[发明专利]一种牡蛎壳粉改性生物填料的方法

说明书

本发明公开了一种牡蛎壳粉改性生物填料的方法。该方法将牡蛎壳清洗干燥后，破碎到粒度为50‑200微米的颗粒；将成型后的生物填料在40～80℃的处理液中浸泡，然后用清水漂洗干净；接着用可生物降解粘结剂溶液在经预处理后的聚合物基生物填料表面涂布，再将牡蛎壳颗粒粘结在填料表面，干燥除去残留的溶剂，得到表面负载有牡蛎壳粉的生物填料。本发明获得的改性生物填料的密度能被控制微大于1.0g/cm³，有利于加速挂膜和废水处理操作；在挂膜完成之后，填料的密度将超过1.1g/cm³，但随后粘结剂发生自动降解，使填料表面的牡蛎壳颗粒脱落，填料密度逐步减小重新调整到微大于1.0g/cm³，有助于废水处理操作和节约能耗。

技术领域

本发明涉及生物填料表面改性的方法，具体是指利用牡蛎壳粉改性生物填料表面性能的方法。

背景技术

聚乙烯、聚丙烯被广泛用于制造废水处理用的生物填料，但由于生物亲和性差、表面光滑，普遍存在挂膜难、挂膜不牢等问题，一般需添加亲水、亲生物材料进行改进。

牡蛎壳主要成分是生物基碳酸钙，具有良好的生物亲和性，此外牡蛎壳还含有多种氨基酸以及铜、镁、钾、钼、磷、锰、铁、锌等生物体必需的微量元素。因此将牡蛎壳用于生物填料的改性剂，不仅能够提高填料表面的亲水性和生物亲和性，且还能为填料表面的微生物提供营养组分，促进微生物的生长，有效地改善生物填料的挂膜性能。

采用牡蛎壳粉改进聚合物基生物填料性能，目前主要有两种技术方案，一种方法是先将改性剂颗粒与聚合物共混，然后再采用挤出或注塑成型的方式加工成填料，如中国发明专利03140386.7公开了一种水处理用生物亲和、亲水、磁性填料的制备方法，该方法在高分子基材中混入生物亲和物质、亲水性物质、磁粉和活性炭、或磁粉和碳酸钙，加入分散润滑剂，搅拌均匀后，投入注塑机中，通过填料模具挤出成型，充磁。该技术方案具体是将生物亲和性材料(如海藻酸钙)、亲水材料(如聚乙烯醇)及磁性组分(如四氧化三铁)填充到聚乙烯、聚丙烯基材中，赋予填料更好的亲水、亲生物性能。

另外一种方案是将改性剂颗粒直接负载在已成型的生物填料表面，如中国发明专利200610052258.1公开的技术方案是将甲壳素、淀粉、植物等粉末与聚丙酸酯或聚乙烯缩甲乙醛胶乳混合后，然后借助胶乳的粘结作用，一起涂装在填料表面，溶剂挥发后，改性剂颗粒被涂层粘结在生物填料表面。

但采用上述现有改性方案存在以下不足：

1、采用牡蛎壳粉填充共混改性生物填料，必然是大部分牡蛎壳粉分布在填料内部，只有少部分改性剂颗粒分布在填料表面，因此表面性能改善效果非常有限。

2、采用牡蛎壳粉填充共混改性生物填料，混合后需要经历200℃的高温熔融、加工成型过程，高温高热将破坏牡蛎壳中的有机成分，影响其生物活性，导致生物亲和性明显降低。

3、上述两种改性方案即便是位于生物填料表面的牡蛎壳颗粒，仍有可能被聚合物或涂料的薄膜包裹，并不能直接与废水和微生物接触，改性剂的营养组分也很难释放出来，无法充分体现改性剂的亲水、亲生物、富含营养组分的优势。

4、采用上述两种改性方案，由于添加了密度较大的牡蛎壳粉(1710‐1940kg/m3)，导致填料的密度增加，尤其是当需要通过增加改性剂用量来增强改性效果的时候，往往会导致挂膜后填料的表观密度偏大，填料不易翻动，容易沉于水底，对废水处理操作不利，且需要更多的能耗。

发明内容

本发明针对生物填料现有改性技术方案的不足，提出了一种改性后能保持牡蛎壳生物活性，实现牡蛎壳改性生物填料密度可控、提高牡蛎壳生物填料利用效率的新方案。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种牡蛎壳粉改性生物填料的方法，包括如下步骤：

1)将牡蛎壳清洗干燥后，破碎到粒度为50-200微米的颗粒；