[發明專利]一種親水性聚氨酯多孔載體的制備方法

有效

• 申請號: 200910242400.2
• 申請日: 2009-12-10
• 公開（公告）號: CN101735475A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 邢新會;馮權;唐黎明;盧海濤
• 申請（專利權）人: 清華大學;北京思清源生物科技有限公司
• 主分類號: C08J9/42
• 分類號: C08J9/42;C08L75/04;C02F3/34
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，特別涉及采用親水性涂料對聚氨酯進行表面改 性的一種親水性聚氨酯多孔載體的制備方法及其應用。

背景技術

隨著環保要求逐年嚴格，傳統污水生物處理工藝中存在COD去除效率不高， 硝化效率差等問題，尤其是對于一些氨氮含量較高的廢水，其去除效果不理想， 難以達到日益嚴格的污水處理排放標準，目前很多已經建成的生活污水處理廠面 臨提高處理能力和提高處理指標的難題。在現有構筑物不變的情況下，提高單位 體積的處理能力是一種簡單、有效的方法。

通常采用載體是一種有效的提高反應器中微生物的濃度的方法，不僅可以提 高反應器的容積負荷和處理效率，而且通過使用載體可以提高傳統生物膜法耐沖 擊負荷、污泥齡長和剩余污泥量少的特點，又具有活性污泥法的高效和運轉靈活 的特點。載體材料表面的生物膜既要求有較高的吸附強度，又要能滿足微生物的 生理活動的需求，另外，一般水環境的pH值大于微生物本身的等電點(一般為 3.5v左右)，細菌表面將會由于氨基酸的電離作用而帶負電性；而一般的有機高 分子材料的表面帶有負電荷，由于同種電荷的相斥作用，將不利于微生物在其表 面粘附。

目前市場上銷售的用于污水處理的載體表面大都是疏水性材料，微生物在其 表面固定不牢固、掛膜周期長和比表面積低的缺點，且比表面積較小，固定微生 物的量有限。其中發泡聚氨酯具有較大的比較面積且容易發泡制得，而且已經應 用于污水處理過程，但該載體表面是疏水性，微生物固定時間長、固定的生物量 有限，而且載體多孔內的微生物固定化強度弱，影響其規模化應用。因此開發具 有比表面積高、容易固定微生物、微生物固定強度大、易加工和使用方便的載體 具有重要的意義，同時載體也應具價廉、耐磨和易裝卸等特點。其重要的方法 之一是采用親水化改性技術。

發明內容

本發明的目的是針對現有載體的不足和缺陷，而采用親水性涂料對聚氨酯發 泡多孔材料進行親水化改性，從形成一種親水性聚氨酯多孔載體的制備方法，其 特征在于，所述親水性聚氨酯多孔載體的制備工藝按照如下的步驟進行：

1)配置濃度為5-40wt％的帶有陰離子或陽離子的水性聚氨酯改性劑；

2)將已發泡的聚氨酯在上述改性劑中，室溫浸泡0.3h-1h、攪拌；

3)將浸泡改性劑后的多孔聚氨酯液和多孔聚氨酯進行分離；

4)將改性的多孔聚氨酯在室溫或在60-100℃加熱條件下干燥，得到改性的 多孔聚氨酯水處理載體。

所述多孔聚氨酯是指通過液態聚氨酯發泡形成不同孔徑的多孔聚氨酯，并 經過加工形成立方體或圓柱體或球型材料。

本發明與現有技術相比，具有以下優點及突出的效果：改性后的多孔聚氨酯 表面帶正電或者負電，可以固定更多的微生物且固定牢固；改性劑為水性涂料， 對環境無毒而且操作簡單容易實現規模化生產；改性后的聚氨酯微生物固定量可 以達到1kg/L(濕重，含水率70％)，遠高于現有載體固定微生物量；采用改性聚 氨酯多孔載體的脫氮效率和活性污泥方法相比脫氮效率可以提高30％以上。

具體實施方式

本發明提供一種親水性聚氨酯多孔載體的制備方法。所述改性聚氨酯多孔載體 按照如下的步驟進行：

以聚合度為40-55的帶有陰離子或陽離子的水性聚氨酯改性劑；根據水處 理的要求，將已經發泡好的多孔聚氨酯加工成立方體或圓柱體的不同形狀的載 體；然后在攪拌的情況下，將多孔聚氨酯載體浸泡在改性劑中室溫浸泡0.3h-1h， 使改性劑在多孔聚氨酯表面形成一層親水膜，然后對浸泡改性劑的多孔聚氨酯進 行脫溶劑、干燥工序后、即可獲得表面親水且帶不同電荷的多孔聚氨酯載體。

實施例1

以帶有負電荷的水性聚氨酯改性劑對發泡成孔徑為0.2-4mm的聚氨酯進行改 性，將水性聚氨酯改性劑配置成濃度為35％的改性劑，在常溫攪拌的情況下將已 經加工好的邊長為1.5cm的多孔聚氨酯立方體放入到改性劑中，浸沒在改性劑中 0.5h，待改性劑和多孔聚氨酯表面反應完全后，將水性改性劑從聚氨酯多孔載體 中擠出，并將該聚氨酯在80℃進行干燥，干燥3h后即可以達到應用強度。