CN110812946A - 一种污水过滤材料的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种污水过滤材料的制备工艺，包括以下步骤：（1）秸秆表面羟基化；（2）聚氨酯预聚体的制备；（3）寄生聚氨酯泡沫的制备。本发明利用水稻秸秆作为骨架支撑材料，通过半液化技术在其表面生成植物基多元醇，并以此种多元醇为主要原料，在秸秆表面生长出聚氨酯泡沫，此种生物质泡沫过滤材料具有优异的过滤性能、绿色加工工艺、可生物降解性以及高的性价比等特点，将使其在污水处理领域具有极大的开发前景和应用价值。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种污水过滤材料的制备工艺。
背景技术
随着全球科技、经济的迅速发展，广大发展中国家的人们生活水平不断提高从而导致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，成为当前科研人员研究的热点。但过滤膜材料的生产工艺精细，使用成本高，阻碍了膜技术在发展中国家和地区的污水处理方面的推广应用。
聚氨酯树脂材料分子设计自由度大，可以制备多种不同物性的材料，应用在不同领域，其中聚氨酯泡沫材料因具有过滤效率高、可负载多种功能体而作为新型过滤材料引起了科研工作者的极大兴趣，但是，聚氨酯泡沫高昂的生产成本制约了其在污水处理方面的应用。
水稻、小麦及高粱等生物质秸秆是以农业为主的发展中国家的主要农产品附属产物，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当前科研领域的潮流，如将生物质秸秆制备为白炭黑、阻燃剂、多元醇等，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，极大的阻碍生物质秸秆的研发及应用动力。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种污水过滤材料的制备工艺。
为了实现上述的目的，本发明提供以下技术方案：
一种污水过滤材料的制备工艺，包括以下步骤：
（1）秸秆表面羟基化：称取35-45g的聚乙二醇和8-12g的丙三醇，加入到反应釜中搅拌均匀，升温至160-170℃，加入45-55g烘干后的水稻秸秆，反应45-55min后，降温过滤，得到表面羟基化的秸秆纤维；
（2）聚氨酯预聚体的制备：称取1mol的甲苯二异氰酸酯，0.5mol的聚己内酯二醇加入反应釜中，升温至75-85℃保温反应2-4h，降温后加入二乙烯三胺催化剂，制得聚氨酯预聚体；
（3）寄生聚氨酯泡沫的制备：将适量水、开孔剂加入到聚氨酯预聚体中，搅拌混合均匀后，迅速喷涂在表面羟基化的秸秆纤维上，在室温下自由发泡成型，再放入90-110℃鼓风干燥箱内熟化30-90分钟后取出，即得本发明污水过滤材料。
进一步的，所述聚乙二醇的分子量为400。
进一步的，所述步骤1中水稻秸秆在反应前先剪切为长度为4-6cm的秸秆纤维，65-75℃烘箱中烘干20-28h至恒重。
进一步的，所述聚己内酯二醇的分子量为2000。
进一步的，所述步骤2中反应釜反应过程中以氮气作为保护气体。
本发明还包括一种由上述方法制得的污水过滤材料。
本发明的优点是：
本发明利用水稻秸秆作为骨架支撑材料，通过半液化技术在其表面生成植物基多元醇，并以此种多元醇为主要原料，在秸秆表面生长出聚氨酯泡沫。根据此种泡沫成长机理及组成结构，可称之为生物质寄生泡沫。此种生物质泡沫过滤材料，不仅具有过滤效果高，过滤截留污水后的有机物及其它有用元素，方便回收和循环利用，还可以在材料服役期满后生物降解，避免材料废弃物的二次污染。此种材料具有的优异过滤性能、绿色加工工艺、可生物降解性以及高的性价比等特点，将使其在污水处理领域具有极大的开发前景和应用价值。
具体实施方式
以下结合具体的实例对本发明的技术方案做进一步说明：
实施例1
一种污水过滤材料的制备工艺，包括以下步骤：
（1）秸秆表面羟基化：将水稻秸秆剪切为长度为4cm秸秆纤维，65℃烘箱中烘干28h至恒重，称取35g分子量为400的聚乙二醇和8g的丙三醇，加入到反应釜中搅拌均匀，升温至160℃，加入45g烘干后的水稻秸秆，反应45min后，降温过滤，得到表面羟基化的秸秆纤维；
（2）聚氨酯预聚体的制备：称取1mol的甲苯二异氰酸酯，0.5mol的分子量为2000的聚己内酯二醇加入反应釜中，氮气保护升温至75℃保温反应4h，降温后加入二乙烯三胺催化剂，制得聚氨酯预聚体；
（3）寄生聚氨酯泡沫的制备：将适量水、开孔剂加入到聚氨酯预聚体中，搅拌混合均匀后，迅速喷涂在表面羟基化的秸秆纤维上，在室温下自由发泡成型，再放入90℃鼓风干燥箱内熟化90分钟后取出，即得本发明污水过滤材料。
实施例2
一种污水过滤材料的制备工艺，包括以下步骤：
（1）秸秆表面羟基化：将水稻秸秆剪切为长度为6cm秸秆纤维，75℃烘箱中烘干20h至恒重，称取45g分子量为400的聚乙二醇和12g的丙三醇，加入到反应釜中搅拌均匀，升温至170℃，加入55g烘干后的水稻秸秆，反应55min后，降温过滤，得到表面羟基化的秸秆纤维；
（2）聚氨酯预聚体的制备：称取1mol的甲苯二异氰酸酯，0.5mol分子量为2000的聚己内酯二醇加入反应釜中，氮气保护升温至85℃保温反应2h，降温后加入二乙烯三胺催化剂，制得聚氨酯预聚体；
（3）寄生聚氨酯泡沫的制备：将适量水、开孔剂加入到聚氨酯预聚体中，搅拌混合均匀后，迅速喷涂在表面羟基化的秸秆纤维上，在室温下自由发泡成型，再放入110℃鼓风干燥箱内熟化30分钟后取出，即得本发明污水过滤材料。
实施例3
一种污水过滤材料的制备工艺，包括以下步骤：
（1）秸秆表面羟基化：将水稻秸秆剪切为长度为5cm秸秆纤维，70℃烘箱中烘干24h至恒重，称取40g分子量为400的聚乙二醇和10g的丙三醇，加入到反应釜中搅拌均匀，升温至165℃，加入50g烘干后的秸秆纤维，反应50min后，降温过滤取，所得记为表面羟基化的秸秆纤维；
（2）聚氨酯预聚体的制备：称取1mol的甲苯二异氰酸酯，0.5mol分子量为2000的聚己内酯二醇加入反应釜中，氮气保护升温至80℃保温反应3h，降温后加入二乙烯三胺催化剂，制得聚氨酯预聚体；
（3）寄生聚氨酯泡沫的制备：适量水、开孔剂加入到聚氨酯预聚体中，搅拌混合均匀后，迅速喷涂在表面羟基化的秸秆纤维上，在室温下自由发泡成型;放入100 ℃鼓风干燥箱内熟化1 h 后取出备用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种污水过滤材料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
（1）秸秆表面羟基化：称取35-45g的聚乙二醇和8-12g的丙三醇，加入到反应釜中搅拌均匀，升温至160-170℃，加入45-55g烘干后的水稻秸秆，反应45-55min后，降温过滤，得到表面羟基化的秸秆纤维；
（2）聚氨酯预聚体的制备：称取1mol的甲苯二异氰酸酯，0.5mol的聚己内酯二醇加入反应釜中，升温至75-85℃保温反应2-4h，降温后加入二乙烯三胺催化剂，制得聚氨酯预聚体；
（3）寄生聚氨酯泡沫的制备：将适量水、开孔剂加入到聚氨酯预聚体中，搅拌混合均匀后，迅速喷涂在表面羟基化的秸秆纤维上，在室温下自由发泡成型，再放入90-110℃鼓风干燥箱内熟化30-90分钟后取出，即得本发明污水过滤材料。
2.根据权利要求1所述的污水过滤材料的制备工艺，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量为400。
3.根据权利要求1所述的污水过滤材料的制备工艺，其特征在于，所述步骤1中水稻秸秆在反应前先剪切为长度为4-6cm的秸秆纤维，65-75℃烘箱中烘干20-28h至恒重。
4.根据权利要求1所述的污水过滤材料的制备工艺，其特征在于，所述聚己内酯二醇的分子量为2000。
5.根据权利要求1所述的污水过滤材料的制备工艺，其特征在于，所述步骤2中反应釜反应过程中以氮气作为保护气体。
6.一种污水过滤材料，其特征在于，由权利要求1-5任意一种方法制得。
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