CN110917865B - 一种pdms板状填料及其制备方法 - Google Patents

一种pdms板状填料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110917865B
CN110917865B CN201911219138.XA CN201911219138A CN110917865B CN 110917865 B CN110917865 B CN 110917865B CN 201911219138 A CN201911219138 A CN 201911219138A CN 110917865 B CN110917865 B CN 110917865B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pdms
filler
plate
mold
preparing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911219138.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110917865A (zh
Inventor
李坚
张芸
邢贺贺
梁文俊
樊星
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201911219138.XA priority Critical patent/CN110917865B/zh
Publication of CN110917865A publication Critical patent/CN110917865A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110917865B publication Critical patent/CN110917865B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/84—Biological processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/38—Removing components of undefined structure
    • B01D53/44—Organic components
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • C08J9/06—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a chemical blowing agent
    • C08J9/08—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent by a chemical blowing agent developing carbon dioxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
    • B01D2257/708—Volatile organic compounds V.O.C.'s
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2203/00—Foams characterized by the expanding agent
    • C08J2203/02—CO2-releasing, e.g. NaHCO3 and citric acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2383/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Derivatives of such polymers
    • C08J2383/04—Polysiloxanes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)

Abstract

一种PDMS板状填料及其制备方法，属于废气处理领域，本发明包括PDMS主剂和硬化剂、发泡剂、生产模具、自制穿透针。将PDMS主剂与硬化剂按照一定的比例混合后，加入一定量的发泡剂对其进行改性，使成型填料内部疏松多孔。混合均匀后倒入生产模具内，插入自制钢针，增加填料内部孔道。将模具与液体在烘箱内加热成型后取出，即得PDMS板状新型填料。经改性过的板状填料疏松多孔，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。实现了生物滴滤塔内填料由无序化逐渐向有序化发展的一步。

Description

一种PDMS板状填料及其制备方法
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)板状填料及其制备方法。
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，在工业生产中大量排放，时刻威胁着环境与人体健康。其中，疏水性VOCs由于其在水中溶解度较低，治理方法的选择更加局限。与其它方法相比，生物方法因其工艺流程简单，运行成本低，无二次污染而更适合用于VOCs的治理。而疏水性VOCs在生物法处理过程中因为较大的传质阻力，是废气处理过程中的一大难点。
针对上述问题，本发明通过改善填料的特性来提高传质效率，从而提高生物法降解疏水性VOCs的效率。目前用于生物法的填料主要有陶粒、火山岩、改性硅藻土、活性炭、鲍西环、拉尔环等惰性填料，也有椰壳等非惰性填料。这类填料的使用通常只考虑其孔隙率、比表面积、密度等，很少有学者从填料的疏水性方面考虑，提高生物法对疏水性VOCs的降解效率。且这些填料在塔内的堆积往往无序。
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于微流控等领域，但在生物法处理废气方面开发尚浅。PDMS具有较好的生物亲和力与疏水性，使之适合微生物生长的同时又降低了传质阻力，比较适合用于生物法处理疏水性VOCs方面。但其也存在比表面积小等缺点，因此，开发一种通过改性可用于生物法治理疏水性VOCs的填料具有非常重要的意义。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种用于生物滴滤塔治理疏水性VOCs的新型板状填料，其具有简单的结构构造，挂膜迅速，挂膜所需菌量少，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板状填料的制备方法，包括以下步骤：
a.将PDMS主剂与硬化剂以一定比例混合，充分搅拌均匀以备用，得到PDMS预聚液；
b.将发泡剂碳酸氢铵加入到上述PDMS预聚液中，充分搅拌均匀，得到混合液；
c.将步骤b的混合液倒入水平放置的模具中，从上部竖直向下向每个半圆形凹槽内插入穿透针即穿透针直达模具半圆形凹槽底部，使得插入的长度与外面露出的长度相等，放入烘箱内加热固化，成型后取出，即得第一次半面板球状的PDMS板状填料；
d.将b中所配制的混合液重新倒入模具内，此磨具内对应的为第二次半面板球状的PDMS板状填料，将c中制备好的第一次半面板球状的PDMS板状填料面面相对地盖在模具上，放入烘箱内固化，成型后取出，即得PDMS板状填料，第一次半面板球状的PDMS板状填料与第二次半面板球状的PDMS板状填料为镜像对称。
最终得到的PDMS板状填料结构为中间为板状结构，板状结构相背的两个面上分别均匀分布有多个半球形凸起。半球形凸起的排列为三角形阵列，四边形阵列等。
将所得PDMS板进行修剪成一定规格后，即可用于生物滴滤装置。
优选地，步骤a中，优选主剂与硬化剂的体积比为10:1。
优选地，步骤b中，发泡剂碳酸氢铵在PDMS预聚液中的浓度为0.1-0.15g/ml。
优选地，步骤c中的模具可根据实际使用情况而定；优选一个板状凹槽的底部均匀分布有多个半球形凹槽。半球形凹槽的排列为三角形阵列，四边形阵列等。
优选地，步骤c中的穿透针是用铁丝制备的，穿透针的直径为1.6-2mm；，每个半球形凹槽对应2-7个均匀分布的穿透针。
优选地，步骤c与步骤d中，烘箱温度为120℃-150℃。
优选地，步骤d中所得PDMS填料平板上两面均匀地分布着很多半球形突起，其平板厚度约为0.2-1mm，球形的半径为10-15mm，相邻两个半球之间的距离为3-5mm。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明生产制作过程简单，可快速生产，能在实验室内自主完成生产过程；
2.本发明制作的新型填料可塑性强，可用于不同形式的反应器；
3.本发明制作的新型填料具有一定的孔道和疏水性，较适合用于生物法降解疏水性VOCs的过程；
4.本发明制作的填料为特定规格的板状，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逐渐向有序化发展；
5.本发明制作的新型板状填料投入使用后压损较低，可降低能耗，减少运行成本。
附图说明
图1为制作过程中使用的模具；(a)俯视图(b)侧视图。
图2为发明制得的PDMS填料；(a)俯视图(b)侧视图。
图3为PDMS新型填料塔的挂膜启动与运行性能
具体实施方式
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1：
以实验室制备的PDMS新型板状填料为载体，挂膜启动一台生物滴滤塔，治理疏水性VOCs——甲苯为例，其中PDMS主剂与硬化剂为道康宁DC184 PDMS聚二甲基硅氧烷硅橡胶SYLGARD。
实施方法如下：
a.将PDMS主剂与硬化剂按照10:1的比例混合，充分搅拌均匀以备用。
b.将发泡剂碳酸氢铵以0.125g/ml的比例加入混合均匀的PDMS溶液中，充分搅拌均匀；
c.将以上溶液倒入模具(图1)中，插入的穿透针(穿透针直径1.626mm。，每个凹槽均匀分布4个穿透针)，放入120℃烘箱内加热半小时，成型后取出，即得半面PDMS板状填料；
d.将b中所配制的溶液重新倒入模具内，将c中制备好的填料反盖在模具上，放入烘箱内加热半小时，成型后取出，即得有一些半圆形突起的PDMS板状填料。
e.将所得PDMS板进行修剪成45mm×45mm规格后(图2)，即可用于生物滴滤装置。
主剂与硬化剂的体积比为10:1。
步骤d中所得PDMS填料平面上均匀地分布着很多圆形突起，其平板处厚度约为0.5mm，半圆球突起处厚度(球的半径)约为12.5mm(相邻两半球之间的距离为3mm。半球的分别为正方形分布)。
将上述填料装填入滴滤塔内(所述的PDMS板水平放置，共44块板，上层22块，下层22块)，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3为利用PDMS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20Pa。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1150mg/m3时，去除效率即达到70％以上。在第9天之后，去除效率基本维持在80％以上，且逐步稳定上升，表明系统在9天后挂膜成功。挂膜期间所用菌液浓度为6.2×10-3g/ml(其中挂膜菌液是从活性污泥中筛选得到的真菌，经测序确定为Cladophialophora，其在菌悬液中的含量为90％以上)，共用菌液体积为350ml，比同体积其他填料节约一半左右，表明本发明制作的PDMS新型填料具有较好的生物亲和力。运行期间压损较低，可降低能耗。对疏水性VOCs——甲苯具有较好的降解效率。
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 (10)

1.一种PDMS板状填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.将PDMS主剂与硬化剂以一定比例混合，充分搅拌均匀以备用，得到PDMS预聚液；
b.将发泡剂碳酸氢铵加入到上述PDMS预聚液中，充分搅拌均匀，得到混合液；
c.将步骤b的混合液倒入水平放置的模具中，从上部竖直向下向每个半圆形凹槽内插入穿透针即穿透针直达模具半圆形凹槽底部，使得插入的长度与外面露出的长度相等，放入烘箱内加热固化，成型后取出，即得第一次半面板球状的PDMS板状填料；
d.将b中所配制的混合液重新倒入模具内，此磨具内对应的为第二次半面板球状的PDMS板状填料，将c中制备好的第一次半面板球状的PDMS板状填料面面相对地盖在模具上，放入烘箱内固化，成型后取出，即得PDMS板状填料，第一次半面板球状的PDMS板状填料与第二次半面板球状的PDMS板状填料为镜像对称。
2.按照权利要求1所述的一种PDMS板状填料的制备方法，其特征在于，最终得到的PDMS板状填料结构为中间为板状结构，板状结构相背的两个面上分别均匀分布有多个半球形凸起；半球形凸起的排列为三角形阵列或四边形阵列。
3.按照权利要求1所述的一种PDMS板状填料的制备方法，其特征在于，步骤a中，主剂与硬化剂的体积比为10:1。
4.按照权利要求1所述的一种PDMS板状填料的制备方法，其特征在于，步骤b中，发泡剂碳酸氢铵在PDMS预聚液中的浓度为0.1-0.15 g/ml。
5.按照权利要求1所述的一种PDMS板状填料的制备方法，其特征在于，步骤c中的模具：一个板状凹槽的底部均匀分布有多个半球形凹槽； 半球形凹槽的排列为三角形阵列或四边形阵列。
6.按照权利要求1所述的一种PDMS板状填料的制备方法，其特征在于，步骤c中的穿透针是用铁丝制备的，穿透针的直径为1.6-2 mm，每个半球形凹槽对应2-7个均匀分布的穿透针。
7.按照权利要求1所述的一种PDMS板状填料的制备方法，其特征在于，步骤c与步骤d中，烘箱温度为120℃-150℃。
8.按照权利要求1所述的一种PDMS板状填料的制备方法，其特征在于，步骤d中所得PDMS填料平板上两面均匀地分布着很多半球形突起，其平板厚度为0.2-1 mm，球形的半径为10-15 mm，相邻两个半球之间的距离为3-5 mm。
9.按照权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的PDMS板状填料。
10.按照权利要求1-8任一项所述的方法制备得到的PDMS板状填料的应用，用于生物滴滤塔治理疏水性VOCs。
CN201911219138.XA 2019-12-02 2019-12-02 一种pdms板状填料及其制备方法 Active CN110917865B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911219138.XA CN110917865B (zh) 2019-12-02 2019-12-02 一种pdms板状填料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911219138.XA CN110917865B (zh) 2019-12-02 2019-12-02 一种pdms板状填料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110917865A CN110917865A (zh) 2020-03-27
CN110917865B true CN110917865B (zh) 2021-08-13

Family

ID=69848583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911219138.XA Active CN110917865B (zh) 2019-12-02 2019-12-02 一种pdms板状填料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110917865B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114247417B (zh) * 2021-12-02 2024-03-29 北京市科学技术研究院城市安全与环境科学研究所 一种防压实丝瓜络复合填料及其制备方法和应用

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997003748A1 (en) * 1995-07-14 1997-02-06 U.S. Environmental Protection Agency Absorbent filled membranes for removal of volatile compounds from wastewater
GB2346095B (en) * 1999-01-21 2000-12-13 Membrane Extraction Tech Ltd Membrane extraction process
DE502005008514D1 (de) * 2004-05-27 2009-12-31 Gerstel Systemtechnik Gmbh Sorbierender Sammler auf Polyorganosiloxanbasis
CN101130632A (zh) * 2007-08-08 2008-02-27 北京航空航天大学 一种聚酰亚胺泡沫原位填充蜂窝复合材料
CN102391455B (zh) * 2011-10-08 2013-07-24 广州柏胜化工有限公司 一种双组份有机硅聚氨酯弹性体及其制备方法
CN102746528B (zh) * 2012-07-31 2013-10-02 重庆工商大学 聚二甲基硅氧烷多孔小球的制备方法
JP6092041B2 (ja) * 2012-12-18 2017-03-08 株式会社ダイセル 複合フィルム及びその製造方法
CN203470614U (zh) * 2013-09-12 2014-03-12 宁波市镇海甬阳石化工程技术有限公司 一种规整填料冲孔设备
JP6195272B2 (ja) * 2013-10-29 2017-09-13 学校法人立教学院 有機無機ハイブリッド多孔質体の製造方法
EP2975078A1 (en) * 2014-08-14 2016-01-20 Omya International AG Surface-treated fillers for breathable films
CN106519689A (zh) * 2015-09-11 2017-03-22 苏州锐材半导体有限公司 一种聚二甲基硅氧烷多孔薄膜的制备方法
CN109553905B (zh) * 2018-11-24 2021-05-04 浙江中科恒泰新材料科技有限公司 一种增强的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫复合材料的制备方法
CN109824377A (zh) * 2019-02-25 2019-05-31 吕莉 一种复合骨架增强陶瓷基滤料的制备方法
CN110054297A (zh) * 2019-05-21 2019-07-26 天津市环境保护技术开发中心 一种球形mbbr填料结构

Also Published As

Publication number Publication date
CN110917865A (zh) 2020-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2004261745B2 (en) Cell cultivation and breeding method
KR101278577B1 (ko) 포괄 고정화 담체 및 그 제조방법
KR101484608B1 (ko) Pva와 알지네이트 기반 코어-쉘 구조의 복합담체 및 그 제조방법
CN100545084C (zh) 有序多孔羟基磷灰石材料的制备方法
CN110917865B (zh) 一种pdms板状填料及其制备方法
Pannier et al. Biological activity and mechanical stability of sol–gel-based biofilters using the freeze-gelation technique for immobilization of Rhodococcus ruber
CN109095614A (zh) 由生物质炭源制备的生态浮床及其基质和制备方法
CN110117073A (zh) 旋转生物包埋接触废水处理设备及反应球的制造方法
CN104176833A (zh) 一种磁性微生物载体的制备方法
KR102552344B1 (ko) 면역요법을 위한 t 세포의 활성화 및 증폭용 3차원 생물반응기
CN108251410A (zh) 一种包埋气凝胶的固定化微生物制备方法
SE455103B (sv) Berare for immobilisering av biologiskt aktivt organiskt material, vilken utgores av sammanfogade partiklar av en poros sintrad glasfibermatris
CN110694462B (zh) 一种pdms与泡沫陶瓷复合填料及其制备方法
CN111039620A (zh) 一种脱氮除磷生态透水材料及其制备方法
CN112430565B (zh) 批量生产3d细胞球的培养基底的制备方法
KR100915710B1 (ko) 미생물 담지용 기포바이오세라믹 제조방법
CN109762803A (zh) 固定化微生物批量制备的方法
CN115246677A (zh) 一种沸石基铁碳人工湿地新型填料的制备方法
CN114164147A (zh) 一种缓释型微生物菌剂的制备方法、缓释型微生物菌剂及其应用
KR101249545B1 (ko) 기포바이오세라믹 담체를 이용한 수질오염물질 제거장치
CN115608317A (zh) 一种蜂窝状pdms整体式复合填料及其制备方法
KR100583328B1 (ko) 탈취용 미생물 담체 및 이의 제조방법
WO2014022734A1 (en) Synthetic biofilm and bioreactor
KR100433031B1 (ko) 미생물 고정화용 다공성 세라믹 담체 및 그 제조 방법
KR20170029794A (ko) 평판형 인공생물막 및 그 제조방법 그리고 이를 이용한 수처리장치

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant