一种醌基涤纶网功能材料及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种醌基涤纶网功能材料及其应用，该功能材料是通过蒽醌磺酰氯与胺化改性后的涤纶网进行化学接枝反应制得。本发明专利技术所制得的醌基涤纶网具有单位质量含醌量大、催化效果好、耐水力冲刷、无二次污染、催化效果稳定、机械强度高的特性，能显著提高难降解硝酸盐氮的去除率，可有效降低运行成本，易于在实际中进行推广。

【技术实现步骤摘要】
一种醌基涤纶网功能材料及其应用
本专利技术涉及环境工程，化学工程，材料工程领域
，尤其涉及一种醌基涤纶网功能材料及其应用。
技术介绍
当今社会中，经济的发展和工业的进步使水污染问题逐渐受到人们的关注，大量含氮污水进入水体，对生态环境、人体健康造成严重危害。传统的含氮废水处理方法以物理法、化学法、生物法为主。其中，生物脱氮技术因工艺简单、价格低廉、去除率高、环境友好等特点，受到广泛的应用。但其处理速率低的问题，始终是制约其发展的瓶颈所在。针对该问题，目前研究报道较多的是通过投加氧化还原介体类物质来提高生物脱氮过程中的氧化还原速率，降低水力停留时间，从而降低运行成本。但在此基础上开发的氧化还原介体类物质(以醌类化合物为主)，在直接投加到污染水体提高降解速率的同时，会因连续投加产生二次污染和运行成本上升的问题。故寻求适宜的醌类化合物固定化方法，成为解决上述问题的关键所在。Cervantes等采用吸附的方法将AQDS固定在阴离子交换树脂上，能够使偶氮染料的脱色速率提高8.8倍，但是固定的AQDS在环境温度过高或水中含有高浓度的阴离子时就产生解析；Li等采用吡咯电聚合-掺杂技术将水溶性蒽醌化合物AQDS固定在活性碳毡上，能够使偶氮染料和硝基芳烃生物转化速率提高2倍以上，但该方法难以规模化生产应用；Iv等以涤纶布为载体，采用化学共价法将AQS固定，虽可加速微生物降解偶氮染料，但因单位载体物质固定醌类化合物量较少，而导致催化效果并不明显，无法投入实际应用。且有文献报道，醌类化合物在某些条件下，因受到其他条件(醌类化合物种类、偶氮染料种类、微生物浓度、碳源等)的限制，并未表现出催化作用，甚至还会起到抑制作用。对于同种污染物尚存在该种差异，对于硝酸盐而言，除受到介体种类、微生物浓度、温度、体系营养条件等多方面因素的影响，还会受到根本性的催化机制的限制，造成催化性的差异性。而有关醌类化合催化微生物厌氧转化目标污染物的现象、过程和反应机制，尚未明确定论，仍需进行付出创造性的劳作，以开发其应用效果。其次， 申请人:曾开发研究采用海藻酸钙包埋醌类化合物和通过染色将分散染料(醌类化合物)修饰在涤纶布、化纤填料或醛化丝上，用于提高微生物反硝化速率，虽存在加速效果，但因两种固定化材料在长期浸泡和水力冲刷下会分别产生破碎和剥离，而使醌类化合物暴露并随水流失，造成二次污染和成本增加。因此，在考察醌类化合物催化特性的基础上，选择适宜的稳定的固定化方法以解决上述两种问题，也逐步成为研究的热点和难点。而对于选择固定化材料的生物相容性和与醌类化合物结合后的催化作用的考察和研究，仍需进行付出创造性的劳作，以验证其加速效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，选用强度高弹性好、化学性能稳定、表面光滑内部分子排列紧密、价格低廉、无生物毒害性的涤纶网作为载体材料固定醌类氧化还原介体，将固定醌类氧化还原介体的涤纶网载体用于微生物反硝化方面，具有实际应用的意义。本专利技术的技术解决方案是:选取具有一定机械强度，一定目数易于实现细菌的附着，内部分子排列紧密易表面改性的涤纶网作为氧化还原介体的载体材料，将2g该载体材料在100mL乙二胺，0.13g氢氧化钠作为催化剂，40°C胺化5h，干燥处理备用；将胺化的涤纶网加入8mmol/L的NaOH溶液中，在30min内连续滴加溶解有蒽醌-2-磺酰氯的二氯甲烧溶液，35°C反应4h，洗净干燥制得所述醌基涤纶网功能材料。蒽醌-2-磺酰氯的用量为0.15g，二氯甲烷的用量为90ml。本专利技术另一目的在于提供一种所述醌基涤纶网功能材料在加速微生物反硝化过程中应用。本专利技术经过化学接枝方法将醌类化合物固定在性能稳定的涤纶网载体上，解决了水溶性氧化还原介体易随出水流失、连续投加成本高和造成二次污染等问题，同时展示出良好的生物催化活性。本专利技术的效果和益处是:(I)将醌基氧化还原介体固定在了生物载体涤纶网上，其网格结构使醌类氧化还原介体易于与菌体接触；(2)通过化学方法在涤纶网上固定的醌类氧化还原介体能稳定牢固存在，具有成本低能、无二次污染、稳定使用的优点；(3)固定的醌类氧化还原介体对微生物反硝化降解过程都具有很好的催化效果，易于在实际中应用。【附图说明】图1是实施例1所述涤纶网的扫描电镜谱图；图2是实施例3所制备醌基涤纶网的扫描电镜谱图；图3是实施例3所制备醌基涤纶网的红外光谱图；图4是实施例3所制备的醌基涤纶网对硝酸盐微生物反硝化加速实验效果图；图5是实施例3所制备的醌基涤纶网加速硝酸盐微生物反硝化的循环实验效果图。【具体实施方式】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1 将2g(2cm X 2cm,即其尺寸大小是长2cm,宽2cm)的涤纶网放入含有0.13g氢氧化钠的100mL乙二胺溶液中进行胺化，40°C条件下胺化5h，先用无水乙醇洗涤，洗去附着在表面的乙二胺，再用蒸馏水洗涤然后干燥备用。将胺化改性的涤纶网通过凯氏定氮法测定氨基的接入量。实施例2将2g(2cm X 2cm)的涤纶网放入的150ml 二乙烯三胺溶液中进行胺化，35°C条件下胺化9h，先用无水乙醇洗涤，洗去附着在表面的二乙烯三胺，再用蒸馏水洗涤然后干燥备用。将胺化改性的涤纶网通过凯氏定氮法测定氨基的接入量。表1为实施例1、2经过胺化改性后的两种不同涤纶网的氮含量对比数据表。表1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种醌基涤纶网功能材料，其特征在于，该功能材料是通过蒽醌磺酰氯与胺化改性后的涤纶网进行化学接枝反应制得。

【技术特征摘要】
1.一种醌基涤纶网功能材料，其特征在于，该功能材料是通过蒽醌磺酰氯与胺化改性后的涤纶网进行化学接枝反应制得。2.根据权权利要求1所述的醌基涤纶网功能材料，其特征在于，该材料的制备方法包括以下步骤: (1)将2g涤纶网在100mL乙二胺，0.13g氢氧化钠作为催化剂，40°C胺化5h，干燥处理备用; (2)将步骤I中胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭建博，许晴，牛春梅，廉静，郭延凯，侯正浩，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：河北;13