一種醌基滌綸網(wǎng)功能材料及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種醌基滌綸網(wǎng)功能材料及其應(yīng)用，該功能材料是通過蒽醌磺酰氯與胺化改性后的滌綸網(wǎng)進行化學(xué)接枝反應(yīng)制得。本發(fā)明所制得的醌基滌綸網(wǎng)具有單位質(zhì)量含醌量大、催化效果好、耐水力沖刷、無二次污染、催化效果穩(wěn)定、機械強度高的特性，能顯著提高難降解硝酸鹽氮的去除率，可有效降低運行成本，易于在實際中進行推廣。
【專利說明】一種醌基滌綸網(wǎng)功能材料及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境工程，化學(xué)工程，材料工程領(lǐng)域【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種醌基滌綸網(wǎng)功能材料及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今社會中，經(jīng)濟的發(fā)展和工業(yè)的進步使水污染問題逐漸受到人們的關(guān)注，大量含氮污水進入水體，對生態(tài)環(huán)境、人體健康造成嚴(yán)重危害。傳統(tǒng)的含氮廢水處理方法以物理法、化學(xué)法、生物法為主。其中，生物脫氮技術(shù)因工藝簡單、價格低廉、去除率高、環(huán)境友好等特點，受到廣泛的應(yīng)用。但其處理速率低的問題，始終是制約其發(fā)展的瓶頸所在。針對該問題，目前研究報道較多的是通過投加氧化還原介體類物質(zhì)來提高生物脫氮過程中的氧化還原速率，降低水力停留時間，從而降低運行成本。但在此基礎(chǔ)上開發(fā)的氧化還原介體類物質(zhì)(以醌類化合物為主)，在直接投加到污染水體提高降解速率的同時，會因連續(xù)投加產(chǎn)生二次污染和運行成本上升的問題。故尋求適宜的醌類化合物固定化方法，成為解決上述問題的關(guān)鍵所在。
[0003]Cervantes等采用吸附的方法將AQDS固定在陰離子交換樹脂上，能夠使偶氮染料的脫色速率提高8.8倍，但是固定的AQDS在環(huán)境溫度過高或水中含有高濃度的陰離子時就產(chǎn)生解析；Li等采用吡咯電聚合-摻雜技術(shù)將水溶性蒽醌化合物AQDS固定在活性碳氈上，能夠使偶氮染料和硝基芳烴生物轉(zhuǎn)化速率提高2倍以上，但該方法難以規(guī)模化生產(chǎn)應(yīng)用；Iv等以滌綸布為載體，采用化學(xué)共價法將AQS固定，雖可加速微生物降解偶氮染料，但因單位載體物質(zhì)固定醌類化合物量較少，而導(dǎo)致催化效果并不明顯，無法投入實際應(yīng)用。且有文獻報道，醌類化合物在某些條件下，因受到其他條件(醌類化合物種類、偶氮染料種類、微生物濃度、碳源等)的限制，并未表現(xiàn)出催化作用，甚至還會起到抑制作用。對于同種污染物尚存在該種差異，對于硝酸鹽而言，除受到介體種類、微生物濃度、溫度、體系營養(yǎng)條件等多方面因素的影響，還會受到根本性的催化機制的限制，造成催化性的差異性。而有關(guān)醌類化合催化微生物厭氧轉(zhuǎn)化目標(biāo)污染物的現(xiàn)象、過程和反應(yīng)機制，尚未明確定論，仍需進行付出創(chuàng)造性的勞作，以開發(fā)其應(yīng)用效果。
[0004]其次， 申請人:曾開發(fā)研究采用海藻酸鈣包埋醌類化合物和通過染色將分散染料(醌類化合物)修飾在滌綸布、化纖填料或醛化絲上，用于提高微生物反硝化速率，雖存在加速效果，但因兩種固定化材料在長期浸泡和水力沖刷下會分別產(chǎn)生破碎和剝離，而使醌類化合物暴露并隨水流失，造成二次污染和成本增加。因此，在考察醌類化合物催化特性的基礎(chǔ)上，選擇適宜的穩(wěn)定的固定化方法以解決上述兩種問題，也逐步成為研究的熱點和難點。而對于選擇固定化材料的生物相容性和與醌類化合物結(jié)合后的催化作用的考察和研究，仍需進行付出創(chuàng)造性的勞作，以驗證其加速效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，選用強度高彈性好、化學(xué)性能穩(wěn)定、表面光滑內(nèi)部分子排列緊密、價格低廉、無生物毒害性的滌綸網(wǎng)作為載體材料固定醌類氧化還原介體，將固定醌類氧化還原介體的滌綸網(wǎng)載體用于微生物反硝化方面，具有實際應(yīng)用的意義。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:選取具有一定機械強度，一定目數(shù)易于實現(xiàn)細菌的附著，內(nèi)部分子排列緊密易表面改性的滌綸網(wǎng)作為氧化還原介體的載體材料，將2g該載體材料在100mL乙二胺，0.13g氫氧化鈉作為催化劑，40°C胺化5h，干燥處理備用；將胺化的滌綸網(wǎng)加入8mmol/L的NaOH溶液中，在30min內(nèi)連續(xù)滴加溶解有蒽醌-2-磺酰氯的二氯甲燒溶液，35°C反應(yīng)4h，洗凈干燥制得所述醌基滌綸網(wǎng)功能材料。蒽醌-2-磺酰氯的用量為0.15g，二氯甲烷的用量為90ml。
[0007]本發(fā)明另一目的在于提供一種所述醌基滌綸網(wǎng)功能材料在加速微生物反硝化過程中應(yīng)用。
[0008]本發(fā)明經(jīng)過化學(xué)接枝方法將醌類化合物固定在性能穩(wěn)定的滌綸網(wǎng)載體上，解決了水溶性氧化還原介體易隨出水流失、連續(xù)投加成本高和造成二次污染等問題，同時展示出良好的生物催化活性。
[0009]本發(fā)明的效果和益處是:
[0010](I)將醌基氧化還原介體固定在了生物載體滌綸網(wǎng)上，其網(wǎng)格結(jié)構(gòu)使醌類氧化還原介體易于與菌體接觸；
[0011](2)通過化學(xué)方法在滌綸網(wǎng)上固定的醌類氧化還原介體能穩(wěn)定牢固存在，具有成本低能、無二次污染、穩(wěn)定使用的優(yōu)點；
[0012](3)固定的醌類氧化還原介體對微生物反硝化降解過程都具有很好的催化效果，易于在實際中應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是實施例1所述滌綸網(wǎng)的掃描電鏡譜圖；
[0014]圖2是實施例3所制備醌基滌綸網(wǎng)的掃描電鏡譜圖；
[0015]圖3是實施例3所制備醌基滌綸網(wǎng)的紅外光譜圖；
[0016]圖4是實施例3所制備的醌基滌綸網(wǎng)對硝酸鹽微生物反硝化加速實驗效果圖；
[0017]圖5是實施例3所制備的醌基滌綸網(wǎng)加速硝酸鹽微生物反硝化的循環(huán)實驗效果圖。
【具體實施方式】
[0018]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0019]實施例1
[0020] 將2g(2cm X 2cm,即其尺寸大小是長2cm,寬2cm)的滌綸網(wǎng)放入含有0.13g氫氧化鈉的100mL乙二胺溶液中進行胺化，40°C條件下胺化5h，先用無水乙醇洗滌，洗去附著在表面的乙二胺，再用蒸餾水洗滌然后干燥備用。將胺化改性的滌綸網(wǎng)通過凱氏定氮法測定氨基的接入量。
[0021]實施例2
[0022]將2g(2cm X 2cm)的滌綸網(wǎng)放入的150ml 二乙烯三胺溶液中進行胺化，35°C條件下胺化9h，先用無水乙醇洗滌，洗去附著在表面的二乙烯三胺，再用蒸餾水洗滌然后干燥備用。將胺化改性的滌綸網(wǎng)通過凱氏定氮法測定氨基的接入量。表1為實施例1、2經(jīng)過胺化改性后的兩種不同滌綸網(wǎng)的氮含量對比數(shù)據(jù)表。
[0023]表1
【權(quán)利要求】
1.一種醌基滌綸網(wǎng)功能材料，其特征在于，該功能材料是通過蒽醌磺酰氯與胺化改性后的滌綸網(wǎng)進行化學(xué)接枝反應(yīng)制得。
2.根據(jù)權(quán)權(quán)利要求1所述的醌基滌綸網(wǎng)功能材料，其特征在于，該材料的制備方法包括以下步驟: (1)將2g滌綸網(wǎng)在100mL乙二胺，0.13g氫氧化鈉作為催化劑，40°C胺化5h，干燥處理備用; (2)將步驟I中胺化的滌綸網(wǎng)加入8mmol/L的NaOH溶液中，在30min內(nèi)連續(xù)滴加溶解有蒽醌-2-磺酰氯的二氯甲烷溶液，35°C反應(yīng)4h。
3.根據(jù)權(quán)權(quán)利要求2所述的醌基滌綸網(wǎng)功能材料，其特征在于，步驟2中，蒽醌-2-磺酰氯的用量為0.15g，二氯甲烷的用量為90ml。
4.權(quán)利要求 1所述醌基滌綸網(wǎng)功能材料在加速微生物反硝化過程中應(yīng)用。
【文檔編號】C02F3/28GK104003518SQ201410226740
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】郭建博, 許晴, 牛春梅, 廉靜, 郭延凱, 侯正浩 申請人:河北科技大學(xué)