[發明專利]一種改性聚氨酯生物填料及其改性方法和在凈化VOCs中的應用

在審

• 申請號: 201710436221.7
• 申請日: 2017-06-12
• 公開（公告）號: CN107158929A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 鐘玉鳴;李建軍;許玫英;孫國萍;張甜甜;陳志平
• 申請（專利權）人: 廣東省微生物研究所（廣東省微生物分析檢測中心）
• 主分類號: B01D53/84
• 分類號: B01D53/84;B01D53/72
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司44001
• 代理人: 郝文婷,劉明星

技術領域

本發明屬工業廢氣處理技術及相關材料領域，更具體地說，本發明涉及一種將聚氨酯生物填料進行改性并將其應用在VOCs的凈化中。

背景技術

揮發性有機物(Volatile organic compounds,VOCs)是一類沸點較低、易揮發且能參與光化學反應的有機化合物。VOCs不僅對健康和環境生態具有直接的危害作用，也是近地層大氣臭氧和二次顆粒物生成的重要前體物質。我國是工業制造大國，工業VOCs排放已成為城市群大氣污染的重要源之一。油漆涂料、石油煉制、合成樹脂、家具制造等行業均有大量VOCs排放，是VOCs污染控制的重點行業。因此，VOCs排放控制對于控制臭氧和細顆粒物濃度，減少霧霾天數，改善城市環境空氣質量，保護健康以及生態環境建設具有重要意義。

生物過濾法是一種有效的VOCs廢氣末端治理方法，具有治理成本低、常溫常壓運行、管理簡便等特點。生物填料、菌種和工藝是影響生物過濾效率的三個方面，降解菌種附著于填料表面，形成生物膜，廢氣經過填料床層時，氣相中的VOCs被菌體細胞吸收后降解或轉化為簡單的無機物，如CO₂、H₂O等。因此，生物過濾法治理VOCs廢氣還具有環保、無二次污染的優勢。

在工程上，降解菌群能否快速掛膜與定植決定著生物過濾設備的成功啟動與最大凈化能力的發揮。由于很多工業VOCs廢氣排放的穩定性較差，且成分復雜，不連續排放的情況較多，對降解菌的正常生長產生不利影響，細胞密度難以維持在誘發生物膜形成的閾值水平以上，表現在生物過濾設備馴化時間長，凈化能力難以達到預期。

與陶粒、火山巖等填料相比，聚氨酯生物填料具有比表面積大、比重小、孔隙率高等有點，能夠負載較高的生物菌種，因而可以顯著提高生物過濾設備的凈化能力。然而聚氨酯填料的生物親和性較低，單純使用聚氨酯泡沫不能實現快速馴化生物膜的目的。

發明內容

本發明的目的在于：克服現有技術中存在的上述不足，提供一種可有效改善VOCs降解菌群的掛膜狀態并促進菌群活性的改性聚氨酯生物填料及其改性方法，并將其應用于凈化VOCs中。

為了實現上述發明目的，本發明提供了一種改性聚氨酯生物填料的改性方法，其包括如下步驟：

(1)將質量濃度為1～5％的聚乙烯醇和質量濃度為3～6％的海藻酸鈉按照1:3～1:5的體積比混合，得到混合液；

(2)將聚氨酯泡沫置于混合液中，擠壓聚氨酯泡沫使其吸收混合液，靜置；

(3)制備質量濃度為1％的氯化鈣溶液，將聚氨酯泡沫從混合液中取出并浸泡于氯化鈣溶液中，攪拌使其交聯成型；

(4)用水沖洗交聯成型的聚氨酯泡沫，晾干，得到改性聚氨酯生物填料。

作為本發明改性聚氨酯生物填料的改性方法的一種改進，步驟(2)中，所述擠壓時間為5～10min，確保聚氨酯生物填料的空隙中充滿海藻酸鈉和聚乙烯醇的混合液；所述靜置時間為1～2min，靜置可防止將多余混合液污染氯化鈣混合液。

作為本發明改性聚氨酯生物填料的改性方法的一種改進，步驟(3)中，所述聚氨酯泡沫從混合液中取出，停留1～2min后再浸泡于氯化鈣溶液中。停留一段時間既可防止多余混合液污染氯化鈣溶液，還可避免多余的混合液聚集在聚氨酯泡沫表面被交聯成型。

作為本發明改性聚氨酯生物填料的改性方法的一種改進，步驟(3)中，所述攪拌的速度為20～60rpm，攪拌時間為2～5min。

作為本發明改性聚氨酯生物填料的改性方法的一種改進，步驟(4)中，所述沖洗是使用氯化鈣溶液體積的5～10倍體積的水沖洗。

本發明的另一目的是提供由上述改性方法制得的改性聚氨酯生物填料。

本發明改性聚氨酯生物填料可以用于凈化VOCs，凈化方法包括如下步驟：

(a)將VOCs降解菌接種至C0培養基并置于干燥器中，加入有機溶劑靜置培養3～5天；

(b)再加入有機溶劑靜置培養3～5天；

(c)將權利要求4所述改性聚氨酯生物填料浸泡在VOCs降解菌液中，浸泡完畢后填充至生物過濾器；

(d)將C1培養基噴灑在生物過濾器中的改性聚氨酯生物填料上，通入含VOCs的氣體，氣體經過改性聚氨酯生物填料，實現對VOCs的凈化；

其中，步驟(a)和(b)中所述有機溶劑包括按照體積比為1：1：1：1：1混合的甲苯、乙苯、對二甲苯、間二甲苯和鄰二甲苯；