专利名称：一种表面功能改性聚氨酯泡沫塑料载体的制备方法
技术领域：
本发明属于废水处理技术领域，涉及一种表面功能改性聚氨酯泡沫塑料载体的制备方法，具体是一种聚氨酯微生物固定化载体的制备方法。
背景技术：
悬浮填料生物膜工艺得到迅猛的发展，在生活污水、工业废水、微污染源水等处理领域几乎都有悬浮填料的身影，污水生物处理工艺中引入生物载体材料的应用越来越广泛。根据形状与大小的差异，目前应用污水处理悬浮填料主要可分为以下几类多孔泡沫填料；Kaldnes填料，目前，国内开发的部分种类的悬浮填料均由此演化而来；大型球状或柱状悬浮填料。国内市场采用载体的材质以聚乙烯、聚丙烯为主，适当添加辅助成分，密度一般控制为I. Og/cm3左右。在国外较成熟的悬浮载体系统中，德国LINDE公司的“LINP0RPROCESS”、由德国拜耳公司研发的LEVAP0R 用于LINPOR改进工艺和英国Simon Hartley 公司开发的CAPTOR系统所用的填料材质都是聚氨酯。针对废水处理用聚氨酯生物膜载体在亲水性、生物亲和性和活性等方面存在的不足，张启霞等研究制各大孔径网状聚氡酯泡沬(张启霞，徐灏龙，吴斌，微生物固定化网状聚氨酯载体的研制，工程塑料应用，2007，35 (2) 41-44),专利ZL02141723. 7开发了活性炭复合亲水性聚氨酯泡沫微生物固定化载体(李彦锋，周林成，马鹏程等，活性炭复合亲水性聚氨酯泡沫微生物固定化载体，中国，ZL 02141723. 7,2004)刘闯等研究开发活性炭复合改性聚氨酯泡沫用于苯酚废水处理(刘闯，张宁，林永波，包埋活性炭聚氨酯软泡去除废水中苯酚的研究，环境保护科学，2010，36 (2) :38-42)。当前，悬浮填料存在的主要问题是挂膜问题，挂膜困难或挂膜不牢。另外，价格的问题仍是目前影响悬浮填料应用的主要因素，造价高低将直接影响到悬浮填料的推广应用。因此，研制出性价比合适的填料产品将是国内推广该类填料技术的关键。
发明内容
针对聚氨酯悬浮填料存在的挂膜问题、填料成本等方面存在的不足，本发明的目的在于借鉴偶联剂处理技术，利用硅烷偶联剂进行通用聚氨酯泡沫表面改性，引入功能基团，使载体材料具有多种活性基团。使其具有工艺简单，操作方便的优点。根据污水处理用生物载体的要求，充分开发利用聚氨酯软泡资源，聚氨酯海绵回收改性为作污水处理用生物载体，降低高效率载体成本。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现
一种表面功能改性聚氨酯泡沫塑料载体的制备方法，包括以下步骤
步骤I)将聚氨酯软泡沫按一定形状切割成块，清洗碎泡沫并加以干燥待用；
步骤2)将配制适当浓度的乙醇水溶液，加入醋酸，使pH为4. 5-5. 5 ；
步骤3)将上述溶液在搅拌下加入质量浓度为0. 5-2%硅烷偶联剂，搅拌半小时；
步骤4)将聚氨酯泡沫塑料浸没于配好的溶液中5-60min，用氨水调节，使pH为7-9 ；步骤5)取出泡沫塑料并冲洗使表面呈现中性，挤干泡沫塑料中的水后在50°C -120°C下烘干备用。进一步的，所述聚氨酯软泡沫主要为家具、靠垫、床垫、服装、鞋帽衬里、包装等边角料，密度为10-30kg/m3的聚醚型聚氨酯。进一步的，所述娃烧偶联剂的通式为RSiX3,其中R代表氣基、环氧基、疏基、乙稀基、甲基丙稀酸氧基及氰1基等，X代表甲氧基、乙氧基等能够水解的烧氧基。进一步的，所述聚氨酯改性载体可作为微生物固定化载体。进一步的，所述聚氨酯软泡沫根据现有生物载体常规尺寸，切割成边长为10_20mm长方体。本发明的工作原理是
本发明中硅烷偶联剂的使用方法主要用表面处理法，硅烷偶联剂配成溶液，有利于硅烷偶联剂在材料表面的分散。因硅烷水解速度与PH值有关，中性最慢，偏酸、偏碱都较快，因此一般需调节溶液的PH值。本发明配制适当浓度的乙醇水溶液可分别为水、30%乙醇水溶液、50%乙醇水溶液、75%乙醇水溶液、95%乙醇水溶液。本发明采用的偶联剂的浓度可分别调节为0. 5%、1%、1. 5%、2%。本发明中利用硅烷偶联剂，例如选择常用的KH-560(Y _(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷)，以及KH-570(y_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷)等实现聚氨酯泡沫塑料的表面功能改性，用作生物膜悬浮载体进行废水处理。偶联剂KH-550、KH560、KH570等的结构决定了它的性质，用于改性原聚氨酯泡沫塑料，可以引入氨基、环氧基、酯基等功能基团增加聚氨酯亲水性和生物亲和性。聚氨酯泡沫塑料回收来源主要有两个方面一是在生产与制备聚酯泡沫塑料过程中产生的废品与边角料，聚氨酯软泡在制备过程中大约产生10%左右废料。另外是使用多年之后，老化报废的各种聚氨酯泡沫塑料。软泡边废料的利用一般是将其破碎，然后用粘合剂固化成块状泡沫做家具及汽车衬里等低档部件，应用面较窄。本发明的有益效果是
本发明工艺简单，操作方便，可使回收聚氨酯泡沫为再生资源材料，改性后获得具有性价比优势的污水处理用微生物载体。本发明开发经济价值较高的应用途径，原料选择组成较单一的加工厂边角料，利用回收聚氨酯制备污水处理用悬浮填料，选择廉价、合适的材质制作原材料，达到“以废治废”的目的。开发的高效、廉价的功能性悬浮填料，环保再生材料的使用，降低了生物载体的造价，也使填料更符合环保和资源循环的理念。
图I为本发明的实验装置 图2为本发明的固定化微生物对废水COD降解曲线图； 图3为本发明的固定化微生物对废水氨氮降解曲线 图4为本发明的固定化微生物对废水TOC降解曲线 图5为本发明的固定化微生物对废水TN降解曲线图。
具体实施例方式下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
实施例I :
KH-560处理聚氨酯泡沫塑料的实施。选择加工企业边角料回收利用，进行聚氨酯软泡回收料的处理过程请指定加工企业根据现有生物载体常规尺寸，切割成IOmmX IOmmX IOmm小立方体，清洗碎泡沫并加以
干燥待用。配制95%的乙醇水溶液，加入醋酸使pH为4. 5-5. 5，搅拌下加入KH560，使KH560浓度为1%、1. 5%以及2%，将聚氨酯泡沫浸没于配好的KH560溶液中5min，取出冲洗使泡沫表面呈现中性，挤干泡沫中的水后在80° C下烘干备用。表I为硅烷偶联剂KH560对聚氨酯泡沫改性后的参数变化。表I硅烷偶联剂KH560改性前后聚氨酯泡沫参数的变化
权利要求
1.一种表面功能改性聚氨酯泡沫塑料载体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 步骤I)将聚氨酯软泡沫按一定形状切割成块，清洗碎泡沫并加以干燥待用； 步骤2)将配制适当浓度的乙醇水溶液，加入醋酸，使pH为4. 5-5. 5 ； 步骤3)将上述溶液在搅拌下加入质量浓度为O. 5-2%硅烷偶联剂，搅拌半小时； 步骤4)将聚氨酯泡沫塑料浸没于配好的溶液中5-60min，用氨水调节，使pH为7-9 ； 步骤5)取出泡沫塑料并冲洗使表面呈现中性，挤干泡沫塑料中的水后在50°C -120°C下烘干备用。
2.根据权利要求I所述的表面功能改性聚氨酯泡沫塑料载体的制备方法，其特征在于所述聚氨酯软泡沫主要为家具、靠垫、床垫、服装、鞋帽衬里、包装等边角料，密度为10-30kg/m3的聚醚型聚氨酯。
3.根据权利要求I所述的表面功能改性聚氨酯泡沫塑料载体的制备方法，其特征在于所述硅烷偶联剂的通式为RSiX3，其中R代表氨基、环氧基、巯基、乙烯基、甲基丙烯酰氧基及氰1基等，X代表甲氧基、乙氧基等能够水解的烧氧基。
4.根据权利要求I所述的表面功能改性聚氨酯泡沫塑料载体的制备方法，其特征在于所述聚氨酯改性载体可作为微生物固定化载体。
5.根据权利要求I所述的表面功能改性聚氨酯泡沫塑料载体的制备方法，其特征在于所述聚氨酯软泡沫根据现有生物载体常规尺寸，切割成边长为10-20mm长方体。
全文摘要
本发明在于公开了一种表面功能改性聚氨酯泡沫塑料载体的制备方法，利用硅烷偶联剂对聚氨酯泡沫塑料进行表面改性，作为聚氨酯泡沫引入功能基团的有效处理手段，可通过表面选择性引入的功能基团，提高改性后聚氨酯泡沫载体亲水性、生物亲和性和活性，改善聚氨酯载体微生物的附着、提高微生物负载性能；将有利于开发回收聚氨酯泡沫作为优势生物载体应用于污水处理，特别是高氨氮污水的处理。本发明工艺简单，操作方便，可使回收聚氨酯泡沫为再生资源材料，改性后获得具有性价比优势的污水处理用微生物载体。
文档编号C08J11/04GK102702567SQ20121015466
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月18日 优先权日2012年5月18日
发明者冯芳, 王东田, 耿佳 申请人:苏州科技学院