一种硫铁复合聚氨酯泡沫填料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于聚氨酯泡沫填料技术领域，尤其涉及一种硫铁复合聚氨酯泡沫填料及其制备方法和应用。制备方法包括：分别将硫粉、铁粉和活性炭粉和硅烷偶联剂的醇溶液第一混合，进行加热改性，分别得到改性硫粉、改性铁粉和改性活性炭粉；将所述改性硫粉、改性铁粉和改性活性炭粉和乙二醇进行初混后，所得初混料与4,4'

【技术实现步骤摘要】
一种硫铁复合聚氨酯泡沫填料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于聚氨酯泡沫填料
，尤其涉及一种硫铁复合聚氨酯泡沫填料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]城市污水对水资源的污染越来越受到人们的关注，尤其是氮、磷等植物营养元素对水资源的污染。氮、磷是生物体的重要营养元素，随污水进入水体后会引起水体富营养化。使水中藻类大量繁殖，导致水体生态环境恶化、鱼类死亡、产生恶臭。目前处理氮磷污染物的主流方法仍是生物法，但随着国家和地方排放标准的提高，传统的生物方法往往效果不尽人意。因此通过在废水处理过程中投加生物填料，增强微生物代谢活性和抗冲击性，加强生物脱氮效率是强化废水生物处理的有效手段之一。
[0003]聚氨酯泡沫载体是一种理想的微生物生长介质，具有高孔隙率和高比表面积，可用于固定微生物，具有良好的机械强度而且成本更低。聚氨酯固定微生物方法克服了传统的活性污泥污水处理方法的缺点，有利于提高生物反应器内微生物的浓度和纯度，能保持菌种的高效性和稳定性，易于控制，有利于去除氮和高浓度有机物或某些难降解物质。
[0004]厌氧氨氧化与硫自养反硝化均是当前水处理脱氮领域内的研究方向，而两者在原理上存在互补的条件，且生存环境较为接近，因此将两者耦合可以得到较为理想的脱氮效果。而两者的共生关键在于硫自养反硝化，而硫粒由于其物理性质，通常不易于被微生物利用。因此，为促进厌氧氨氧化与硫自养反硝化更好的耦合，通常将硫铁负载于聚氨酯泡沫内，得到改性聚氨酯泡沫填料。
[0005]然而，目前制备改性聚氨酯泡沫填料通常采用一步法，即将组分和原料混合进行制备，比如申请号为CN201710957354.9的中国专利，直接将无机粒子与原料混合后进行发泡制备聚氨酯泡沫，上述方法并不能很好的将改性组分均匀分布在填料内部。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种硫铁复合聚氨酯泡沫填料及其制备方法和应用，本专利技术提供的制备方法制备得到的硫铁复合聚氨酯泡沫填料中改性组分(硫、铁和活性炭)能够均匀分散于填料内部。
[0007]为了实现以上目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种硫铁复合聚氨酯泡沫填料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]分别将硫粉、铁粉和活性炭与硅烷偶联剂的醇溶液第一混合，进行加热改性，分别得到改性硫粉、改性铁粉和改性活性炭；
[0010]将所述改性硫粉、改性铁粉、改性活性炭和乙二醇进行初混后，所得初混料与4,4'
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二苯甲烷二异氰酸酯和缓聚剂第二混合，进行第一预聚反应，得到所述硫铁复合聚氨酯预聚体；
[0011]将所述硫铁复合聚氨酯预聚体、1,4
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丁二醇、4,4'
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二苯甲烷二异氰酸酯和胺锡催
化剂第三混合，依次进行发泡反应和固化，得到硫铁复合聚氨酯泡沫填料。
[0012]优选地，所述改性硫粉和所述改性铁粉的质量比为10～15：5～10；所述改性硫粉和所述改性活性炭粉的质量比为10～15：1～3。
[0013]优选地，所述硅烷偶联剂的醇溶液中硅烷偶联剂的质量浓度为1.8～2.2％，所述硫粉和所述硅烷偶联剂的醇溶液的质量比为3～7：100；所述铁粉和所述硅烷偶联剂的醇溶液的质量比为3～7：100；所述活性炭和所述硅烷偶联剂的醇溶液的质量比为3～7：100。
[0014]优选地，所述第二混合时，所述改性硫粉和所述4,4'
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二苯甲烷二异氰酸酯的质量比为1：3～6；所述乙二醇和所述4,4'
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二苯甲烷二异氰酸酯的质量比为1：0.2～0.8。
[0015]优选地，所述第一预聚反应的温度为80～85℃，保温时间为1.5～2h。
[0016]优选地，所述第三混合时，所述硫铁复合聚氨酯预聚体和所述1,4
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丁二醇的质量比为1：45～55；所述硫铁复合聚氨酯预聚体和所述4,4'
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二苯甲烷二异氰酸酯的质量比为1：25～45。
[0017]优选地，所述发泡反应的温度为90～110℃，保温时间为10～20min。
[0018]优选地，所述固化的温度为75～85℃，保温时间为10～12h。
[0019]本专利技术还提供了上述所述的制备方法制备得到的硫铁复合聚氨酯泡沫填料。
[0020]本专利技术还提供了上述所述的制备方法制备得到的硫铁复合聚氨酯泡沫填料或上述所述的硫铁复合聚氨酯泡沫填料在污水处理中的应用。
[0021]本专利技术提供了一种硫铁复合聚氨酯泡沫填料的制备方法，包括以下步骤：分别将硫粉、铁粉、活性炭粉和硅烷偶联剂的醇溶液第一混合，进行加热改性，分别得到改性硫粉、改性铁粉和改性活性炭粉；将所述改性硫粉、改性铁粉、改性活性炭粉和乙二醇进行初混后，所得初混料与4,4'
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二苯甲烷二异氰酸酯和缓聚剂第二混合，进行第一预聚反应，得到所述硫铁复合聚氨酯预聚体；将所述硫铁复合聚氨酯预聚体、1,4
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丁二醇、4,4'
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二苯甲烷二异氰酸酯和胺锡催化剂第三混合，依次进行发泡反应和固化，得到硫铁复合聚氨酯泡沫填料。本专利技术首先对无机粒子(硫粉、铁粉和活性炭粉)进行表面改性处理，让其能够更好的亲和乙二醇，然后，将无机粒子依次与乙二醇和4,4'
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二苯甲烷二异氰酸酯混合，由于无机粒子在乙二醇中的分布较为均匀，因此，加入4,4'
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二苯甲烷二异氰酸酯后，4,4'
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二苯甲烷二异氰酸酯能够与乙二醇的预聚反应会直接在无机粒子表面进行，因此，能够保证无机粒子在预聚体中的均匀分布，同时加入缓聚剂给予充分的时间使得到的预聚体沉积并紧密附着在无机粒子表面。然后，本专利技术以生成的有机体硫铁复合聚氨酯预聚体为原料和1,4
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丁二醇、4,4'
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二苯甲烷二异氰酸酯混合后，发泡得到硫铁复合聚氨酯泡沫填料；有机体硫铁复合聚氨酯预聚体和4,4'
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二苯甲烷二异氰酸酯和1,4
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丁二醇具有良好的相容性，发泡反应过程中，能够保证无机组分在填料中不易流失，从而保证无机组分在填料中的含量。另外，先将无机粒子发泡得到硫铁复合聚氨酯预聚体，并以硫铁复合聚氨酯预聚体为原料，原位聚合，得到最终产物，可以有效提高无机粒子在成品中的均匀度。
附图说明
[0022]图1为反应器R1处理含氮废水的效果图；
[0023]图2为反应器R2处理含氮废水的效果图；
[0024]图3为反应器R3处理含氮废水的效果图；
[0025]图4为硫元素浓度
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半径关系曲线图；
[0026]图5为铁元素浓度
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半径关系曲线图。
具体实施方式
[0027]本专利技术提供了硫铁复合聚氨酯泡沫填料的制备方法，包括以下步骤：
[0028]分别将硫粉、铁粉和活性炭与硅烷偶联剂的醇溶液第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫铁复合聚氨酯泡沫填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：分别将硫粉、铁粉和活性炭与硅烷偶联剂的醇溶液第一混合，进行加热改性，分别得到改性硫粉、改性铁粉和改性活性炭；将所述改性硫粉、改性铁粉、改性活性炭和乙二醇进行初混后，所得初混料与4,4'
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二苯甲烷二异氰酸酯和缓聚剂第二混合，进行第一预聚反应，得到所述硫铁复合聚氨酯预聚体；将所述硫铁复合聚氨酯预聚体、1,4
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丁二醇、4,4'
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二苯甲烷二异氰酸酯和胺锡催化剂第三混合，依次进行发泡反应和固化，得到硫铁复合聚氨酯泡沫填料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性硫粉和所述改性铁粉的质量比为10～15：5～10；所述改性硫粉和所述改性活性炭粉的质量比为10～15：1～3。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂的醇溶液中硅烷偶联剂的质量浓度为1.8～2.2％，所述硫粉和所述硅烷偶联剂的醇溶液的质量比为3～7：100；所述铁粉和所述硅烷偶联剂的醇溶液的质量比为3～7：100；所述活性炭和所述硅烷偶联剂的醇溶液的质量比为3～7：100。4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘波，吴圣凯，范遥，隆添翼，史航，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：