一種可降解復合生物填料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種可降解復合生物填料的制備方法，屬于環境保護領域。
【背景技術】
[0002]目前采用的污水處理方法有化學法、物理法、生物法。利用微生物對污染水體進行處理是當今水處理領域的一個研宄的熱點方向，也是一種綠色高效，無二次污染的處理手段。其中生物膜法是在填料表面掛膜通過生物膜上的微生物群對污水中的污染物進行降解。
[0003]目前所使用的生物填料都不同程度的存在著缺陷。生物膜法占地面積小、效率高。但是由于污水流動性和水質的波動，投加的微生物很容易流失，或者被原生動物捕食，難以保持穩定持續的去除效果。固定式填料比表面積小、生物膜量少，且表面光滑，生物膜易脫落。從而，致使這些填料在使用中常會遇到堵塞、結團、布氣布水不均勻、充氧性能差等缺點。狀陶粒填料，在處理水源水微污染的研宄，盡管掛膜性能良好，但水流阻力大，容易堵塞，強度差，易破碎，不耐水沖刷，限制了它的應用。填料材料的性能對固定化微生物功能的發揮起著至關重要的作用。現在的固定化微生物材料普遍存在穩定性差、微生物掛膜性能差、力學性能性差的特點。
【發明內容】
[0004]針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種可降解復合生物填料的制備方法，該方法包括如下步驟:
(1)、取秸桿，經破碎，超微粉碎機粉碎和超微磨粉機細化后，獲得粒度約為200目的粉末顆粒，備用；
(2)、稱取100質量份的蛭石，經粉碎機粉碎后篩分，獲得粒徑小于200目的蛭石粉，置于馬弗爐中，以10°C /min的升溫速率，升溫至300°C后自然冷卻到室溫，與300質量份步驟
(I)得到的粉末顆粒混合，然后用200質量份的2-吡咯烷酮-5-羧酸鈉浸泡5h形成固液混合物，再向其中加入無水乙醇攪勻，之后靜置2小時后離心處理，取出固體物質，用無水乙醇洗滌3?5次，然后將固體物質在80°C的條件下烘干，得到活化纖維-蛭石復合體；
(3)、將醋酸鎂加入到乙二醇中，在溫度為30°C?40°C和攪拌速度為500r/min的條件下攪拌得到醋酸鎂/乙二醇溶液，所述的醋酸鎂/乙二醇的摩爾濃度為0.3?0.5M ;然后向醋酸鎂/乙二醇溶液中加入占混合液體積I?5%的非離子表面活性劑，繼續攪拌1.5-3小時得到氧化鎂生長液；
(4)、將100質量份步驟(2)得到的活化纖維-蛭石復合體浸入到200質量份步驟(3)得到的氧化鎂生長液中，在室溫下攪拌，然后在溫度為100°C?200°C下干燥Imin?lOmin，得到吸附有納米氧化鎂生長晶核的纖維-蛭石復合體；
(5)、向氯化儀溶液中加入2，5一二乙基-3-甲基卩比嘆，得到2，5 一二乙基-3-甲基P比嗪/氯化鎂溶液，將2，5 —二乙基-3-甲基吡嗪/氯化鎂溶液加熱至30°C?60°C，將步驟[4]得到的吸附有納米氧化鎂生長晶核的纖維-蛭石復合體浸入到的加熱后的2，5—二乙基-3-甲基吡嗪/氯化鎂溶液中，浸泡2h?20h使氧化鎂納米晶核在纖維-蛭石復合體生長，然后取出在室溫下干燥；
(6)、將混合菌液均勻涂抹在步驟(5)得到的吸附有納米氧化鎂生長晶核的纖維-蛭石復合體表面上，再涂抹質量百分比為0.5%的海藻酸鈉溶液，放置約2-4小時后用清水清洗，在40°C下干燥20小時，得到可降解復合生物填料。
[0005]步驟(6 )中混合菌液的制備方法如下:
利用培養基從水體或污泥中篩選出脫氮副球菌、彎曲芽孢桿菌和啤酒酵母菌和蠟狀芽孢桿菌；
將脫氮副球菌、彎曲芽孢桿菌、啤酒酵母菌和蠟狀芽孢桿菌分別接入牛肉膏蛋白胨液體培養基，36°C培養24h后，在5000rpm的轉速下離心lOmin，將得到的固體沉淀物用生理鹽水重懸3次，得到四種菌懸液；
將脫氮副球菌的菌懸液、彎曲芽孢桿菌的菌懸液、啤酒酵母菌的菌懸液和蠟狀芽孢桿菌的菌懸液按1: 2:1: 2的體積比混合得到微生物菌群，以接菌量9%接入培養基中得到混合菌懸液；
將得到的啤酒酵母菌、脫氮副球菌、彎曲芽孢桿菌和蠟狀芽孢桿菌的混合菌懸液放入容器中，用去離子水稀釋至混合液的PH值呈中性，加入聚乙烯醇形成混合菌液。。
[0006]本發明的優點在于:
(1)本發明的蛭石與秸桿纖維銀進行復合時，增加了整個復合材料的比表面積，使其具有優良的微生物掛膜性能；納米氧化鎂在纖維-蛭石復合體表面均勻、密集的生長，提高了表面的粗糙程度，進一步增大了填料的比表面積和微生物的附著面積，使生物填料的掛膜性能進一步提尚;
(2)本發明氧化鎂纖維改性后較改性前增強環氧樹脂的界面剪切強度提高了30%?51%，拉伸強度增強了 20-32%，提高了填料的使用壽命；
(3)本發明中使用蛭石、秸桿等原料成本低廉，儲量豐富，且生產工藝簡單，在與微生物復合時，不會影響微生物的正常生長，也基本不會對微生物帶來毒害反應，同時避免了對水體造成二次污染。
【具體實施方式】
[0007]下面結合實施例對本發明作進一步說明。
[0008]實施例1
(1)、取秸桿，經破碎，超微粉碎機粉碎和超微磨粉機細化后，獲得粒度約為200目的粉末顆粒，備用；
(2)、稱取100質量份的蛭石，經粉碎機粉碎后篩分，獲得粒徑小于200目的蛭石粉，置于馬弗爐中，以10°C /min的升溫速率，升溫至300°C后自然冷卻到室溫，與300質量份步驟
(I)得到的粉末顆粒混合，然后用200質量份的2-吡咯烷酮-5-羧酸鈉浸泡5h形成固液混合物，再向其中加入無水乙醇攪勻，之后靜置2小時后離心處理，取出固體物質，用無水乙醇洗滌3?5次，然后將固體物質在80°C的條件下烘干，得到活化纖維-蛭石復合體；
(3)、將醋酸鎂加入到乙二醇中，在溫度為30°C?40°C和攪拌速度為500r/min的條件下攪拌得到醋酸鎂/乙二醇溶液，所述的醋酸鎂/乙二醇的摩爾濃度為0.3M ;然后向醋酸鎂/乙二醇溶液中加入占混合液體積I %的非離子表面活性劑，繼續攪拌1.5-3小時得到氧化鎂生長液；
(4)、將100質量份步驟(2)得到的活化纖維-蛭石復合體浸入到200質量份步驟(3)得到的氧化鎂生長液中，在室溫下攪拌，然后在溫度為100°C下干燥Imin?lOmin，得到吸附有納米氧化鎂生長晶核的纖維-蛭石復合體；
(5)、向氯化儀溶液中加入2，5一二乙基-3-甲基卩比嘆，得到2，5 一二乙基-3-甲基P比嗪/氯化鎂溶液，將2，5 —二乙基-3-甲基吡嗪/氯化鎂溶液加熱至30°C?60°C，將步驟(4)得到的吸附有納米氧化鎂生長晶核的纖維-蛭石復合體浸入到的加熱后的2，5—二乙基-3-甲基吡嗪/氯化鎂溶液中，浸泡2h?20h使氧化鎂納米晶核在纖維-蛭石復合體生長，然后取出在室溫下干燥；
(6)、將混合菌液均勻涂抹在步驟(5)得到的吸附有納米氧化鎂生長晶核的纖維-蛭石復合體表面上，再涂抹質量百分比為0.5%的海藻酸鈉溶液，放置約2-4小時后用清水清洗，在40°C下干燥20小時，得到可降解復合生物填料。
[0009]本生物填料氧化鎂改性后界面剪切強度提高了 30%，拉伸強度增強了 25%，微生物掛膜量提高了 32%。
實施例2
(1)、取秸桿，經破碎，超微粉碎機粉碎和超微磨粉機細化后，獲得粒度約為200目的粉末顆粒，備用；
(2)、稱取100質量份的蛭石，經粉碎機粉碎后篩分，獲得粒徑小于200目的蛭石粉，置于馬弗爐中，以10°C /min的升溫速率，升溫至300°C后自然冷卻到室溫，與300質量份步驟
(I)得到的粉末顆粒混合，然后用200質量份的2-吡咯烷酮-5-羧酸鈉浸泡5