[發明專利]一種多孔可降解材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010636904.9
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111892156B
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 梁夢芽;閆志強;朱家璽;陳海峰
• 申請（專利權）人: 廣州博嵩生物環保科技有限公司;廣州泓源生態環境科技有限公司
• 主分類號: C02F3/00
• 分類號: C02F3/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發明提供一種多孔可降解材料及其制備方法和應用，所述多孔可降解材料由包括如下重量份的原料制成：絲瓜絡10～20份、椰子纖維和/或秸稈20～50份、淀粉10～20份、淀粉酶5～8份、纖維素酶5～8份、聚乙烯醇1～3份、海藻酸鈉1～3份、發泡劑10～20份、氯化鈣5～10份。本發明的多孔可降解材料表面粗糙，具有高孔隙率，具有良好的吸附性能，可有效負載微生物形成生物膜，對污水進行有效處理。

技術領域

本發明涉及水處理技術領域，尤其涉及一種多孔可降解材料及其制備方法和應用。

背景技術

生物膜處理法是一種常用的污水處理技術，使微生物附著在填料上形成生物膜(掛膜)，當污水與生物膜的接觸時，污水中的有機污染物作為營養物質被生物膜上的微生物所攝取，從而使污水得到凈化，同時微生物自身也得到繁衍增殖。在該污水處理技術中，填料的性能很大程度上決定了微生物能否充分地與污水接觸，從而影響水降解處理效果。

隨著環保意識的提高和可降解材料的發展，污水處理領域的研究者們開始嘗試采用可降解填料替代傳統的不可降解填料。如CN1562800A利用纖維素為原料制得可降解微生物填料，用于廢水處理。然而該方法工藝復雜，發泡溫度要100～160℃，同時還需要堿化處理，涉及到危險化學藥品。且在載體生產過程中，副產物H₂S、CS₂等有害氣體的放出使纖維生產工序復雜化，并污染了環境。CN102603081A公開了一種水處理用纖維素基可降解填料的制備方法，其主要是通過N-甲基嗎琳-N-氧化物工藝制備纖維，并通過交聯改性技術，進一步提高了填料的機械性能，同時對填料的表面進行處理，使其帶正電荷，更有利于微生物在其表面粘附、生長。但該方法用到N-甲基嗎琳-N-氧化物和氫氧化鈉，N-甲基嗎琳-N-氧化物屬于刺激性物品，對眼睛、呼吸系統和皮膚具有一定的刺激影響，氫氧化鈉屬于強堿，因此制備過程具有一定的危險性。

目前，可降解材料在包裝領域的研究和應用更集中，例如CN107201048A以秸稈為原料，加入一定的玉米淀粉和聚乙烯醇進行成膠制成具有緩沖作用的用于包裝的可降解材料。然而該可降解材料孔隙率小，吸附能力低，難以負載微生物形成生物膜，因此僅能用作緩沖包裝材料，無法作為水處理用填料。

發明內容

本發明的第一個目的是提供一種多孔可降解材料，所述多孔可降解材料具有高孔隙率和強吸附性能，可用于負載微生物形成生物膜用于污水處理。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種多孔可降解材料，由包括如下重量份的原料制成：

絲瓜絡10～20份

椰子纖維和/或秸稈20～50份

淀粉10～20份

淀粉酶5～8份

纖維素酶5～8份

聚乙烯醇1～3份

海藻酸鈉1～3份

發泡劑10～20份

氯化鈣5～10份。

相對于現有技術，本發明以絲瓜絡作為原料，輔助填充經纖維素酶處理后得到的椰子纖維和/或秸稈(椰子纖維和/或秸稈中的纖維素經纖維素酶降解后形成寡糖，可增加生物質材料的孔隙，提高椰子纖維和/或秸稈的吸附能力)，絲瓜絡和經纖維素酶處理后的椰子纖維和/或秸稈具有多孔結構，具有良好的吸附性能，可對氣體、微生物等進行吸附，有助于微生物掛膜；通過添加淀粉酶和纖維素酶可以在水處理過程中將淀粉和絲瓜絡、椰子纖維和/或秸稈中的纖維分解成寡糖或、多糖、單糖，為微生物提供繁殖所需碳源，從而加快微生物的掛膜速度；淀粉和聚乙烯醇不僅具有成膠作用，而且可降解、不產生污染；利用海藻酸鈉和氯化鈣發生快速交聯固化反應，使生物質材料內部孔隙在發泡過程中不會因重力原因被壓縮，同時也提高了材料的機械性能，且海藻酸鈉與氯化鈣的交聯結構也可以降解。