[发明专利]一种负载TiO2的填料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物填料，还涉及该生物填料的制备方法，具体的说，是采用生物膜法处理污水，属于水处理技术领域。

背景技术

生物膜法是目前广泛应用的一种污水处理技术，生物填料是该技术的核心之一，它的材质和表面性能将直接影响微生物的附着、生长，进而影响污水的处理效果。广泛应用的生物填料分为无机填料和有机填料两种，其中，无机填料主要由页岩、焦炭、石英砂、活性炭、沸石、粘土陶粒等；有机填料主要分为软性填料、半软性填料、组合式填料、分散式填料等。目前在已报道的各种填料中，大多数是以单一组分为主，而且脱氮除磷效率不高。无机填料的比表面积大，但是水流阻力大，容易产生堵塞现象；有机填料不容易堵塞，但是表面光滑且比表面积小，微生物挂膜困难。

二氧化钛光催化作为高级氧化工艺的一种，由于化学性质稳定、难溶、无毒、成本低、催化效率高，在难降解有机物如含苯系、氯系有机物等处理中相对于其他传统工艺具有无可比拟的优势。将光催化应用于染料废水处理的报道很多，但是大都将光催化作为主要处理工艺即高级氧化工艺，后来又出现用光催化与生化组合工艺来处理印染废水。组合工艺的出现较之前单独应用光催化或者生化处理的效果大为提高，但是仍然存在问题，过度氧化会浪费氧化剂增加处理成本，生物降解能力不足使得下游生物降解目标实现困难。如果高级氧化工艺与生物降解能够同时发生，顺序组合工艺的问题就能够解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种负载TiO₂的聚氨酯海绵块填料。

本发明还要解决的技术问题是提供上述负载TiO₂的聚氨酯海绵块填料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种负载TiO₂的填料，所述填料包括聚氨酯海绵块和TiO₂，所述TiO₂负载于所述聚氨酯海绵块上。

上述负载TiO₂填料的制备方法，将聚氨酯海绵块浸入经过浓缩和油浴处理的富含TiO₂的溶液中，对溶液进行热处理直到溶液被蒸干，再用去离子水冲洗，干燥后即可制得负载TiO₂的聚氨酯海绵块填料。

其中，上述方法具体包括如下步骤：

（1）将四异丙氧基钛（Ti（OCHCH₃CH₃）₄）加入到硝酸溶液中进行反应，生成TiO₂，所述四异丙氧基钛（Ti（OCHCH₃CH₃）₄）与硝酸的摩尔比为17:15，对溶液水浴加热；

（2）将步骤（1）水浴加热后的溶液进行油浴加热，得到悬浮溶液；

（3）将所述聚氨酯海绵块放入步骤（2）所得的悬浮溶液中，其中，聚氨酯海绵块与悬浮溶液中TiO₂的质量比为20:13～20:14，将放有聚氨酯海绵块的悬浮溶液置于干燥装置中，直到悬浮溶液被蒸干；

（4）将步骤（3）所得的负载有TiO₂的聚氨酯海绵块用大量去离子水冲洗，冲洗掉负载不牢固的TiO₂，冲洗后干燥。

其中，所述聚氨酯海绵块的边长为4.0mm，孔隙度为88%以上。

其中，步骤（1）中，水浴加热的温度为75～85℃。

其中，步骤（2）中，油浴加热的温度为110～130℃，油浴的时间为15～20h。

其中，步骤（2）中，油浴加热时，用铝箔将装有溶液的装置密封住。

其中，步骤（3）中，所述干燥装置为烘箱，干燥温度为70～80℃。

有益效果：本发明提供的填料使用具备多孔结构的聚氨酯海绵块为基料，海绵块孔隙度可达88%甚至更高，比表面积很大，对于微生物挂膜很有利；并且聚氨酯具有粘合性，有利于TiO₂的负载。使用本发明中的方法制成的填料的TiO₂负载层更薄更均匀，并且不影响填料内部生物的生长，成功的将光催化降解与生物降解耦合在一起，同时结合了高级氧化过程与生物降解的优点，对含有复杂难降解有机物特别是印染废水的处理效果更好。另外，本发明中所用的TiO₂的原料丰富，成本低廉，同时本发明填料具有较好的悬浮性，使用方便，无需特殊固定。既可以单独使用在生物膜反应器中，也可以置于聚氯乙烯空心球形或鲍尔环形有机填料中制成组合填料。

附图说明