一种用于大豆废水处理的聚乙烯悬浮发泡填料制造技术

本发明专利技术属于水处理材料领域，具体涉及一种用于大豆废水处理的聚乙烯悬浮发泡填料。本发明专利技术首次使用了超临界CO2发泡制备悬浮填料，以聚乙烯作为主体支撑材料，内部为超临界CO2发泡形成的多孔结构，为了弥补大孔隙带来的力学性能下降，本发明专利技术通过添加马来酸酐接枝聚合物提升秸秆纤维在聚乙烯体系中的分散，改善了两者界面相容性，使秸秆纤维分布更均匀，最后本发明专利技术通过营养剂预处理实现了悬浮发泡填料的快速挂膜，可在短周期内显著降低大豆废水中的COD浓度。COD浓度。COD浓度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于大豆废水处理的聚乙烯悬浮发泡填料


[0001]本专利技术属于水处理材料领域，具体涉及一种用于大豆废水处理的聚乙烯悬浮发泡填料。

技术介绍

[0002]大豆废水属于高浓度有机废水，主要来源于豆制品生产废水和设备冲洗废水，其中COD浓度一般超过15000mg/L。
[0003]大豆废水含有蛋白质、脂肪、淀粉等有机物，有较好的生物降解性，适宜用生物处理法进行处理，其中，好氧生物膜法是大豆废水处理最为有效的方法之一，使微生物附着在悬浮填料表面，大豆废水在流经悬浮填料表面过程中，以其有机污染物作为营养物，为生物膜上的微生物所吸附和转化，使大豆废水得到净化，微生物自身也得以繁衍增殖，显然，针对大豆废水中超高含量的有机污染物，悬浮填料的挂膜性能决定最终出水效果。
[0004]现有的悬浮填料生物膜工艺是将轻质多孔悬浮载体直接投加到水处理构筑物中，依靠曝气和水流作用使其处于流化或蠕动状态，微生物附着生长在悬浮填料上，填料表面形成生物膜，随混合液的回旋翻转移动而去除污水中的污染物，可以方便地通过调节填料的投放比来处理不同的污水，以适应不同水质的变化。该工艺的核心是比重接近于水的悬浮填料，其形状主要为球状、圆筒状或粒状。
[0005]悬浮填料的选择应综合考虑悬浮填料的比表面积、孔隙、表面粗糙程度等性能，悬浮填料的比表面积越大，微生物的附着点越多，微生物产生速度越快，承载微生物的数量就越多，尤其在大豆废水处理过程中，这一性能指标更为关键。
[0006]发泡工艺在悬浮填料已有应用，以发泡工艺增大比表面积时，会导致填料发泡孔径减小，由于大豆废水内的固含量浓度较高，造成填料易堵塞，填料密度增加，流经悬浮填料的水流阻力增大，不利于水处理。其次，发泡使悬浮填料的孔隙率变大，其容积利用率也显著增加，水流阻力变小，减少了堵塞和短流的可能性；但孔隙率越高，会导致比表面积和机械强度减小，因此，填料的孔隙率应适度。最后，悬浮填料的表面粗糙程度决定着能否快速形成生物膜，粗糙程度越大，挂膜速率越快，磨擦碰撞时生物膜不易脱落。
[0007]目前有一些悬浮填料通过机械打泡法或是化学发泡法制备多孔结构以此提高比表面积和表面粗糙度，但是上述两种方法均存在较大缺陷，机械打泡仅适用于制备聚氨酯、聚乙烯醇缩甲醛等泡沫填料，还需要加入表面活性剂、酸类催化剂等，此种填料不仅制备繁杂，关键其在水中长期浸泡后溶出有害物质，造成二次污染；同样，化学发泡法也需要加入发泡剂、表面活性剂，溶出的有害物质更多。
[0008]因此，寻找一种针对能够迅速处理大豆废水超高COD含量的悬浮填料，并优化得到安全的、具有良好加工性能的填料配方，以及可控孔隙的制备方法是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于大豆废水处理的聚乙烯悬浮发泡填
料，本专利技术首次使用了超临界CO2发泡制备悬浮填料，为了弥补大孔隙带来的力学性能下降，本专利技术通过添加马来酸酐接枝聚合物提升秸秆纤维在聚乙烯体系中的分散，改善了两者界面相容性，使秸秆纤维分布更均匀，最后本专利技术通过营养剂预处理实现了悬浮填料的快速挂膜，通过生物流化床反应池，检测了运行期间悬浮填料对COD的去除效果。
[0010]在本专利技术中，为了简化描述，除非特殊说明，所述“悬浮填料”“悬浮发泡填料”均指本专利技术的一种用于大豆废水处理的聚乙烯悬浮发泡填料。
[0011]具体的，本专利技术的技术方案如下：
[0012]一种用于大豆废水处理的聚乙烯悬浮发泡填料，所述聚乙烯悬浮发泡填料包括如下重量份数的组分：40～60份聚乙烯、5～10份马来酸酐接枝聚合物、5～10份壳聚糖、1～10份无机填料、3～5份钛酸酯、0.5～2份活性剂、3～5份天然纤维、3～6份塑化剂、0.5～1份润滑剂；
[0013]所述聚乙烯悬浮发泡填料以聚乙烯作为主体支撑材料，内部为超临界CO2发泡形成的多孔结构。
[0014]进一步的，所述无机填料包括轻质碳酸钙、高岭土、硅藻土、钙矾石中的至少一种，所述天然纤维为秸秆纤维。
[0015]进一步的，所述活性剂为硝化细菌、反硝化细菌、COD降解菌、生物酶、氨基酸、多糖、蛋白质、蛋白酶、腐殖酸、小分子有机酸中的至少一种，所述马来酸酐接枝聚合物为马来酸酐接枝聚乙烯，所述塑化剂为邻苯二甲酸二辛酯或乙酰柠檬酸三丁酯。
[0016]进一步的，所述润滑剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、EVA蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、乙撑双硬脂酰胺、石蜡、氧化聚乙烯蜡中的至少一种。
[0017]进一步的，所述超临界CO2发泡形成的多孔结构的平均孔径为200～400μm。
[0018]进一步的，本专利技术所述聚乙烯悬浮发泡填料表观密度介于0.93～1.01g/cm3，比表面积≥420m2/m3；悬浮发泡填料的形状为球状或圆筒状，其直径≤15mm。
[0019]本专利技术还提供上述一种用于大豆废水处理的聚乙烯悬浮发泡填料的制备方法，包括如下步骤：
[0020]S1：将聚乙烯、无机填料、天然纤维、塑化剂、钛酸酯，混合混炼5～10min；
[0021]S2：150～180℃下再依次加入壳聚糖、马来酸酐接枝聚合物继续混炼，加入塑化剂、润滑剂双螺杆挤出熔融混合，得到混合熔体；
[0022]S3：混合熔体进入模具高压釜，先排出气体，后加压，按重量份数，通入1～2份超临界CO2流体，150～180℃下，保温保压30～60mi n，1～3.5s内完全泄压，发泡，冷却，得到成型填料；
[0023]S4：取活性剂分散于水中，优选的，加入FeCl3·
6H2O至Fe
3+
浓度为5～10mg/L，成型填料浸泡于上述溶液30～60min，取出干燥，得到聚乙烯悬浮发泡填料。
[0024]进一步的，S1中，所述混合混炼的温度为160～180℃。
[0025]进一步的，S3中，混合熔体进入模具高压釜，先排出气体，后加压至10～30MPa，按重量份数，通入2份超临界CO2流体，150～180℃下，保温保压30～60min，2.5s内完全泄压，发泡，冷却，得到成型填料。
[0026]本专利技术的有益效果在于：
[0027]1.本专利技术通过超临界CO2发泡使悬浮填料内部形成多孔结构，比表面积和表面粗
糙程度相对较大，微生物能够较好地附着在填料表面及内部，挂膜量大，进而产生的微生物种类丰富，可以形成细菌
‑
原生动物
‑
后生动物的食物链，从而增强大豆废水的处理效果；相比传统的化学发泡法，超临界CO2发泡为物理发泡，填料基体更纯净，泡孔孔径可控且均匀，不会溶出有害物质导致二次污染，更适用于水处理；
[0028]2.本专利技术通过添加价廉易得的秸秆纤维显著提升了悬浮填料的机械性能，降低了生产成本，并以少量马来酸酐接枝聚乙烯使秸秆纤维的分布更加均匀，改善了界面相容性；
[0029]3.本专利技术通过调整超临界CO2发泡工艺的泄压时间，控制了悬浮填料的孔径，我们发现加入一定量的壳聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于大豆废水处理的聚乙烯悬浮发泡填料，其特征在于，所述聚乙烯悬浮发泡填料包括如下重量份数的组分：40～60份聚乙烯、5～10份马来酸酐接枝聚合物、5～10份壳聚糖、1～10份无机填料、3～5份钛酸酯、0.5～2份活性剂、3～5份天然纤维、3～6份塑化剂、0.5～1份润滑剂；所述聚乙烯悬浮发泡填料以聚乙烯作为主体支撑材料，内部为超临界CO2发泡形成的多孔结构。2.如权利要求1所述的一种用于大豆废水处理的聚乙烯悬浮发泡填料，其特征在于，所述无机填料包括轻质碳酸钙、高岭土、硅藻土、钙矾石中的至少一种，所述天然纤维为秸秆纤维。3.如权利要求1所述的一种用于大豆废水处理的聚乙烯悬浮发泡填料，其特征在于，所述活性剂为硝化细菌、反硝化细菌、COD降解菌、生物酶、氨基酸、多糖、蛋白质、蛋白酶、腐殖酸、小分子有机酸中的至少一种，所述马来酸酐接枝聚合物为马来酸酐接枝聚乙烯，所述塑化剂为邻苯二甲酸二辛酯或乙酰柠檬酸三丁酯。4.如权利要求1所述的一种用于大豆废水处理的聚乙烯悬浮发泡填料，其特征在于，所述润滑剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、EVA蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、乙撑双硬脂酰胺、石蜡、氧化聚乙烯蜡中的至少一种。5.如权利要求1所述的一种用于大豆废水处理的聚乙烯悬浮发泡填料，其特征在于，所述超临界CO2发泡形成的多孔结构的平均孔径为200～400μm。6.一种用于大豆废水处理的聚乙烯悬浮发泡填料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将聚乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：马萌萌，潘顺祥，孙晶，丁士锋，
申请(专利权)人：山东中安生物安全检测有限公司，
类型：发明
国别省市：