[发明专利]改性聚乙烯醇纤维及用于微生物固定的载体

说明书

本发明涉及改性聚乙烯醇纤维，可用于废水或污水的生化净化处理中作为微生物固定的载体，而且还能发射促进生物体血液循环及激发生物体细胞的活性离子。

工业废水或污水的净化处理，是通过物理、化学及生化处理中的一种方法或数种方法结合而实现的。其中生化处理由于高效和低成本最为有利，实用最广。生化污水处理是一种利用各种类型的微生物对有机废物进行分解的方法。可按两类工艺中的一种进行实施，一种为将微生物悬浮于待处理的污水中，另一种为将微生物负载或固定于一种适宜的纤维载体材料上，形成使废水穿过的床层。

形成用于微生物固定的上述纤维载体，适宜纤维材料的实例包括：疏水合成纤维，诸如聚偏氯乙烯、聚酯、聚酰胺、聚烯烃等。但是，由于这些疏水合成纤维的疏水表面性质，使这种纤维表面很难呈现对微生物良好的亲和力，达到污水处理所需活性，以致有时难以实现将微生物牢固地固定于纤维表面上。

为了达到提高疏水合成纤维表面上固定微生物效率的目的，尝试用化学改性法使纤维表面具有亲水性，但这对合成纤维本来所有的理想性质却产生了有害影响，要使纤维在亲水表面性质与其本身所固有的性质之间强度良好平衡，是一件困难之事。

据近几年发现，活性离子对激发生物体细胞和改善生物体条件具有活性，大量研究现也正在进行之中，以期利用活性离子调制自主神经系统及运动神经系统，实现充分睡眠、精神镇定及促进恢复疲劳。

已知被称为电石的天然形成矿物是一种最有希望发射活性离子的物质。电石是一种结晶矿物，呈现永久自发的电极化作用，在矿物中属于最强的，其极化作用的媒体不受外界电场影响而变化。电石也被认为是一种能够发射远红外光的物质，按照近几年的研究，它对水质改善、食物保鲜、营养成分改进及植物助长以及对生物体血液循环及新陈代谢的促进作用都是有效的。

也已知的是，电石，它发射活性离子，同时发射远红外，可用于污水处理的活性淤泥中活化微生物。

鉴于上述常用固定微生物的纤维载体材料存在的问题及缺点，本发明现提供了一种新型用于固定微生物的纤维材料，这种材料由于对微生物有良好亲和力，可迅速将微生物沉积并牢固地固定其上，而无以后脱落的麻烦，而且由于其中所含发射活性离子的材料，能够促进微生物繁殖，激发生物体的新陈代谢。

本发明人为开发适于作为微生物固定载体的新纤维材料和活性离子发射源，连续进行了大量研究，结果成功发现，可以采用含特定数量多元胺基或多元羧酸基聚合材料的聚乙烯醇纤维，经热处理改性后的聚乙烯醇基纤维材料来达到此目的。上述改性聚乙烯醇基纤维还可含特定数量的电石细颗粒。本发明在此发现的基础上得以完成。

因此，本发明所提供的改性聚乙烯醇基纤维，是采用聚乙烯醇基纤维，其内含5-40％(重)的选自多元胺基及多元羧酸基聚合物的聚合材料，并任选掺合0.01-10％(重)的电石细颗粒的，经热处理的方法而制取的。

聚乙烯醇树脂作为本发明改性聚乙烯醇基纤维的起始材料，应当优选具有500至2000的平均聚合度和至少98％的皂化度，以便聚乙烯醇给出具有适宜聚合物浓度和粘度的水溶液作为纺丝液，用于纤维干法纺丝。聚乙烯醇的皂化度应当是至少98％，因为聚乙烯醇皂化度过低，不会使所制纤维具有充分的耐水性，而会使这种纤维浸泡于水中时，一部分纤维所含的多元胺基或多元羧酸基的聚合物最终会被浸出，而进入水中。

在本发明的改性聚乙烯醇基纤维中，多元胺基聚合物作为一种添加剂包括可聚合胺化合物的均聚物和其共聚物。多元胺基聚合物的具体实例包括：吖丙啶、烯丙胺、乙烯胺等的均聚物，和这些可聚合的胺化合物的共聚物，以及一种可聚合胺化合物与其它可聚合单体化合物的共聚物。多元羧酸基聚合物，包括两种或两种以上的分子中有可聚合的不饱和键的羧酸化合物如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸及巴豆酸等的匀聚物及其共聚物，以及这些可聚合羧酸化合物与其它可共聚的单体化合物的共聚物。

这些添加聚合物优选应当具有范围在300-10000的平均聚合度。在添加聚合物的平均聚合度过低时，由此改性聚乙烯醇树脂组合物所制成的纤维会遇到在这种添加聚合物与水接触时从纤维中溶解出来的麻烦。另一方面，当添加聚合物的平均聚合度过高时，又会出现改性聚乙烯醇的纺丝液由于加入该添加聚合物使粘度过度增大而造成纤维纺丝操作上的困难。