一种改性聚氨酯生物填料及其改性方法和在净化VOCs中的应用技术

本发明专利技术公开了一种改性聚氨酯生物填料及其改性方法和在净化VOCs中的应用。本发明专利技术改性聚氨酯生物填料的改性方法包括如下步骤：(1)将质量浓度为1～5％的聚乙烯醇和质量浓度为3～6％的海藻酸钠按照1:3～1:5的体积比混合，得到混合液；(2)将聚氨酯泡沫置于混合液中，挤压聚氨酯泡沫使其吸收混合液，静置；(3)制备质量浓度为1％的氯化钙溶液，将聚氨酯泡沫从混合液中取出并浸泡于氯化钙中，搅拌使其交联成型；(4)用水冲洗交联成型的聚氨酯泡沫，晾干，得到改性聚氨酯生物填料。本发明专利技术改性聚氨酯生物填料可具有良好的亲水性和持水能力，可有效改善VOCs降解菌群的挂膜状态并促进菌群活性，用于净化VOCs时，有利于提高VOCs的净化效果。

Modified polyurethane biological filler and its modifying method and application in purifying VOCs

The invention discloses a modified polyurethane biological filler and a modified method thereof and the application in the purification of VOCs. The modification process of modified polyurethane biological filler comprises the following steps: (1) the mass concentration is 1 ~ 5% of the mass concentration of polyvinyl alcohol and sodium alginate was 3 ~ 6% in 1:3 ~ 1:5 volume ratio, and obtain a mixed solution; (2) will be placed in the mixture of polyurethane foam, polyurethane foam extrusion. The absorption of mixed liquid, static; (3) the concentration of calcium chloride solution for the preparation of 1%, the polyurethane foam from a liquid mixture is removed and soaked in calcium chloride, stirring the crosslinked polyurethane foam molding; (4), wash water crosslinking molding dry modified polyurethane biological filler. The present invention modified polyurethane biological filler has good hydrophilicity and water holding capacity, can effectively improve the VOCs degrading bacteria biofilm and promoting bacteria activity for the purification of VOCs, is conducive to improve the purification effect of VOCs.

【技术实现步骤摘要】
一种改性聚氨酯生物填料及其改性方法和在净化VOCs中的应用
本专利技术属工业废气处理技术及相关材料领域，更具体地说，本专利技术涉及一种将聚氨酯生物填料进行改性并将其应用在VOCs的净化中。
技术介绍
挥发性有机物(Volatileorganiccompounds,VOCs)是一类沸点较低、易挥发且能参与光化学反应的有机化合物。VOCs不仅对健康和环境生态具有直接的危害作用，也是近地层大气臭氧和二次颗粒物生成的重要前体物质。我国是工业制造大国，工业VOCs排放已成为城市群大气污染的重要源之一。油漆涂料、石油炼制、合成树脂、家具制造等行业均有大量VOCs排放，是VOCs污染控制的重点行业。因此，VOCs排放控制对于控制臭氧和细颗粒物浓度，减少雾霾天数，改善城市环境空气质量，保护健康以及生态环境建设具有重要意义。生物过滤法是一种有效的VOCs废气末端治理方法，具有治理成本低、常温常压运行、管理简便等特点。生物填料、菌种和工艺是影响生物过滤效率的三个方面，降解菌种附着于填料表面，形成生物膜，废气经过填料床层时，气相中的VOCs被菌体细胞吸收后降解或转化为简单的无机物，如CO2、H2O等。因此，生物过滤法治理VOCs废气还具有环保、无二次污染的优势。在工程上，降解菌群能否快速挂膜与定植决定着生物过滤设备的成功启动与最大净化能力的发挥。由于很多工业VOCs废气排放的稳定性较差，且成分复杂，不连续排放的情况较多，对降解菌的正常生长产生不利影响，细胞密度难以维持在诱发生物膜形成的阈值水平以上，表现在生物过滤设备驯化时间长，净化能力难以达到预期。与陶粒、火山岩等填料相比，聚氨酯生物填料具有比表面积大、比重小、孔隙率高等有点，能够负载较高的生物菌种，因而可以显著提高生物过滤设备的净化能力。然而聚氨酯填料的生物亲和性较低，单纯使用聚氨酯泡沫不能实现快速驯化生物膜的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：克服现有技术中存在的上述不足，提供一种可有效改善VOCs降解菌群的挂膜状态并促进菌群活性的改性聚氨酯生物填料及其改性方法，并将其应用于净化VOCs中。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种改性聚氨酯生物填料的改性方法，其包括如下步骤：(1)将质量浓度为1～5％的聚乙烯醇和质量浓度为3～6％的海藻酸钠按照1:3～1:5的体积比混合，得到混合液；(2)将聚氨酯泡沫置于混合液中，挤压聚氨酯泡沫使其吸收混合液，静置；(3)制备质量浓度为1％的氯化钙溶液，将聚氨酯泡沫从混合液中取出并浸泡于氯化钙溶液中，搅拌使其交联成型；(4)用水冲洗交联成型的聚氨酯泡沫，晾干，得到改性聚氨酯生物填料。作为本专利技术改性聚氨酯生物填料的改性方法的一种改进，步骤(2)中，所述挤压时间为5～10min，确保聚氨酯生物填料的空隙中充满海藻酸钠和聚乙烯醇的混合液；所述静置时间为1～2min，静置可防止将多余混合液污染氯化钙混合液。作为本专利技术改性聚氨酯生物填料的改性方法的一种改进，步骤(3)中，所述聚氨酯泡沫从混合液中取出，停留1～2min后再浸泡于氯化钙溶液中。停留一段时间既可防止多余混合液污染氯化钙溶液，还可避免多余的混合液聚集在聚氨酯泡沫表面被交联成型。作为本专利技术改性聚氨酯生物填料的改性方法的一种改进，步骤(3)中，所述搅拌的速度为20～60rpm，搅拌时间为2～5min。作为本专利技术改性聚氨酯生物填料的改性方法的一种改进，步骤(4)中，所述冲洗是使用氯化钙溶液体积的5～10倍体积的水冲洗。本专利技术的另一目的是提供由上述改性方法制得的改性聚氨酯生物填料。本专利技术改性聚氨酯生物填料可以用于净化VOCs，净化方法包括如下步骤：(a)将VOCs降解菌接种至C0培养基并置于干燥器中，加入有机溶剂静置培养3～5天；(b)再加入有机溶剂静置培养3～5天；(c)将权利要求4所述改性聚氨酯生物填料浸泡在VOCs降解菌液中，浸泡完毕后填充至生物过滤器；(d)将C1培养基喷洒在生物过滤器中的改性聚氨酯生物填料上，通入含VOCs的气体，气体经过改性聚氨酯生物填料，实现对VOCs的净化；其中，步骤(a)和(b)中所述有机溶剂包括按照体积比为1：1：1：1：1混合的甲苯、乙苯、对二甲苯、间二甲苯和邻二甲苯；所述C0培养基包括如下组分：NH4Cl2～4g/L、KH2PO40.7～1.4g/L、Na2HPO42.0～4.0g/L、MgSO4·7H2O0.1g/L、NaCl0.2g/L、CaSO40.05g/L、FeCl3·6H2O0.2～0.4mg/L、NaMoO40.2～0.5mg/L、MnCl2·4H2O0.2～0.4mg/L、CuCl2·2H2O0.2mg/L、ZnSO40.2mg/L、H3BO30.3mg/L和CoCl2·6H2O0.4mg/L；所述C1培养基包括如下组分：NH4Cl2g/L、KH2PO40.7～1.4g/L、Na2HPO42.0～4.0g/L、MgSO4·7H2O0.1g/L、NaCl0.2g/L、CaSO40.05g/L；所述VOCs降解菌的驯化富集培养方法可参见申请号为201710300097.1的专利技术专利申请所提到的VOCs降解菌的驯化富集培养。作为本专利技术净化VOCs的方法的一种改进，(a)和(b)中，有机溶剂的加入量为150～300μL。作为本专利技术净化VOCs的方法的一种改进，步骤(c)中，所述浸泡时间为2～3h，使VOCs降解菌群的挂膜状态更好。相对于现有技术，本专利技术具有如下优点：本专利技术提供了一种改性聚氨酯生物填料的改性方法，经该方法制得的改性聚氨酯生物填料可具有良好的亲水性和持水能力，有效改善VOCs降解菌群的挂膜状态并促进菌群活性，用于净化VOCs时，有利于提高VOCs的净化效果。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本专利技术，并非为了限定本专利技术，实施例的参数、比例等可因地制宜做出选择而对结果并无实质性影响。实施例1针对化工厂VOCs反应器进行处理，配制质量浓度为2％聚乙烯醇，质量浓度为5％的海藻酸钠，然后混合均匀按1：3体积比配成混合液2L，再配制质量浓度为1％的氯化钙溶液2L。然后将2cm×2cm×2cm的小块市售聚氨酯生物填料放入浸泡吸附池，注入聚乙烯醇和海藻酸钠的混合液。挤压聚氨酯生物填料，确保混合液完全进入聚氨酯生物填料空隙中。搅拌3分钟，静置1分钟，捞起吸附饱满的聚氨酯生物填料，停留1min，待聚氨酯生物填料中混合液不再滴出时放入成型池。加入质量浓度1％的氯化钙溶液，并按60rpm的速度搅拌交联3～5分钟，得到改性聚氨酯生物填料；最后捞起改性聚氨酯生物填料并用20L的自来水冲洗，过夜晾干，待用。经过改性的聚氨酯生物填料，其持水倍率由18.40％±2.45％提高至27.14％±1.19％，显示改性聚氨酯生物填料在亲水性方面比改性前更加有优势，对液体的吸附更加容易。经过改性的聚氨酯生物填料，菌种细胞在其表面的成膜能力提高2倍以上，显示改性聚氨酯生物填料更容易附着菌体细胞，有利于填料表面生物膜的形成。经过改性的聚氨酯生物填料孔隙率没有明显下降，尽管表观密度显著增加，但与其它填料相比仍然在较低水平(表1)。表1改性聚氨酯生物填料与未改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性聚氨酯生物填料的改性方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将质量浓度为1～5％的聚乙烯醇和质量浓度为3～6％的海藻酸钠按照1:3～1:5的体积比混合，得到混合液；(2)将聚氨酯泡沫置于混合液中，挤压聚氨酯泡沫使其吸收混合液，静置；(3)制备质量浓度为1％的氯化钙溶液，将聚氨酯泡沫从混合液中取出并浸泡于氯化钙溶液中，搅拌使其交联成型；(4)用水冲洗交联成型的聚氨酯泡沫，晾干，得到改性聚氨酯生物填料。

【技术特征摘要】
1.一种改性聚氨酯生物填料的改性方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将质量浓度为1～5％的聚乙烯醇和质量浓度为3～6％的海藻酸钠按照1:3～1:5的体积比混合，得到混合液；(2)将聚氨酯泡沫置于混合液中，挤压聚氨酯泡沫使其吸收混合液，静置；(3)制备质量浓度为1％的氯化钙溶液，将聚氨酯泡沫从混合液中取出并浸泡于氯化钙溶液中，搅拌使其交联成型；(4)用水冲洗交联成型的聚氨酯泡沫，晾干，得到改性聚氨酯生物填料。2.根据权利要求1所述的改性聚氨酯生物填料的改性方法，其特征在于，步骤(2)中，所述挤压时间为5～10min，所述静置时间为1～2min。3.根据权利要求1所述的改性聚氨酯生物填料的改性方法，其特征在于，步骤(3)中，所述聚氨酯泡沫从混合液中取出，停留1～2min后再浸泡于氯化钙溶液中。4.根据权利要求1所述的改性聚氨酯生物填料的改性方法，其特征在于，步骤(3)中，所述搅拌的速度为20～60rpm，搅拌时间为2～5min。5.根据权利要求1所述的改性聚氨酯生物填料的改性方法，其特征在于，步骤(4)中，所述冲洗是使用氯化钙溶液体积的5～10倍的水冲洗。6.一种改性聚氨酯生物填料，其特征在于，由权利要求1～5中任意一条权利要求所述改性聚氨酯生物填料的改性方法制备而得。7.权利要求6所述改性聚氨酯生物填料在净化VOCs中的应用。8.一种净化VOCs的方法，其特征在于，所述方法是通过权利要求6所述改性聚氨酯生物填料完成的，包括如下步骤：(a)将VOCs降解菌接种至C0培养基...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟玉鸣，李建军，许玫英，孙国萍，张甜甜，陈志平，
申请(专利权)人：广东省微生物研究所广东省微生物分析检测中心，
类型：发明
国别省市：广东,44