CN113151919B - 一种生物转盘用纤维、盘片及制备方法 - Google Patents

一种生物转盘用纤维、盘片及制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113151919B
CN113151919B CN202110497265.7A CN202110497265A CN113151919B CN 113151919 B CN113151919 B CN 113151919B CN 202110497265 A CN202110497265 A CN 202110497265A CN 113151919 B CN113151919 B CN 113151919B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fiber
disc
vinylidene chloride
fibers
parts
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
CN202110497265.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113151919A (zh
Inventor
马东兵
阿部哲弥
関根孝大
岳峥
王爱平
潘晓峰
刘学
李军
霍玉丰
王广成
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to CN202110497265.7A priority Critical patent/CN113151919B/zh
Publication of CN113151919A publication Critical patent/CN113151919A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113151919B publication Critical patent/CN113151919B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/44—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
    • D01F6/48—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds of polymers of halogenated hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/08—Aerobic processes using moving contact bodies
    • C02F3/082—Rotating biological contactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F214/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen
    • C08F214/02—Monomers containing chlorine
    • C08F214/04—Monomers containing two carbon atoms
    • C08F214/08—Vinylidene chloride
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F212/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C08F212/02—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F212/04—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
    • C08F212/14—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring substituted by heteroatoms or groups containing heteroatoms
    • C08F212/26—Nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F214/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen
    • C08F214/18—Monomers containing fluorine
    • C08F214/20—Vinyl fluoride
    • C08F214/202—Vinyl fluoride with fluorinated vinyl ethers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F216/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical
    • C08F216/12—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical by an ether radical
    • C08F216/14—Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F216/1408—Monomers containing halogen
    • 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
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

一种生物转盘用纤维、盘片及制备方法，纤维包括原料偏二氯乙烯系树脂、润滑剂、增强剂、增塑剂、颜料、偶联剂改性溶液，述偏二氯乙烯系树脂包括如下原料单体：偏二氯乙烯、氯乙烯、不饱和单环苯并噁嗪单体、全氟烷基乙烯基醚。本发明生物转盘用纤维基材树脂偏二氯乙烯系树脂分子中引入了不饱和单环苯并噁嗪单体，使分子链刚性增强，抗变性能力增强；树脂分子上全氟烷基乙烯基醚部分为柔性链段，加之不饱和单环苯并噁嗪部分为典型的刚性链段，这种柔性链段、刚性链段交替的结构赋予纺出的纤维一定的弹性，使其具有良好的形变恢复能力。本发明制备的盘片由短纤和长纤混合制备而成，具有密度分布均匀，孔隙率高，比表面积大的优点。

Description

一种生物转盘用纤维、盘片及制备方法
技术领域
本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种生物转盘用纤维、盘片及制备方法。
背景技术
目前，环境问题已经成为当今世界发展的重要问题，其中，水体污染又是重中之重。生物转盘法(RBC)是20世纪70年代出现的一种污水生物处理工艺，其具有处理效果好、效率高、维护简单、运行费用低的优点。生物转盘由一系列平行的转盘、转动中心轴、动力及减速装置、氧化槽等组成，主体之一为垂直固定在中心轴上的一组组圆形盘片。工作时盘片上形成一层生物膜，生物膜上的微生物可分解由水层送来的有机物：转盘在污水中不断旋转，盘片上的生物膜不断交替和水、空气接触，完成吸附-吸附溶解氧-分解氧化-吸附的循环，同时也完成了有机物的分解。也就意味着：盘片上负载的生物越多，即生物量越高，生物转盘的污水处理效率越高。
普通的生物盘片一般为板材，比如常见的泡沫塑料板、塑料光板、塑料波纹板、玻璃钢、钢板、木板等，板材状比表面积均较低，一般为80-120m2/m3，存在挂膜性能差、挂膜生物量低、污水处理效率低、能耗高的缺点。因此，转盘作为生物转盘技术的主体构造、生物膜的载体，其材料的选择和研制一直是科研人员重要的研究方向之一。将树脂纺成丝，制备成网状生物转盘处理污水，具有比表面积大、挂膜生物量高、污水处理效率高、能耗低的特点。
目前所公开的网状生物转盘有，胡鑫等人(胡鑫.网状生物转盘和活性污泥法复合工艺高效处理城市生活污水的研究[D].青海大学,2016.)采用优质的聚偏二氯乙烯材料制备的新型网状生物转盘处理污水，其特点是比表面积大，不吸水，发动机电力损耗小，后续保养及操作也较为简便。专利CN201710388394.6公开了网状接触体元件及包括其的旋转圆形网状接触体，网状接触体元件包括：扇形主体，由承载有微生物的树脂纤维丝构成的立体网状扇形结构；以及板状体，由合成树脂制备而成，埋设在扇形主体的内部，其中作为树脂纤维丝的材质，可以使用聚偏二氯乙烯等热塑性树脂，这种结构的网状接触体元件的承重能力高、使用寿命长。
上述两篇文献使用了网状生物转盘，比表面积明显高于普通生物盘片，具有挂膜生物量高、污水处理能力强、能耗低的优点。另外，两篇文献中还均提到了网状结构由聚偏二氯乙烯材料制备，可见这种材料具有适合污水处理的性能，专利CN201120259400.6公开的污水处理用微生物载体和污水处理用具，提到更优选为使用偏二氯乙烯系树脂，使用该纤维尽管理由尚不明确，但细菌等微生物的着床方面优异。尽管偏二氯乙烯系树脂具有上述所说的优点，但从以上公开的现有技术看出作为网状生物盘片使用，也存在一定弊端：力学性能较差，易变形，特别是当生物密度较高，其抗冲击负荷能力降低，很容易变形或者破裂。综上，开发一种既具有较高比表面积又具有优秀的力学性能的偏二氯乙烯系树脂具纤维、盘片具有显著的进步意义。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提出一种生物转盘用纤维、盘片及制备方法，其中生物转盘用纤维基材树脂偏二氯乙烯系树脂分子中引入了不饱和单环苯并噁嗪单体，噁嗪环大侧基的存在使分子链刚性增强，抗变性能力增强；树脂分子上全氟烷基乙烯基醚部分为柔性链段，加之不饱和单环苯并噁嗪部分为典型的刚性链段，这种柔性链段、刚性链段交替的结构赋予纺出的纤维良好的弹性，使其具有良好的形变恢复能力。此外，全氟烷基乙烯基醚部分还具有提高纤维疏水性能的效果，可进一步减少纤维对水的吸附，降低盘片负荷，防止发生形变。
为实现上述目的，本发明采取的具体的技术方案如下：
一种生物转盘用纤维，其特征在于，所述纤维是由包括以下的原料制备得到：偏二氯乙烯系树脂、润滑剂、增强剂、增塑剂、硅烷偶联剂溶液；所述偏二氯乙烯系树脂是由包括如下原料单体聚合得到：偏二氯乙烯、氯乙烯、不饱和单环苯并噁嗪单体、全氟烷基乙烯基醚。
一种生物转盘用纤维，其特征在于，所述纤维是由包括以下的原料制备得到：100份偏二氯乙烯系树脂、0.05-1份润滑剂、0.3-3份增强剂、0.05-0.1份增塑剂、0.001-0.15份硅烷偶联剂溶液，所述偏二氯乙烯系树脂是由以下原料单体偏二氯乙烯、氯乙烯、不饱和单环苯并噁嗪、全氟烷基乙烯基醚按照重量比为：80-95:3-5:5-8:2-4的配比聚合得到。
不饱和单环苯并噁嗪的引入使偏二氯乙烯系树脂分子含有大量占据空间较大的苯并噁嗪侧基，侧基的存在使分子链的刚性增加，力学性能增强，抗变形能力增强；偏二氯乙烯系树脂分子上全氟烷基乙烯基醚部分为柔性链段，不饱和单环苯并噁嗪部分为典型的刚性链段，又使聚合物分子具有一定的柔性，纺出的纤维整体具有弹性，即良好的形变恢复能力，另外全氟烷基乙烯基醚部分赋予聚合物良好的疏水性，可减少生物转盘水的吸附量，降低转盘负荷，防止发生形变。
所述纤维的直径为0.1-2mm，优选为0.2-0.8mm；所述纤维长为10-100mm，所述纤维按照长度还可以分为长纤、中纤、短纤，所述长纤长度为x，90＜x≤100mm，中纤长度为y，60＜y≤90mm，短纤长度为z，10≤z≤60mm；所述纤维的曲率半径为5-15，纤维比重为1.6-1.8。
所述偏二氯乙烯系树脂熔融指数为20-30g/10min，重均分子量为5-8万，分子量分布指数D为2.0-2.2。
所述不饱和单环苯并噁嗪由不饱和苯胺、苯酚、甲醛反应而得，三者的摩尔比为1:0.8-1.2:1.8-2。
所述不饱和苯胺选自2-异丙烯基苯胺、4-(烯丙氧基)苯胺、2-(烯丙氧基甲基)苯胺、[2-(烯丙氧基)苯基]胺、[3-(烯丙氧基)苯基]胺中的至少一种。
所述不饱和单环苯并噁嗪的制备方法，包括如下步骤：
氮气氛围下，将不饱和苯胺、甲醛、苯酚、溶剂加至反应釜中，升温回流反应3-5h，减压蒸馏后得不饱和单环苯并噁嗪。所述溶剂选自二氧六环、甲苯中的至少一种。
所述全氟烷基乙烯基醚选自全氟甲基乙烯基醚、全氟乙基乙烯基醚、全氟丙基乙烯基醚中的至少一种。
所述润滑剂选自硅酮粉、高熔点石蜡中的至少一种，具体的选自道康宁RM4-7081、RM4-7105、RM4-7051、科宁G22中的至少一种。
所述增强剂选自纳米碳酸钙、气相二氧化硅中的至少一种，所述增强剂的纳米碳酸钙的平均粒径为10-100nm，所述气相二氧化硅的比表面积为150-250m2/g，具体的选自上海缘江化工有限公司的02551、德固赛AEROSIL R202中的至少一种。
所述增塑剂没有特别的限制，本领域常用即可，包括但不限于乙酰柠檬酸三丁酯、癸二酸二丁酯、环氧二油酸酯中的至少一种。
进一步地，所述生物转盘用纤维原料中还加入一定量颜料，所述颜料用于区分不同长度或者直径的纤维，方便查看纤维是否混合均匀，种类没有特别的限制，分解温度高于纤维制备及加工温度、且不与任何成分反应即可，包括但不限于钛白粉、酞菁绿(例如巴斯夫K8730)、酞菁蓝、炭黑(例如CABOT卡博特炭黑N550)、氧化铁红中的至少一种。
所述硅烷偶联剂溶液没有特别的限制，为表面改性技术领域常用溶液，为硅烷偶联剂、乙醇、去离子水按照质量比为1:8-12:1配制的溶液。所述硅烷偶联剂没有特别的限制，本领域常用即可，可以选自KH-550、KH-560、KH-570中的至少一种。
所述偏二氯乙烯系树脂的聚合方法没有特别限制，可以通过悬浮聚合法，乳液聚合法和溶液聚合法中的任一种来获得。
优选的，所述偏二氯乙烯系树脂采用悬浮聚合法制备，具体的所述偏二氯乙烯系树脂制备方法，包括如下步骤：
向反应釜中加入分散剂、引发剂、水，抽真空、充氮排氧，加入原料单体，搅拌均匀，升温，并保持恒温反应，并间歇性补加偏二氯乙烯和引发剂，补料过程保持恒温反应，反应接受后冷却、泄压、真空闪蒸脱析，离心干燥。
所述升温温度为60-80℃，所述真空闪蒸脱析的温度为70-80℃，时间为1-2h；所述补加偏二氯乙烯和引发剂的次数为2-4次，第一次添加50-70％的偏二氯乙烯、50-70％的引发剂，剩余的偏二氯乙烯和引发剂按次数平均补加；所述恒温反应时间为25-35h。所述平均补加是指每次的加入量彼此之间差距不超过10％。
所述分散剂为羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素中的至少一种；所述引发剂为过氧化物类引发剂选自过氧化二碳酸二辛酯、过氧化二碳酸二环己酯、过氧化二碳酸二异丙酯中的至少一种。
一种生物转盘用纤维的制备方法，包括如下步骤：
将所述纤维原料进行混料、造粒、纺丝、切断、卷曲、松弛热定型、开松得到生物转盘用纤维。
所述混料为将增强剂、润滑剂、偏二氯乙烯系树脂加至混合机内混合均匀，然后加入颜料，喷洒偶联剂溶液，并搅拌均匀。
所述造粒为选择长径比33-41:1的双螺杆造粒机，设置各区温度为120-130℃、130-140℃、140-150℃、140-160℃、140-160℃、140-160℃、140-160℃、150-160℃、140-150℃、140-150℃，机头挤出温度为(130-140)℃，螺杆转速20-60r/min，机头滤网80目、120目各一层，将混合料进行造粒。
所述纺丝为选择长径比为24-30:1的单螺杆挤出机，设置各区温度为130-140℃、140-150℃、150-160℃、150-160℃，螺杆转速为5-15r/min，进行挤出，经1-2m纺丝冷却套筒进行20-40℃的空冷，卷绕集束，再经五辊牵伸机、3-5m的80-100℃热水浴甬道，七辊牵伸机以进行牵伸，两台牵伸机转速为20-600m/min，拉伸倍数为7-10:1。
所述切断为使用切断机将纤维束切为一段一段的纤维束，纤维的切割长度可以根据ASTM D-5103测量。
所述卷曲为使用三维纤维卷曲机对上述纺丝进行卷曲。
所述松弛热定型为在热风箱中50-80℃，进行15-30min；该操作为消除拉伸过程中残留内应力，使大分子产生一定的松弛，提高纤维弹性尺寸稳定性等，从而体现出三维卷曲的效果。
所述开松是指将卷曲后成块或成团的纤维均匀打散。
一种生物转盘用盘片，其特征在于，所述盘片包括以下重量份的原料：10-25份长纤、20-40份中纤、35-70份短纤，PVDC乳胶的用量为纤维重量的85-100％，所述长纤、中纤和短纤为上述生物转盘用纤维，所述PVDC乳胶固含量为40-60％；所述纤维按照长度还可以分为长纤、中纤、短纤，所述长纤长度为x，90＜x≤100mm，中纤长度为y，60＜y≤90mm，短纤长度为z，10≤z≤60mm；所述纤维是长纤、中纤和短纤的总和。
所述盘片的比表面积360-450m2/m3，孔隙率为96-99％，体积密度为60-70Kg/m3，厚度为30-70mm，优选为50-60mm。
一种生物转盘用盘片的制备方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：梳理、铺网、喷胶、热压定型、再喷胶、固化、裁剪。
所述梳理就是把经过开松后的纤维分梳成单纤维状态。
所述铺网为将梳理后的纤维均匀度的铺在移动履带网上形成纤维网。
所述喷胶为将85-95wt％PVDC乳胶通过横向往复运动的喷头均匀喷洒在纤维网上。为喷洒均匀可翻面喷洒或履带网下方设置吸风装置，增加乳胶喷洒的均匀性。
所述热压定型为在上一步喷胶后先在80-100℃干燥3-5min后，再利用热压辊进行热压成型，设置双辊间距20-60mm，优选为40-50mm，热压温度为80-100℃、压力为20-25Mpa、热压时间为10-15min，为防止接触热压辊的纤维表面受热被烫光，热压温度不宜过高。
所述再喷胶为将剩余的PVDC乳胶喷于纤维网上下两面。
所述固化为在80-100℃烘箱中干燥固化3-6min，室温存放24-72h得纤维板材。
所述裁剪为固化后的纤维板材裁剪为30-90°的扇形，扇形上有3-10个呈扇形分布的贯穿孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明生物转盘用纤维基材树脂偏二氯乙烯系树脂分子中引入了不饱和单环苯并噁嗪单体，噁嗪环大侧基的存在使分子链刚性增强，抗变性能力增强；树脂分子上全氟烷基乙烯基醚部分为柔性链段，加之不饱和单环苯并噁嗪部分为典型的刚性链段，这种柔性链段、刚性链段交替的结构赋予纺出的纤维一定的弹性，使其具有良好的形变恢复能力。此外，全氟烷基乙烯基醚部分还具有提高纤维疏水性能的效果，可进一步减少纤维对水的吸附，降低盘片负荷，防止发生形变。
本发明制备的盘片由短纤和长纤混合制备而成，具有密度分布均匀，孔隙率高，比表面积大的优点，同时预想不到的发现这种长纤短纤搭配制备的盘片具有更优异的抗变形能力。
本发明制备方法简单，适合规模化生产。
附图说明
图1为应用例1制备生物转盘盘片放大150、300倍的显微镜照片；
图2为应用例1制备生物转盘盘片放大30、50、100倍的显微镜照片；
图3为应用例1制备的生物转盘盘片的照片。
具体实施方式
若无特别说明，本发明试剂和仪器均为可以商购的常规商品。本发明实施例中所述“份”，若无特别说明，均指质量份。
PVDC乳胶购自浙江富巨塑胶有限公司，固含量60％。
分子量及分布指数测试：采用凝胶渗透色谱仪测定共聚物的分子量，溶剂为四氢呋喃，浓度为0.3％左右。GPC条件：25℃，四氢呋喃为流动相。
不饱和单环苯并噁嗪的制备
制备例1
氮气氛围下，将1mol2-异丙烯基苯胺、1mol苯酚、2mol甲醛、8mol二氧六环加至反应釜中，升温至回流反应5h，减压蒸馏后得不饱和单环苯并噁嗪。
Figure GDA0003703394620000061
偏二氯乙烯系树脂的制备
制备例2
向反应釜中加入0.08份羟丙基甲基纤维素、0.04份甲基纤维素、0.3份过氧化二碳酸二辛酯、89.8份去离子水，试漏试压、抽真空、排氧、充氮，加入48份偏二氯乙烯、5份氯乙烯、8份制备例1制备的不饱和单环苯并噁嗪、2份全氟甲基乙烯基醚，搅拌均匀，升温至75℃，并保持恒温反应16h，补加16份偏二氯乙烯和0.1份过氧化二碳酸二辛酯继续保持恒温反应6h，再次补加16份偏二氯乙烯和0.1份过氧化二碳酸二辛酯继续保持恒温反应6h，冷却、泄压、下进行真空闪蒸脱析，离心干燥即可。
融指：25.8g/10min。
重均分子量：7.1万。
D：2.2。
制备例3
其余与制备例2相同，不同之处在于，氯乙烯的用量为3份。
融指：26.9g/10min。
重均分子量：6.2万。
D：2.1。
制备例4
其余与制备例2相同，不同之处在于，制备例1制备的不饱和单环苯并噁嗪单体的用量为5份。
融指：26.4g/10min。
重均分子量：6.7万。
D：2.1。
制备例5
其余与制备例2相同，不同之处在于，全氟甲基乙烯基醚的用量为4份。
融指：25.4g/10min。
重均分子量：7.4万。
D：2.2。
制备例6
其余与制备例2相同，不同之处在于，偏二氯乙烯首次添加量为57份，第一次补加量为19份，第二次补加量为19份。
融指：24.7g/10min。
重均分子量：7.8万。
D：2.2。
对比制备例1
其余与制备例2相同，不同之处在于，氯乙烯的用量为13份，不添加制备例1制备的不饱和单环苯并噁嗪单体。
融指：27.3g/10min。
重均分子量：7.6万。
D：2.4。
对比制备例2
其余与制备例2相同，不同之处在于，氯乙烯的用量为11份，不添加全氟甲基乙烯基醚。
融指：25.5g/10min。
重均分子量：6.7万。
D：2.5。
生物转盘用纤维的制备
实施例1
(1)混料：将1份德固赛AEROSIL R202、0.08份硅酮粉、0.05份乙酰柠檬酸三丁酯、制备例2制备的偏二氯乙烯系树脂加至混合机内混合均匀，然后加入0.2份巴斯夫K8730(酞菁绿)，喷洒0.1份硅烷偶联剂、1份无水乙醇、0.1份去离子水配制的溶液，并搅拌均匀；
(2)造粒：选择长径比33:1的双螺杆造粒机，设置各区温度为120℃、135℃、145℃、150℃、150℃、160℃、160℃、160℃、150℃、140℃，机头挤出温度为135℃，螺杆转速40r/min，机头滤网80目、120目各一层，将混合料进行造粒。
(3)纺丝：设置长径比为24:1的单螺杆挤出机，设置各区温度为130℃、140℃、150℃、155℃，螺杆转速为5-15r/min，进行挤出，经2m纺丝冷却套筒进行20-40℃的空冷，卷绕集束，再经五辊牵伸机、5m的100℃热水浴甬道，七辊牵伸机以进行牵伸，拉伸倍数为9:1。
(4)切断：使用切断机将长纤维束切为长为10mm短纤维。分别存放，备用。
(5)卷曲：使用三维纤维卷曲机对上一步短纤维进行卷曲，卷曲半径为10mm。
(6)松弛热定型：将上一步卷曲后的先问放于80℃的热风箱中20min。
(7)开松：使用开松机对上一步纤维开松，打散得到10mm短纤(绿)。
按照上述步骤，依次更换钛白粉(白)、酞菁蓝(蓝)、氧化铁红(红)、不添加任何颜料(透明)，制备40mm(白)、60mm(蓝)、90mm(红)、100mm(透明)的纤维。
实施例2
其余与实施例1相同，不同之处在于，步骤(1)所用偏二氯乙烯系树脂为制备例3制备。
实施例3
其余与实施例1相同，不同之处在于，步骤(1)所用偏二氯乙烯系树脂为制备例4制备。
实施例4
其余与实施例1相同，不同之处在于，步骤(1)所用偏二氯乙烯系树脂为制备例5制备。
实施例5
其余与实施例1相同，不同之处在于，步骤(1)所用偏二氯乙烯系树脂为制备例6制备。
对比实施例1
其余与实施例1相同，不同之处在于，步骤(1)所用偏二氯乙烯系树脂为对比制备例1制备。
对比实施例2
其余与实施例1相同，不同之处在于，步骤(1)所用偏二氯乙烯系树脂为对比制备例2制备。
生物转盘盘片的制备
应用例1-5
将实施例1-5，所制备的25份100mm长纤、40份90mm中纤、35份10mm短纤、35份60mm短纤混合均匀梳理，将梳理后的纤维均匀度的铺在下方设置有吸风装置的移动履带网上，形成长200mm，宽100mm纤维网，期间通过横向往复运动的喷头将102份PVDC乳胶均匀喷洒在纤维网上，然后将纤维网在100℃干燥5min，再通过双辊间距为45mm的热压辊，热压辊热压温度为100℃，压力为24Mpa，热压10min，待冷却至室温后将剩余18份PVDC乳胶喷于纤维网上下表面，然后在100℃烘箱中干燥3min，取出室温放置48h得纤维板材，最后将板材裁剪为60°，内径150mm，外径950mm的扇形，扇形上有6个扇形分布的直径为30mm的贯穿孔。
应用例6
其余与应用例1相同，不同之处在于，长纤用量为10份，中纤用量为20，短纤用量为35，PVDC乳胶用量为57.8份，其中热压定型后的用量为8.7份。
应用例7
其余与应用例1相同，不同之处在于，纤维只使用了67.5份10mm短纤，67.5份90mm中纤。
应用例8
其余与应用例1相同，不同之处在于，纤维只使用了67.5份100mm长纤和67.5份10mm短纤。
对比应用例1-2
其余与应用例1相同，不同之处在于，纤维分别为对比实施例1-2制备得到。
分别将上述应用例和对比应用例制备的盘片以14个为一组安装在骨架上，进行以下实验：
实验设备：单轴两级生物转盘，每级14个转盘，转速3.6rpm，淹没率45％。
污水来源：市政生活污水，进水Q＝500m3/d，进水CODcr＝380mg/L，BOD5＝180mg/L，NH3-N＝42mg/L，TN＝50mg/L。
挂膜方式：前十五天采用间歇性进水方式，16天转盘上的污泥浓度达到6000mg/L，后期开始采用连续进水，连续进出水60天后测出水CODcr，BOD5，NH3-N，TN。
将上述应用例和对比应用例制备的盘片进行以下性能测试：
挂膜量
当上述生物转盘连续运行至30天时，从转盘上取下一个盘片，用去离子水淋洗5遍，洗去夹带微生物，然后称重W1，然后放入100℃烘箱中烘干，称重W2；将干燥后盘片放入1mol/L的氢氧化钠溶液，80℃恒温水浴加热1h，搅拌至生物膜脱落，将无生物膜的盘片用去离子水淋洗干净，放入烘箱100℃烘干，称重W3，根据下式计算出每克盘片上生物膜干重，mg/g。
Figure GDA0003703394620000101
抗弯刚度：参照标准GB/T 18318-2001纺织品织物弯曲长度的测定。
弹性：参照GB/T 10652-2001高聚物多孔弹性材料弹性的测定。
撕裂强度：参照GB/T 10808-2006高聚物多孔弹性材料撕裂强度。
表1
Figure GDA0003703394620000102
表2
Figure GDA0003703394620000103
Figure GDA0003703394620000111
结合表1、图1、2可以看出本发明制备的生物转盘用纤维长中短纤分布均匀，直径分布也比较窄，没有太大的上下浮动，制备的盘片孔隙率高，具有优秀的比表面积。
由上表1可以看出本发明制备的生物转盘盘片具有良好的机械性能，特别是具有良好的抗弯刚度。本发明制备的盘片由短纤、中纤和长纤混合制备而成，长纤短纤搭配制备的盘片具有更优异的抗变形能力，本发明制备得到的生物转盘盘片具有密度分布均匀，孔隙率高，挂膜量高、比表面积大的优点。
由表2可以看出本发明制备生物转盘具有很好的废水处理效果。
上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。

Claims (11)

1.一种生物转盘用纤维，其特征在于，所述纤维是由包括以下的原料制备得到：偏二氯乙烯系树脂、润滑剂、增强剂、增塑剂、硅烷偶联剂；所述偏二氯乙烯系树脂是由包括如下原料单体聚合得到：偏二氯乙烯、氯乙烯、不饱和单环苯并噁嗪单体、全氟烷基乙烯基醚按照重量比80-95:3-5:5-8:2-4的配比聚合得到。
2.如权利要求1所述生物转盘用纤维，其特征在于，所述纤维是由包括以下的原料制备得到：100份偏二氯乙烯系树脂、0.05-1份润滑剂、0.3-3份增强剂、0.05-0.1份增塑剂、0.001-0.15份硅烷偶联剂溶液。
3.如权利要求1所述生物转盘用纤维，其特征在于，所述纤维的直径为0.1-2mm；所述纤维长为10-100mm，所述纤维按照长度分为长纤、中纤、短纤，所述长纤长度为x，90＜x≤100mm，中纤长度为y，60＜y≤90mm，短纤长度为z，10≤z≤60mm；所述纤维的曲率半径为5-15mm，纤维比重为1.6-1.8。
4.如权利要求3所述生物转盘用纤维，其特征在于，所述纤维的直径为0.2-0.8mm。
5.如权利要求1所述生物转盘用纤维，其特征在于，所述偏二氯乙烯系树脂熔融指数为20-30g/10min，重均分子量为5-8万，分子量分布指数D为2.0-2.2。
6.如权利要求1所述生物转盘用纤维，其特征在于，所述不饱和单环苯并噁嗪由不饱和苯胺、苯酚、甲醛反应而得，三者的摩尔比为1:0.8-1.2:1.8-2，所述不饱和苯胺选自2-异丙烯基苯胺、4-（烯丙氧基）苯胺、2-（烯丙氧基甲基）苯胺、［2-（烯丙氧基）苯基］胺、［3-（烯丙氧基）苯基］胺中的至少一种；所述全氟烷基乙烯基醚选自全氟甲基乙烯基醚、全氟乙基乙烯基醚、全氟丙基乙烯基醚中的至少一种。
7.如权利要求1所述生物转盘用纤维，其特征在于，所述偏二氯乙烯系树脂采用悬浮聚合法制备，包括如下步骤：
向反应釜中加入分散剂、引发剂、水，抽真空、充氮排氧，加入原料单体，搅拌均匀，升温，并保持恒温反应，并间歇性补加偏二氯乙烯和引发剂，补料过程保持恒温反应，反应结束后冷却、泄压、真空闪蒸脱析，离心干燥。
8.权利要求1-7任一项所述生物转盘用纤维的制备方法，包括如下步骤：
将所述纤维原料进行混料、造粒、纺丝、切断、卷曲、松弛热定型、开松得到生物转盘用纤维。
9.一种生物转盘用盘片，其特征在于，所述盘片包括以下重量份的原料：10-25份长纤、20-40份中纤、35-70份短纤，PVDC乳胶的用量为纤维重量的85-100%，所述长纤、中纤和短纤为权利要求1-7任一项所述生物转盘用纤维，所述PVDC乳胶固含量为40-60%；
所述长纤长度为x，90＜x≤100mm，中纤长度为y，60＜y≤90mm，短纤长度为z，10≤z≤60mm。
10.如权利要求9所述生物转盘用盘片，其特征在于，所述盘片的比表面积360-450m2/m3，孔隙率为96-99%，体积密度为60-70Kg/m3，厚度为30-70mm。
11.权利要求9或10所述生物转盘用盘片的制备方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：梳理、铺网、喷胶、热压定型、再喷胶、固化、裁剪。
CN202110497265.7A 2021-05-07 2021-05-07 一种生物转盘用纤维、盘片及制备方法 Active CN113151919B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110497265.7A CN113151919B (zh) 2021-05-07 2021-05-07 一种生物转盘用纤维、盘片及制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110497265.7A CN113151919B (zh) 2021-05-07 2021-05-07 一种生物转盘用纤维、盘片及制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113151919A CN113151919A (zh) 2021-07-23
CN113151919B true CN113151919B (zh) 2022-08-23

Family

ID=76874248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110497265.7A Active CN113151919B (zh) 2021-05-07 2021-05-07 一种生物转盘用纤维、盘片及制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113151919B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2421852A (en) * 1943-06-11 1947-06-10 Wingfoot Corp Thermosetting composition containing vinyl chloride-vinylidene chloride copolymer
WO2009133011A1 (en) * 2008-05-02 2009-11-05 Henkel Ag & Co. Kgaa Benzoxazine compositions containing (co)polymer
CN102159636A (zh) * 2008-09-19 2011-08-17 汉高股份有限及两合公司 含有基于异氰酸酯的增韧剂的基于苯并噁嗪的组合物
JP2012082342A (ja) * 2010-10-13 2012-04-26 Henkel Ag & Co Kgaa 熱硬化性樹脂組成物、その製造方法およびその硬化物
CN107750264A (zh) * 2015-06-16 2018-03-02 可隆工业株式会社 含有主链苯并噁嗪的橡胶组合物及其制备方法
JP2018171548A (ja) * 2017-03-31 2018-11-08 三菱ケミカル株式会社 多孔質膜及びその製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2421852A (en) * 1943-06-11 1947-06-10 Wingfoot Corp Thermosetting composition containing vinyl chloride-vinylidene chloride copolymer
WO2009133011A1 (en) * 2008-05-02 2009-11-05 Henkel Ag & Co. Kgaa Benzoxazine compositions containing (co)polymer
CN102159636A (zh) * 2008-09-19 2011-08-17 汉高股份有限及两合公司 含有基于异氰酸酯的增韧剂的基于苯并噁嗪的组合物
JP2012082342A (ja) * 2010-10-13 2012-04-26 Henkel Ag & Co Kgaa 熱硬化性樹脂組成物、その製造方法およびその硬化物
CN107750264A (zh) * 2015-06-16 2018-03-02 可隆工业株式会社 含有主链苯并噁嗪的橡胶组合物及其制备方法
JP2018171548A (ja) * 2017-03-31 2018-11-08 三菱ケミカル株式会社 多孔質膜及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113151919A (zh) 2021-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101121813A (zh) 一种全降解天然纤维/聚乳酸复合材料及其制备方法
CN112920446B (zh) 一种耐热强化聚酰胺及其制备方法
CN107814927A (zh) 芳纶沉析纤维的生产方法
CN101205280B (zh) 一种丙烯腈基共聚物及其制备方法和用途
CN1202025C (zh) 水处理弹性亲水性塑料填料制备方法
CN113151919B (zh) 一种生物转盘用纤维、盘片及制备方法
CN110791879A (zh) 一种基于聚乳酸纤维的抗菌抗螨混纺无纺布
CN1743542A (zh) 高吸水纤维及其制造方法
CN113174701B (zh) 一种基于聚丙烯腈的电纺增强膜材料的制备方法
CN110818833B (zh) 一种弹性水凝胶内部定向有序孔道的构筑方法
CN113184979B (zh) 一种阳离子改性pvdc生物转盘盘片及其制备方法
CN113061206B (zh) 一种改性pvdc聚合物及其制备方法和用途
CN113527664A (zh) 一种纳米纤维素表面接枝尼龙6复合材料的原位制备方法
CN113651489B (zh) 一种餐厨垃圾污水处理系统
CN113024743B (zh) 一种双组份生物转盘用pvdc乳胶
CN109266640B (zh) 以改性碳纤维与聚氨酯为原料制备复合载体的方法
CN107938347A (zh) 一次成型服装的成型溶液制备方法及成型服装制备工艺
CN111253637B (zh) 一种耐磨砻谷胶辊的制备方法
CN115612274A (zh) 一种无机填料增强的聚芳醚酮(或砜)泡沫材料及其制备方法
CN1300197C (zh) 可水解交联氯乙烯/硅烷共聚树脂的制备方法
CN112635840B (zh) 一种HNTs增塑PAN/P(LLA-EG-MA)生物凝胶聚合物电解质的制备方法及其产品
Simitzis Polyacrylonitrile
CN109467793A (zh) 一种透明多因子降解改性聚乙烯膜及其制备方法
CN221777685U (zh) 一种用于接触氧化池中的填料结构
CN113072170B (zh) 一种生物转盘盘片材料及其制备方法

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