[发明专利]竹炭-聚乙烯醇缩甲醛生物载体及其制备工艺

说明书

技术领域：

本发明属于环境工程材料领域，具体涉及一种水处理用竹炭-聚乙烯醇缩甲醛生物载体及其制备工艺。

背景技术：

生物膜技术是解决我国水环境问题的关键技术。固定化细菌技术(IBT)在生物膜技术中起着重要作用。生物膜处理水技术具有维护管理简单、方便，占地面积少，不产生二次污染的特点。随着我国经济建设步伐的加快，高效环境保护技术需求度越来越高，更急需投资和运行费用低、无二次污染、管理方便、处理出水达标的稳定可靠技术。在固定化细菌技术中细菌以生物载体为寄主，通过细菌的生化反应将废水中有毒或污染的化学物质降解为对环境无害的物质。这个过程一般通过将污水流过一个装载有生物载体的装置来完成。

常规用于商业的生物载体主要有沙、活性炭、多孔无机颗粒如氧化硅、氧化铝及烧结玻璃等，但活性炭和无机载体价格昂贵而且磨损率高(5-20％/年)；此外这两种载体存在密度大，且易碎，难以清洗、更换等不足。

发明内容：

本发明为了解决现有生物载体活性炭和无机载体价格昂贵，磨损率高，密度大，易碎，难清洗和更换等技术问题，提供了一种水处理用竹炭-聚乙烯醇缩甲醛生物载体及其制备工艺，该载体采用聚乙烯醇缩甲醛为主要原料，生产过程中用乙醇控制反应进程，添加竹炭以增大表面积，用碳酸钙和柠檬酸进行发泡。

竹炭-聚乙烯醇缩甲醛生物载体原料配比如下：

水80份，聚乙烯醇10份，浓度为36％的甲醛5份，竹炭10-30份，碳酸钙3-12份，柠檬酸2-8份，盐酸0.5份，浓度为95％乙醇和氢氧化钠适量。

其制备工艺步骤：

(1)量取80份的水，取适量氢氧化钠，从量取的水中取出适量的水，将氢氧化钠溶解待用；

(2)将其余水加热至70℃，将10份聚乙烯醇加入搅拌，温度控制在90-95℃至聚乙烯醇全部溶解；

(3)加入0.5份盐酸，取浓度为36％的5份甲醛溶液在30分钟内缓慢加入(2)中，保持温度在75-95℃，搅拌；

(4)当步骤(3)生成的溶液中出现絮状沉淀时滴加适量乙醇至沉淀消失，继续搅拌加热，当絮状沉淀再次出现时再次滴加适量乙醇至沉淀消失；

(5)反应40-60分钟后，降温至50℃，加入氢氧化钠，调节pH值为8-9；

(6)将10-30份的竹炭加入(5)中，搅拌均匀；

(7)将3-12份的碳酸钙加入到(6)中搅拌均匀；

(8)将2-8份的柠檬酸加入到(7)中搅拌均匀，倒入模具中静置发泡；

(9)待发泡完全后清洗、切割即为产品。

本发明的特点及有益效果：与现有的生物载体相比聚乙烯醇缩甲醛具有更好的韧性及强度，同时具有较好的亲和性，更利于挂膜；竹炭具有更高的比表面，吸附性更强；采用弱酸碱度的碳酸钙和柠檬酸发泡，与传统的碳酸钠及硫酸、盐酸相比发泡过程更加缓慢，气孔更加均匀、细密，与其他发泡方式相比较工艺简单；乙醇的加入可以有效控制反应进程，使甲醛更加充分的参与反应；竹碳有净化空气、水质的功能(我国竹炭资源丰富，竹子属可再生资源)，改性竹碳比表面高达700平方米/克是一般活性炭的6倍；由于高空隙率、高亲和性的特点能够保证细菌大量快速定殖；大空径与多孔结构能够提高微生物在载体内的繁殖水平；具有较高的强度，能承受流动过程中摩擦生物能的操作，便于清洗且使用时间长；密度接近于水，可在水中悬浮，便于使用。因此，完全能够满足水处理用悬浮填料的应用要求。将其推广应用具有巨大的科学和社会意义，将产生良好的环境、社会和经济效益。

具体实施方式：

水处理用竹炭-聚乙烯醇缩甲醛生物载体及其制备工艺，该载体采用聚乙烯醇缩甲醛为主要原料，生产过程中用乙醇控制反应进程，添加竹炭以增大表面积，用碳酸钙和柠檬酸进行发泡。竹炭-聚乙烯醇缩甲醛生物载体原料配比：水80份，聚乙烯醇10份，浓度为36％的甲醛5份，竹炭10-30份，碳酸钙3-12份，柠檬酸2-8份，盐酸0.5份，浓度为95％乙醇和氢氧化钠适量。其制备工艺步骤：

(1)量取80份的水，称取氢氧化钠，从量取的水中取出适量的水，将氢氧化钠溶解待用；

(2)将其余水加热至70℃，将聚乙烯醇加入搅拌，温度控制在90-95℃至聚乙烯醇全部溶解；

(3)加入盐酸，取浓度为36％的甲醛溶液在30分钟内缓慢加入(2)中，保持温度在75-95℃，搅拌；

(4)当步骤(3)生成的溶液中出现絮状沉淀时滴加适量乙醇至沉淀消失，继续搅拌加热，当絮状沉淀再次出现时再次滴加适量乙醇至沉淀消失；

(5)反应40-60分钟后，降温至50℃，加入氢氧化钠，调节pH值为8-9；