[发明专利]一种高效电纺纤维生物膜及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高效电纺纤维生物膜及其制备方法，所述生物膜包括基材，所述基材作为底层材料，其上覆盖有N层高分子聚合物纳米纤维膜，其中1≤N≤4，所述基材及N层高分子聚合物纳米纤维膜中至少有一层上表面喷涂有溶解有复合菌种的液体粘结剂。本发明采用基材+电纺膜组成生物膜，基材表面覆盖电纺膜，基材表面的蓬松性与电纺膜的蓬松性进行了充分叠加，提供了很多的三维小空间供细菌生存并且不容易脱落，增加了生物膜的挂膜量。而电纺膜的覆盖也起到了保护基材或下层电纺膜的作用，同时由于电纺膜本身的吸水性，也为细菌的生存提供了良好的环境。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种高效电纺纤维生物膜及其制备方法。

背景技术

微污染水体一般是指所含有的污染物种类较多、性质较复杂，但浓度比较低微的水体。随着我国工农业的迅猛发展，人们在生活、生产过程中排放的污染物对源水水质的污染越来越严重，饮用水供水安全问题得到了广泛重视。目前，世界上大多数国家的水厂采用的是常规的絮凝、沉淀、过滤、消毒等处理工艺，而常规处理工艺主要去除对象是水中的悬浮物、胶体物质和细菌，对水中溶解性有机物、氨氮、硝氮等去除效率低。因此，微污染水源水的处理技术已成为一项重要而又迫切的研究课题。

微污染水的深度处理技术主要有活性污泥法以及生物挂膜法等，其中生物挂膜法是采取细胞固定化技术，将用于污水处理的微生物固定在基质(生物膜)上，再利用该基质处理污水，具有操作简便、易于回收、活性稳定、适应性强等优点。而微生物固化技术的关键因素之一就是选择合适的生物载体(生物填料)，现有的生物填料存在比表面太小、与微生物之间的亲和性和相融性太差，导致挂膜量严重不足和效率不高的问题。且现有的生物填料在使用前都需要先植入菌种，针对无法先植入菌种的情况，则无法进行生物挂膜法进行水处理。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高效电纺纤维生物膜及其制备方法，显著增加了生物填料的比表面，并显著增加了生物填料的亲水性，使得生物填料成为亲水性物质，同时，该生物膜还可以在无法植入菌种的情况下使用。

本发明采取的具体技术方案是：

一种高效电纺纤维生物膜，包括基材，所述基材作为底层材料，其上覆盖有N层高分子聚合物纳米纤维膜，其中1≤N≤4，所述基材及N层高分子聚合物纳米纤维膜中至少有一层上表面喷涂有溶解有复合菌种的液体粘结剂。

优选地，，所述所述高分子聚合物纳米纤维膜原料选自聚丙烯腈(PAN)、聚醚砜树脂(PES)、聚酰胺6(PA6)、聚偏氟乙烯(PVDF)，每层高分子聚合物纳米纤维膜原料相同或不同。

优选地，所述生物膜还包括以下特征一项或多项：一、所述基材为聚酯基材；二、所述高分子聚合物纳米纤维膜是将高分子聚合物溶解在有机溶剂中得高分子聚合物溶液，溶液再通过静电纺丝工艺附着在基材上或下层的高分子聚合物纳米纤维膜形成；三、所述溶解有复合菌种的液体粘结剂通过气流喷涂或者超声喷涂的方式点缀于基材和/或每层高分子聚合物纳米纤维膜上表面；四、所述液体粘结剂由水、液体蛋清和淀粉按照质量比5：4：1的比例混合而成；五、所述溶解有复合菌种的液体粘结剂中，复合菌种与液体粘结剂的质量比:1：35-45。

优选地，所述生物膜还包括以下特征一项或多项：一、制备高分子聚合物纳米纤维膜时，PAN溶液浓度为8％-12％，PES溶液浓度为22％-26％，PA6溶液浓度为20％～25％，PVDF溶液浓度为8％-12％；二、所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或甲酸；三、所述溶解有复合菌种的液体粘结剂中，复合菌种与液体粘结剂的质量比为1:40；四、所述聚酯基材选自PET、PBT、聚芳酯；五、所述静电纺丝工艺为湿法静电纺丝工艺或熔融静电纺丝工艺。

更优选地，所述基材3.2493mm-4.2350mm；所述高分子聚合物纳米纤维膜层总厚度为0.22um-0.34um。

相应地，本发明还提供了制备上述高效电纺纤维生物膜的方法，其特征在于，包括如下步骤：