[發明專利]一種親水性塑料填料液相氧化改性方法

在審

• 申請號: 201610150559.1
• 申請日: 2016-03-16
• 公開（公告）號: CN105692892A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 王海燕;李春梅;儲昭升;周岳溪;杭前宇;程子芮
• 申請（專利權）人: 中國環境科學研究院
• 主分類號: C02F3/28
• 分類號: C02F3/28;C02F3/10
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 裴紅美

技術領域

本發明涉及一種填料的改性方法，特別是涉及一種親水性塑料填料液相氧化改性方法， 主要用于生物膜反應器填料的改性。

背景技術

生物膜反應器是在反應器中添加各種填料以便微生物附著生長使在填料上形成了一層生 物構成的類似于膜的結構的反應器。目前，該技術在生活污水、工業廢水處理中應用比較廣。

填料是影響生物膜反應器水處理性能的主要因素，填料的材質有多種，如：聚乙烯、聚 丙烯、聚氯乙烯、聚氨酯和陶瓷等材質；填料的形狀也有多種，如：鮑爾環、多面空心球和 K₃等形式。目前市場上常見的填料為高分子聚合物直接注塑而成的各種形狀的普通填料，但 這些聚合高分子材質的填料親水性能和生物親和性較差，使微生物不易附著，導致在掛膜速 度、掛膜量及膜與填料的緊密度方面較差。

填料常用的改性方法有：表面改性和共混改性。表面改性主要是用化學或物理方法在填 料表面接枝上一些有用的官能團，提高填料的掛膜性能，其改性方向主要為表面親水化和表 面帶電改性；共混改性主要是在在填料制作過程中加入一些添加劑進行改性，使改性物質均 勻的分散到填料內部，其改性方向主要為親水改性、生物親和改性、活性炭改性和磁化改性。

表面改性的研究主要有空氣氧化法、液相氧化法、等離子體氧化法和電化學氧化法。液 相氧化法主要是采用硝酸、酸性重鉻酸鉀、次氯酸鈉等強氧化性液體，對材料表面進行氧化 處理，使材料表面變粗糙或極性基團(羧基、羥基等含氧基團)增多，從而提高材料表面性 能且液相氧化處理較其它氧化法處理比較溫和。

現有的改性方法具有如下缺點：塑料填料表面呈疏水性、使其在MBBR工藝中掛膜周期 長、影響微生物在膜表面的生長狀態和附著量、生物菌群的生長結構以及微生物膜對廢水的 處理效果不佳。

發明內容

本發明的目的就是為了克服和解決現有的塑料填料表面呈疏水性、使其在MBBR工藝中 掛膜周期長、影響微生物在膜表面的生長狀態和附著量、生物菌群的生長結構以及微生物膜 對廢水的處理效果的問題。

針對以上缺點及問題，研究發明一種常用聚乙烯、聚丙烯等塑料填料表面親水性改性的 制備方法，它從材料的改性著手，依據材料表面的疏水性，引入親水基團，從而改善材料表 面的親水性，即將塑料填料浸泡在不同溫度、時間、濃度的酸液中可提高塑料填料的親水性， 也是本發明用于改善塑料填料表面親水性能的方法。

一種親水性塑料填料液相氧化改性方法，包括如下步驟：將塑料填料放入氧化劑中進行 液相氧化改性后，自然晾干得到產品，所述氧化劑為濃硫酸、硝酸或二者的混合溶液。

本發明所述的親水性塑料填料液相氧化改性方法，其中，所述氧化劑為濃度18mol/L的 濃硫酸，液相氧化改性的溫度為40℃～100℃、時間為0.25～24h。

本發明所述的親水性塑料填料液相氧化改性方法，其中，所述氧化劑為濃度1mol/L的硝 酸，液相氧化改性的溫度為80～100℃、時間為1～6h。

本發明所述的親水性塑料填料液相氧化改性方法，其中，所述氧化劑為濃硫酸和硝酸的 混合溶液、溫度為室溫～40℃、時間為4～10h、濃硫酸和硝酸的摩爾濃度比為(0.25～1)：18。

本發明所述的親水性塑料填料液相氧化改性方法，其中，所述濃硫酸的濃度為18mol/L， 所述硝酸的濃度為1mol/L。

本發明所述的親水性塑料填料液相氧化改性方法，其中，所述塑料填料為PP、PE、PVC 中的一種或幾種的混合物。

本發明所述的親水性塑料填料液相氧化改性方法，其中：

進行液相氧化改性前，對所述塑料填料進行預處理，具體包括如下步驟：將塑料填料依 次用丙酮、無水乙醇和去離子水在超聲波清洗器中分別清洗15min，自然晾干備用；采用本 發明的預處理方法能有效地清除塑料填料表面的有機物，清洗效果好。

進行液相氧化后，對所述塑料填料進行后處理，具體包括如下步驟：用PBS磷酸鹽緩沖 溶液充分洗滌所述塑料填料，直至填料表面呈中性，自然晾干得到產品。本發明的后處理方 法的優點：主要是讓填料表面的pH呈中性，易于微生物附著。

本發明所述的親水性塑料填料液相氧化改性方法得到的產品，即改性后的親水性塑料填 料。

本發明所述的改性后的親水性塑料填料在污水處理中的應用。