[发明专利]一种聚氨酯载体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理材料领域，特别涉及一种用于脱氮的亲水性阳离子聚氨酯载体。

背景技术

水体富营养化在我国的日益严重引起广泛关注，特别是由氮、磷引起的水体富营养化问题迫切需要解决。然而，传统的污水处理工艺对总氮的去除效果差，尽管国内外采用了A²/O工艺以提高总氮去除效果，但是该工艺基建费用高、成本较高，难以推广。

因此，国内外开发了多种载体填料，如固定式生物载体填料、悬挂式生物载体填料、常见的悬浮式生物载体填料等，用于提高总氮的去除效果，从而使原有的污水厂在不改变工艺的情况下投加填料从而达到提标改造、削减总氮的目标。然而，这些载体填料虽然都可以起到增加池内生物量，提高总氮去除效果的作用，但其主要用途并不是针对与总氮这一指标，对于提高总氮的去除效果不佳，同时其各自使用具有专一性，难以推广应用。

聚氨酯载体填料由于具有多孔的特点从而为微生物提供良好的固着，大大加大微生物量，并形成好氧-缺氧-厌氧层，为脱氮取得良好的环境。国内外对聚氨酯多孔载体填料的研究多在表面改性或填料自身研究。专利CN101735475和CN102515341分别公开了用阴（阳）离子聚氨酯水分散体和铈离子浸泡聚氨酯以使填料具有一定的亲水性；中国专利CN102190368和CN10619310在聚氨酯载体填料中添加凹凸棒土使载体具有更佳的生物相容性、亲水性、传质性能等；然而，这些专利都只局限于对聚氨酯填料改性，未提到强化脱氮的作用。专利CN102174253描述了一种亲水性脱氮生物载体的制备方法，然而，该方法制备得到的载体带电性不佳、挂膜速度较慢。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种总氮去除效果好、效率高的聚氨酯载体及其制备方法。

技术方案：本发明提供的一种聚氨酯载体，由以下重量份的组份制成：膨润土1-3份、聚醚多元醇53.5-73份、聚乙二醇25-35.5份、十二烷基苯磺酸钠10-15份、司班803-5份、甘油5-8份、硬脂酸钙20-33.5份、阳离子聚丙烯酰胺0.03-0.05份、辛酸亚锡0.2-1份、微量元素0.5-1份、甲苯二异氰酸酯65.5-82份、水2-5份。

作为优选，所述膨润土的纯度为90%以上，优选纯度为90-98%；膨润土中蒙脱石纯度为85-90%，蒙脱石化学成分为（Al₂,Mg₃）Si₄O₁₀(OH)₂·nH₂O。

作为另一种优选，所述聚醚多元醇为聚醚330、丙二醇醚或聚氧化丙烯二醇中的一种或几种；所述聚醚多元醇分子量优选为300-450。

作为另一种优选，所述聚乙二醇分子量为300-500，优选为400。

作为另一种优选，所述阳离子聚丙烯酰胺分子量为700-1000，优选为850。

作为另一种优选，所述微量元素为Na₂MoO₄、CuSO₄、MnSO₄、氯化锶和Fe₂（SO₄）3的混合物，其质量比为（2-4）:（1-3）:（3-5）:（1-3）:1；优选为3:2:4:2:1。

本发明还提供了一种上述聚氨酯载体的制备方法，包括以下步骤：

（1）将膨润土、聚醚多元醇、聚乙二醇、十二烷基苯磺酸钠、司班80、甘油、硬脂酸钙、辛酸亚锡、微量元素和水恒温混匀，得混合物；

（2）将甲苯二异氰酸酯和阳离子聚丙烯酰胺加入所述混合物中混匀使其发泡，加热静置，冷却，即得聚氨酯载体。

步骤（1）中，混合温度为24-28℃。

步骤（2）中，发泡时间为10-30min，加热温度至60-70℃，静置时间为2-4h。

作为改进，还包括前处理步骤，包括以下步骤：将膨润土清洗、浸泡，风干至恒重后，研成粉末状，过筛。

作为优选，清洗时间为30-60min，浸泡时间为1-2h，风干时间为2-3天，筛规格为200目。

有益效果：本发明提供聚氨酯载体带电性好、挂膜速度快，可显著提高对污水的处理效果，特别是对总氮去除效果好、效率高；成本低廉，使用方便，适用于水厂提标改造。

本发明相对于现有技术显著优势在于：