论文部分内容阅读
生物膜法是最常见的一种污水处理技术,生物填料是生物膜法技术的核心部分,生物填料的性能直接影响污水处理效果。而目前常用的高分子材料基的填料存在生物亲和性差、生物膜生长缓慢、附着不牢等缺点。本文以一种天然的生物矿物材料—牡蛎壳为原料,改性聚乙烯材料表面的生物亲和性。采用XRD、FT-IR、TG、SEM等技术研究了牡蛎壳的组成、微观结构、热稳定性。实验结果表明,牡蛎壳呈现多孔、层状结构,孔隙直径为5~60nm。牡蛎壳的主要成份是碳酸钙,约占总质量的96%左右,其余的为甘氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸等有机质,此外还有一些Mg、Ni、Co、Zn等微量元素。热重实验结果表明,牡蛎壳粉热稳定性良好,在200℃下失重率仅为0.4%。接触角测定实验结果表明,牡蛎壳粉具有很好的亲水性,接触角为15°。采用三维荧光光度计和电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-OES)测试复合材料中有机质和微量元素的溶出规律及影响因素,发现制备过程中牡蛎壳颗粒容易被聚乙烯薄膜包裹,影响有机质和微量元素的溶出,采用模拟流化床表面处理后,大部分牡蛎壳颗粒都暴露在了材料表面,复合材料释放有机质的速率明显提高。针对高分子材料表面光滑、挂膜困难的问题,研究了填充牡蛎壳粉对聚乙烯材料表面粗糙度和接触角的影响。发现随着牡蛎壳粉填充比例的增加,聚乙烯材料表面的粗糙度逐渐增大,接触角逐渐降低。当牡蛎壳粉的填充比例超过6%以后接触角的降低逐渐变缓,此时复合材料的接触角由原来的93°降低到70°,亲水性得到了明显的改善。采用万能试验机、密度测定仪、熔融指数测定仪等仪器测试改性聚乙烯材料的物理化学性质,发现聚乙烯材料的密度与牡蛎壳粉的填充比例呈正相关性,通过调整牡蛎壳粉的填充比例可以准确地控制材料的密度。当牡蛎壳粉的填充比例为5%左右时,聚乙烯材料的密度可以达到通用填料所需的0.975g/cm3左右的密度范围。当牡蛎壳粉的填充比例为6%时,复合材料的冲击强度达到最大值为40.06k J/m2,提高了26.6%;当牡蛎壳粉的填充比例为5%时,复合材料的拉伸强度达到最大值为25.87MPa,提高了28.5%。采用生物膜反应器考察了牡蛎壳粉改性聚乙烯材料的挂膜性能,发现当牡蛎壳粉的填充比例为5%时,改性聚乙烯材料的挂膜量达到0.0211g/g,提高了124%,生物亲和性得到了极大的提高。