[发明专利]一种多孔高传质PVA包埋载体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型的聚乙烯醇包埋载体及其制备方法，特别涉及一种多孔高传质聚乙烯醇包埋载体。

背景技术

选用合适的包埋载体可以提高载体传质效率，提高环境溶液中的营养物质进入载体与微生物的接触机会，从而更好地利用底物，也可以使微生物代谢产物迅速地离开载体，扩散到环境溶液里，减少对微生物生长的毒害作用。目前常用的包埋载体有两类。一类是包括卡拉胶、明胶、琼脂、角素、壳聚糖、海藻酸钙、醋酸纤维素、火棉胶、纤维蛋白等天然合成的包埋载体，这类载体机械强度和持久性较差。另一类是包括聚丙烯酰胺、PVA、聚氨基甲酸乙酯树脂、光敏树脂、聚乙烯氧化物等的合成包埋载体，这类载体机械强度高、具有持久性，但传质性能较差。PVA载体材料价格低廉，机械强度较高，又有一定的弹性，开发高性价比，传质性能好，对微生物无害的PVA复合包埋载体具有重大的市场应用前景。

由有机高分子材料、多种无机材料复合而成的PVA包埋载体将多种成分配合在一起，通过化学物理作用，再通过固化作用，显著增加了孔隙和载体的比表面积，增加了微生物的容量，提高了物料的流动性，增加了微生物利用底物的机会，也降低了代谢废物对微生物的伤害。

发明内容

本发明的目的在于在材料价格，制备难易、活力回收率，固定化成本，稳定性能的基础上，提供一种生产成本低，普适性好，制备较易且具有一定机械强度的多孔高传质PVA包埋载体及其制备方法。

本发明所述的多孔高传质PVA包埋载体的制备方法，包括如下步骤：

①按质量百分比，将7.5％PVA，0.125～0.5％碳酸氢钠(SB)，0.15～0.59％浓盐酸和91.41～92.225％水混合，80r/min，搅拌5min，得混合液I；其中，所述的PVA的聚合度为1700～1800；

②按质量百分比，将3％硼酸，2％氯化钙和95％水混合后，用2mol/L的氢氧化钠水溶液调至pH值为7，得固化液；

③将混合液I滴加到固化液中，振荡12h。

本发明的上述制备方法中，经过进一步的优化，碳酸氢钠(SB)的质量百分比优选为0.25％。

本发明的上述制备方法中，为了使制备出的产品的性能较好，将PVA先与水溶解，在0.1MPa，120℃下加热20min。

本发明中，更为具体的技术方案，包括如下步骤：

①按质量百分比，将7.5％PVA与91.41～92.225％水混合，在0.1MPa，120℃下加热20min，冷却至室温后，加入0.125～0.5％碳酸氢钠和0.15～0.59％浓盐酸，80r/min，搅拌5min，得混合液I；

②按质量百分比，将3％硼酸，2％氯化钙和95％水混合后，用2mol/L的氢氧化钠水溶液调至pH值为7，得固化液；

③将混合液I滴加到固化液中，振荡12h。

本发明的目的在于提供上述任一所述的方法制备得到的多孔高传质聚乙烯醇包埋载体。

本发明制备得到的聚乙烯醇包埋载体与现有技术相比，具有以下优点：

(1)本发明通过加入SB和盐酸，使反应体系产生大量的气泡，制备出的包埋载体比传统的包埋载体具有更好的孔隙，提高了载体传质能力和微生物的包容量；

(2)本发明中降低了硼酸的用量，减少了对包埋体中微生物的伤害；

(3)本发明中使用的原料易得，生产成本较低，制备方法工艺简便，非常适合环境微生物及其环境保护行业的广泛应用，并有利于工业化生产。

附图说明

本发明附图6幅，

图1为本发明的包埋载体的图片，其中，a为对比例2的图片，b为实施例2的图片，c为对比例1的图片；

图2为本发明的包埋载体比表面积；其中，溶液亚甲基蓝浓度和载体量关系图，载体最大吸附量等于线性关系k值的倒数。

图3为本发明的包埋载体传质速率；其中，据球形载体传质关系式斜率(k)等于π².De.R^-2，那么De等于k.R².π^-2，R是载体直径(cm)，De是传质系数(cm²/s)。

图4为本发明的包埋载体的SEM图；其中，a为对比例1的切面图，b为对比例2的切面图，c为实施例2的切面图；

图5为本发明的包埋载体的氧气吸收速率；其中，三种水凝胶包埋等量AOB的耗氧呼吸速率，MLVSS 0.221g，200ml体系；