生物膜法水处理技术是目前新兴的一种污水处理技术,主要是通过附着在载体材料表面的微生物来降解污水中的有机物等物质,从而达到净化水质的目的。生物膜材料的制备过程中,载体材料的表面性能对于微生物细胞的固着起到至关重要的影响。而碳纤维作为一种新型载体材料,已经被广泛应用于污水处理行业。然而,原生碳纤维表面的惰性比较大,对于微生物细胞的固着存在一定的限制作用,因而需要对原生碳纤维进行表面改性,使其生物亲和性得到提高,从而促进生物膜材料的污水处理能力。本论文采用硝酸氧化和钙离子吸附结合法、电化学沉积聚酰胺酸薄膜法以及阳极氧化和锰离子吸附相结合法制备三种碳纤维载体。利用扫描电镜观察碳纤维载体表面形貌,EDS和傅里叶红外光谱对材料表面进行元素分析,微生物细胞固着实验对碳纤维载体固着微生物细胞的能力进行评价,并且利用DLVO理论对碳纤维载体固着微生物细胞的能力进行分析解释,最后通过在模拟有机污水中的挂膜实验来综合比较三种碳纤维载体固着能力的大小。主要研究内容和成果如下:(一)表面氧化可以增强碳纤维固着微生物细胞的能力,金属离子的吸附能够使氧化后的碳纤维固着更多的微生物细胞,并且金属离子含量的越大,其固着能力越强。表面氧化可以使得载体表面的二碘甲烷接触角减小,从而降低了范德华势能。然而,含氧基团的引入将会使静电势能升高,而金属离子吸附后的氧化碳纤维载体因为其表面增加的正电荷,使得zeta电位的绝对值减小,导致静电势能的降低,从而使总势能降低,并且金属离子含量越大,总势能越低。(二)碳纤维表面沉积的聚酰胺酸薄膜可以有效增强其固着微生物细胞的能力,当羧基摩尔比为2.0以及电沉积时间为10分钟的条件下,碳纤维复合材料可以固着最多的微生物细胞,其主要原因是此条件下的碳纤维载体拥有较小的二碘甲烷接触角以及较小的zeta电位绝对值。然而聚酰胺酸薄膜会导致载体材料静电势能的增加,但由于静电势能增量较小,综合叠加后总势能仍是降低的。(三)三种碳纤维载体在模拟污水中,对于微生物细胞的固着能力由小到大排列为CF-Ca、CF-Mn、CF-PAA,因而CF-PAA为最具生物亲和性的生物膜载体,其主要原因是具有最小的二碘甲烷接触角,导致最低的范德华势能。