CN110694462B - 一种pdms与泡沫陶瓷复合填料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种PDMS与泡沫陶瓷复合填料及其制备方法，属于废气处理领域，尤其涉及一种可用于生物滴滤装置的新型聚二甲基硅氧烷(PDMS)与泡沫陶瓷复合填料及制备方法。包括PDMS主剂和硬化剂、泡沫陶瓷及相关用具。将PDMS主剂与硬化剂按照一定的比例混合均匀，制成溶液，将一定规格的泡沫陶瓷浸入该溶液，完全浸润后取出。将负载PDMS混合液的泡沫陶瓷，用空压机对其吹扫，直到PDMS液体不再堵塞孔道。然后加热成型后取出即可。该填料以疏松多孔的泡沫陶瓷为载体，为生物滴滤塔内微生物提供了大量的空间。有一定的疏水性，具有较好的生物亲和力，适合用于降解疏水性VOCs的生物滴滤塔内。

Description

一种PDMS与泡沫陶瓷复合填料及其制备方法
技术领域
本发明属于废气处理领域，具体涉及一种新型聚二甲基硅氧烷(PDMS)与泡沫陶瓷复合填料及其制备方法。
背景技术
可挥发性有机物(VOCs)包括亲水性VOCs和疏水性VOCs两大类，在工业生产过程中被大量排放，时刻污染着环境并威胁着人体健康。近年来，生物滴滤法因其工艺流程简单、运行费用低、无二次污染等优点而被广泛用于VOCs的治理。其中，疏水性VOCs由于其较难溶于水，是更难处理的一类污染物。疏水性VOCs在生物法处理过程中因为传质阻力较大，成为废气处理过程的一大难点。
针对上述问题，本发明从改善填料的特性方面入手，制备疏水性填料，在塔内以一定的顺序排列，以期提高传质效率，从而提高生物法降解疏水性VOCs的性能。
PDMS即聚二甲基硅氧烷，是有机硅的一种，因其制作简单而被广泛应用，但其在生物法处理废气方面的应用尚未得到开发。PDMS具有较好的生物亲和力与疏水性，使之比较适合微生物生长的同时也可降低传质阻力，十分适合用于生物法处理疏水性VOCs方面。但单独的PDMS比表面积较小，不易有孔洞出现，因此选择一种多孔介质使之负载是较好的选择。
合适的载体需要具备多孔洞、与PDMS结合良好、对温度有一定的耐受力等特点。泡沫陶瓷是一种防火材料，具有耐高温、空隙率高、是惰性材料等优点，因此，选择PDMS与泡沫陶瓷相结合，开发一种可用于生物法治理疏水性VOCs的复合填料具有一定的可行性，且具有非常重要的意义。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种用于生物滴滤法治理疏水性VOCs的新型复合填料，其具有结构简单，挂膜迅速，所需挂膜菌种量少，降解疏水性VOCs效率高等优点。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种PDMS与泡沫陶瓷复合填料及其制备方法，包括以下步骤：
A.将PDMS主剂与硬化剂即固化剂按照一定比例混合，充分搅拌均匀以备用；
B.将泡沫陶瓷浸入上述PDMS溶液中，充分浸润；
C.将浸润好的泡沫陶瓷取出，用空气压缩机充分吹扫，直至孔道内不再被溶液堵塞；
D.将步骤C复合好的材料放入烘箱内加热0.5-2h，成型后取出，恢复至常温；
E.将冷却后的复合材料进行修整，并将所有孔道打通，即得PDMS与泡沫陶瓷复合填料。
优选地，步骤A中，主剂与硬化剂的体积比为8:1。
优选地，步骤B中，泡沫陶瓷的规格为5-20ppi。
优选地，步骤D中，烘箱温度为80℃-200℃。
优选地，步骤E中，所得复合填料形状为圆饼状。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明制作方法简便，生产快速，可在实验室内自主完成生产过程，且可批量生产；
2.本发明制作的新型复合填料可根据载体形式的不同而改变，可塑性强，可用于不同形式的反应器；
3.本发明制作的新型复合填料具有一定的疏水性，十分适合应用于生物法降解疏水性VOCs的过程；
4.本发明制作的新型复合填料有较大的孔隙率，孔道表面生物亲和力强，适合微生物的生长；
5.本发明制作的新型复合填料为特定规格的圆饼状，可按照一定的规律堆积，实现了滴滤塔内填料从传统的无序化向有序化发展；
6.本发明制作的新型复合填料投入使用后压损较低，可减少运行成本。
附图说明
图1为负载PDMS前后泡沫陶瓷填料的照片图((a)泡沫陶瓷(b)PDMS与泡沫陶瓷复合填料)。
图2为新型PDMS与泡沫陶瓷复合填料塔的挂膜启动与运行性能。
具体实施方法
为使本领域技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合附图及具体实施例进一步说明，此处案例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：
以实验室制备的新型PDMS与泡沫陶瓷复合填料为载体，挂膜启动一台生物滴滤塔，治理疏水性VOCs——甲苯为例，实施方法如下：
A.将PDMS主剂与硬化剂按照8:1的比例混合，充分搅拌均匀以备用。
B.将孔道规格为10ppi的泡沫陶瓷浸入上述PDMS溶液中，充分浸润；
C.将浸润好的泡沫陶瓷取出，将负载PDMS混合液的泡沫陶瓷即复合好的填料放置在填料支架上，用空气压缩机充分吹扫，直至孔道内不再被溶液堵塞；
D.将复合好的填料放入120℃烘箱内加热半小时，成型后取出，恢复至常温；
E.将冷却后的复合填料进行修整，将所有孔道打通，即得新型PDMS与泡沫陶瓷复合填料，所得填料规格为
Figure BDA0002223769980000041
将上述新型复合填料装填入滴滤塔内，以疏水性VOCs甲苯为目标污染物，气体停留时间为57s，挂膜启动一台立式生物滴滤塔，监测挂膜启动性能及压损变化。
图2为利用新型PDMS与泡沫陶瓷复合填料装填的生物滴滤塔挂膜启动性能图。由图可知，挂膜启动期间生物滴滤塔压损较低，均低于40Pa。前三天滴滤塔降解甲苯的效率增长迅速，在第三天入口甲苯浓度为1200mg/m3时，去除效率即达到90％以上，之后有所波动，但基本维持在90％以上，表明系统在3天后即挂膜成功。挂膜期间所用菌液浓度为6.15×10-3g/ml，共用菌液体积为200ml，仅为同体积其他填料挂膜所需菌量的1/3左右，表明本发明制作的PDMS新型填料具有较好的生物亲和力，可节约大量的菌液。运行期间压损较低，可降低能耗。对疏水性VOCs——甲苯具有较高的降解效率。
本发明并不局限于上述具体实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明原理和宗旨的前提下作出各种修改。这些都不是具有创造性的修改，只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种聚二甲基硅氧烷(PDMS)与泡沫陶瓷复合填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.将PDMS主剂与硬化剂即固化剂按照一定比例混合，充分搅拌均匀以备用；
B.将泡沫陶瓷浸入上述PDMS溶液中，充分浸润；
C.将浸润好的泡沫陶瓷取出，用空气压缩机充分吹扫，直至孔道内不再被溶液堵塞；
D.将步骤C复合好的材料放入烘箱内加热0.5-2h，成型后取出，恢复至常温；
E.将冷却后的复合材料进行修整，并将所有孔道打通，即得PDMS与泡沫陶瓷复合填料。
2.根据权利要求1所述的一种聚二甲基硅氧烷(PDMS)与泡沫陶瓷复合填料的制备方法，其特征在于：步骤A中，主剂与硬化剂的体积比为8:1。
3.根据权利要求1所述的一种聚二甲基硅氧烷(PDMS)与泡沫陶瓷复合填料的制备方法，其特征在于：步骤B中，泡沫陶瓷的规格为5-20ppi。
4.根据权利要求1所述的一种聚二甲基硅氧烷(PDMS)与泡沫陶瓷复合填料的制备方法，其特征在于：步骤D中，烘箱温度为80℃-200℃。
5.根据权利要求1所述的一种聚二甲基硅氧烷(PDMS)与泡沫陶瓷复合填料的制备方法，其特征在于：步骤E中，所得复合填料形状为圆饼状。
6.按照权利要求1-5任一项所述的方法制备得到的聚二甲基硅氧烷(PDMS)与泡沫陶瓷复合填料。
7.按照权利要求1-5任一项所述的方法制备得到的聚二甲基硅氧烷(PDMS)与泡沫陶瓷复合填料的应用，用于生物滴滤法降解疏水性VOCs。
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