[发明专利]一种可降解复合生物填料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种可降解复合生物填料的制备方法，属于环境保护领域。

背景技术

目前采用的污水处理方法有化学法、物理法、生物法。利用微生物对污染水体进行处理是当今水处理领域的一个研究的热点方向，也是一种绿色高效，无二次污染的处理手段。其中生物膜法是在填料表面挂膜通过生物膜上的微生物群对污水中的污染物进行降解。

目前所使用的生物填料都不同程度的存在着缺陷。生物膜法占地面积小、效率高。但是由于污水流动性和水质的波动，投加的微生物很容易流失，或者被原生动物捕食，难以保持稳定持续的去除效果。固定式填料比表面积小、生物膜量少，且表面光滑，生物膜易脱落。从而，致使这些填料在使用中常会遇到堵塞、结团、布气布水不均匀、充氧性能差等缺点。状陶粒填料，在处理水源水微污染的研究，尽管挂膜性能良好，但水流阻力大，容易堵塞，强度差，易破碎，不耐水冲刷，限制了它的应用。填料材料的性能对固定化微生物功能的发挥起着至关重要的作用。现在的固定化微生物材料普遍存在稳定性差、微生物挂膜性能差、力学性能性差的特点。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种可降解复合生物填料的制备方法，该方法包括如下步骤：

（1）、取秸秆，经破碎，超微粉碎机粉碎和超微磨粉机细化后，获得粒度约为200目的粉末颗粒，备用；

（2）、称取100质量份的蛭石，经粉碎机粉碎后筛分，获得粒径小于200目的蛭石粉，置于马弗炉中，以10℃/min的升温速率，升温至300℃后自然冷却到室温，与300质量份步骤（1）得到的粉末颗粒混合，然后用200质量份的2-吡咯烷酮-5-羧酸钠浸泡5h形成固液混合物，再向其中加入无水乙醇搅匀，之后静置2小时后离心处理，取出固体物质，用无水乙醇洗涤3～5次，然后将固体物质在80℃的条件下烘干，得到活化纤维-蛭石复合体；

（3）、将醋酸镁加入到乙二醇中，在温度为30℃～40℃和搅拌速度为500r/min的条件下搅拌得到醋酸镁/乙二醇溶液，所述的醋酸镁/乙二醇的摩尔浓度为0.3～0.5M；然后向醋酸镁/乙二醇溶液中加入占混合液体积1～5％的非离子表面活性剂，继续搅拌1.5-3小时得到氧化镁生长液；

（4）、将100质量份步骤（2）得到的活化纤维-蛭石复合体浸入到200质量份步骤（3）得到的氧化镁生长液中，在室温下搅拌，然后在温度为100℃～200℃下干燥1min～10min，得到吸附有纳米氧化镁生长晶核的纤维-蛭石复合体；

（5）、向氯化镁溶液中加入2，5－二乙基-3-甲基吡嗪，得到2，5－二乙基-3-甲基吡嗪/氯化镁溶液，将2，5－二乙基-3-甲基吡嗪/氯化镁溶液加热至30℃～60℃，将步骤（4）得到的吸附有纳米氧化镁生长晶核的纤维-蛭石复合体浸入到的加热后的2，5－二乙基-3-甲基吡嗪/氯化镁溶液中，浸泡2h～20h使氧化镁纳米晶核在纤维-蛭石复合体生长，然后取出在室温下干燥；

（6）、将混合菌液均匀涂抹在步骤（5）得到的吸附有纳米氧化镁生长晶核的纤维-蛭石复合体表面上，再涂抹质量百分比为0.5%的海藻酸钠溶液，放置约2-4小时后用清水清洗，在40℃下干燥20小时，得到可降解复合生物填料。

步骤（6）中混合菌液的制备方法如下：

利用培养基从水体或污泥中筛选出脱氮副球菌、弯曲芽孢杆菌和啤酒酵母菌和蜡状芽孢杆菌；

将脱氮副球菌、弯曲芽孢杆菌、啤酒酵母菌和蜡状芽孢杆菌分别接入牛肉膏蛋白胨液体培养基，36℃培养24h后，在5000rpm的转速下离心10min，将得到的固体沉淀物用生理盐水重悬3次，得到四种菌悬液；

将脱氮副球菌的菌悬液、弯曲芽孢杆菌的菌悬液、啤酒酵母菌的菌悬液和蜡状芽孢杆菌的菌悬液按1∶2∶1∶2的体积比混合得到微生物菌群，以接菌量9％接入培养基中得到混合菌悬液；

将得到的啤酒酵母菌、脱氮副球菌、弯曲芽孢杆菌和蜡状芽孢杆菌的混合菌悬液放入容器中，用去离子水稀释至混合液的pH值呈中性，加入聚乙烯醇形成混合菌液。。

本发明的优点在于：

（1）本发明的蛭石与秸秆纤维银进行复合时，增加了整个复合材料的比表面积，使其具有优良的微生物挂膜性能；纳米氧化镁在纤维-蛭石复合体表面均匀、密集的生长，提高了表面的粗糙程度，进一步增大了填料的比表面积和微生物的附着面积，使生物填料的挂膜性能进一步提高；

（2）本发明氧化镁纤维改性后较改性前增强环氧树脂的界面剪切强度提高了30%～51%，拉伸强度增强了20-32%，提高了填料的使用寿命；