[發明專利]一種高效電紡纖維生物膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201911363564.0
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN111099745B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 鄭高峰;傅剛;林國曉
• 申請（專利權）人: 廈門納萊科技有限公司
• 主分類號: C02F3/34
• 分類號: C02F3/34;C02F3/10
• 代理公司: 廈門市寬信知識產權代理有限公司 35246
• 代理人: 巫麗青;寧霞光

本發明公開了一種高效電紡纖維生物膜及其制備方法，所述生物膜包括基材，所述基材作為底層材料，其上覆蓋有N層高分子聚合物納米纖維膜，其中1≤N≤4，所述基材及N層高分子聚合物納米纖維膜中至少有一層上表面噴涂有溶解有復合菌種的液體粘結劑。本發明采用基材+電紡膜組成生物膜，基材表面覆蓋電紡膜，基材表面的蓬松性與電紡膜的蓬松性進行了充分疊加，提供了很多的三維小空間供細菌生存并且不容易脫落，增加了生物膜的掛膜量。而電紡膜的覆蓋也起到了保護基材或下層電紡膜的作用，同時由于電紡膜本身的吸水性，也為細菌的生存提供了良好的環境。

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，具體涉及一種高效電紡纖維生物膜及其制備方法。

背景技術

微污染水體一般是指所含有的污染物種類較多、性質較復雜，但濃度比較低微的水體。隨著我國工農業的迅猛發展，人們在生活、生產過程中排放的污染物對源水水質的污染越來越嚴重，飲用水供水安全問題得到了廣泛重視。目前，世界上大多數國家的水廠采用的是常規的絮凝、沉淀、過濾、消毒等處理工藝，而常規處理工藝主要去除對象是水中的懸浮物、膠體物質和細菌，對水中溶解性有機物、氨氮、硝氮等去除效率低。因此，微污染水源水的處理技術已成為一項重要而又迫切的研究課題。

微污染水的深度處理技術主要有活性污泥法以及生物掛膜法等，其中生物掛膜法是采取細胞固定化技術，將用于污水處理的微生物固定在基質(生物膜)上，再利用該基質處理污水，具有操作簡便、易于回收、活性穩定、適應性強等優點。而微生物固化技術的關鍵因素之一就是選擇合適的生物載體(生物填料)，現有的生物填料存在比表面太小、與微生物之間的親和性和相融性太差，導致掛膜量嚴重不足和效率不高的問題。且現有的生物填料在使用前都需要先植入菌種，針對無法先植入菌種的情況，則無法進行生物掛膜法進行水處理。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明的目的是提供一種高效電紡纖維生物膜及其制備方法，顯著增加了生物填料的比表面，并顯著增加了生物填料的親水性，使得生物填料成為親水性物質，同時，該生物膜還可以在無法植入菌種的情況下使用。

本發明采取的具體技術方案是：

一種高效電紡纖維生物膜，包括基材，所述基材作為底層材料，其上覆蓋有N層高分子聚合物納米纖維膜，其中1≤N≤4，所述基材及N層高分子聚合物納米纖維膜中至少有一層上表面噴涂有溶解有復合菌種的液體粘結劑。

優選地，，所述所述高分子聚合物納米纖維膜原料選自聚丙烯腈(PAN)、聚醚砜樹脂(PES)、聚酰胺6(PA6)、聚偏氟乙烯(PVDF)，每層高分子聚合物納米纖維膜原料相同或不同。

優選地，所述生物膜還包括以下特征一項或多項：一、所述基材為聚酯基材；二、所述高分子聚合物納米纖維膜是將高分子聚合物溶解在有機溶劑中得高分子聚合物溶液，溶液再通過靜電紡絲工藝附著在基材上或下層的高分子聚合物納米纖維膜形成；三、所述溶解有復合菌種的液體粘結劑通過氣流噴涂或者超聲噴涂的方式點綴于基材和/或每層高分子聚合物納米纖維膜上表面；四、所述液體粘結劑由水、液體蛋清和淀粉按照質量比5：4：1的比例混合而成；五、所述溶解有復合菌種的液體粘結劑中，復合菌種與液體粘結劑的質量比:1：35-45。

優選地，所述生物膜還包括以下特征一項或多項：一、制備高分子聚合物納米纖維膜時，PAN溶液濃度為8％-12％，PES溶液濃度為22％-26％，PA6溶液濃度為20％～25％，PVDF溶液濃度為8％-12％；二、所述有機溶劑為N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或甲酸；三、所述溶解有復合菌種的液體粘結劑中，復合菌種與液體粘結劑的質量比為1:40；四、所述聚酯基材選自PET、PBT、聚芳酯；五、所述靜電紡絲工藝為濕法靜電紡絲工藝或熔融靜電紡絲工藝。

更優選地，所述基材3.2493mm-4.2350mm；所述高分子聚合物納米纖維膜層總厚度為0.22um-0.34um。

相應地，本發明還提供了制備上述高效電紡纖維生物膜的方法，其特征在于，包括如下步驟：