一种中空纤维生态浮岛微生物填料及其应用的制作方法

1.本发明涉及生态浮岛技术领域，尤其涉及一种生态浮岛微生物填料及其应用。


背景技术：

2.随着工业化进程的加速，水体污染加剧，包括工业废水及生物污水的大量排放，使得水体富营养化，水体质量下降，大量水生动物面临危机。针对这一问题，研究者开发生态浮岛技术用于水质净化。在受损水体中采用轻型生物载体搭建生态浮床，在上面种植水生或陆生植物。通过植物吸收水体中大量的污染物，同时植物根系或者浮岛下高分子网络能过吸附水中污染物，并在其上逐渐形成生物膜，大量吞噬水体污染物，从而达到水质净化的目的。
3.传统的聚合物微生物填料相比于天然材料具有耐腐蚀性强，疏松多孔，利于微生物附着。然而由于其比表面积小，较难形成大规模的生物膜。除此之外，在生物膜形成后未能有足够的碳源供给，使得微生物进行水质净化能力减弱。因此，本发明提供了一种中空纤维生态浮岛微生物填料，以解决上述背景技术中提出的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种具有碳源缓释功能的中空纤维膜用作生态浮岛微生物填料，为微生物的生长提供较大的比表面积与稳定的碳源，从而提高生态浮岛水质净化性能。
5.为实现上述目的，具体包括以下步骤：步骤一：将生物炭加入有机溶剂中，在一定温度下搅拌后，超声使生物炭充分分散于有机溶剂中；步骤二：将一定质量的聚合物加入步骤一中的溶液中，在一定温度下搅拌，使其充分溶解；步骤三：将微生物所需碳源通过搅拌分散在一定量的纯水中；步骤四：将步骤二的铸膜液通过纺丝头的外侧，步骤三的碳源溶液通过纺丝头内侧共同挤出相变，将膜置入凝固浴中，待相变完成可得到具有碳源缓释功能用作生态浮岛微生物填料的中空纤维膜；本发明步骤一中，溶剂为n, n-二甲基亚砜、n, n-甲基吡咯烷酮、n, n-二甲基甲酰胺和n, n-二甲基乙酰胺中的一种；生物炭为动植物或城乡垃圾加工而成的多空碳材料；温度优选方案为20-30℃；超声时间的优选方案是0.5-1h；本发明步骤二中，聚合物为聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜和醋酸纤维中的一种；优选温度为：60-80℃；本发明步骤二中，配置的组成，按聚合物，溶剂，生物炭比为（10-20）：（70-90）：（0-10）；本发明步骤三中，碳源优选为纤维素、壳聚糖和木质素中的一种；
本发明步骤四中，中空纤维膜凝固浴优选为纯水。
6.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明采用生物炭掺杂的中空纤维膜为微生物载体为微生物的繁殖提供了较大的比表面积与亲水环境。同时，本发明在中空纤维膜内腔填入微生物所需碳源，可以为微生物的繁衍提供持续稳定的碳源供给，从而提高生态浮岛水质净化性能。
附图说明
7.图1为中空纤维膜制备工艺图。
具体实施方式
8.为了使本发明的技术方案更直观易懂，下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不限。
9.（1）将5 g杨木烧制的生物炭用球磨机粉碎10 min，粉碎后导入75 g的dmf中搅拌分散1 h，再放入超声池中超声1 h。分散后称取15 g pvdf溶解上述溶液中，在70℃ 下搅拌12 h，作为制膜液。
10.（2）将10 g的纤维素分散在90 g的纯水中，通过超声2 h使其分散，作为芯液。
11.（3）通过中空纤维纺丝机，将制膜液和芯液分别通过纺丝头的外通道和芯液通道挤出，流速分别为5 ml/min和2 ml/min。


技术特征：
1.一种用作生态浮岛生物填料的中空纤维膜制备方法，其特征包含以下具体步骤：步骤一：将生物炭加入有机溶剂中，在20-30℃下搅拌0.5-2h后，超声使生物炭充分分散于溶剂中；步骤二：将一定质量的聚合物加入步骤一中的溶液中，在60-80℃下搅拌，使其充分溶解；步骤三：将微生物所需碳源通过搅拌分散在一定量的纯水中；步骤四：将步骤二的铸膜液通过纺丝头的外侧，步骤三的碳源溶液通过纺丝头内侧共同挤出相变，将膜置入凝固浴中，待相变完成可得到具有碳源缓释功能用作生态浮岛微生物填料的中空纤维膜。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述的生物炭为动植物或城乡垃圾加工而成的多孔碳材料；在将生物炭加入溶剂之前需要使用球磨机对其研磨，促进分散。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤一中加入的生物炭，其质量占铸膜液总质量的0%-10%。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤一中的溶剂为n, n-二甲基亚砜、n, n-甲基吡咯烷酮、n, n-二甲基甲酰胺和n, n-二甲基乙酰胺中的一种；其所占的比例为总质量的70%-90%。5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤二中所述的聚合物为聚偏氟乙烯、聚砜、聚醚砜和醋酸纤维中的一种；其所占的比例为总质量的10%-20%。6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤三中所述的碳源为纤维素、壳聚糖和木质素中的一种。7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于：步骤四中所述的制膜液流速为2-20ml/min，芯液流速为0.2-5ml/min。

技术总结
本发明公开一种用作生态浮岛生物填料的中空纤维膜制备方法及其应用，通过将生物炭掺入聚合物溶液中制备中空纤维膜作为生物填料，提高生物填料的亲水性与生物附着面积，从而促进微生物附着；同时中空纤维内部填充小尺寸碳源，通过膜孔道进行缓释，为微生物提供为持续稳定的碳源。该方法包括以下步骤：（1）将生物炭加入聚合物溶液中，依次进行搅拌、超声均分分散生物炭；（2）将（1）中制备的制膜液通过中空纤维纺丝机采用相转化法制备中空纤维膜；（3）在（2）纺丝的过程中，通过芯液泵将微生物所需碳源注入中空纤维膜内腔，制得具有碳源缓释功能用作生态浮岛微生物填料的中空纤维膜。用作生态浮岛微生物填料的中空纤维膜。用作生态浮岛微生物填料的中空纤维膜。


技术研发人员：周政忠 陈晨 袁亮 王国月 孙睿
受保护的技术使用者：镇江朴原生态科技有限公司
技术研发日：2022.03.10
技术公布日：2022/7/12