[发明专利]洋槐颗粒/聚乙烯醇缩甲醛复合填料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环境工程材料领域，具体涉及一种污水处理系统用复合填料，同时还涉及该复合填料的制备方法。

背景技术

随着社会的发展和人口的增加，水污染问题日趋严重，水资源越来越匮乏，污水处理已经成为重点研究项目。生物接触氧化法是目前最常用的污水处理方法之一，该法从生物膜法派生而来，即在生物接触氧化池内装填一定数量的微生物载体填料，利用栖附在填料上的生物膜和充分供应的氧气，通过生物氧化作用，将废水中的有机物氧化分解，从而达到净化目的。

在生物接触氧化法中，填料作为微生物赖以栖息的场所，其性能直接影响着处理效果和投资费用，是废水处理的关键技术之一。悬浮型填料的开发是当前国内外针对蜂窝填料、软性填料、半软性填料及复合填料等固定型填料的不足，由生物流化床工艺引发而来的一个新的研究动态，是一种很有发展前途的微生物载体填料，研究者们也正在开发各种材质、结构、形状、大小的此类填料用于污水处理。这些悬浮填料基本上都是以聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯等合成高分子材料制成，但由于这些合成高分子材料的疏水性强、比表面积小，微生物不易在其表面附着，挂膜量不够理想，因此处理效果不佳。

聚乙烯醇(PVA)是合成高分子中为数不多的可降解材料，并且具有亲水性结构，因此用PVA泡沫交联材料制成的悬浮填料颇具前途。目前，现有的聚乙烯醇缩甲醛泡沫材料(PVFM)具有比表面积大、空隙率大、质轻价廉等优点，作为悬浮填料使用，无需固定支架，在池中可随曝气搅拌悬浮于水中，有利于多相传质，且能耗较低，克服了其他填料运输、安装困难，易出现堵塞、结团的难题。另有文献报道，向PVFM中添加一定量的三聚氰胺、壳聚糖或活性凹凸棒土能够改善PVFM的耐热性、抗菌性以及拉伸强度。例如，CN200910037911.0、CN200910037912.5号专利就分别公开了利用三聚氰胺和二氧化硅来改善PVFM机械强度的技术方案，然而在这两份专利文献所提供的技术方案中都添加了木薯淀粉、玉米淀粉、马铃薯淀粉等成孔剂，PVFM固化成型后需用大量水清洗，其淀粉利用价值低、耗水量大。CN201010545574.9号专利也公开了一种聚乙烯醇缩甲醛海绵材料，该专利以纸纤维、木纤维、玉米芯等非水溶性物质作为成孔剂，提高了PVFM海绵的泡孔均匀度和吸液速率。该方案虽能在较宽范围内调节海绵孔径大小、弹性、强度、吸水倍率及吸水速率等性能指标，但在生物接触氧化法中，微生物对纸纤维、玉米芯的降解作用显著，将会直接影响该材料的使用寿命和其他各项性能。也即是说，现有PVFM填料均存在一定缺陷，或是挂膜性能差，或是使用寿命短，不能完全满足生物接触氧化法对悬浮填料的需要。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种洋槐颗粒/聚乙烯醇缩甲醛复合填料，同时还提供了该复合填料的制备方法。

基于上述目的，本发明采取了如下技术方案：洋槐颗粒/聚乙烯醇缩甲醛复合填料，该复合填料以聚乙烯醇缩甲醛发泡组织为基体、与分散相复合而成；所述分散相包括粒径60~120目的洋槐颗粒，该洋槐颗粒由天然洋槐枝条经去皮、碱煮、粉碎而成。

所述复合填料中洋槐颗粒与聚乙烯醇的重量比为2.5～25:80～100。

所述分散相还包括无机活性填料，其与聚乙烯醇的重量比为2.5~30:80～100。

所述无机活性填料为活性炭、粉煤灰、硅藻土、膨润土、高岭土或活性铁矾土。

所述洋槐颗粒/聚乙烯醇缩甲醛复合填料的制备方法，步骤包括：将聚乙烯醇溶于水中，然后于40~80℃下进行如下操作：加入表面活性剂和洋槐颗粒，搅拌均匀，加酸调节pH值至1~3，然后加入甲醛或多聚甲醛，反应同时高速搅拌使体系发泡，直至体积不再膨胀；倒入发泡模具内，于50~65℃下保温固化10~24小时。

所述制备方法中，将80~100重量份的聚乙烯醇溶于800~1200重量份的水中；洋槐颗粒的添加量为2.5~25份重量份、表面活性剂的添加量为2~9重量份、甲醛或多聚甲醛以甲醛计的添加量为20～60重量份。

所述制备方法中，聚乙烯醇的聚合度为1700~3200，醇解度为80~99%。

所述制备方法中，加入洋槐颗粒的同时加入2.5~30重量份的无机活性填料。

所述制备方法中，加入甲醛或多聚甲醛后向体系添加1.5~7.5重量份的发泡剂。