一種具有互穿網絡結構的網狀聚氨酯微生物載體的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于微生物載體制備方法技術領域，具體地說，涉及一種具有互穿網絡結構的網狀聚氨酯微生物載體的制備方法，用于生物法處理城市生活污水。
【背景技術】
[0002]隨著我國工農業的快速發展和城市化進程的不斷加快，城市生活污水處理成為實現我國經濟社會可持續發展、構建生態和諧家園首要解決的問題。以活性污泥為代表的生物處理污水技術已廣泛應用于城市和工業污水的處理中。然而，傳統的活性污泥技術在降低污水廠出水總氮能力方面還有待進一步提高，同時產生的大量剩余污泥也成為了二次污染源。移動床生物膜反應器(MBBR)工藝，運用了生物膜法污水處理的基本原理，又充分利用了活性污泥法的優點，在降低污水廠出水總氮和剩余污泥減量方面效果良好。
[0003]通過引入微生物載體，可以為污水處理微生物提供大量的附著位點，在載體表面提供好氧環境提高硝化細菌的硝化反應速率，在載體內部提供厭氧環境以提高反硝化細菌的反硝化反應速率，最終提高處理總氮的能力；同時，微生物載體還能夠促進剩余污泥的原位分解，實現剩余污泥減量化。
[0004]目前，高分子材料是應用最廣泛的生物載體填料，主要包括聚烯烴類和聚氨酯類。在實際應用當中，簡單的聚合物生物載體填料親水性和生物附著性較差，導致微生物掛膜速度較慢，降低了污水處理效率，且耐水解和微生物降解性差，使用壽命短，使用成本相對較高。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計一種具有互穿網絡結構的網狀聚氨酯微生物載體的制備方法，提高載體的耐水解和耐生物降解性，增加聚氨酯生物載體吸附的生物量，提高污水生物處理能力。
[0006]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為:一種具有互穿網絡結構的網狀聚氨酯微生物載體的制備方法，包括以下步驟:
[0007]步驟1:將乙烯基聚醚多元醇5?15份、聚醚多元醇50?120份、聚酯多元醇0?30份、H205?8份、硅油1?3份、錫類催化劑0.05?0.2份、胺類催化劑0.1?0.8份、烯烴單體5?50份加入反應釜中，攪拌均勻，并保溫至35?45°C，作為組分1 ;上述份數為質量份；
[0008]步驟2:將異氰酸酯120?140份、自由基聚合引發劑0.01?0.15份，加入反應釜，攪拌均勻，作為組分2 ;上述份數為質量份；
[0009]優選的是，所述乙烯基聚醚多元醇為乙烯基聚氧化丙烯多元醇或乙烯基聚環氧乙烷多元醇；
[0010]優選的是，所述聚醚多元醇為乙二醇聚醚多元醇、乙二醇四氫呋喃聚醚多元醇或氧化丙烯聚醚多元醇；
[0011]優選的是，所述聚酯多元醇為己二酸聚酯多元醇或芳香族聚酯多元醇；
[0012]優選的是，所述錫類催化劑為辛酸亞錫或二丁基二月桂酸錫，胺類催化劑為三乙烯二胺、三乙醇胺、三乙胺或N-乙基嗎啉中的一種，錫類和胺類催化劑用于催化異氰酸酯與聚醚多元醇、聚酯多元醇反應，調節聚氨酯發泡反應活性。
[0013]優選的是，所述自由基聚合引發劑為過氧化苯甲酰(ΒΡ0)、偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈中的一種，用于引發烯烴單體及乙烯基聚醚多元醇的自由基聚合反應。
[0014]優選的是，所述烯烴單體為苯乙烯或二乙烯苯，烯類單體在自由基聚合引發劑作用下自聚并與乙烯基聚醚多元醇反應，在聚氨酯內部生成互穿網絡結構。
[0015]優選的是，所述異氰酸酯為二苯基甲烷二異氰酸酯MDI。
[0016]乙烯基聚醚多元醇含有碳碳雙鍵和羥基兩種官能團，可以分別與含雙鍵的烯烴單體及異氰酸酯反應，在聚氨酯體系中引入互穿網絡結構。聚醚多元醇提供大量羥基，與異氰酸酯反應生成聚氨酯。
[0017]步驟3:將組分1和組分2混合，攪拌均勻后倒入模具中發泡12?24h，室溫下進行發泡，得到聚氨酯軟泡；
[0018]步驟4:將步驟3制備的聚氨酯軟泡通過堿液浸泡或爆炸法進行網化處理，切割得到具有互穿網絡結構的網狀聚氨酯微生物載體。
[0019]優選的是，所述堿液浸泡法是將聚氨酯軟泡浸沒于堿液中，浸泡處理12?24h，堿液組成為:質量分數為40%的NaOH水溶液、異丙醇、丙二醇按體積比4:1?3:1配成混合溶液；然后用蒸餾水洗滌2?3次。
[0020]優選的是，所述爆炸法是將制備的聚氨酯軟泡放入處理反應器中，先抽真空，后沖入一定壓力的爆炸性氣體，擴散一段時間后點火引爆，得到網化處理的聚氨酯軟泡。
[0021]具有互穿網絡結構的網狀聚氨酯微生物載體用于城市生活污水的生化處理。
[0022]本發明的有益效果為:
[0023](1)通過互穿網絡結構在網狀聚氨酯載體內部引入烯烴聚合物，能夠增強載體的耐水解和耐生物降解性，提高使用壽命；能夠增強聚氨酯組分和烯烴聚合物組分的相容性，并保留各組分的特性；能夠降低載體填料的生產原料成本；載體軟硬度可調。
[0024](2)采用MDI作為合成載體填料的異氰酸酯，安全性高，生物親和性好。
[0025](3)本方法制備的生物載體具有多孔性和親水性，為污水處理微生物提供大量附著位點和良好的好氧、厭氧生活環境，微生物掛膜速度快，生物量大，在填料表面為硝化細菌提供好氧環境以提高硝化反應速率，在填料內部為反硝化細菌提供厭氧環境以提高反硝化反應速率，能顯著提高生物處理效果和穩定性，降低總氮，實現剩余污泥減量化。
【具體實施方式】
[0026]下面通過具體實施例對本發明作進一步描述:
[0027]實施例1
[0028]本實施例的具有互穿網絡結構的網狀聚氨酯微生物載體的制備方法，包括以下步驟:
[0029]步驟1:將乙烯基聚氧化丙烯多元醇10份、乙二醇聚醚多元醇80份、H20 5份、硅油1份、錫類催化劑辛酸亞錫0.1份、胺類催化劑三乙烯二胺0.3份、烯烴單體苯乙烯20份加入反應釜中，攪拌均勻，并保溫至40°C，作為組分1 ;上述份數為質量份；
[0030]步驟2:將二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI) 125份、自由基聚合引發劑過氧化苯甲酰(ΒΡ0)0.08份，加入反應釜，攪拌均勻，作為組分2 ;上述份數為質量份；
[0031]步驟3:將組分1和組分2混合，攪拌均勻后倒入模具中發泡12?24h，室溫下進行發泡，得到聚氨酯軟泡；
[0032]步驟4:將步驟3制備的聚氨酯軟泡通過堿液浸泡法進行網化處理，將聚氨酯軟泡浸沒于堿液中，浸泡處理12h，堿液組成為:質量分數為40 %的NaOH水溶液、異丙醇、丙二醇按體積比4:1:1配成混合溶液；然后用蒸餾水洗滌2次；切割得到具有互穿網絡結構的網狀聚氨酯微生物載體。
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