[发明专利]一种印染排放水处理用碳纤维生物填料及制备方法

说明书

本发明提供了一种印染排放水处理用碳纤维生物填料及制备方法。将碳纳米管利用浓硫酸和浓硝酸氧化处理，然后加入无水乙醇中，与硅烷偶联剂反应，接着与碳纤维、硅酸钠、氯化钙在丙酮中混合水热反应，得到碳纳米管复合碳纤维，最后模压成型，即得印染排放水处理用碳纤维生物填料。该方法通过化学复合将碳纳米管牢固地负载在碳纤维，所得碳纤维生物填料的表面粗糙度和比表面积高，并且提高了材料的界面强度，极性强，亲水性好，进而提高了挂膜量和挂膜速度，用于印染废水处理时，能够有效地去除废水中的COD、氨氮、总磷等污染物，并且制备工艺简单易行，投资成本低，应用前景好。

技术领域

本发明涉及废水处理领域，具体涉及生物填料的制备，特别是涉及一种印染排放水处理用碳纤维生物填料及制备方法。

背景技术

中国是世界最大的纺织品生产国，其中印染行业是纺织品生产的关键部分，随着环保要求的提高，印染行业的废水排放面临着极大的挑战。印染废水具有排放量大，色度大，难降解有机物多，可生化性差等特点。印染废水的处理主要采用物化、生化结合的方法。生物膜法是污水处理技术中与活性污泥法并举的一种生物处理方法，通过微生物的作用使污水得到净化，在印染废水处理中的应用受到广泛关注。

生物填料是生物膜工艺的重要核心部分，是生物膜的载体，其作用是提供微生物附着生长的表面。填料的性能直接决定污水处理的效果，单位体积填料内附着生长的有效生物膜越多以及微生物与污染物的接触面积越大，则污水处理效果越好。碳纤维是一种理想的生物填料之一，具有良好的生物相容性、柔韧性、耐微生物分解及化学腐蚀、再生能力强等优异性能，现已应用于实际水处理中，并且针对碳纤维生物填料的研究和应用越来越多。

中国发明专利申请号201510033175.7公开了一种生物活性碳纤维、包括其的复合生态膜填料组件及其制备方法。其中，生物活性碳纤维的制备方法包括以下步骤：S1：将比表面积＞1000m²/g的成品碳纤维放入酒精溶液中浸泡，进行脱浆处理，清洗后再放入丙酮溶液中浸泡，进行二次脱浆处理；S2：将醋酸铵溶液与碳酸氢铵溶液进行混合，得到混合溶液；S3：将S1中碳纤维作为阳极，同时将石墨、铜板作为阴极，且将S2的混合溶液为电解液，对碳纤维进行电化学改性处理；S4：将经过S3的碳纤维放置于氨水溶液中进行表面活性处理，形成生物活性碳纤维。

中国发明专利申请号201721318636.6公开了一种活性碳纤维填料，包括两个重合的圆形夹片和改性碳纤维束；圆形夹片中心设置有中心孔；改性碳纤维束两端相接形成改性碳纤维束环；两个圆形夹片相卡接；所述改性碳纤维束环铺展固定于所述两个圆形夹片之间。

中国发明专利申请号201220153177.1公开了一种碳纤维生物填料组合结构。组合结构有利于提高碳纤维组合填料的强度和吸附能力，将其用于生物处理过程或将其作为填料用于污废水的处理流程中，能够有效去除污水中的COD、氨氮、总磷等污染物，可广泛应用于煤化工、化工、石化、电力、钢铁、印染等工业废水以及生活污水和河流的净化，包括骨架结构层和碳纤维丝束，碳纤维丝束的两端均为自由端，碳纤维丝束的中间固定在所述骨架结构层的结合处上。

中国发明专利申请号201711056758.7公开了一种生物填料，包括以下重量份数：氧化石墨烯0.01~1份、活化沸石粉2~20份、碳纤维粉1~6份、纳米银粉1~6份、填充物Ⅰ1~6份、填充物Ⅱ1~6份。该发明的生物填料的使用成本低、耐负荷冲击、亲水性好、生物活性高、比表面积大，能够在流动水体中净化污水的生物填料，受水流冲刷的影响小，处理污水的效率高、效果好，不阻塞河涌，使用方便。

根据上述，现有方案中用于印染废水处理的生物膜工艺，碳纤维生物材料因表面光滑，且表面亲水性和生物亲和性较差，导致微生物生长受限制，不利于生物挂膜，影响了其在生物膜法中的应用。

发明内容