[发明专利]一种发泡聚乙烯醇缩甲醛微生物载体及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种发泡聚乙烯醇缩甲醛微生物载体及其制备方法。

【背景技术】

生物膜法、活性污泥-生物膜法工艺中以载体作为固定化微生物的场所，具有较高的生物富集度。常用的生物载体有玻璃材料、沸石、陶粒、活性炭、硅藻土、各类树脂、塑料、纤维等。但是这些载体只能在载体的表面形成生物膜，生物量相对较少，微生物环境相对单一，同时存在强度不够、耐磨性差、比表面积小、生物稳定性差等缺点。

近年来，多孔聚合物载体是备受关注一类新型载体，主要用于微生物挂膜生长，增加体系内微生物的总量。同时，在多孔载体内可固定化各种不同的微生物群，例如：在载体表面可以附着生长硝化细菌，达到硝化目的。由于氧气在载体内的扩散阻力，容易在载体内形成厌氧区和好氧区，使好氧及厌氧微生物同时存在，接近载体中心的部分处于缺氧状态，造成有利于反硝化过程的环境，促进硝化、反硝化的同时进行。但是目前的一些多孔载体由于载体比表面积较小、生物亲和性较差，不能有效的固定微生物，在载体中不能稳定的形成多样的环境。例如，沸石的比表面积为26.5m²·g^-1，PCL载体的比表面积为仅0.346m2·g-1，常用的聚氨酯海绵载体的比表面积在80-120m²·g^-1之间。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种发泡聚乙烯醇缩甲醛微生物载体，具有亲水性好、比表面积大、孔隙率高、生物结合力强等优点。

本发明是这样实现上述技术问题之一的：

一种发泡聚乙烯醇缩甲醛微生物载体，所述微生物载体为通过聚合反应制备的聚乙烯醇缩甲醛高分子聚合物，所述微生物载体通过载体弹性增强剂发泡改性，所述载体弹性增强剂为活性炭颗粒、硅藻土、高岭土、粉煤灰、二氧化硅中至少一种。

进一步地，聚合反应制备所述微生物载体所用的原料及其含量如下：

聚乙烯醇PVA：3%～9wt%；

载体弹性增强剂：1%～10wt%，载体弹性增强剂粒度：10-200μm；

4～5mol/L的硫酸：8-10wt%；

40%的甲醛：3～9wt%；

乙二醇：4～11wt%；

淀粉：0.2～1wt%；

水：40～90wt%。

进一步地，所述聚乙烯醇PVA的分子量为1750±50。

进一步地，所述硫酸的浓度为4.7mol/L。

进一步地，所述微生物载体所具有的高弹性模量：5.0×10⁷-7.0×10⁷Pa；比表面积为：100-300m²·g^-1

本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种发泡聚乙烯醇缩甲醛微生物载体的制备方法，能够克服现有多孔载体不能有效固定微生物和载体中难以形成多样化环境等问题。

本发明是这样实现上述技术问题之二的：

一种发泡聚乙烯醇缩甲醛微生物载体的制备方法，所述制备方法如下：

步骤10、将淀粉、聚乙烯醇PVA水溶液置于90℃的水浴中，机械搅拌至溶解，再加入乙二醇、硫酸；

步骤20、将上述溶液在60-80℃下搅拌均匀，缓慢加入甲醛，以及加入载体弹性增强剂，同时迅速提高搅拌速度至450-700rpm，控制反应时间20min，形成泡沫溶液；

步骤30、将泡沫溶液浇注入模具内，在60-80℃条件下反应18-22h，即得发泡聚乙烯醇缩甲醛微生物载体。

进一步地，聚合反应制备所述微生物载体所用的原料及其含量如下：

聚乙烯醇PVA：3%～9wt%；

载体弹性增强剂：1%～10wt%，载体弹性增强剂粒度：10-200μm；

4～5mol/L的硫酸：8-10wt%；

40%的甲醛：3～9wt%；

乙二醇：4～11wt%；

淀粉：0.2～1wt%；

水：40～90wt%；

所述载体弹性增强剂为活性炭颗粒、硅藻土、高岭土、粉煤灰、二氧化硅中至少一种。

进一步地，所述聚乙烯醇PVA的分子量为1750±50。

进一步地，所述硫酸的浓度为4.7mol/L。