本发明属于mbbr填料，涉及一种蒽醌型pu改性mbbr填料的制备方法及蒽醌型pu改性mbbr填料。
背景技术：
1、移动床生物膜反应器(mbbr)是一种广泛应用于水处理领域的高效生物降解技术，其工艺原理是通过向反应器中投入一定数量的悬浮填料，提高反应器中的生物量，从而提高反应器的处理效率。mbbr工艺以其优秀的机械性能、出色的降解性能、较低的运行成本以及良好的亲水性和生物亲和性，而被广泛应用于生活污水、工业废水、医用废水等领域。其中，填料很大程度上决定mbbr工艺的水处理效能，因此对填料的研究至关重要。一方面，mbbr填料在水中的碰撞和剪切作用，使空气气泡更加细小，增加了氧气的利用率；另一方面，填料内外部具有不同的生物种类，内部生长厌氧菌或兼氧菌，外部生长好氧菌，形成一个个微反应器，使硝化反应和反硝化反应同时存在，从而提高了处理效果。
2、随着全球水资源日益紧缺和水污染日益严重，对高效水处理技术的需求不断增加。mbbr工艺在这个背景下崭露头角，成为解决水处理难题的有力工具。根据工艺和使用性能，mbbr填料需要具备良好的抗冲击性能和耐磨性能以提高其场景适应性和使用稳定性。目前，市面上可见的mbbr填料多由有机高分子制成，且普遍存在着较大的缺陷，其抗冲击性能和耐磨性能直接影响了填料的使用寿命和水处理效能。由此可知，mbbr填料的优化改性以提高其抗冲击性能和耐磨性能且增强水处理效能是促进该工艺发展的关键因素。
技术实现思路
1、基于以上所述，本发明旨在提供一种蒽醌型pu改性mbbr填料的制备方法及蒽醌型pu改性mbbr填料，用以解决现有的mbbr填料的抗冲击性能和耐磨性能差的问题。该蒽醌型pu改性mbbr填料的制备方法能够获得兼具高抗冲击性能、耐磨性能和优质水处理效能的蒽醌型pu改性mbbr填料。
2、具体地，本发明提供了一种蒽醌型pu改性mbbr填料的制备方法，其中，该方法包括将100重量份聚烯烃、3-30重量份蒽醌型聚氨酯和0.5-2重量份过氧化物引发剂以及0.1-5重量份任选的助剂加入到双螺杆挤出机中进行熔融、挤出、造粒，即得蒽醌型pu改性mbbr填料；
3、所述蒽醌型聚氨酯含有至少一个第一链段和至少一个第二链段，相邻的所述第一链段和所述第二链段由氨基甲酸酯键连接；
4、所述第一链段由二氨基蒽醌形成；
5、所述第二链段由聚醚二元醇、聚酯二元醇和烷基二醇中的至少一种形成；
6、所述蒽醌型聚氨酯的端基为碳碳不饱和双键。
7、在一种优选实施方式中，所述聚烯烃选自乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯和4-甲基-1-戊烯中的一种的均聚物或两种及以上组合的共聚物。
8、在一种优选实施方式中，所述二氨基蒽醌选自1,2-二氨基蒽醌、1,3-二氨基蒽醌、1,4-二氨基蒽醌和2,6-二氨基蒽醌中的一种或几种组合物。
9、在一种优选实施方式中，所述聚醚二元醇和聚酯二元醇的平均分子量分别为500-20000。
10、在一种优选实施方式中，所述烷基二醇的通式为ho-r1-oh，其中r1选自c8-c40烷基。
11、在一种优选实施方式中，所述第二链段由烷基二醇、聚醚二元醇和烷基二醇的组合形成或由聚酯二元醇和烷基二醇的组合形成。
12、在一种优选实施方式中，所述蒽醌型聚氨酯按如下步骤制备：
13、s1、将所述二氨基蒽醌与二异氰酸酯单体进行加成反应获得聚脲预聚体；
14、s2、将步骤s1中所述聚脲预聚体与聚醚二元醇、聚酯二元醇和烷基二醇中的至少一种进行缩聚反应，再继续加入具有式(i)所示结构的(甲基)丙烯酸羟烷基酯进行封端反应，即得蒽醌型聚氨酯；
15、
16、式(i)中，r2为h和/或ch3，r3为h和/或ch3。
17、在一种优选实施方式中，所述步骤s1中二氨基蒽醌与二异氰酸酯单体的摩尔比为(0.2-0.5):1。
18、在一种优选实施方式中，所述步骤s2中聚脲预聚体的异氰酸酯基官能团和聚醚二元醇、聚酯二元醇和烷基二醇中的至少一种的羟基总官能团的摩尔比为1:(0.85-0.95)。
19、在一种优选实施方式中，所述步骤s2中聚脲预聚体和所述(甲基)丙烯酸羟烷基酯的摩尔比为1:(0.1-0.5)。
20、在一种优选实施方式中，所述加成反应的条件包括温度为70-120℃，时间为2-20h。
21、在一种优选实施方式中，所述缩聚反应和封端反应均在催化剂的存在下进行，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。
22、在一种优选实施方式中，所述缩聚反应的条件包括温度为50-110℃，时间为1-10h。
23、在一种优选实施方式中，所述封端反应的条件包括温度为60-120℃，时间为1-10h。
24、在一种优选实施方式中，所述二异氰酸酯选自2,4-甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、三甲基己烷二异氰酸酯以及四甲基二甲苯二异氰酸酯中的至少一种。
25、在一种优选实施方式中，所述过氧化物引发剂选自过氧化二异丙苯、过氧化二特丁基、过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮、过氧化十二酰、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、双(4-叔丁基环己基)过氧化二碳酸酯、叔丁基过氧化苯甲酸酯和过氧化氢二异丙苯中的一种或几种组合。
26、在一种优选实施方式中，所述助剂为增韧剂、分散剂、无机填料和生物活性剂中的至少一种。
27、在一种优选实施方式中，所述双螺杆挤出机的参数设定包括：所述各挤出区间温度分别设定为100-110℃、130-140℃、140-150℃、170-180℃和180-190℃。
28、在一种优选实施方式中，所述双螺杆挤出机的参数设定包括：所述轴转速设定为5-30rpm/min。
29、在一种优选实施方式中，所述双螺杆挤出机的参数设定包括：所述进料速度设定为100-140g/min。
30、本发明还提供了由上述制备方法制备获得的蒽醌型pu改性mbbr填料。
31、本发明在制备蒽醌型pu改性mbbr填料的过程中，考虑到有机高分子mbbr填料中聚氨酯(pu)基材的生物相容性较好，引入蒽醌和碳碳双键对其进行优化改性，制备得到端基为碳碳双键的蒽醌型聚氨酯，该聚氨酯结构中另外的链段可以是聚醚、聚酯或者长链烷基；同时将该蒽醌型聚氨酯直接加入到聚烯烃中进行熔融加工，端基的碳碳双键可以在过氧化物引发下进行聚合反应，并接枝反应到聚烯烃上，成为蒽醌型聚氨酯改性聚烯烃。由此获得的蒽醌型pu改性mbbr填料具有优异的抗冲击性能、耐磨性能和较好的水处理效能。
1.一种蒽醌型pu改性mbbr填料的制备方法，其特征在于，该方法包括将100重量份聚烯烃、3-30重量份蒽醌型聚氨酯和0.5-2重量份过氧化物引发剂以及0.1-5重量份任选的助剂加入到双螺杆挤出机中进行熔融、挤出、造粒，即得蒽醌型pu改性mbbr填料；
2.根据权利要求1所述的蒽醌型pu改性mbbr填料的制备方法，其特征在于，所述聚烯烃选自乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯和4-甲基-1-戊烯中的一种的均聚物或两种及以上组合的共聚物。
3.根据权利要求1所述的蒽醌型pu改性mbbr填料的制备方法，其特征在于，所述二氨基蒽醌选自1,2-二氨基蒽醌、1,3-二氨基蒽醌、1,4-二氨基蒽醌和2,6-二氨基蒽醌中的一种或几种组合物。
4.根据权利要求1所述的蒽醌型pu改性mbbr填料的制备方法，其特征在于，所述聚醚二元醇和聚酯二元醇的平均分子量分别为500-20000。
5.根据权利要求1所述的蒽醌型pu改性mbbr填料的制备方法，其特征在于，所述烷基二醇的通式为ho-r1-oh，其中r1选自c8-c40烷基。
6.根据权利要求1所述的蒽醌型pu改性mbbr填料的制备方法，其特征在于，所述第二链段由烷基二醇、聚醚二元醇和烷基二醇的组合形成或由聚酯二元醇和烷基二醇的组合形成。
7.根据权利要求1所述的蒽醌型pu改性mbbr填料的制备方法，其特征在于，所述蒽醌型聚氨酯按如下步骤制备：
8.根据权利要求7所述的蒽醌型pu改性mbbr填料的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯选自2,4-甲苯二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、三甲基己烷二异氰酸酯以及四甲基二甲苯二异氰酸酯中的至少一种；
9.根据权利要求1所述的蒽醌型pu改性mbbr填料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的参数设定包括：所述各挤出区间温度分别设定为100-110℃、130-140℃、140-150℃、170-180℃和180-190℃；
10.一种蒽醌型pu改性mbbr填料，其特征在于，由权利要求1-11任一项所述的制备方法制备获得。