專(zhuān)利名稱(chēng)：一種制備聚氨脂基生物固定化載體的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制備聚氨酯基的生物固定化載體的工藝，更具體來(lái)講，本發(fā)明涉及這樣一種制備工藝其用于制備一種用在水處理生物反應(yīng)中的、聚氨脂交聯(lián)殼聚糖并包織著活性炭的生物固定化載體。
背景技術(shù)：
目前，隨著在環(huán)保以及可持續(xù)發(fā)展方面的要求不斷提高，出現(xiàn)了多種用于對(duì)廢水進(jìn)行回收處理的方式，其中的一種途徑即為水處理生物反應(yīng)，而水處理生物反應(yīng)就需要用到生物反應(yīng)載體。
現(xiàn)有技術(shù)中，聚氨脂泡沫塑料作為微生物的載體已得到一定的應(yīng)用，但是，其存在比表面小、無(wú)微細(xì)小孔、吸附能力不高、化學(xué)穩(wěn)定性欠佳、以及易水解的缺陷。在水處理過(guò)程中，現(xiàn)有技術(shù)還采用殼聚糖和活性炭作為吸附劑和絮凝劑(例如可參見(jiàn)中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)文件CN 1280104A)，但單獨(dú)使用這些材料則存在易堵塞、易流失、且運(yùn)行成本高的問(wèn)題。
因而，現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)了一些將吸附劑或絮凝劑結(jié)合到聚氨酯載體上的先例，例如在中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)文件CN 2294253Y中就公開(kāi)了將活性炭粘接在泡沫塑料表面上的方案，第4983299號(hào)美國(guó)專(zhuān)利和中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)文件CN 1105649A披露了在聚氨脂泡沫塑料發(fā)泡時(shí)加入了活性炭的方案，這些現(xiàn)有技術(shù)可提高載體的吸附能力，但解決不了比表面小、無(wú)微細(xì)小孔、化學(xué)穩(wěn)定性欠佳、易水解、活性炭及其他添加劑與聚氨脂基體結(jié)合不牢固、強(qiáng)度較差的缺點(diǎn)。
日本專(zhuān)利文件特開(kāi)平5-268960中公開(kāi)了一種在生物培養(yǎng)載體的表面上涂設(shè)殼聚糖的先例，但迄今為止，在水處理領(lǐng)域，尚未出現(xiàn)在聚氨脂泡沫塑料合成過(guò)程中添加殼聚糖和活性炭以形成新型高效載體的技術(shù)。
至于聚氨酯泡沫塑料的生產(chǎn)工藝，現(xiàn)有技術(shù)中存在預(yù)聚法、半預(yù)聚法和一步法三種方式。預(yù)聚法是將過(guò)量的異氰酸酯與多元醇聚合物先制成端異氰酸酯基的預(yù)聚物，然后再與擴(kuò)鏈劑或其余的多元醇聚合物反應(yīng)。半預(yù)聚法與預(yù)聚法類(lèi)似，只是預(yù)聚物的反應(yīng)程度較低。大批量連續(xù)發(fā)泡或模型發(fā)泡需用一步法。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種用于制備殼聚糖交聯(lián)活性炭的聚氨酯基生物固定化載體的工藝，可利用該工藝制出具有優(yōu)異性能的水處理生物反應(yīng)載體，該工藝具有操作簡(jiǎn)單方便、性能可靠、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
一種制備水處理生物固定化載體的工藝實(shí)現(xiàn)了上述目的，該工藝包括步驟在合成載體泡沫塑料基體的原料中加入吸附劑與絮凝劑；以及對(duì)混料執(zhí)行發(fā)泡、造粒、開(kāi)孔、以及交聯(lián)處理，絮凝劑與基體材料相交聯(lián)、并包織著吸附劑的所述載體。
根據(jù)本發(fā)明的一項(xiàng)特征，所述泡沫塑料為聚氨酯材料。
根據(jù)本發(fā)明的一項(xiàng)特征，所述吸附劑為活性炭。
根據(jù)本發(fā)明的一項(xiàng)特征，所述絮凝劑為殼聚糖。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N制備聚氨酯基生物固定化載體的工藝，其包括步驟在聚氨脂軟質(zhì)泡沫塑料合成時(shí)添加殼聚糖和粉狀活性炭；以及經(jīng)發(fā)泡、造粒、開(kāi)孔、交聯(lián)生成聚氨脂大孔網(wǎng)絡(luò)和包織活性炭的殼聚糖與戊二醛、環(huán)氧氯丙烷、或氯乙酸交聯(lián)而成微孔網(wǎng)絡(luò)相交織的聚合物。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N制備殼聚糖交聯(lián)活性炭聚氨酯生物固定化載體的工藝，其包括步驟按質(zhì)量比配方將水、聚醚3010、硅油、三亞乙基二胺、辛酸亞錫、烷醇胺、鹵代烷基磷酸酯、活性炭和殼聚糖放入反應(yīng)器中，高速攪拌10分鐘，再加入TDI80高速攪拌2分鐘后，倒在涂有脫膜劑的發(fā)泡箱中，在40℃的環(huán)境中放置24小時(shí)或在常溫下放置36小時(shí)以上，得到發(fā)泡體；將發(fā)泡體切割成10-30mm3的顆粒；將發(fā)泡顆粒放在反應(yīng)器中，與10％的碳酸鈉溶液反應(yīng)6-12小時(shí)后，用水洗至中性，然后用2％的醋酸溶液浸泡6-12小時(shí)后，再用水洗至中性、壓干；將開(kāi)孔發(fā)泡顆粒在2.5％的戊二醛或者10％環(huán)氧氯丙烷或者10％氯乙酸溶液中反應(yīng)，在16℃-60℃的條件下反應(yīng)12-3小時(shí)，壓干，回收溶液，用水洗至中性。
根據(jù)本發(fā)明的一項(xiàng)特征，發(fā)泡所用原料的質(zhì)量配比為聚醚3010(羥值56)100TDI80 35-46活性炭 3-8殼聚糖 3-11
硅油0.3-0.5三亞乙基二胺0.15烷醇胺 1.5辛酸亞錫0.1鹵代烷基磷酸酯 2.0水 2-4.5根據(jù)本發(fā)明的一項(xiàng)特征，制備工藝中所用活性炭的粒度在200-400目之間，殼聚糖的脫乙酰度在90％以上。
具體實(shí)施例方式
下文將結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的介紹，但這些描述僅是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以領(lǐng)會(huì)到在權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍內(nèi)，還可以有多種其它的實(shí)施方式，且所有基于本發(fā)明設(shè)計(jì)思想的實(shí)施方式都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的制備工藝的第一實(shí)施方式如下(1)發(fā)泡載體原料質(zhì)量比配方為聚醚3010(羥值56) 100TDI80 38活性炭(粒度300目) 5殼聚糖(脫乙酰度90％以上) 7硅油 0.3三亞乙基二胺 0.15烷醇胺1.5辛酸亞錫 0.1鹵代烷基磷酸酯2.0水3按上述配方將水、聚醚3010、硅油、三亞乙基二胺、辛酸亞錫、烷醇胺、鹵代烷基磷酸酯、活性炭和殼聚糖放入反應(yīng)器中，高速攪拌10分鐘，再加入TDI80高速攪拌2分鐘后，倒在涂有脫膜劑的發(fā)泡箱中，在40℃的環(huán)境中放置24小時(shí)后取出得到發(fā)泡物。
(2)造粒將發(fā)泡物切割成15mm3的顆粒。
(3)開(kāi)孔將上述顆粒在反應(yīng)器中，與10％的碳酸鈉溶液反應(yīng)6小時(shí)，用水洗至中性；再用2％的醋酸溶液浸泡12小時(shí)，用水洗至中性，壓干。
(4)交聯(lián)將開(kāi)孔后的載體在2.5％的戊二醛溶液中反應(yīng)，20℃反應(yīng)10小時(shí)，壓干，回收戊二醛溶液，用水將載體洗至中性，得到成品載體。
本發(fā)明制備工藝的第二實(shí)施方式為(1)發(fā)泡載體原料質(zhì)量比配方為聚醚3010(羥值56)100TDI80 41活性炭(粒度250目) 4殼聚糖(脫乙酰度90％以上)8硅油0.45三亞乙基二胺0.15烷醇胺 1.5辛酸亞錫0.1鹵代烷基磷酸酯 2.0水 4按配方將水、聚醚3010、硅油、三亞乙基二胺、辛酸亞錫、烷醇胺、鹵代烷基磷酸酯、活性炭和殼聚糖放入反應(yīng)器中，高速攪拌10分鐘，再加入TDI80高速攪拌2分鐘后，倒在涂有脫膜劑的發(fā)泡箱中，在40℃的環(huán)境中放置24小時(shí)后取出得到發(fā)泡物。
(2)造粒將發(fā)泡物切割成20mm3的顆粒待用。
(3)開(kāi)孔將上述顆粒在反應(yīng)器中，與10％的碳酸鈉溶液反應(yīng)6小時(shí)，用水洗至中性，再用2％的醋酸溶液浸泡12小時(shí)，用水洗至中性，壓干待用。
(4)交聯(lián)將開(kāi)孔后的載體在10％的環(huán)氧氯丙烷溶液中反應(yīng)，在60℃的條件下反應(yīng)3小時(shí)，壓干載體，回收環(huán)氧氯丙烷溶液，用水將載體洗至中性得到成品載體。
本發(fā)明制備工藝的第二實(shí)施方式為(1)發(fā)泡載體原料質(zhì)量比配方為聚醚3010(羥值56) 100TDI8040活性炭(粒度400目)7殼聚糖(脫乙酰度90％以上) 10硅油 0.3
三亞乙基二胺 0.15烷醇胺 1.5辛酸亞錫 0.1鹵代烷基磷酸酯 2.0水 2.5發(fā)泡制備按配方將水、聚醚3010、硅油、三亞乙基二胺、辛酸亞錫、烷醇胺、鹵代烷基磷酸酯、活性炭和殼聚糖放入反應(yīng)器中，高速攪拌10分鐘，再加入TDI80高速攪拌2分鐘后，倒在涂有脫膜劑的發(fā)泡箱中，在常溫下放置36小時(shí)后取出得到發(fā)泡物。
(2)造粒將發(fā)泡物切割成25mm3的顆粒待用。
(3)開(kāi)孔將上述顆粒在反應(yīng)器中，與10％的碳酸鈉溶液反應(yīng)6小時(shí)，在用水洗至中性，再用2％的醋酸溶液浸泡12小時(shí)，用水洗至中性，壓干待用。
(4)交聯(lián)將開(kāi)孔后的載體在10％的氯乙酸溶液中反應(yīng)，在30℃的條件下反應(yīng)6小時(shí)，壓干，回收氯乙酸溶液，用水將載體洗至中性得到成品載體。
權(quán)利要求
1.一種制備水處理生物固定化載體的工藝，其包括步驟在合成載體泡沫塑料基體的原料中加入吸附劑與絮凝劑；以及對(duì)混料執(zhí)行發(fā)泡、造粒、開(kāi)孔、以及交聯(lián)處理，以制備出絮凝劑與基體材料相交聯(lián)、并包織著吸附劑的所述載體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于所述泡沫塑料為聚氨酯材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工藝，其特征在于所述吸附劑為活性炭。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工藝，其特征在于所述絮凝劑為殼聚糖。
5.一種制備聚氨酯基生物固定化載體的工藝，其包括步驟在聚氨脂軟質(zhì)泡沫塑料合成時(shí)添加殼聚糖和粉狀活性炭；以及經(jīng)發(fā)泡、造粒、開(kāi)孔、交聯(lián)生成聚氨脂大孔網(wǎng)絡(luò)和包織活性炭的殼聚糖與戊二醛、環(huán)氧氯丙烷、或氯乙酸交聯(lián)而成微孔網(wǎng)絡(luò)相交織的聚合物。
6.一種制備殼聚糖交聯(lián)活性炭聚氨酯生物固定化載體的工藝，其包括步驟按質(zhì)量比配方將水、聚醚3010、硅油、三亞乙基二胺、辛酸亞錫、烷醇胺、鹵代烷基磷酸酯、活性炭和殼聚糖放入反應(yīng)器中，高速攪拌10分鐘，再加入TDI80高速攪拌2分鐘后，倒在涂有脫膜劑的發(fā)泡箱中，在40℃的環(huán)境中放置24小時(shí)或在常溫下放置36小時(shí)以上，得到發(fā)泡體；將發(fā)泡體切割成10-30mm3的顆粒；將發(fā)泡顆粒放在反應(yīng)器中，與10％的碳酸鈉溶液反應(yīng)6-12小時(shí)后，用水洗至中性，然后用2％的醋酸溶液浸泡6-12小時(shí)后，再用水洗至中性、壓干；將開(kāi)孔發(fā)泡顆粒在2.5％的戊二醛或者10％環(huán)氧氯丙烷或者10％氯乙酸溶液中反應(yīng)，在16℃-60℃的條件下反應(yīng)12-3小時(shí)，壓干，回收溶液，用水洗至中性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的工藝，其特征在于發(fā)泡所用原料的質(zhì)量配比為聚醚3010100TDI80 35-46活性炭 3-8殼聚糖 3-11硅油0.3-0.5三亞乙基二胺0.15烷醇胺 1.5辛酸亞錫 0.1鹵代烷基磷酸酯 2.0水 2-4.5
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的工藝，其特征在于制備工藝中所用活性炭的粒度在200-400目之間，殼聚糖的脫乙酰度在90％以上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種制備水處理生物反應(yīng)使用的殼聚糖交聯(lián)活性炭聚氨脂生物固定化載體的工藝。在聚氨脂泡沫塑料合成時(shí)添加殼聚糖和粉狀活性炭，經(jīng)發(fā)泡、造粒、開(kāi)孔、交聯(lián)而成。本發(fā)明具有操作簡(jiǎn)單方便、質(zhì)量可靠、成本低、性能好等優(yōu)點(diǎn)，其制備的載體可廣泛應(yīng)用到生物反應(yīng)水處理中—特別是污水處理系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)C02F3/10GK1587105SQ20041006257
公開(kāi)日2005年3月2日 申請(qǐng)日期2004年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月2日
發(fā)明者葉正芳, 倪晉仁 申請(qǐng)人:北京大學(xué)