[发明专利]一种亲水性塑料填料液相氧化改性方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种填料的改性方法，特别是涉及一种亲水性塑料填料液相氧化改性方法， 主要用于生物膜反应器填料的改性。

背景技术

生物膜反应器是在反应器中添加各种填料以便微生物附着生长使在填料上形成了一层生 物构成的类似于膜的结构的反应器。目前，该技术在生活污水、工业废水处理中应用比较广。

填料是影响生物膜反应器水处理性能的主要因素，填料的材质有多种，如：聚乙烯、聚 丙烯、聚氯乙烯、聚氨酯和陶瓷等材质；填料的形状也有多种，如：鲍尔环、多面空心球和 K₃等形式。目前市场上常见的填料为高分子聚合物直接注塑而成的各种形状的普通填料，但 这些聚合高分子材质的填料亲水性能和生物亲和性较差，使微生物不易附着，导致在挂膜速 度、挂膜量及膜与填料的紧密度方面较差。

填料常用的改性方法有：表面改性和共混改性。表面改性主要是用化学或物理方法在填 料表面接枝上一些有用的官能团，提高填料的挂膜性能，其改性方向主要为表面亲水化和表 面带电改性；共混改性主要是在在填料制作过程中加入一些添加剂进行改性，使改性物质均 匀的分散到填料内部，其改性方向主要为亲水改性、生物亲和改性、活性炭改性和磁化改性。

表面改性的研究主要有空气氧化法、液相氧化法、等离子体氧化法和电化学氧化法。液 相氧化法主要是采用硝酸、酸性重铬酸钾、次氯酸钠等强氧化性液体，对材料表面进行氧化 处理，使材料表面变粗糙或极性基团(羧基、羟基等含氧基团)增多，从而提高材料表面性 能且液相氧化处理较其它氧化法处理比较温和。

现有的改性方法具有如下缺点：塑料填料表面呈疏水性、使其在MBBR工艺中挂膜周期 长、影响微生物在膜表面的生长状态和附着量、生物菌群的生长结构以及微生物膜对废水的 处理效果不佳。

发明内容

本发明的目的就是为了克服和解决现有的塑料填料表面呈疏水性、使其在MBBR工艺中 挂膜周期长、影响微生物在膜表面的生长状态和附着量、生物菌群的生长结构以及微生物膜 对废水的处理效果的问题。

针对以上缺点及问题，研究发明一种常用聚乙烯、聚丙烯等塑料填料表面亲水性改性的 制备方法，它从材料的改性着手，依据材料表面的疏水性，引入亲水基团，从而改善材料表 面的亲水性，即将塑料填料浸泡在不同温度、时间、浓度的酸液中可提高塑料填料的亲水性， 也是本发明用于改善塑料填料表面亲水性能的方法。

一种亲水性塑料填料液相氧化改性方法，包括如下步骤：将塑料填料放入氧化剂中进行 液相氧化改性后，自然晾干得到产品，所述氧化剂为浓硫酸、硝酸或二者的混合溶液。

本发明所述的亲水性塑料填料液相氧化改性方法，其中，所述氧化剂为浓度18mol/L的 浓硫酸，液相氧化改性的温度为40℃～100℃、时间为0.25～24h。

本发明所述的亲水性塑料填料液相氧化改性方法，其中，所述氧化剂为浓度1mol/L的硝 酸，液相氧化改性的温度为80～100℃、时间为1～6h。

本发明所述的亲水性塑料填料液相氧化改性方法，其中，所述氧化剂为浓硫酸和硝酸的 混合溶液、温度为室温～40℃、时间为4～10h、浓硫酸和硝酸的摩尔浓度比为(0.25～1)：18。

本发明所述的亲水性塑料填料液相氧化改性方法，其中，所述浓硫酸的浓度为18mol/L， 所述硝酸的浓度为1mol/L。

本发明所述的亲水性塑料填料液相氧化改性方法，其中，所述塑料填料为PP、PE、PVC 中的一种或几种的混合物。

本发明所述的亲水性塑料填料液相氧化改性方法，其中：

进行液相氧化改性前，对所述塑料填料进行预处理，具体包括如下步骤：将塑料填料依 次用丙酮、无水乙醇和去离子水在超声波清洗器中分别清洗15min，自然晾干备用；采用本 发明的预处理方法能有效地清除塑料填料表面的有机物，清洗效果好。

进行液相氧化后，对所述塑料填料进行后处理，具体包括如下步骤：用PBS磷酸盐缓冲 溶液充分洗涤所述塑料填料，直至填料表面呈中性，自然晾干得到产品。本发明的后处理方 法的优点：主要是让填料表面的pH呈中性，易于微生物附着。

本发明所述的亲水性塑料填料液相氧化改性方法得到的产品，即改性后的亲水性塑料填 料。

本发明所述的改性后的亲水性塑料填料在污水处理中的应用。