一种生物转盘用纤维、盘片及制备方法技术

一种生物转盘用纤维、盘片及制备方法，纤维包括原料偏二氯乙烯系树脂、润滑剂、增强剂、增塑剂、颜料、偶联剂改性溶液，述偏二氯乙烯系树脂包括如下原料单体：偏二氯乙烯、氯乙烯、不饱和单环苯并噁嗪单体、全氟烷基乙烯基醚。本发明专利技术生物转盘用纤维基材树脂偏二氯乙烯系树脂分子中引入了不饱和单环苯并噁嗪单体，使分子链刚性增强，抗变性能力增强；树脂分子上全氟烷基乙烯基醚部分为柔性链段，加之不饱和单环苯并噁嗪部分为典型的刚性链段，这种柔性链段、刚性链段交替的结构赋予纺出的纤维一定的弹性，使其具有良好的形变恢复能力。本发明专利技术制备的盘片由短纤和长纤混合制备而成，具有密度分布均匀，孔隙率高，比表面积大的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种生物转盘用纤维、盘片及制备方法
本专利技术属于污水处理
，具体涉及一种生物转盘用纤维、盘片及制备方法。
技术介绍
目前，环境问题已经成为当今世界发展的重要问题，其中，水体污染又是重中之重。生物转盘法(RBC)是20世纪70年代出现的一种污水生物处理工艺，其具有处理效果好、效率高、维护简单、运行费用低的优点。生物转盘由一系列平行的转盘、转动中心轴、动力及减速装置、氧化槽等组成，主体之一为垂直固定在中心轴上的一组组圆形盘片。工作时盘片上形成一层生物膜，生物膜上的微生物可分解由水层送来的有机物：转盘在污水中不断旋转，盘片上的生物膜不断交替和水、空气接触，完成吸附-吸附溶解氧-分解氧化-吸附的循环，同时也完成了有机物的分解。也就意味着：盘片上负载的生物越多，即生物量越高，生物转盘的污水处理效率越高。普通的生物盘片一般为板材，比如常见的泡沫塑料板、塑料光板、塑料波纹板、玻璃钢、钢板、木板等，板材状比表面积均较低，一般为80-120m2/m3，存在挂膜性能差、挂膜生物量低、污水处理效率低、能耗高的缺点。因此，转盘作为生物转盘技术的主体构造、生物膜的载体，其材料的选择和研制一直是科研人员重要的研究方向之一。将树脂纺成丝，制备成网状生物转盘处理污水，具有比表面积大、挂膜生物量高、污水处理效率高、能耗低的特点。目前所公开的网状生物转盘有，胡鑫等人(胡鑫.网状生物转盘和活性污泥法复合工艺高效处理城市生活污水的研究[D].青海大学,2016.)采用优质的聚偏二氯乙烯材料制备的新型网状生物转盘处理污水，其特点是比表面积大，不吸水，发动机电力损耗小，后续保养及操作也较为简便。专利CN201710388394.6公开了网状接触体元件及包括其的旋转圆形网状接触体，网状接触体元件包括：扇形主体，由承载有微生物的树脂纤维丝构成的立体网状扇形结构；以及板状体，由合成树脂制备而成，埋设在扇形主体的内部，其中作为树脂纤维丝的材质，可以使用聚偏二氯乙烯等热塑性树脂，这种结构的网状接触体元件的承重能力高、使用寿命长。上述两篇文献使用了网状生物转盘，比表面积明显高于普通生物盘片，具有挂膜生物量高、污水处理能力强、能耗低的优点。另外，两篇文献中还均提到了网状结构由聚偏二氯乙烯材料制备，可见这种材料具有适合污水处理的性能，专利CN201120259400.6公开的污水处理用微生物载体和污水处理用具，提到更优选为使用偏二氯乙烯系树脂，使用该纤维尽管理由尚不明确，但细菌等微生物的着床方面优异。尽管偏二氯乙烯系树脂具有上述所说的优点，但从以上公开的现有技术看出作为网状生物盘片使用，也存在一定弊端：力学性能较差，易变形，特别是当生物密度较高，其抗冲击负荷能力降低，很容易变形或者破裂。综上，开发一种既具有较高比表面积又具有优秀的力学性能的偏二氯乙烯系树脂具纤维、盘片具有显著的进步意义。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提出一种生物转盘用纤维、盘片及制备方法，其中生物转盘用纤维基材树脂偏二氯乙烯系树脂分子中引入了不饱和单环苯并噁嗪单体，噁嗪环大侧基的存在使分子链刚性增强，抗变性能力增强；树脂分子上全氟烷基乙烯基醚部分为柔性链段，加之不饱和单环苯并噁嗪部分为典型的刚性链段，这种柔性链段、刚性链段交替的结构赋予纺出的纤维良好的弹性，使其具有良好的形变恢复能力。此外，全氟烷基乙烯基醚部分还具有提高纤维疏水性能的效果，可进一步减少纤维对水的吸附，降低盘片负荷，防止发生形变。为实现上述目的，本专利技术采取的具体的技术方案如下：一种生物转盘用纤维，其特征在于，所述纤维是由包括以下的原料制备得到：偏二氯乙烯系树脂、润滑剂、增强剂、增塑剂、硅烷偶联剂溶液；所述偏二氯乙烯系树脂是由包括如下原料单体聚合得到：偏二氯乙烯、氯乙烯、不饱和单环苯并噁嗪单体、全氟烷基乙烯基醚。一种生物转盘用纤维，其特征在于，所述纤维是由包括以下的原料制备得到：100份偏二氯乙烯系树脂、0.05-1份润滑剂、0.3-3份增强剂、0.05-0.1份增塑剂、0.001-0.15份硅烷偶联剂溶液，所述偏二氯乙烯系树脂是由以下原料单体偏二氯乙烯、氯乙烯、不饱和单环苯并噁嗪、全氟烷基乙烯基醚按照重量比为：80-95:3-5:5-8:2-4的配比聚合得到。不饱和单环苯并噁嗪的引入使偏二氯乙烯系树脂分子含有大量占据空间较大的苯并噁嗪侧基，侧基的存在使分子链的刚性增加，力学性能增强，抗变形能力增强；偏二氯乙烯系树脂分子上全氟烷基乙烯基醚部分为柔性链段，不饱和单环苯并噁嗪部分为典型的刚性链段，又使聚合物分子具有一定的柔性，纺出的纤维整体具有弹性，即良好的形变恢复能力，另外全氟烷基乙烯基醚部分赋予聚合物良好的疏水性，可减少生物转盘水的吸附量，降低转盘负荷，防止发生形变。所述纤维的直径为0.1-2mm，优选为0.2-0.8mm；所述纤维长为10-100mm，所述纤维按照长度还可以分为长纤、中纤、短纤，所述长纤长度为x，90＜x≤100mm，中纤长度为y，60＜y≤90mm，短纤长度为z，10≤z≤60mm；所述纤维的曲率半径为5-15，纤维比重为1.6-1.8。所述偏二氯乙烯系树脂熔融指数为20-30g/10min，重均分子量为5-8万，分子量分布指数D为2.0-2.2。所述不饱和单环苯并噁嗪由不饱和苯胺、苯酚、甲醛反应而得，三者的摩尔比为1:0.8-1.2:1.8-2。所述不饱和苯胺选自2-异丙烯基苯胺、4-(烯丙氧基)苯胺、2-(烯丙氧基甲基)苯胺、[2-(烯丙氧基)苯基]胺、[3-(烯丙氧基)苯基]胺中的至少一种。所述不饱和单环苯并噁嗪的制备方法，包括如下步骤：氮气氛围下，将不饱和苯胺、甲醛、苯酚、溶剂加至反应釜中，升温回流反应3-5h，减压蒸馏后得不饱和单环苯并噁嗪。所述溶剂选自二氧六环、甲苯中的至少一种。所述全氟烷基乙烯基醚选自全氟甲基乙烯基醚、全氟乙基乙烯基醚、全氟丙基乙烯基醚中的至少一种。所述润滑剂选自硅酮粉、高熔点石蜡中的至少一种，具体的选自道康宁RM4-7081、RM4-7105、RM4-7051、科宁G22中的至少一种。所述增强剂选自纳米碳酸钙、气相二氧化硅中的至少一种，所述增强剂的纳米碳酸钙的平均粒径为10-100nm，所述气相二氧化硅的比表面积为150-250m2/g，具体的选自上海缘江化工有限公司的02551、德固赛AEROSILR202中的至少一种。所述增塑剂没有特别的限制，本领域常用即可，包括但不限于乙酰柠檬酸三丁酯、癸二酸二丁酯、环氧二油酸酯中的至少一种。进一步地，所述生物转盘用纤维原料中还加入一定量颜料，所述颜料用于区分不同长度或者直径的纤维，方便查看纤维是否混合均匀，种类没有特别的限制，分解温度高于纤维制备及加工温度、且不与任何成分反应即可，包括但不限于钛白粉、酞菁绿(例如巴斯夫K8730)、酞菁蓝、炭黑(例如CABOT卡博特炭黑N550)、氧化铁红中的至少一种。所述硅烷偶联剂溶液没有特别的限制，为表面改性
常用溶液，为硅烷偶联剂、乙醇、去离子水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物转盘用纤维，其特征在于，所述纤维是由包括以下的原料制备得到：偏二氯乙烯系树脂、润滑剂、增强剂、增塑剂、硅烷偶联剂；所述偏二氯乙烯系树脂是由包括如下原料单体聚合得到：偏二氯乙烯、氯乙烯、不饱和单环苯并噁嗪单体、全氟烷基乙烯基醚。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物转盘用纤维，其特征在于，所述纤维是由包括以下的原料制备得到：偏二氯乙烯系树脂、润滑剂、增强剂、增塑剂、硅烷偶联剂；所述偏二氯乙烯系树脂是由包括如下原料单体聚合得到：偏二氯乙烯、氯乙烯、不饱和单环苯并噁嗪单体、全氟烷基乙烯基醚。


2.如权利要求1所述生物转盘用纤维，其特征在于，所述纤维是由包括以下的原料制备得到：100份偏二氯乙烯系树脂、0.05-1份润滑剂、0.3-3份增强剂、0.05-0.1份增塑剂、0.001-0.15份硅烷偶联剂溶液，所述偏二氯乙烯系树脂是由以下原料单体偏二氯乙烯、氯乙烯、不饱和单环苯并噁嗪、全氟烷基乙烯基醚按照重量比为：80-95:3-5:5-8:2-4的配比聚合得到。


3.如权利要求1所述生物转盘用纤维，其特征在于，所述纤维的直径为0.1-2mm，优选为0.2-0.8mm；所述纤维长为10-100mm，所述纤维按照长度分为长纤、中纤、短纤，所述长纤长度为x，90＜x≤100mm，中纤长度为y，60＜y≤90mm，短纤长度为z，10≤z≤60mm；所述纤维的曲率半径为5-15，纤维比重为1.6-1.8。


4.如权利要求1所述生物转盘用纤维，其特征在于，所述偏二氯乙烯系树脂熔融指数为20-30g/10min，重均分子量为5-8万，分子量分布指数D为2.0-2.2。


5.如权利要求1所述生物转盘用纤维，其特征在于，所述不饱和单环苯并噁嗪由不饱和苯胺、苯酚、甲醛反应而得，三者的摩尔比为1:0.8-1.2:1.8-2，所述不饱和苯胺选自2-异丙烯基苯胺、4-(烯丙氧基)苯胺、2-(烯丙氧基甲基...

【专利技术属性】
技术研发人员：马东兵，阿部哲弥，関根孝大，岳峥，王爱平，潘晓峰，刘学，李军，霍玉丰，王广成，
申请(专利权)人：马东兵，
类型：发明
国别省市：天津;12