一种用于废水脱氮填料的功能材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于废水脱氮填料的功能材料，该功能材料为包含聚烯烃醇缩醛链段和聚烯烃酸钠链段的聚合物，该功能材料中具有羧酸钠基团。制备该功能材料时，用溶剂溶解聚烯烃醇、聚烯烃酸钠、引发剂、分散剂，搅拌使其进行聚合反应，得到纺丝原液；将纺丝原液依次经过凝固浴、拉伸浴，然后进行热定型，得到丝束；将丝束进行缩醛化，得到包含聚烯烃醇缩醛链段和聚烯烃酸钠链段的聚合物；然后再经过水洗、干燥，得到一种用于废水脱氮填料的功能材料。由于本发明专利技术的材料是一种用于废水脱氮填料的功能材料，具有聚烯烃酸钠链段和羧酸钠基团，因此具有较好的亲水性，易于微生物附着，且与废水中的铵根离子发生离子交换，提高了废水处理的脱氮率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
随着人们生活水平的提高，对环境质量的要求也越来越高。自20世纪80年代以来，我国许多湖泊水库水体趋于富营养化并呈加重趋势，如太湖、滇池、官厅水库等水体的富营养化问题，已对生态系统和社会经济发展构成了很大的影响和制约。水质的氮污染会对水生动植物和人类带来严重危害，在这种严峻的情况下有必要研究高效的废水脱氮材料。近年来，在废水及微污染水处理领域，生物膜法得到了越来越广泛的应用。生物膜法的核心是填料技术。填料作为微生物的载体，影响着微生物的生长、繁殖、脱落和形态，因而，对生化反应的运行效果及能耗都有十分重要的影响。填料按弹性分类，可以分为软性、 半软性、硬性等填料。国内当今应用较多的是弹性填料和组合填料等，但都存在微生物不易挂膜、亲水性差等缺点，因此开发一种新型废水脱氮填料有很大的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种易于微生物挂膜、亲水性好且具有离子交换功能的用于废水脱氮填料的功能材料及其制备方法。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是一种用于废水脱氮填料的功能材料，所述的一种用于废水脱氮填料的功能材料为包含聚烯烃醇缩醛链段和聚烯烃酸钠链段的聚合物，所述的一种用于废水脱氮填料的功能材料中具有羧酸钠基团。优选的，制备所述的一种用于废水脱氮填料的功能材料的原料包括35%_78. 48% 重量百分比的溶剂、10%-30%重量百分比的聚烯烃醇、10%-30%重量百分比的聚烯烃酸钠、 0. 01%-0· 8%重量百分比的引发剂、0. 01%_0· 2%重量百分比的终止剂、1. 5%-4%重量百分比的分散剂。优选的，所述的溶剂为硫氰酸钠溶液。优选的，所述的聚烯烃醇为聚乙烯醇、聚丙烯醇中的一种或两种复配。优选的，所述的聚烯烃酸钠为聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸钠中的一种或其任意混合的混合物。优选的，所述的引发剂为偶氮二异丁腈或过硫酸钾。优选的，所述的终止剂为醋酸或乙二胺四乙酸四钠盐。优选的，所述的分散剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠中的一种或其任意混合的混合物。优选的，所述的一种用于废水脱氮填料的功能材料中还结合有纳米粉体。优选的，所述的纳米粉体为硅藻土、高岭土、沸石、蒙脱土中的一种或其任意混合的混合物。一种用于废水脱氮填料的功能材料的制备方法，包括如下步骤(1)用所述的溶剂溶解所述的聚烯烃醇、所述的聚烯烃酸钠、所述的引发剂、所述的分散剂，搅拌使其进行聚合反应，达到反应时间后加入终止剂终止聚合反应，得到纺丝原液， 所述的纺丝原液为包含聚烯烃醇链段和聚烯烃酸钠链段的嵌段聚合物；(2)将所述的纺丝原液依次经过凝固浴、拉伸浴，然后进行热定型，得到丝束；(3)将所述的丝束进行缩醛化，得到包含聚烯烃醇缩醛链段和聚烯烃酸钠链段的聚合物；然后再经过水洗、干燥，得到所述的一种用于废水脱氮填料的功能材料。优选的，所述的步骤(1)中，所述的聚合反应的温度为60_85°C。优选的，所述的步骤(1)中，所述的搅拌的速度为200-600r/min。优选的，所述的步骤(1)中，所述的聚合反应后，再加入所述的纳米粉体，以 500-1000r/min的速度搅拌0. 5-3小时，使所述的纳米粉体与所述的嵌段聚合物相结合。优选的，所述的步骤(2)中，所述的凝固浴中的温度为30-50°C，所述的凝固浴中的溶剂为浓度为30%-42%的硫酸钠溶液，所述的嵌段聚合物在所述的凝固浴中的停留时间为10-60秒。优选的，所述的步骤(2)中，所述的拉伸浴包括第一拉伸浴、湿热拉伸浴；所述的第一拉伸浴中的温度为90-99°C，所述的第一拉伸浴中的溶剂为浓度为365-370g/L的硫酸钠溶液；所述的湿热拉伸浴中的溶剂为浓度为36. 5%-37. 5%的硫酸钠溶液；所述的拉伸浴的最大拉伸倍数为10-12倍。优选的，所述的步骤(2)中，所述的热定型的温度为200_245°C，所述的热定型的时间为0. 5-2min。优选的，所述的步骤(3)中，所述的缩醛化所使用的缩醛化剂为浓度为25_35g/L 的甲醛、乙醛、丙醛、丁醛中的一种；所述的缩醛化所使用的催化剂为浓度为225-315g/L的硫酸；所述的缩醛化所使用的阻溶胀剂为浓度为70-200g/L的硫酸钠。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点1、由于本专利技术的一种用于废水脱氮填料的功能材料具有聚烯烃酸钠链段，因此具有较好的亲水性，且易于微生物附着。2、由于本专利技术的一种用于废水脱氮填料的功能材料具有羧基钠基团，可与废水中的铵根离子发生离子交换，使铵根离子吸附到该功能材料上，便于微生物的去氮，从而提高了废水处理的脱氮率。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步描述。实施例一准备如下原料55%重量百分比的硫氰酸钠、17%重量百分比的聚乙烯醇、13%重量百分比的聚甲基丙烯酸钠、0. 15%重量百分比的偶氮二异丁腈、0. 15%重量百分比的乙二胺四乙酸四钠盐、1.7%重量百分比的十二烷基磺酸钠、13%重量百分比的蒙脱土。其中，硫氰酸钠作为溶剂，偶氮二异丁腈作为引发剂，乙二胺四乙酸四钠盐作为终止剂，十二烷基磺酸钠作为分散剂。用硫氰酸钠溶解聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸钠、十二烷基磺酸钠加入反应釜中，控制温度在60-70°C，加入偶氮二异丁腈引发聚合反应，反应6-8小时后加入乙二胺四乙酸四钠盐终止聚合反应，得到包含聚烯烃醇链段和聚烯烃酸钠链段的嵌段聚合物。再加入蒙脱土， 以500-1000r/min的速度搅拌0. 5-2小时，得到无色透明粘稠的纺丝原液。将纺丝原液依次经过凝固浴、拉伸浴，然后进行热定型，得到丝束。凝固浴中的溶剂为浓度为30%-42%的硫酸钠溶液，温度为30-50°C，停留时间为10-60秒。拉伸浴包括第一拉伸浴、湿热拉伸浴；第一拉伸浴中的温度为90-99°C，第一拉伸浴中的溶剂为浓度为 365-370g/L的硫酸钠溶液；湿热拉伸浴中的溶剂为浓度为36. 5%_37. 5%的硫酸钠溶液；拉伸浴的最大拉伸倍数为10-12倍。热定型的温度为200-M5°C，热定型的时间为0. 5-2min0将丝束进行缩醛化，得到包含聚烯烃醇缩醛链段和聚烯烃酸钠链段的聚合物。缩醛化所使用的缩醛化剂为浓度为25-35g/L的甲醛、乙醛、丙醛、丁醛中的一种；缩醛化所使用的催化剂为浓度为225-315g/L的硫酸；缩醛化所使用的阻溶胀剂为浓度为70-200g/L的硫酸钠。最后将包含聚烯烃醇缩醛链段和聚烯烃酸钠链段的聚合物经过水洗、干燥，得到一种用于废水脱氮填料的功能材料。将该功能材料编织成特定形状，即得到用于废水脱氮的填料。实施例二准备如下原料57%重量百分比的硫氰酸钠、15%重量百分比的聚丙烯醇、10%重量百分比的聚甲基丙烯酸钠、0.洲重量百分比的偶氮二异丁腈、0.洲重量百分比的醋酸、1.6%重量百分比的十二烷基苯磺酸钠、16%重量百分比的高岭土。其中，硫氰酸钠作为溶剂，偶氮二异丁腈作为引发剂，醋酸作为终止剂，十二烷基苯磺酸钠作为分散剂。用硫氰酸钠溶解聚丙烯醇、聚甲基丙烯酸钠、十二烷基苯磺酸钠加入反应釜中，控制温度在70-80°C，加入偶氮二异丁腈引发聚合反应，反应7小时后加入醋酸终止聚合反应，得到包含聚烯烃醇链段和聚烯烃酸钠链段的嵌段聚合物。再加入高岭土，以500-10001·/ min的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于废水脱氮填料的功能材料，其特征在于：所述的一种用于废水脱氮填料的功能材料为包含聚烯烃醇缩醛链段和聚烯烃酸钠链段的聚合物，所述的一种用于废水脱氮填料的功能材料中具有羧酸钠基团。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘景明，徐岩，朱志荣，王红专，刘慧，徐春浩，乔淑媛，
申请(专利权)人：江苏苏净集团有限公司，同济大学，
类型：发明
国别省市：32