[發(fā)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(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710436221.7
• 申請(qǐng)日: 2017-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN107158929A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘玉鳴;李建軍;許玫英;孫國(guó)萍;張?zhí)鹛?/a>;陳志平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東省微生物研究所（廣東省微生物分析檢測(cè)中心）
• 主分類號(hào): B01D53/84
• 分類號(hào): B01D53/84;B01D53/72
• 代理公司: 廣州科粵專利商標(biāo)代理有限公司44001
• 代理人: 郝文婷,劉明星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬工業(yè)廢氣處理技術(shù)及相關(guān)材料領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種將聚氨酯生物填料進(jìn)行改性并將其應(yīng)用在VOCs的凈化中。

背景技術(shù)

揮發(fā)性有機(jī)物(Volatile organic compounds,VOCs)是一類沸點(diǎn)較低、易揮發(fā)且能參與光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物。VOCs不僅對(duì)健康和環(huán)境生態(tài)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(zhì)。我國(guó)是工業(yè)制造大國(guó)，工業(yè)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(yè)均有大量VOCs排放，是VOCs污染控制的重點(diǎn)行業(yè)。因此，VOCs排放控制對(duì)于控制臭氧和細(xì)顆粒物濃度，減少霧霾天數(shù)，改善城市環(huán)境空氣質(zhì)量，保護(hù)健康以及生態(tài)環(huán)境建設(shè)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(yùn)行、管理簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。生物填料、菌種和工藝是影響生物過濾效率的三個(gè)方面，降解菌種附著于填料表面，形成生物膜，廢氣經(jīng)過填料床層時(shí)，氣相中的VOCs被菌體細(xì)胞吸收后降解或轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，如CO₂、H₂O等。因此，生物過濾法治理VOCs廢氣還具有環(huán)保、無(wú)二次污染的優(yōu)勢(shì)。

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(shè)備的成功啟動(dòng)與最大凈化能力的發(fā)揮。由于很多工業(yè)VOCs廢氣排放的穩(wěn)定性較差，且成分復(fù)雜，不連續(xù)排放的情況較多，對(duì)降解菌的正常生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響，細(xì)胞密度難以維持在誘發(fā)生物膜形成的閾值水平以上，表現(xiàn)在生物過濾設(shè)備馴化時(shí)間長(zhǎng)，凈化能力難以達(dá)到預(yù)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(diǎn)，能夠負(fù)載較高的生物菌種，因而可以顯著提高生物過濾設(shè)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(shí)現(xiàn)快速馴化生物膜的目的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：克服現(xiàn)有技術(shù)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(tài)并促進(jìn)菌群活性的改性聚氨酯生物填料及其改性方法，并將其應(yīng)用于凈化VOCs中。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)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(zhì)量濃度為1～5％的聚乙烯醇和質(zhì)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(zhì)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(lián)成型；

(4)用水沖洗交聯(lián)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(fā)明改性聚氨酯生物填料的改性方法的一種改進(jìn)，步驟(2)中，所述擠壓時(shí)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(shí)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(fā)明改性聚氨酯生物填料的改性方法的一種改進(jìn)，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(shí)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(lián)成型。

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

作為本發(fā)明改性聚氨酯生物填料的改性方法的一種改進(jìn)，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(fā)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(fā)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(yǎng)基并置于干燥器中，加入有機(jī)溶劑靜置培養(yǎng)3～5天；

(b)再加入有機(jī)溶劑靜置培養(yǎng)3～5天；

(c)將權(quán)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(yǎng)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(jīng)過改性聚氨酯生物填料，實(shí)現(xiàn)對(duì)VOCs的凈化；

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