一种水性聚氨酯填料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种水性聚氨酯填料，其由包括以下组分的原料制得：多元醇80

【技术实现步骤摘要】
一种水性聚氨酯填料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于化工及环保
，具体涉及一种水性聚氨酯填料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]移动床生物膜反应器(Moving Bed Biofilm Reactor，MBBR)是一类介于活性污泥法和固定生物膜法之间的高效新型反应器，其基本工作原理是向曝气池中投加一定比例的悬浮填料作为微生物的生长载体，通过微生物的作用，使污水得到净化处理。生长变厚的生物膜可以在水流和气体的冲刷作用下脱落，得到持续更新。由于填料对曝气的切割作用，大大提高了反应器中氧的传递效率。载体比表面积大，适合微生物吸附生长，可高效降解污水中有机污染物，载体上生物膜泥龄长，更加适宜硝化细菌生长，可显著提高硝化脱氮效果。
[0003]在MBBR的实际应用中，填料的选择尤为重要，要求填料具有比表面积大、表面粗糙、利于微生物附着、密度稍小于水(当挂上生物膜后密度与水相当)等特点。另外还需要耐磨耐腐蚀、机械强度高，保障长周期运行的稳定性及运行经济性。
[0004]聚氨酯填料是一类优异的污水处理填料，具有填料孔径可控，比表面积大等优点，用于污水提标改造，可有效提高污水处理负荷，解决场地紧张的问题，且加入此类填料的反应器对于污染物的处理都有很好效果，可实现污水的达标排放。但此类填料存在其疏水表面，导致生化系统挂膜时间长，微生物吸附不牢固、易脱落的问题。因此对MBBR填料进行改性以提高其亲水性和生物亲和性，从而提高微生物对废水中污染物的净化效率及运行稳定性的研究具有重要意义。
专利
技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种水性聚氨酯填料，以通过MBBR技术，有效去除污水中的可生物降解污染物。本专利技术提供的水性聚氨酯填料可以实现以下目的：(1)填料具有可控的密度范围和较大的比表面积，孔道结构可控；(2)填料具备较好的亲水性能，可实现微生物的有效附着，使反应器启动时间短；(3)填料机械强度高，耐磨耐腐蚀，使用寿命长；(4)经过本填料处理的污水，CODcr去除70％以上，氨氮去除率95％以上。
[0006]为此，本专利技术第一方面提供了一种水性聚氨酯填料，其由包括以下组分的原料制得：多元醇80
‑
100重量份、异氰酸酯35
‑
50重量份、亲水性纤维素1
‑
20重量份、琼脂糖0.2
‑
6重量份、活性炭0.5
‑
3重量份、发泡剂1
‑
13重量份、匀泡剂0.5
‑
1.5重量份、凝胶催化剂10
‑
13重量份。
[0007]本专利技术中，所述水性聚氨酯填料通常由所述原料混合、发泡和固化制得。
[0008]根据本专利技术的一些实施方式，所述水性聚氨酯填料由包括以下组分的原料混合反应制得：多元醇80
‑
90重量份、异氰酸酯35
‑
40重量份、亲水性纤维素3
‑
10重量份、琼脂糖1
‑
3重量份、活性炭2
‑
3重量份、发泡剂1
‑
5重量份、匀泡剂0.5
‑
1.5重量份、凝胶催化剂10
‑
13重
量份。
[0009]根据本专利技术的一些实施方式，所述亲水性纤维素选自羟乙基纤维素和羟丙基甲纤维素中的至少一种。
[0010]根据本专利技术的一些实施方式，所述多元醇选自聚醚多元醇和聚酯多元醇中的至少一种。
[0011]根据本专利技术的一些实施方式，所述聚醚多元醇的官能度为2
‑
3。
[0012]根据本专利技术的一些实施方式，所述聚醚多元醇的平均分子量为1500
‑
4500。
[0013]根据本专利技术的一些实施方式，所述聚醚多元醇为聚醚二元醇和聚醚三元醇中的至少一种。
[0014]根据本专利技术的一些实施方式，所述聚酯多元醇的平均分子量为2000
‑
4000。
[0015]根据本专利技术的一些实施方式，所述聚酯多元醇的官能度为2
‑
3。
[0016]根据本专利技术的一些实施方式，所述异氰酸酯选自二苯基甲二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和甲基环己基二异氰酸酯中的至少一种。
[0017]根据本专利技术的一些实施方式，所述发泡剂为水和二氯甲烷中的至少一种。
[0018]根据本专利技术，所述匀泡剂可以使用本领域常用或已知匀泡剂，用于增加各组分的溶性，起稳定泡沫和调节泡孔的作用，在一些优选的实施方式中，所述匀泡剂选自甲基硅油、二甲基硅油和羟基硅油中的至少一种。在一些优选的实施例中，所述匀泡剂为甲基硅油201。
[0019]根据本专利技术，所述凝胶催化剂为用于促进聚氨酯泡沫后段凝胶反应的催化剂，在一些优选的实施方式中，所述凝胶催化剂为三乙烯二胺、辛酸亚锡和二月桂酸二丁基锡中的至少一种。
[0020]根据本专利技术的一些实施方式，所述水性聚氨酯填料的比表面积大于2000m2/m3，孔隙率不小于90％，亲水角小于75
°
。
[0021]根据本专利技术的一些实施方式，所述水性聚氨酯填料的相对密度为1.10
‑
1.25kg/m3。
[0022]本专利技术第二方面提供了一种如本专利技术第一方面所述的水性聚氨酯填料的制备方法，其包括以下步骤：
[0023](1)将多元醇、亲水性纤维素、琼脂糖、活性炭、发泡剂、匀泡剂和凝胶催化剂进行第一混合，得到第一混合物；
[0024](2)将所得第一混合物与异氰酸酯进行第二混合后静置得到第二混合物；
[0025](3)将所得第二混合物发泡后进行固化，得到所述水性聚氨酯填料。
[0026]根据本专利技术的一些实施方式，步骤(3)还包括将固化后得到的产物进行切割从而使所述水性聚氨酯填料成正六面体颗粒，所述正六面体的边长为1
‑
5cm。
[0027]根据本专利技术的一些实施方式，所述第一混合的温度为20
‑
35℃。
[0028]根据本专利技术的一些实施方式，所述第一混合为在1000
‑
1500rpm的转速下进行搅拌，所述搅拌的时间为5
‑
10min。
[0029]根据本专利技术的一些实施方式，所述第二混合在室温下进行。
[0030]根据本专利技术的一些实施方式，所述第二混合为在1500
‑
2200rpm的转速下进行搅拌，所述搅拌的时间为2
‑
4min。
[0031]根据本专利技术的一些实施方式，所述静置的时间为5
‑
10min。
[0032]根据本专利技术的一些实施方式，所述发泡的时间为30
‑
60min。
[0033]根据本专利技术的一些实施方式，所述发泡的温度为15
‑
35℃。
[0034]根据本专利技术的一些实施方式，所述固化在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性聚氨酯填料，其由包括以下组分的原料制得：多元醇80
‑
100重量份、异氰酸酯35
‑
50重量份、亲水性纤维素1
‑
20重量份、琼脂糖0.2
‑
6重量份、活性炭0.5
‑
3重量份、发泡剂1
‑
13重量份、匀泡剂0.5
‑
1.5重量份、凝胶催化剂10
‑
13重量份，优选多元醇80
‑
90重量份、异氰酸酯35
‑
40重量份、亲水性纤维素3
‑
10重量份、琼脂糖1
‑
3重量份、活性炭2
‑
3重量份、发泡剂1
‑
5重量份、匀泡剂0.5
‑
1.5重量份、凝胶催化剂10
‑
13重量份。2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯填料，其特征在于，所述亲水性纤维素选自羟乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的至少一种；和/或所述多元醇选自聚醚多元醇和聚酯多元醇中的至少一种，优选所述聚醚多元醇的官能度为2
‑
3，所述聚醚多元醇的平均分子量为1500
‑
4500，更优选所述聚醚多元醇为聚醚二元醇和聚醚三元醇中的至少一种，和/或所述聚酯多元醇的平均分子量为2000
‑
4000，所述聚酯多元醇的官能度为2
‑
3；和/或所述异氰酸酯选自二苯基甲二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和甲基环己基二异氰酸酯中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的水性聚氨酯填料，其特征在于，所述发泡剂为水和二氯甲烷中的至少一种；和/或所述匀泡剂为甲基硅油、二甲基硅油和羟基硅油中的至少一种；和/或所述凝胶催化剂为三乙烯二胺、辛酸亚锡和二月桂酸二丁基锡中的至少一种。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的水性聚氨酯填料，其特征在于，所述水性聚氨酯填料的比表面积大于2000m2/m3，孔隙率不小于90％，亲水角小于75
°
，优选所述水性聚氨酯填料的相对密度为1.10
‑
1.25kg/m3。5.一种如权利要求1
‑
4中任一项所述的水性聚氨酯填料的制备方法，其包括以下步骤：(1)将多元醇、亲水性纤维素、琼脂糖、活性炭、发泡剂、匀泡剂和凝胶催化剂进行第一混合，得到第一混合物；(2)将所得第一混合物与异氰酸酯进行第二混合后静置得到第二混...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海龙，郭旻雯，栾金义，曹宗仑，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：