[发明专利]一种亲水性聚氨酯载体及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种亲水性聚氨酯载体，包括聚氨酯载体，包覆于聚氨酯载体表面的膜状第一预聚物，以及与第一预聚物接枝的第二预聚物；其中，所述第二预聚物含有双键和亲水基团，所述第一预聚物含有氨基、羟基和苯环中的一种或几种基团。本发明还涉及一种亲水性聚氨酯载体的制备方法，可以显著提高聚氨酯载体的亲水性，有利于微生物在上面的吸附和固定，制备方法简便易行，成本低。

技术领域

本发明属于载体表面修饰技术领域，具体涉及一种亲水性聚氨酯载体及其制备方法与应用。

背景技术

众所周知，微生物固定化技术与传统微生物技术相比，具有污水处理负荷高、效果好，抗冲击能力强，剩余污泥产生量低等优势，是近年来水处理领域研究的热点。

现有的专利“一种复合微生物固定化生物填料”(申请号201410840117.0)记载了一种复合微生物固定化生物填料，块状的聚氨酯泡沫通过挤压吸附包埋液吸附固载有复合微生物，发明中所用复合微生物经实际工程中应用、筛选、驯化，是一种高效、无二次污染的生物制剂，通过聚氨酯载体为微生物提供良好、安定的生存环境，有利于微生物的繁殖和附着。

目前，尽管聚氨酯作为微生物载体具有比表面积大，空隙率高，使用寿命长等特点，被应用于污水处理厂中作为微生物载体。但聚氨酯载体存在亲水性能较差，投加到污泥池中易漂浮等缺点，导致微生物挂膜时间长，且受到外力冲击微生物易脱落，增加了日常运行和维护的资金和人力成本，以上缺陷在一定程度上限制了其进一步应用。

因此，目前亟需研究开发一种亲水性聚氨酯载体及其制备方法，以克服现有技术的在应用过程中存在微生物挂膜慢，载体上浮等问题，以提供一种工业应用前景好的亲水性聚氨酯载体。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种亲水性聚氨酯载体及其制备方法与应用。采用第二预聚物与第一预聚物接枝的方法在聚氨酯载体表面引入亲水性基团，可以显著提高聚氨酯载体的亲水性，有利于微生物在上面的吸附和固定；还具有改性基团结合紧密、不易脱落等特点，且通过第一预聚物自聚成膜，在不影响载体力学性能的基础上接枝第二预聚物，确保了聚氨酯载体结构完整不受破坏。

为此，本发明第一方面提供了一种亲水性聚氨酯载体，包括聚氨酯载体，包覆于聚氨酯载体表面的膜状第一预聚物，以及与第一预聚物接枝的第二预聚物；其中，所述第二预聚物含有双键和亲水基团，所述第一预聚物含有氨基、羟基和苯环中的一种或几种基团。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述第二预聚物中的亲水基团为羧基和/或磺基。

根据本发明，第二预聚物中含有亲水基团，具有良好的亲水性，可以很好的改善聚氨酯载体亲水性，载体不上浮，而且第二预聚物接枝后延长了第一预聚物膜的碳链长度，更有利于微生物的吸附和固定。本发明具有改性基团结合紧密、不易脱落等特点，且通过第一预聚物自聚成膜，在不影响载体力学性能的基础上接枝第二预聚物，确保了聚氨酯载体结构完整不受破坏。

在本发明的一个优选的实施方式中，所述第二预聚物为苯乙烯磺酸钠。

根据本发明，苯乙烯磺酸钠是含有双键及磺基官能团，有良好的反应活性和亲水性。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述第一预聚物为聚多巴胺。

根据本发明，所述第一预聚物为多巴胺自聚形成的聚多巴胺膜，多巴胺学名为4-(2-氨基乙基)-1,2-苯二酚，在水溶液中，多巴胺的邻苯二酚基团很容易被氧化，形成含有氨基、羟基及苯环结构的聚多巴胺，具有良好的亲水性，为聚氨酯载体材料表面化学改性提供一种简单、快速且有效的方法。

根据本发明，多巴胺学名为4-(2-氨基乙基)-1,2-苯二酚，在水溶液中，多巴胺的邻苯二酚基团很容易被氧化，形成含有氨基、羟基及苯环结构的聚多巴胺，具有良好的亲水性，为材料表面化学改性提供一种简单、快速且有效的方法。