[發明專利]一種淀粉和聚乳酸共混物及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201110153030.2
• 申請日: 2011-06-09
• 公開（公告）號: CN102249408A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 王建龍;沈志強
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28
• 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

本發明屬于環境保護技術領域，具體涉及一種淀粉和聚乳酸共混物及其制備方法與應用。

背景技術

我國長江、黃河、珠江、松花江、淮河、海河和遼河等七大水系的主要污染指標包括氨氮，而全國重點湖泊的主要污染指標中也有總氮。在地下水中，硝酸鹽作為比較靠前的主要污染指標在全國各地區的地下水中的含量均比較突出，而且連年都是含量普遍升高的污染指標。而地表水或地下水中的有機污染較低不能滿足生物反硝化脫氮對碳源的需求，為此就必須添加額外的碳源。常規生物反硝化工藝一般是添加甲醇和乙醇等液體碳源，但是由于碳氮比難以控制，存在投加過量的危險。而使用水不溶性固態可生物降解聚合物作為反硝化菌脫氮的碳源和生物膜的載體則可有效的避免這個問題。

當前已報道的用于固相反硝化的固體碳源主要為富含纖維素的物質、細菌及人工合成的聚合物。這些碳源都有一定的缺陷，如反硝化速率較低，運行初期出水中的DOC、色度、細菌總數等普遍偏高或成本較高等。為此，開發出具備技術及經濟可行性的固體碳源已成為限制該技術推廣應用的關鍵。

淀粉是一種可再生、廉價、來源廣泛、易生物降解的天然高分子原料，在其它生物可降解聚合物中加入淀粉，既降低了成本，又符合環保的需求。因此，淀粉基生物降解材料成為了研究的熱點。在生產全降解塑料中，可與淀粉共混的可降解合成材料主要為聚乙烯醇(PVA)、聚羥基丁酸酯(PHB)、聚羥基戊酸酯(PHV)、PHB-PHV共聚物、聚己內酯(PCL)和聚乳酸(PLA)等。當然，制備作為反硝化固體碳源的水不溶性固態可生物降解聚合物與可降解塑料在側重點上有明顯的差異。

發明內容

本發明的目的在于提供一種淀粉和聚乳酸共混物。

本發明的目的還在于提供一種淀粉和聚乳酸共混物的制備方法。

本發明的目的還在于提供淀粉和聚乳酸共混物在去除水中硝酸鹽方面的應用。

一種淀粉和聚乳酸共混物，所述共混物的原料為淀粉、聚乳酸、水和硅烷偶聯劑。

所用淀粉、聚乳酸、水和硅烷偶聯劑的質量比為：(20-50)∶(28-75)∶(5-20)∶(0-2)。

所述淀粉為玉米淀粉、土豆淀粉、木薯淀粉中的一種或幾種的混合。

所述聚乳酸的分子量為40000～80000。

所述硅烷偶聯劑為KH-550、KH-560和KH-570中的一種或幾種的混合。

淀粉和聚乳酸共混物在去除低C/N水中硝酸鹽方面的應用。

淀粉和聚乳酸共混物的制備方法，是將淀粉、聚乳酸、水和硅烷偶聯劑攪拌均勻后，在雙螺桿擠出機中于150～175℃擠出造粒。

本發明的有益效果：本發明在聚乳酸中加入了廉價的可再生的淀粉，使得用該共混物的脫氮成本大大降低，淀粉的生物降解性能要優于聚乳酸，使得反應器的啟動時間縮短，反硝化速率加快。本發明提供的共混物在作為反硝化固體碳源時可用于低C/N地表水、地下水和城市污水處理廠出水的脫氮處理。本發明提供的水不溶性共混物既充當反硝化所需的碳源又作為生物膜的載體，克服使用傳統液體碳源生物脫氮工藝中碳源投加量不易控制的缺點，同時對DO和pH的變化具有很強的適應能力，這是對傳統工藝的進一步提高與創新。

附圖說明

圖1為本發明制備的共混物應用于廢水脫氮的工藝流程示意圖；

圖中，1-進水槽、2-蠕動泵、3-恒溫水箱、4-反應器、5-出水槽。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例以對本發明做進一步描述，需指出的是以下實施例不能理解為對本發明保護范圍的限制，本領域的技術熟練人員根據本發明的上述內容對本發明作出的一些非本質的改進和調整仍屬于本發明的保護范圍。

實施例1

將44g玉米淀粉、45g聚乳酸(分子量40000)、10g水和1g?KH-550硅烷偶聯劑攪拌均勻后，在雙螺桿擠出機中于150℃擠出造粒。

實施例2

將50g木薯淀粉、33g聚乳酸(分子量80000)、15g水和2g?KH-560硅烷偶聯劑攪拌均勻后，在雙螺桿擠出機中于165℃擠出造粒。

實施例3

將30g玉米淀粉、55g聚乳酸(分子量40000)和15g水攪拌均勻后，在雙螺桿擠出機中于175℃擠出造粒。

實施例4

將20g土豆淀粉、70g聚乳酸(分子量40000)和20g水攪拌均勻后，在雙螺桿擠出機中于165℃擠出造粒。

實施例5

將20g土豆淀粉、30g聚乳酸(分子量80000)和5g水攪拌均勻后，在雙螺桿擠出機中于175℃擠出造粒。