[發明專利]一種印染排放水處理用碳纖維生物填料及制備方法

在審

• 申請號: 202011093217.3
• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112142190A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 陳慶;曾軍堂;何方;司文彬;李鈞
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: C02F3/10
• 分類號: C02F3/10;C02F3/00;C02F101/30;C02F103/30
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本發明提供了一種印染排放水處理用碳纖維生物填料及制備方法。將碳納米管利用濃硫酸和濃硝酸氧化處理，然后加入無水乙醇中，與硅烷偶聯劑反應，接著與碳纖維、硅酸鈉、氯化鈣在丙酮中混合水熱反應，得到碳納米管復合碳纖維，最后模壓成型，即得印染排放水處理用碳纖維生物填料。該方法通過化學復合將碳納米管牢固地負載在碳纖維，所得碳纖維生物填料的表面粗糙度和比表面積高，并且提高了材料的界面強度，極性強，親水性好，進而提高了掛膜量和掛膜速度，用于印染廢水處理時，能夠有效地去除廢水中的COD、氨氮、總磷等污染物，并且制備工藝簡單易行，投資成本低，應用前景好。

技術領域

本發明涉及廢水處理領域，具體涉及生物填料的制備，特別是涉及一種印染排放水處理用碳纖維生物填料及制備方法。

背景技術

中國是世界最大的紡織品生產國，其中印染行業是紡織品生產的關鍵部分，隨著環保要求的提高，印染行業的廢水排放面臨著極大的挑戰。印染廢水具有排放量大，色度大，難降解有機物多，可生化性差等特點。印染廢水的處理主要采用物化、生化結合的方法。生物膜法是污水處理技術中與活性污泥法并舉的一種生物處理方法，通過微生物的作用使污水得到凈化，在印染廢水處理中的應用受到廣泛關注。

生物填料是生物膜工藝的重要核心部分，是生物膜的載體，其作用是提供微生物附著生長的表面。填料的性能直接決定污水處理的效果，單位體積填料內附著生長的有效生物膜越多以及微生物與污染物的接觸面積越大，則污水處理效果越好。碳纖維是一種理想的生物填料之一，具有良好的生物相容性、柔韌性、耐微生物分解及化學腐蝕、再生能力強等優異性能，現已應用于實際水處理中，并且針對碳纖維生物填料的研究和應用越來越多。

中國發明專利申請號201510033175.7公開了一種生物活性碳纖維、包括其的復合生態膜填料組件及其制備方法。其中，生物活性碳纖維的制備方法包括以下步驟：S1：將比表面積＞1000m²/g的成品碳纖維放入酒精溶液中浸泡，進行脫漿處理，清洗后再放入丙酮溶液中浸泡，進行二次脫漿處理；S2：將醋酸銨溶液與碳酸氫銨溶液進行混合，得到混合溶液；S3：將S1中碳纖維作為陽極，同時將石墨、銅板作為陰極，且將S2的混合溶液為電解液，對碳纖維進行電化學改性處理；S4：將經過S3的碳纖維放置于氨水溶液中進行表面活性處理，形成生物活性碳纖維。

中國發明專利申請號201721318636.6公開了一種活性碳纖維填料，包括兩個重合的圓形夾片和改性碳纖維束；圓形夾片中心設置有中心孔；改性碳纖維束兩端相接形成改性碳纖維束環；兩個圓形夾片相卡接；所述改性碳纖維束環鋪展固定于所述兩個圓形夾片之間。

中國發明專利申請號201220153177.1公開了一種碳纖維生物填料組合結構。組合結構有利于提高碳纖維組合填料的強度和吸附能力，將其用于生物處理過程或將其作為填料用于污廢水的處理流程中，能夠有效去除污水中的COD、氨氮、總磷等污染物，可廣泛應用于煤化工、化工、石化、電力、鋼鐵、印染等工業廢水以及生活污水和河流的凈化，包括骨架結構層和碳纖維絲束，碳纖維絲束的兩端均為自由端，碳纖維絲束的中間固定在所述骨架結構層的結合處上。

中國發明專利申請號201711056758.7公開了一種生物填料，包括以下重量份數：氧化石墨烯0.01~1份、活化沸石粉2~20份、碳纖維粉1~6份、納米銀粉1~6份、填充物Ⅰ1~6份、填充物Ⅱ1~6份。該發明的生物填料的使用成本低、耐負荷沖擊、親水性好、生物活性高、比表面積大，能夠在流動水體中凈化污水的生物填料，受水流沖刷的影響小，處理污水的效率高、效果好，不阻塞河涌，使用方便。

根據上述，現有方案中用于印染廢水處理的生物膜工藝，碳纖維生物材料因表面光滑，且表面親水性和生物親和性較差，導致微生物生長受限制，不利于生物掛膜，影響了其在生物膜法中的應用。

發明內容