[发明专利]一种热塑性树脂固定生物质炭的生物载体制备方法

说明书

本发明公开了一种热塑性树脂固定生物质炭的生物载体制备方法，属于污染物的生物处理及功能性材料技术领域。本发明以热塑性树脂挤出级聚乙烯颗粒或挤出级聚丙烯颗粒为基础原料，以草木炭、秸秆炭、稻壳炭、果壳炭、污泥生物质炭以及动物粪便生物质炭中的一种或组合为功能料，通过螺杆挤出工艺制备了热塑性树脂固定生物质炭载体。本发明所提出的制备方法，工艺简单，方法灵活可控，适应性强，可规模化生产，具有高效的对难降解有机污染物的去除效率。

技术领域

本发明涉及一种热塑性树脂固定生物质炭的生物载体制备方法，应用于环境污染物的生物处理，尤其适用于污水的生物处理中，属于污染物的生物处理及功能性材料技术领域。

背景技术

生活污水和工业废水是我国水体的主要污染源。相比于生活污水，工业废水的排放量及废水中污染物的种类日益增多，成分更加复杂，其中含有多种难降解有机污染物。难降解有机污染物是指几乎不能被微生物降解，或降解所需时间非常长，它们容易在水体、土壤等自然介质中积累，进而对环境造成危害的那些有机化合物。这些难降解有机废水涉及的行业很广，主要有化工、轻工、印染、制药、农药以及煤化工废水等。这些废水中主要含有的难降解有机成分如酚类、卤代化合物、单环芳香化合物、多环芳香烃、多氯联苯、杀虫剂、除草剂及染料等，它们对环境的危害已受到世界各国的普遍重视。控制难降解有机污染物，是水污染防治领域中面临的重要课题。最近相关研究表明人工氧化还原介体的加入可加速微生物的胞外电子传递速率，进而有助于强化难降解有机污染物的生物降解性能，缩短降解时间。因此，氧化还原介体具有潜在的应用价值而越来越受到国内外的广泛关注。

所谓氧化还原介体是通过自身的氧化还原能力来传递电子，主要参与到微生物的胞外电子传递过程，以加速电子传递速率，污染物的降解速率得到显著提高。目前，通常用到的氧化还原介体主要是一些醌、吩嗪、酞菁等。这类物质都具有π-π共轭体系，并且具有得失电子能力的活性位点，如羰基(C＝O)。然而这些物质都具有可溶性，而且在生物水处理过程中，需要定期的投加，这样就存在处理成本高，对环境造成二次污染等问题。炭质材料例如：石墨烯、碳纳米管、生物炭等，是近年来研究较多的一种重复利用率较高的氧化还原介体。其中，生物炭(Biochar)又叫做黑碳(Black carbon)，是在低氧或无氧条件下，生物质经高温(通常＜700℃)热解(炭化)产生的一类难溶的、稳定的、高度芳香化的、富含碳素的固体残渣。制备生物炭的原料成本低，来源广泛，主要有木材、果壳、秸秆、污泥、动物粪便等。相关研究结果表明，生物炭表面富含含氧官能团(例如羰基、羟基等)，在污染物的生物修复过程中，生物炭可以接收生物降解产生的电子，接收电子后，被还原的生物炭又可以将电子转移给电子受体，在整个降解过程中，生物炭作为氧化还原介体提高了处理效率。然而直接将其作为氧化还原介体，又会存在流失的问题，因而同样会存在增加投加成本和对环境造成二次污染等问题。基于此，本发明的目的是将生物炭材料固定于热塑性树脂，开发出一种新型热塑性树脂固定生物质炭的生物载体。

发明内容

本发明针对生物水处理技术中，由于受到电子传递速率的限制，对水体中难降解有机物的处理速率慢的问题，本发明旨在提供一种热塑性树脂固定生物质炭的生物载体制备方法。

本发明的技术方案：

一种热塑性树脂固定生物质炭的生物载体制备方法，步骤如下：

(1)将生物质炭功能料磨成粉末，≤80℃条件下烘干至恒重，备用；

(2)将步骤(1)中经过预处理的生物质炭功能料粉末与热塑性树脂颗粒机械共混并搅拌均匀，备用；生物质炭功能料粉末与热塑性树脂颗粒的质量比为20％-50％；

(3)利用螺杆挤出机对步骤(2)中的固体混合物进行熔融共混挤出、成条，并经过机械切割得到颗粒状共混物；螺杆挤出机的加工温度为115℃～190℃，保证热塑性树脂在熔融状态下与生物质炭功能料粉末充分混合；