[发明专利]一种纳米纤维膜状高效水体固相反硝化碳源的合成方法

说明书

本发明公开了一种纳米纤维膜状高效水体固相反硝化碳源的合成方法，包括：S1、将可降解合成高聚物按1:1～10的比例混合形成固相混合物；S2、将DMF(二甲基甲酰胺)、三氯甲烷按1:1～10的比例混合形成液相混合物；S3、将所述固相混合物溶入到40～60℃的所述液相混合物中，得到PHB(聚羟基丁酸脂)/PHBV(聚羟基戊酸脂)/PLA(聚乳酸)的含量为4～12wt.％的聚合物溶液；S4、对所述聚合物溶液进行静电纺丝，得到电纺纳米纤维膜；S5、将所述电纺纳米纤维膜置于60℃真空干燥箱中2‑24h，再用去离子水进行清洗，将清洗后的所述电纺纳米纤维膜置于80～120℃烘箱烘干，得到水体纳米纤维膜状高效固相反硝化碳源，可对低浓度、大水量、富营养化的自然水体进行反硝化脱氮，硝态氮去除率可达到99％。

技术领域

本发明涉及水体处理技术领域，尤其涉及一种纳米纤维膜状高效水体固相反硝化碳源的合成方法。

背景技术

由于化肥和农药的大量使用以及污水灌溉，受污染水体中硝酸盐含量的增加已经成为世界性的严重问题。高浓度的硝酸盐具有潜在的富营养化和接收水体中有毒藻华的风险。硝酸盐被认为是饮用水中的有害污染物之一，因为它会导致婴儿高铁血红蛋白血症(蓝婴综合症)，而硝酸盐在唾液中转化为亚硝酸盐可能会导致亚硝胺的形成，而亚硝胺是已知的致癌物。我国饮用水中硝酸盐的最大允许浓度限制1.2mg/L。地表水水质标准Ⅲ类水体限制总氮≤1.0mg/L。

生物硝化和反硝化是水污染控制领域一个非常重要的课题。硝酸盐去除技术，包括离子交换、吸附、膜分离、电渗析、化学反硝化和生物反硝化。生物反硝化是指以硝酸盐为末端电子受体，以有机物和无机物为电子供体和能量源，维持微生物生长的反硝化微生物。生物反硝化有两种类型:异养型和自养型。自养型反硝化菌以氢、铁或硫化合物为能量来源，以二氧化碳、碳酸氢盐等无机碳化合物为碳源。以有机碳化合物为碳源的异养反硝化菌是自然界中最常见的反硝化菌。异养生物反硝化被认为是一种更经济、更实用的大规模反硝化过程，最终以高选择性将硝酸盐还原为氮气。传统工艺是将甲醇、乙醇、乙酸、葡萄糖等水溶性物质加入反硝化反应器。有剂量不足或过量的危险，会导致流出物质量恶化。需要复杂的过程控制和持续的监控。甲醇、乙醇等液态碳源具有毒性和易燃性，在储存、运输和使用过程中存在安全隐患。最近,固相脱氮利用固体物质包括天然植物材料和合成生物可降解聚合物作为碳源反硝化生物膜载体,已被证明是一个有前途的替代从水中去除硝酸盐和废水。但由于天然材料反应速率慢，并且有其他污染物析出，效率的不足及副作用限制了其应用。合成聚合物也因为相对反应速率不足的问题，从而使固相反硝化技术无法得到发展，并应用于实践。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷与不足，提供一种纳米纤维膜状高效水体固相反硝化碳源的合成方法，包括如下步骤：S1、将可降解合成高聚物按1:1～10的比例混合形成固相混合物；S2、将DMF(二甲基甲酰胺)、三氯甲烷按1:1～10的比例混合形成液相混合物；S3、将所述固相混合物溶入到40～60℃的所述液相混合物中，得到聚合物溶液；S4、对所述聚合物溶液进行静电纺丝，得到电纺纳米纤维膜；S5、将所述电纺纳米纤维膜置于60℃真空干燥箱中2-24h，再使用去离子水对所述电纺纳米纤维膜进行清洗，将清洗后的所述电纺纳米纤维膜置于80～120℃烘箱烘干，得到水体纳米纤维膜状高效固相反硝化碳源。

较佳地，所述可降解合成高聚物包括有PHB(聚羟基丁酸脂)、PHBV(聚羟基戊酸脂)、PLA(聚乳酸)，将PHB(聚羟基丁酸脂)、PHBV(聚羟基戊酸脂)、PLA(聚乳酸)按1:1～10：1～10混合形成所述固相混合物。

较佳地，所述可降解合成高聚物还包括有PBS(聚丁二酸丁二醇酯)、PHA(聚羟基脂肪酸酯)、PLA(聚乳酸)，将PBS(聚丁二酸丁二醇酯)、PHA(聚羟基脂肪酸酯)、PLA(聚乳酸)按1:1～10：1～10混合形成所述固相混合物。

较佳地，所述聚合物溶液中PHB(聚羟基丁酸脂)/PHBV(聚羟基戊酸脂)/PLA(聚乳酸)的含量为4～12wt.％。