[發明專利]一種生物轉盤用纖維、盤片及制備方法

有效

• 申請號: 202110497265.7
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113151919B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 馬東兵;阿部哲彌;関根孝大;岳崢;王愛平;潘曉峰;劉學;李軍;霍玉豐;王廣成
• 申請（專利權）人: 馬東兵
• 主分類號: D01F6/48
• 分類號: D01F6/48;D01F1/10;C02F3/08;C08F214/08;C08F214/20;C08F212/14;C08F216/14
• 代理公司: 北京慧而行專利代理事務所(普通合伙) 11841
• 代理人: 李銳

一種生物轉盤用纖維、盤片及制備方法，纖維包括原料偏二氯乙烯系樹脂、潤滑劑、增強劑、增塑劑、顏料、偶聯劑改性溶液，述偏二氯乙烯系樹脂包括如下原料單體：偏二氯乙烯、氯乙烯、不飽和單環苯并噁嗪單體、全氟烷基乙烯基醚。本發明生物轉盤用纖維基材樹脂偏二氯乙烯系樹脂分子中引入了不飽和單環苯并噁嗪單體，使分子鏈剛性增強，抗變性能力增強；樹脂分子上全氟烷基乙烯基醚部分為柔性鏈段，加之不飽和單環苯并噁嗪部分為典型的剛性鏈段，這種柔性鏈段、剛性鏈段交替的結構賦予紡出的纖維一定的彈性，使其具有良好的形變恢復能力。本發明制備的盤片由短纖和長纖混合制備而成，具有密度分布均勻，孔隙率高，比表面積大的優點。

技術領域

本發明屬于污水處理技術領域，具體涉及一種生物轉盤用纖維、盤片及制備方法。

背景技術

目前，環境問題已經成為當今世界發展的重要問題，其中，水體污染又是重中之重。生物轉盤法(RBC)是20世紀70年代出現的一種污水生物處理工藝，其具有處理效果好、效率高、維護簡單、運行費用低的優點。生物轉盤由一系列平行的轉盤、轉動中心軸、動力及減速裝置、氧化槽等組成，主體之一為垂直固定在中心軸上的一組組圓形盤片。工作時盤片上形成一層生物膜，生物膜上的微生物可分解由水層送來的有機物：轉盤在污水中不斷旋轉，盤片上的生物膜不斷交替和水、空氣接觸，完成吸附-吸附溶解氧-分解氧化-吸附的循環，同時也完成了有機物的分解。也就意味著：盤片上負載的生物越多，即生物量越高，生物轉盤的污水處理效率越高。

普通的生物盤片一般為板材，比如常見的泡沫塑料板、塑料光板、塑料波紋板、玻璃鋼、鋼板、木板等，板材狀比表面積均較低，一般為80-120m²/m³，存在掛膜性能差、掛膜生物量低、污水處理效率低、能耗高的缺點。因此，轉盤作為生物轉盤技術的主體構造、生物膜的載體，其材料的選擇和研制一直是科研人員重要的研究方向之一。將樹脂紡成絲，制備成網狀生物轉盤處理污水，具有比表面積大、掛膜生物量高、污水處理效率高、能耗低的特點。

目前所公開的網狀生物轉盤有，胡鑫等人(胡鑫.網狀生物轉盤和活性污泥法復合工藝高效處理城市生活污水的研究[D].青海大學,2016.)采用優質的聚偏二氯乙烯材料制備的新型網狀生物轉盤處理污水，其特點是比表面積大，不吸水，發動機電力損耗小，后續保養及操作也較為簡便。專利CN201710388394.6公開了網狀接觸體元件及包括其的旋轉圓形網狀接觸體，網狀接觸體元件包括：扇形主體，由承載有微生物的樹脂纖維絲構成的立體網狀扇形結構；以及板狀體，由合成樹脂制備而成，埋設在扇形主體的內部，其中作為樹脂纖維絲的材質，可以使用聚偏二氯乙烯等熱塑性樹脂，這種結構的網狀接觸體元件的承重能力高、使用壽命長。

上述兩篇文獻使用了網狀生物轉盤，比表面積明顯高于普通生物盤片，具有掛膜生物量高、污水處理能力強、能耗低的優點。另外，兩篇文獻中還均提到了網狀結構由聚偏二氯乙烯材料制備，可見這種材料具有適合污水處理的性能，專利CN201120259400.6公開的污水處理用微生物載體和污水處理用具，提到更優選為使用偏二氯乙烯系樹脂，使用該纖維盡管理由尚不明確，但細菌等微生物的著床方面優異。盡管偏二氯乙烯系樹脂具有上述所說的優點，但從以上公開的現有技術看出作為網狀生物盤片使用，也存在一定弊端：力學性能較差，易變形，特別是當生物密度較高，其抗沖擊負荷能力降低，很容易變形或者破裂。綜上，開發一種既具有較高比表面積又具有優秀的力學性能的偏二氯乙烯系樹脂具纖維、盤片具有顯著的進步意義。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的在于提出一種生物轉盤用纖維、盤片及制備方法，其中生物轉盤用纖維基材樹脂偏二氯乙烯系樹脂分子中引入了不飽和單環苯并噁嗪單體，噁嗪環大側基的存在使分子鏈剛性增強，抗變性能力增強；樹脂分子上全氟烷基乙烯基醚部分為柔性鏈段，加之不飽和單環苯并噁嗪部分為典型的剛性鏈段，這種柔性鏈段、剛性鏈段交替的結構賦予紡出的纖維良好的彈性，使其具有良好的形變恢復能力。此外，全氟烷基乙烯基醚部分還具有提高纖維疏水性能的效果，可進一步減少纖維對水的吸附，降低盤片負荷，防止發生形變。