[发明专利]一种聚乳酸纤维/纳米氧化钛复合填料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种聚乳酸纤维/纳米氧化钛复合填料的制备方法，具体包括以下步骤：首先对聚乳酸纤维进行表面预处理、改性处理，制得的改性聚乳酸纤维和壳聚糖纤维混合加工成无纺布，通过原位反应制得聚乳酸纤维无纺布/纳米氧化钛复合填料。本发明制得的填料机械性能好，稳定性优异，用于污水处理时，可直接投入到生物膜反应器内用于催化氨氮硝化反应；且该方法制备简单，成本低。

技术领域：

本发明是涉及污水处理领域，具体的涉及一种聚乳酸纤维/纳米氧化钛复合填料的制备方法及其应用。

背景技术：

根据传统的生物脱氮理论，氨氮的去除时在两个相互独立的过程中实现的，即好氧条件下的硝化阶段和厌氧条件下的反硝化阶段。生物反硝化分为自养型和异养型两种，其中自养型通常以H2或硫单质作为电子供体，而异氧反硝化需要添加有机碳源作为反硝化微生物生长繁殖的营养源，对于低氨氮再生水反硝化生物脱氮常需外加碳源，这类碳源易溶于水，反应快，但是投加量不易控制，容易造成二次污染。

中国专利(201510192844.5)公开了一种活性悬浮填料以及采用该填料的原位强化脱氮水处理方法，该活性悬浮填料的制备方法为：首先用盐酸溶液对多孔浮石进行酸洗处理，然后再洗涤成中性；高温灭菌与反硝化菌浓缩液混合吸附；将聚乙烯醇和海藻酸钠配置成包埋液，将其与腐殖质和吸附有反硝化菌的浮石混合形成包埋体，最后将其浸入到含有氯化钙的饱和硼酸进行交联反应，制得活性悬浮填料。其可用于活性污泥工艺的缺氧池，有效脱氮，改善水质，但是该填料比表面积小，不利于微生物的吸附。

中国专利(201710252952.6)公开了一种改性稻壳填料生物滤池和脱氮工艺，本发明采用2-8％放入氢氧化钠溶液处理稻壳作为填料，填料层填充无碳源释放的悬浮生物活性填料。本发明由改性稻壳作为反硝化的碳源而无需在滤池中加入额外的碳源，从而提高反硝化的效率和成本。但是其机械性能不好，在水力剪切作用下容易发生破损。

发明内容：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种一种聚乳酸纤维/纳米氧化钛复合填料的制备方法，该方法制得的填料机械性能好，比表面积大，孔隙率高，有利于微生物膜的附着以及生长，从而高效率除去氨氮废水中的有害物质。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种聚乳酸纤维/纳米氧化钛复合填料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚乳酸纤维采用氢氧化钠溶液进行浸泡处理，处理结束后取出，晾干，制得预处理聚乳酸纤维；

(2)将上述制得的聚乳酸纤维加入到无水乙醇中进行分散，然后加入均苯四甲酸，在50-70℃下搅拌反应5-8h，反应结束后过滤，干燥，制得改性聚乳酸纤维；

(3)将上述制得的改性聚乳酸纤维与壳聚糖纤维混合，依次采用热风、热轧、水刺、纺织工艺加工成无纺布；

(4)将上述制得的无纺布置于氯化钙溶液中进行溶胀处理，然后取出，清洗，干燥后置于无水乙醇中，然后向无水乙醇中滴加钛酸四丁酯，搅拌混合30-50min，然后加入丙烯酰胺单体溶液、引发剂，缓慢升温至60-90℃，搅拌反应1-4h，反应结束后，冷却至室温，取出无纺布，用去离子水清洗，干燥，制得聚乳酸纤维无纺布/纳米氧化钛复合填料。

作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为5-20％，其与聚乳酸纤维的质量比为1：(5-15)。

作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，预处理聚乳酸纤维、均苯四甲酸的质量比为1：(0.035-0.055)。

作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述聚乳酸纤维、壳聚糖纤维的质量比为(1-6)：1。

作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述氯化钙溶液的质量浓度为10-20％，其与无纺布的质量比为(2-6)：1。