[發明專利]一種竹炭纖維基生物填料、制備方法及其在VOCs處理上的應用

在審

• 申請號: 202110271737.7
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113083212A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 胡利勇;陳翌;陳浚;王家德;姚佳超;趙敏
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01J19/30
• 分類號: B01J19/30;B01D53/84;B01D53/44;B01D53/72;B01D53/54;B01D53/70
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開了一種竹炭纖維基生物填料、制備方法及其在VOCs處理上的應用，屬于廢氣處理領域。該竹炭纖維基生物填料通過聚醚和竹炭粉混合的第一組分，硅油、水、催化劑混合的第二組分以及甲苯二異氰酸酯混合發泡并熟化得到竹炭纖維基生物填料。該竹炭纖維基生物填料經生物掛膜后能夠應用于VOCs的處理。本發明的竹炭纖維基生物填料具有啟動快、耐沖擊性能好、處理效率高、使用壽命長等特點。

技術領域

本發明屬于廢氣處理領域，具體地涉及一種竹炭纖維基生物填料、制備方法及其在VOCs處理上的應用。

背景技術

揮發性有機物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是形成臭氧和細顆粒物污染的重要前體物，會造成光化學煙霧、霧霾、氣候變暖等一系列嚴重的環境問題。因此，VOCs污染的控制迫在眉睫。

目前，常用的VOCs處理技術有冷凝、吸附、膜分離、熱力燃燒、催化燃燒、紫外、低溫等離子體及生物處理等。就經濟性、安全性及消除潛在二次污染風險而言，生物法具有較好的優勢，尤其適合低濃度VOCs廢氣的凈化。

而生物填料作為生物膜技術的核心之一，是生物成膜、微生物代謝、污染物降解的主要載體，目前市場上常見的生物填料主要以聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯或聚氨酯等為原材料而制成，它的本身性能直接影響著VOCs處理性能的穩定和效率。在實際工程運用中，人們發現各種材質制成的填料的親水性與生物親和性較差，導致生物填料表面的微生物附著生長性能、表面的潤濕性能和傳質性能都不夠穩定，并且在微生物掛膜速度、生物膜量、生物膜與填料直接的緊密程度以及微生物的細胞酶活和底物利用率都不是很好，導致最后的VOCs處理效果不穩定。

因此制備具有附著性強、親水性佳、生物相容性好，成膜速度快、環境友好、原料易得的生物填料是當前的研究熱點。而竹炭纖維是近年來迅速發展起來的一種新型功能性纖維，具有特殊的蜂窩狀結構，被稱為“二十一世紀的環保新衛士”。其巨大的比表面積和發達的微孔體系，有利于微生物附著，從而加快微生物成膜速度，適合微生物生長于其發達空隙中，并形成活性生物膜。綜上所述，利用竹炭纖維其強吸附性和生物相容性等特點來制備一種竹炭纖維基填料，使其具有良好的微生物吸附增殖性能，提高掛膜速度和膜生物量，從而提高VOCs處理效果。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明是提供一種竹炭纖維基生物填料、制備方法及其在VOCs處理上的應用。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種竹炭纖維基生物填料，所述竹炭纖維基生物填料通過以下方法制備得到：

(1)將100質量份的聚醚330與0.5～50質量份的竹炭粉混合，在室溫下攪拌5～10分鐘，得到第一組分；

(2)將1.5～2質量份的硅油、4.5～5.5質量份的發泡劑、0.35～0.45質量份的催化劑混合攪拌均勻，得到第二組分；

(3)將步驟(1)得到的第一組分、步驟(2)得到的第二組分與55～65質量份的甲苯二異氰酸酯混合，在1000～2000r/min下攪拌至發泡后繼續攪拌5～15s，隨后在50～70℃下熟化2～3小時，制得竹炭纖維基生物填料。

進一步地，所述竹炭粉的孔徑≥8000目。

進一步地，所述發泡劑為水。

進一步地，所述催化劑為辛酸亞錫和三乙烯二胺，且辛酸亞錫和三乙烯二胺的質量比為1:1～1:3。

本發明還提供了一種所述竹炭纖維基生物填料在VOCs處理上的應用。