废水处理用纤维素基可控降解生物膜载体的开发与研究

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悬浮多孔填料具有附着微生物量大、处理效率高、能耗低等优点,是流化床废水处理载体填料的发展方向之一。本课题以麦草浆粕为原料,研究开发出一种可完全降解、亲生物性优良、孔隙率高、比表面积大、孔径合适、成本低廉的水处理用多孔生物膜载体。实验先通过对麦草浆粕碱化、黄化制备出酯化均匀的纤维素粘胶,并在此基础上选取合适的发泡成孔工艺和纤维素再生工艺得到多孔纤维素载体成品。实验得出的粘胶最佳制备条件为碱化温度20℃、碱液浓度20%、碱液用量50ml/10g浆粕、黄化温度30℃、CS2用量为浆粕中α-纤维素质量的44%,黄化时间90min。选用碳酸氢钠为发泡剂,在稀盐酸或硫酸混浴中发泡、再生。制得载体的孔隙率可达86.98%,比表面积可达11.59m2/g,孔径从100μm到800μm均可选择。实验同时考察了发泡剂用量、再生浴种类和粘胶液性质对填料载体的孔隙率、孔径大小及分布、比表面积、机械强度和形状的影响趋势,总结出了该工艺下制备各物理参数最优的载体的条件,并利用与含环氧基团化合物交联的方法实现了纤维素载体降解速度可控的目的,用含阳离子基团化合物接枝的方法增强载体表面亲生物性。制得的多孔纤维素载体性能优良、成本低廉,可自然分解不会对环境造成污染,是一种高效环保的废水处理用载体填料。
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