[發明專利]一種非溶性氧化還原介體型生物載體及其制備方法

有效

• 申請號: 201610230088.5
• 申請日: 2016-04-13
• 公開（公告）號: CN105668767B
• 公開（公告）日: 2018-12-25
• 發明（設計）人: 全燮;毛彥俊;權伍哲;陳碩;于洪濤
• 申請（專利權）人: 大連理工大學;大連宇都環境技術材料有限公司
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉;溫福雪

本發明公開了一種非溶性氧化還原介體型生物載體及其制備方法，屬于污染物的生物處理及功能性材料領域。本發明以氧化石墨烯和/或羰基化改性氧化石墨烯為非溶性氧化還原介體功能材料，以擠出級聚乙烯顆粒或擠出級聚丙烯顆粒為基礎原料，通過螺桿擠出工藝制備了非溶性氧化還原介體型生物載體。本發明所提出的制備方法，工藝簡單，方法靈活可控，適應性強，可規模化生產，具有高效的對難降解有機污染物的去除效率。

技術領域

本發明涉及一種非溶性氧化還原介體型生物載體及其制備方法，應用于環境污染物的生物處理，尤其適用于污水的生物處理中，屬于污染物的生物處理及功能性材料領域。

背景技術

難降解有機污染物是指幾乎不能被微生物降解，或降解所需時間非常長，它們容易在水體、土壤等自然介質中積累，進而對環境造成危害的那些有機化合物，如鹵代化合物、單環芳香化合物、酚類、鄰苯二甲酸酯、多環芳香烴、氮代化合物、多氯聯苯、有機氯殺蟲劑、有機磷殺蟲劑、氨基甲酸酯殺蟲劑和除草劑等，它們對環境的危害已受到世界各國的普遍重視。控制難降解有機污染物，是水污染防治領域中面臨的重要課題。最近相關研究表明人工氧化還原介體的加入可加速難降解有機污染物的生物降解速度，縮短降解時間。因此，氧化還原介體具有潛在的應用價值而越來越受到國內外的廣泛關注。

所謂氧化還原介體是通過自身的氧化還原能力來傳遞電子，主要參與到微生物的胞外電子傳遞過程，以加速電子傳遞速率，污染物的降解速率得到顯著提高。目前，通常用到的氧化還原介體主要是一些醌、吩嗪、酞菁等。這類物質都具有π-π共軛體系，并且具有得失電子能力的活性位點，如羰基(C＝O)。然而這些物質都具有可溶性，而且在生物水處理過程中，需要定期的投加，這樣就存在處理成本高，對環境造成二次污染等問題。石墨烯類物質，既具有π-π共軛體系，又具有非溶性，而且其邊緣的部分基團可以提供得失電子能力的活性位點，類如羰基。然而這些活性位點的相對含量低制約了其作為氧化還原介體在污水生物處理中的應用。因此，需要對石墨烯類物質表面官能團進行羰基化改性，以提供大量的得失電子能力的活性位點，進而改善其作為氧化還原介體的性能。然而直接將其作為氧化還原介體，又會存在流失的問題，因而同樣會存在增加投加成本和對環境造成二次污染等問題。基于此，本發明的目的是將非溶性氧化還原介體負載于生物載體的基礎原料中，開發出一種新型非溶性氧化還原介體型生物載體。

發明內容

針對生物水處理技術中，由于受到電子傳遞速率的限制，對水體中難降解有機物的處理速率慢的問題，本發明旨在提供一種新型非溶性的氧化還原介體型生物載體及其制備方法。

本發明的技術方案：

一種非溶性氧化還原介體型生物載體，其包括非溶性氧化還原介體功能材料和基礎原料；非溶性氧化還原介體功能材料為氧化石墨烯和/或羰基化改性氧化石墨烯；所述的基礎原料為擠出級聚乙烯顆粒或擠出級聚丙烯顆粒。

所述的非溶性氧化還原介體功能材料與基礎原料的質量百分比不超過40％。

一種非溶性氧化還原介體型生物載體的制備方法，步驟如下：

(1)氧化石墨烯的羰基化改性方法

1)用氨水調節氧化石墨烯分散液的pH至8-12，60-100℃條件下水熱反應3-9小時，冷卻，在不大于60℃條件下烘干，所得固體記為N-GO；

2)將步驟1)所得N-GO加入水中，超聲使其充分分散；在酸性及冰水浴條件下加入氧化劑，充分攪拌，時間不少于3h；烘干即得羰基化改性氧化石墨烯，記為Q-GO；其中，N-GO、水、酸與氧化劑的質量比為1：50-150：20-60：3-8；

(2)非溶性氧化還原介體型生物載體的制備方法