实施例1
以缩合反应后得到的聚乙烯醇泡沫1000g为基材，经切碎、筛选得到粒径为2～5mm的泡沫颗粒料备用；先取1000g硅酮胶，加2000g硅酮胶稀释剂稀释，然后将100g四氧化三铁磁粉倒入其中浸润并搅拌均匀；将聚乙烯醇泡沫颗粒料与浸润后的磁粉搅拌混和均匀后，在温度40℃下，干燥至固化即得成品磁性微生物载体。
实施例2
以缩合反应后得到的聚乙烯醇泡沫1000g为基材，经切碎、筛选得到粒径为2～5mm的泡沫颗粒料备用；先取1000g硅酮胶，加3000g硅酮胶稀释剂稀释，然后将300g锰锌铁氧体磁粉倒入其中浸润并搅拌均匀；将聚乙烯醇泡沫颗粒料与浸润后的磁粉搅拌混和均匀后，在温度40℃下，干燥至固化即得成品磁性微生物载体。
实施例3
以缩合反应后得到的聚乙烯醇泡沫1000g为基材，经切碎、筛选得到粒径为2～5mm的泡沫颗粒料备用；先取1000g硅酮胶，加2000g硅酮胶稀释剂稀释，然后将200g镍锌铁氧体磁粉倒入其中浸润并搅拌均匀；将聚乙烯醇泡沫颗粒料与浸润后的磁粉搅拌混和均匀后，在温度50℃下，干燥至固化即得成品磁性微生物载体。
实施例4
以缩合反应后得到的聚乙烯醇泡沫1000g为基材，经切碎、筛选得到粒径为2～5mm的泡沫颗粒料备用；先取1000g硅酮胶，加2500g硅酮胶稀释剂稀释，然后将150g锰锌铁氧体磁粉倒入其中浸润并搅拌均匀；将聚乙烯醇泡沫颗粒料与浸润后的磁粉搅拌混和均匀后，在温度35℃下，干燥至固化即得成品磁性微生物载体。
实施例5
以缩合反应后得到的聚乙烯醇泡沫1000g为基材，经切碎、筛选得到粒径为2～5mm的泡沫颗粒料备用；先取800g硅酮胶，加1600g硅酮胶稀释剂稀释，然后将100g四氧化三铁磁粉倒入其中浸润并搅拌均匀；将聚乙烯醇泡沫颗粒料与浸润后的磁粉搅拌混和均匀后，在温度30℃下，干燥至固化即得成品磁性微生物载体。
实施例6
以缩合反应后得到的聚乙烯醇泡沫1000g为基材，经切碎、筛选得到粒径为2～5mm的泡沫颗粒料备用；先取900g硅酮胶，加2600g硅酮胶稀释剂稀释，然后将150g四氧化三铁磁粉和100g镍锌铁氧体磁粉倒入其中浸润并搅拌均匀；将聚乙烯醇泡沫颗粒料与浸润后的磁粉搅拌混和均匀后，在温度45℃下，干燥至固化即得成品磁性微生物载体。
Claims (2)
1.一种磁性微生物载体，该载体是由聚乙烯醇泡沫基材与磁粉粘接构成，其粒径为3～8mm，比重为1.05～1.10，其中磁粉的含量以聚乙烯醇泡沫基材的重量计为10～30％，磁粉为四氧化三铁磁粉、锰锌铁氧体和镍锌铁氧体中的至少一种；所述的磁性微生物载体制备步骤和条件如下：
1)用硅酮胶稀释剂按稀释比2～3∶1将硅酮胶稀释得胶液，然后将以聚乙烯醇泡沫基材的重量计为10～30％的磁粉与稀释后的胶液混合均匀，获得浸润磁粉，其中所加的稀释后的胶液量与聚乙烯醇泡沫基材的重量比为2～4∶1；
2)将粒径为2～5mm的聚乙烯醇泡沫基材加入浸润磁粉中并搅拌混合均匀后，于温度≤50℃下进行干燥至固化即得。
2.根据权利要求1所述的一种磁性微生物载体，聚乙烯醇泡沫基材和浸润磁粉混合物的干燥温度为30～50℃。
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