申请日2013.12.10
公开(公告)日2014.04.16
IPC分类号C02F3/00
摘要
本发明公开了一种水处理填料表面涂覆聚丙烯酰胺凝胶膜的方法，属于水处理材料改性领域。该方法包括：a、改性液浸泡：将填料经聚丙烯酰胺复合改性液浸泡2～3min;b、液膜形成：将填料捞出沥干，自由散堆在高在1-5米之间的容器中;c、液膜固化剂投加：向已附着有液膜的填料表面均匀喷雾2-5%的氯化钙水溶液1-5min;d、凝胶膜固化：10-40℃放置5-10min，填料表面液膜固化后形成聚丙烯酰胺凝胶膜。通过在水处理填料表面涂覆聚丙烯酰胺凝胶膜，填料表面与水接触角从改性前的≥60-110o降低到5-20o，填料表面亲水性获得显著提高。
权利要求书
1.一种水处理填料表面涂覆聚丙烯酰胺凝胶膜的方法，其特征在于，包括下述步骤：
改性液浸泡：将填料经聚丙烯酰胺复合改性液浸泡2～3min;
液膜形成：将填料捞出沥干，自由散堆在高在1-5米之间的容器中;
液膜固化剂投加：向已附着有液膜的填料表面均匀喷雾2-5%的氯化钙水溶液1-5min;
凝胶膜固化：10-40℃放置5-10min，填料表面液膜固化后形成聚丙烯酰胺凝胶膜。
2.如权利要求1所述的水处理填料表面涂覆聚丙烯酰胺凝胶膜的方法，其特征在于，所述聚丙烯酰胺复合改性液中的各原料用量按质量百分比计为：
水94.2-99.6%、部分水解聚丙烯酰胺0.1-0.8%、海藻酸钠 0.01-0.05%、壳聚糖0.001-0.005%、小分子醇类0.2-5%、生物促进剂0.01-0.02%。
3.根据权利要求1所述的水处理填料表面涂覆聚丙烯酰胺凝胶膜的方法，其特征在于，所述小分子醇类采用甲醇、乙醇、丙醇、甘油、乙二醇中的至少一种。
4.如权利要求1所述的水处理填料表面涂覆聚丙烯酰胺凝胶膜的方法，其特征在于，所述生物促进剂选自：VB、明胶、柠檬酸中的任一种。
5.如权利要求1所述的水处理填料表面涂覆聚丙烯酰胺凝胶膜的方法，其特征在于，所述液膜固化剂中的各原料按质量百分比计为：水95-98%、氯化钙2-5%。
6.如权利要求1所述的水处理填料表面涂覆聚丙烯酰胺凝胶膜的方法，其特征在于，所述填料主体材质为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯中的至少一种，填料表面与水的接触角为60-110o，真密度为0.92～0.98g/cm3。
说明书
水处理填料表面涂覆聚丙烯酰胺凝胶膜的方法
技术领域
本发明涉及生物填料改性领域，特别是涉及一种水处理填料表面涂覆聚丙烯酰胺凝胶膜的方法。
背景技术
移动床生物膜反应器工艺弥补了传统活性生物膜工艺的的不足，具有占地小、处理高效等优点，非常适合现有污水处理厂的升级改造。该工艺通过将填料直接投加在好氧曝气池中即可实现填料在池体的均匀流化，气、液、固三相充分接触，有机污染物被快速降解，是一种高效低耗的水处理工艺。填料的生产过程方便快捷，只需一套挤出-牵引-切割设备即可实现。产品价格低廉，且使用寿命长达十年以上，近年来在污水处理领域获得了广泛的推广应用。
水处理填料作为废水生物膜处理技术的核心，目前常用的塑料生物填料的生物亲和性、亲水性和活性尚存在不足，特别是填料投加初期，由于填料的主体材料基本上都是聚乙烯或聚丙烯等塑料材质，填料往往呈现出明显的疏水性，投加初期在水中的完全润湿时间很长，同时由于填料密度小于水，投加初期大量填料浮在水面，流化十分困难，且长达1-2星期的阳光直射也将对填料的寿命造成严重影响。
为了克服这些缺点，普遍对填料进行改性。目前采用的改性方法主要分为两大类: 配方改性法和表面改性法。配方改性方法主要是通过在填料加工过程添加亲水性组分，如壳聚糖、活性炭、碳酸钙等。表面改性方法是通过在材料表面发生化学反应而对其表面实现的改性技术，该类方法主要有表面氧化法、低温等离子体处理法、表面接枝法和离子注入法等。配方改性方法实施起来简单易行，然而填充组分过多会造成生产效率及填料使用寿命的下降，同时由于水处理填料本身对密度的严格要求，配方改进方法对填料的改善作用较为有限。表面改性方法效果好，然而往往需要使用昂贵复杂的设备或者经历系列化学反应，从而使得填料制造成本显著增加。
往往使其密度及成本处于“可勉强接受”的范围内，而放弃获得更佳性能的机会，如何经济方便快速地实现对传统水处理填料的表面改性，将会促进生物填料在水处理领域的进一步推广应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种水处理填料表面涂覆聚丙烯酰胺凝胶膜的方法，该方法可经济方便快速地实现对传统水处理填料的表面改性，从而解决现有水处理填料亲水性不足的问题。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述的水处理填料表面涂覆聚丙烯酰胺凝胶膜的方法，包括下述步骤：
改性液浸泡：将填料经聚丙烯酰胺复合改性液浸泡2-3min，
亲水液膜形成：将填料捞出沥干，自由散堆在高1-5米之间的容器中;
液膜固化剂投加：向已附着有PAM液膜的填料表面均匀喷雾2-5%的氯化钙水溶液约1-5min;
凝胶膜固化：10-40℃自然放置5-10min后，填料表面液膜固化，填料表层形成有一定弹性的PAM凝胶膜。
本发明提供的在水处理填料表面涂覆聚丙烯酰胺凝胶膜的方法,通过成熟的高分子加工设备加工出水处理填料基质，而在填料表面进行聚丙烯酰胺凝胶膜涂覆，结合了普通水处理生物填料的加工生产简单和高分子水凝胶高含水率高亲水性的优势，并以在填料表面形成凝胶膜的方式进行实施，在保证较高的生产效率和较低的成本的同时，赋予了水处理填料极好的亲水性。
通过将亲水性不够理想的水处理填料经聚丙烯酰胺复合改性液处理，获得了很好的亲水改性效果。利用改性液中聚丙烯酰胺、海藻酸钠的黏度和小分子醇类的渗透性，使改性液快速在填料表面黏附铺展，形成厚度适中的液膜;并通过在表层施加液膜固化剂，水处理填料的表层液膜中的—COOH、—COONa等与固化剂中的Ca2+结合，形成高分子交联结构，经过在常温常压下自然放置后液膜固化，形成聚丙烯酰胺凝胶膜，该凝胶膜为高分子交联结构，可以在水中稳定存在，同时结合填料本身的空间结构给凝胶膜提供了物理防护作用，使得该凝胶膜在正常使用状态下更不易破损。同时凝胶膜本身含有聚丙烯酰胺，在具有快速水浸润性的同时，仍然保留了大量未参与形成凝胶膜的有絮凝作用的官能团，对生化系统的污泥有一定的吸附絮凝作用，凝胶膜中还含有壳聚糖和生物促进剂成分，使填料挂膜更加有利。该方法通过在填料表面形成极薄的凝胶膜，可达到十分理想的亲水性，适合主体材质为聚丙烯、聚乙烯、聚乙烯-聚丙烯共混物、聚氯乙烯等的水处理填料，填料表面与水接触角从改性前的≥60-110o降低到10-30o，填料表面亲水性获得显著提高。按原填料投加方法正常投加，填料表面亲水后投加初期上浮时间显著缩短，投加后数分钟填料几乎完全在水面下聚集，完全润湿时间一般不超过10min，稍加搅动或曝气，即可实现均匀流化，与普通填料投加后需要2-5天的自然浸润时间有很明显的效果改善，避免了填料初期上浮对填料寿命有影响。原有填料生产设备及配方无需变动，且不需增加昂贵的设备，实施起来经济方便，甚至可以在污水厂现场实施。
