水处理用纤维素基载体的降解性能

第22卷第6期高分子材料科学与工程voI．22．N。．62006年11月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGNov．2006水处理用纤维素基载体的降解性能范福洲，康勇(天津大学化工学院．天津300072)摘要：将实验制备的圩堆素基戴体填料与乙二醇二墙水甘油琏进行史联反应，研究了不同变联度的戴俸擤料在纤堆素酶溶液和城市生活污水中的降解过程。当史联度不超过13．7％时，交联度越走栽体的降解速率越小，置蚌保留率越高。未交联最体在井堆素酶溶液和实际城市生活污水中8d后的保留率分割为8．4“和8B％，而交联瓶体在上述两种溶液中的相应保留率分别为30“～70％和94％～96“。实验证明，交联反应可以有救地抑制降解过程，通过改变巍体的变联度完奎可以控制栽体的降解速率，使我俸在教天至敷月之内完全降解．鬟键词：纤维素}水处理载体I可控降解l交联中围分类号，0631．3+3文献标识码tA文章霸号：1000-7555(2006)06-0126-04纤维素多孔载体是近年来发展起来的一种用于大规模高密度微生物培养的优秀微生物支持物。它几乎具有所要求的理想微生物支持物所有特征，以纤维素为基质的材料亲水和亲生物性好，而且通过适当成型方法得到的内部结构有许多网状的相互连通的小孔通向载体表面，使微生物易于进人孔中生长、分裂，解决了微生物固定化和流体剪切力对微生物损伤两大难题，能提高微生物培养密度，便于大规模微生物培养。由于具有这些优点，这种载体如果用于生物膜法废水处理将会非常适合。特别是由于纤维素的天然可降解性，载体在使用中和使用后逐渐分解为无害的水和二氧化碳，避免了传统水处理载体如颗粒活性炭、沸石、无烟煤、陶瓷球、玻璃球、多孔不锈钢和聚氯乙烯等填料使用后产生固体废弃物、燃烧产生有害物质的污染环境问题D’2]。本文利用纤维索为原料，通过合理的成型方法和工艺，制备出具有高孔隙率和比表面积、孔径可以控制、价格低廉的水处理用多孔纤维索载体。为了进一步扩展该载体的应用范围，特别是解挟纤维索载体在微生物环境中的耐用性以及加速降解、减少环境负担的问题，笔者对实现纤维棠载体的微生物降解可控性进行了探索。实验通过改变纤维素与环氧化合物的交联度大小，初步控制了纤维素载体的降解速度，制备出的改性纤维紊载体可以在数天到数月内完全分解。1实验部分1．1实验材料及仪器多孔纤维紊载体(实验自制)、氢氧化钠、乙二醇二缩水甘油醚(环氧值≥o．65)、醋酸钠、醋酸、纤维素酶(20000u／g)、十二烷基硫酸钠。恒温水浴加热器、电热干燥箱、分析天平、Nicolet一5DX红外光谱仪、PHS一3C型pFI值测定仪。1．2纤维素戢体交联改性共选取5个实验水平，即交联剂与纤维素载体的质量比分别为2≈10、4：10、6：10、8：10、10l10。实验步骤：先将一定质量的交联剂——乙二醇二缩水甘油醚倒人30ml。0．5％的NaOH溶液，加入少许质量分数为0．1％的表面活性剂收稿日期·2005—08-30I謦订日期t2005—12—16基金项目；天津市自然科学重点基金(05YFJZTC00500)资助项目联系人t康勇·主要从事水处理技术的研究．E-mailtykang@tju．eau．cn万方数据第6期范福洲等。水趾理用纤维素基载体的降解性能溶液，搅拌均匀；然后将10g绝干纤维素载体完全浸润在上述混合溶液中，静置约30min}再将以上混合物置于60℃水浴加热器中加热3h，注意不断搅拌}最后将交联体取出用清水冲洗干净，低温干燥得到绝干交联纤维素载体。1．3纤维素载体的降解实验1．3．1栽体在纤雏素酶溶液中的降解实验：配置0．1mol／L的醋酸钠溶液，用醋酸将酸性调至pH4．5，得到醋酸缓冲液Ⅱ3’将一定质量的纤维索酶溶入一定体积的缓冲液中，混合均匀配成300mg／L的降解溶液。将一定质量的纤维素载体样品加人到降解溶液，密封后放人40℃的水浴加热器中持续加热，在规定的降解时间内将其取出，并定期搅拌混合物。1．3．2栽体在实际生活污水中的降解实验：取一定量滤去固体杂质的实际生活污水，加人一定量的纤维素载体样品}将以上混合物密封，放入30℃的水浴加热器中持续加热，在规定的降解时间内将其取出，注意定期搅拌混合物。其中生活污水的参数为pH值7．76，soi2浓度0．1mol／L，COD4．5，浊度81．3NTU。1．4纤维素交联度的测定采取称量法测定纤维素与乙二醇二缩水甘油醚的交联程度“]。将待交联纤维索载体在烘箱中加热至绝干，然后用分析天平称量，得到交联前的载体质量巩；待载体交联完毕后，用清水将载体反复冲洗干净，放人烘箱中烘至绝干状态，称量得到交联后的载体质量m。。纤维紊载体的交联度y用每克绝干纤维素交联的乙二醇二缩水甘油醚的质量来表示，计算公式为：y=(m2一mI)／m1(1