[发明专利]一种竹炭纤维基生物填料、制备方法及其在VOCs处理上的应用

说明书

本发明公开了一种竹炭纤维基生物填料、制备方法及其在VOCs处理上的应用，属于废气处理领域。该竹炭纤维基生物填料通过聚醚和竹炭粉混合的第一组分，硅油、水、催化剂混合的第二组分以及甲苯二异氰酸酯混合发泡并熟化得到竹炭纤维基生物填料。该竹炭纤维基生物填料经生物挂膜后能够应用于VOCs的处理。本发明的竹炭纤维基生物填料具有启动快、耐冲击性能好、处理效率高、使用寿命长等特点。

技术领域

本发明属于废气处理领域，具体地涉及一种竹炭纤维基生物填料、制备方法及其在VOCs处理上的应用。

背景技术

挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，VOCs)是形成臭氧和细颗粒物污染的重要前体物，会造成光化学烟雾、雾霾、气候变暖等一系列严重的环境问题。因此，VOCs污染的控制迫在眉睫。

目前，常用的VOCs处理技术有冷凝、吸附、膜分离、热力燃烧、催化燃烧、紫外、低温等离子体及生物处理等。就经济性、安全性及消除潜在二次污染风险而言，生物法具有较好的优势，尤其适合低浓度VOCs废气的净化。

而生物填料作为生物膜技术的核心之一，是生物成膜、微生物代谢、污染物降解的主要载体，目前市场上常见的生物填料主要以聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯或聚氨酯等为原材料而制成，它的本身性能直接影响着VOCs处理性能的稳定和效率。在实际工程运用中，人们发现各种材质制成的填料的亲水性与生物亲和性较差，导致生物填料表面的微生物附着生长性能、表面的润湿性能和传质性能都不够稳定，并且在微生物挂膜速度、生物膜量、生物膜与填料直接的紧密程度以及微生物的细胞酶活和底物利用率都不是很好，导致最后的VOCs处理效果不稳定。

因此制备具有附着性强、亲水性佳、生物相容性好，成膜速度快、环境友好、原料易得的生物填料是当前的研究热点。而竹炭纤维是近年来迅速发展起来的一种新型功能性纤维，具有特殊的蜂窝状结构，被称为“二十一世纪的环保新卫士”。其巨大的比表面积和发达的微孔体系，有利于微生物附着，从而加快微生物成膜速度，适合微生物生长于其发达空隙中，并形成活性生物膜。综上所述，利用竹炭纤维其强吸附性和生物相容性等特点来制备一种竹炭纤维基填料，使其具有良好的微生物吸附增殖性能，提高挂膜速度和膜生物量，从而提高VOCs处理效果。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明是提供一种竹炭纤维基生物填料、制备方法及其在VOCs处理上的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种竹炭纤维基生物填料，所述竹炭纤维基生物填料通过以下方法制备得到：

(1)将100质量份的聚醚330与0.5～50质量份的竹炭粉混合，在室温下搅拌5～10分钟，得到第一组分；

(2)将1.5～2质量份的硅油、4.5～5.5质量份的发泡剂、0.35～0.45质量份的催化剂混合搅拌均匀，得到第二组分；

(3)将步骤(1)得到的第一组分、步骤(2)得到的第二组分与55～65质量份的甲苯二异氰酸酯混合，在1000～2000r/min下搅拌至发泡后继续搅拌5～15s，随后在50～70℃下熟化2～3小时，制得竹炭纤维基生物填料。

进一步地，所述竹炭粉的孔径≥8000目。

进一步地，所述发泡剂为水。

进一步地，所述催化剂为辛酸亚锡和三乙烯二胺，且辛酸亚锡和三乙烯二胺的质量比为1:1～1:3。

本发明还提供了一种所述竹炭纤维基生物填料在VOCs处理上的应用。