[发明专利]一种非溶性氧化还原介体型生物载体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非溶性氧化还原介体型生物载体及其制备方法，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 能性材料领域。

背景技术

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， 如卤代化合物、单环芳香化合物、酚类、邻苯二甲酸酯、多环芳香烃、氮代化合 物、多氯联苯、有机氯杀虫剂、有机磷杀虫剂、氨基甲酸酯杀虫剂和除草剂等， 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 速难降解有机污染物的生物降解速度，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。石墨烯类物质，既具有π-π共轭体系，又 具有非溶性，而且其边缘的部分基团可以提供得失电子能力的活性位点，类如羰 基。然而这些活性位点的相对含量低制约了其作为氧化还原介体在生污水处理中 的应用。因此，需要对石墨烯类物质表面官能团进行羰基化改性，以提供大量的 得失电子能力的活性位点，进而改善其作为氧化还原介体的性能。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，本发明的目的是将非溶性氧化还原介体负载于 生物载体的基础原料中，开发出一种新型非溶性氧化还原介体型生物载体。

发明内容

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新型非溶性的氧化还原介体型生 物载体及其制备方法。

本发明的技术方案：

一种非溶性氧化还原介体型生物载体，其包括非溶性氧化还原介体功能材料 和基础原料；非溶性氧化还原介体功能材料为氧化石墨烯和/或羰基化改性氧化石 墨烯；所述的基础原料为挤出级聚乙烯颗粒或挤出级聚丙烯颗粒。

所述的非溶性氧化还原介体功能材料与基础原料的质量百分比不超过40％。

一种非溶性氧化还原介体型生物载体的制备方法，步骤如下：

(1)氧化石墨烯的羰基化改性方法

1)用氨水调节氧化石墨烯分散液的pH至8-12，60-100℃条件下水热反应3-9 小时，冷却，在不大于60℃条件下烘干，所得固体记为N-GO；

2)将步骤1)所得N-GO加入水中，超声使其充分分散；在酸性及冰水浴条件 下加入氧化剂，充分搅拌，时间不少于3h；烘干即得羰基化改性氧化石墨烯，记 为Q-GO；其中，N-GO、水、酸与氧化剂的质量比为1：50-150：20-60：3-8；

(2)非溶性氧化还原介体型生物载体的制备方法

1)将非溶性氧化还原介体功能材料在溶剂中超声使其充分分散，再添加基础原 料，浸泡1-4小时，每半小时搅拌一次，使其与基础原料充分接触；60-80℃下烘 干所得固体混合物待用；所述的非溶性氧化还原介体功能材料为氧化石墨烯和/或 羰基化改性氧化石墨烯；

2)利用螺杆挤出机对上述固体混合物进行熔融挤出，螺杆挤出机各段的加工温 度为120℃～190℃，保证基础原料在熔融状态下与非溶性氧化还原介体功能材料充 分混合以及定型。

所述的酸为H₂SO₄或HNO₃；上述的氧化剂为重铬酸盐。

所述的溶剂为水、乙醇或二甲基甲酰胺。

本发明的有益效果：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。

具体实施方式

以下结合技术方案详细叙述本发明的具体实施方式。

实施例1