[發明專利]復合功能性微納米纖維載體及其制備方法、應用

有效

• 申請號: 202210575113.9
• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN115385442B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 趙迎新;楊正午;吳奕辰;杜子涵
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: D01F8/08
• 分類號: D01F8/08;C02F3/10
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 潘俊達

本發明屬于污水處理的技術領域，具體涉及一種復合功能性微納米纖維載體及其制備方法、應用，制備方法包括如下步驟：將聚丙烯腈加入到N,N?二甲基甲酰胺中，密閉攪拌至完全溶解，其中聚丙烯腈的含量為8％?15％wt，再加入醌介體混勻，得到紡絲液a；將N,N?二甲基甲酰胺和氯仿按2:8(v/v)的比例配置有機溶劑，將聚已內酯加入有機溶劑中，密閉攪拌至完全溶解，其中聚已內酯的含量為8％?15％wt，得到紡絲液b；使用靜電紡絲裝置將紡絲液a和紡絲液b進行同步靜電紡絲，分別制成醌基纖維與緩釋碳源纖維，并且兩種纖維交叉形成具有三維網狀結構的復合功能性微納米纖維載體。制備的復合功能性微納米纖維載體為進行污水處理的微生物提供附著點、碳源與氧化還原介體。

技術領域

本發明屬于污水處理的技術領域，具體涉及一種復合功能性微納米纖維載體及其制備方法、應用。

背景技術

隨著現代工業的快速發展，城市排放污水中含氮化合物會對地表水和地下水造成嚴重危害，導致水體富營養化，對生物健康構成威脅。生物膜法是一種應用廣泛的生物脫氮工藝，通過載體定殖微生物，微生物將水體中含氮化合物轉化為氮氣去除，具有經濟性和環境友好性。

現有的生物載體具有以下幾種：礦物類(火山巖、石英砂等)，該類載體的微生物附著速度慢、附著量??；軟性纖維類(改性聚丙烯纖維、聚丙烯蓬起紗等)，該類載體材料通常掛膜量尚可，但是缺乏功能性設計，使用過程中容易出現堵塞現象；塑料載體類(聚偏二氟乙烯規整填料、聚四氟乙烯填料、聚丙烯等)，該類填料通常掛膜速率和掛膜量都較小，由于微生物附著粘附力不夠，容易發生生物膜脫落。因此，現有的生物載體難以適應低碳氮比污水處理的生物載體需求，常常需要額外補充碳源與醌介體解決脫氮效率低，生物附著量少等問題。但是額外補充的碳源與醌介體容易隨出水流失、造成二次污染、成本增加等問題。為了提高微生物在低碳氮比廢水的脫氮效果，現有的相關研究也進行了功能性生物載體設計，但研究多是進行單一的功能設計，而且制備原料多樣、工藝復雜、經濟性較低，在實際工程應用中具有一定局限性。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術的不足，提供一種復合功能性微納米纖維載體及其制備方法、應用，制備的復合功能性微納米纖維載體為進行污水處理的微生物提供附著點、碳源與氧化還原介體。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

第一方面，一種復合功能性微納米纖維載體的制備方法，包括如下步驟：

將聚丙烯腈加入到N,N-二甲基甲酰胺中，密閉攪拌至完全溶解，其中所述聚丙烯腈的含量為8％-15％wt，再加入醌介體混勻，得到紡絲液a；

將N,N-二甲基甲酰胺和氯仿按2:8(v/v)的比例配置有機溶劑，將聚已內酯加入所述有機溶劑中，密閉攪拌至完全溶解，其中所述聚已內酯的含量為8％-15％wt，得到紡絲液b；

使用靜電紡絲裝置將所述紡絲液a和所述紡絲液b進行同步靜電紡絲，分別制成醌基纖維與緩釋碳源纖維，并且所述醌基纖維與所述緩釋碳源纖維交叉形成具有三維網狀結構的復合功能性微納米纖維載體。

優選的，所述醌介體包括勞索酮與富里酸中的一種。

優選的，所述勞索酮在所述紡絲液a的濃度為0.1-5mg/ml，所述富里酸在所述紡絲液a的濃度為0.1-5mg/ml。

優選的，所述靜電紡絲裝置包括推注裝置和接收器，所述推注裝置和所述接收器之間設置一定距離且分別連接電源的正負極，所述推注裝置包括兩個具有噴絲針頭的注射器，將分別容置于兩個所述注射器的紡絲液a與紡絲液b通過所述噴絲針頭噴向所述接收器，由所述接收器軸向轉動得到所述復合功能性微納米纖維載體。

優選的，所述靜電紡絲裝置的電壓為15kv，所述推注裝置與所述接收器之間的接收距離為10cm、所述噴絲針頭的內徑0.9mm。