一种PDMS板状填料及其制备方法与流程

本发明属于废气处理领域，具体涉及一种新型聚二甲基硅氧烷(pdms)板状填料及其制备方法。

背景技术：

可挥发性有机物(vocs)包括亲水性vocs和疏水性vocs两大类，在工业生产中大量排放，时刻威胁着环境与人体健康。其中，疏水性vocs由于其在水中溶解度较低，治理方法的选择更加局限。与其它方法相比，生物方法因其工艺流程简单，运行成本低，无二次污染而更适合用于vocs的治理。而疏水性vocs在生物法处理过程中因为较大的传质阻力，是废气处理过程中的一大难点。

针对上述问题，本发明通过改善填料的特性来提高传质效率，从而提高生物法降解疏水性vocs的效率。目前用于生物法的填料主要有陶粒、火山岩、改性硅藻土、活性炭、鲍西环、拉尔环等惰性填料，也有椰壳等非惰性填料。这类填料的使用通常只考虑其孔隙率、比表面积、密度等，很少有学者从填料的疏水性方面考虑，提高生物法对疏水性vocs的降解效率。且这些填料在塔内的堆积往往无序。

pdms即聚二甲基硅氧烷，是有机硅的一种，因其制作简单而被广泛应用于微流控等领域，但在生物法处理废气方面开发尚浅。pdms具有较好的生物亲和力与疏水性，使之适合微生物生长的同时又降低了传质阻力，比较适合用于生物法处理疏水性vocs方面。但其也存在比表面积小等缺点，因此，开发一种通过改性可用于生物法治理疏水性vocs的填料具有非常重要的意义。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种用于生物滴滤塔治理疏水性vocs的新型板状填料，其具有简单的结构构造，挂膜迅速，挂膜所需菌量少，降解疏水性vocs效率高等优点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种pdms板状填料的制备方法，包括以下步骤：

a.将pdms主剂与硬化剂以一定比例混合，充分搅拌均匀以备用，得到pdms预聚液；

b.将发泡剂碳酸氢铵加入到上述pdms预聚液中，充分搅拌均匀，得到混合液；

c.将步骤b的混合液倒入水平放置的模具中，从上部竖直向下向每个半圆形凹槽内插入穿透针即穿透针直达模具半圆形凹槽底部，使得插入的长度与外面露出的长度相等，放入烘箱内加热固化，成型后取出，即得第一次半面板球状的pdms板状填料；

d.将b中所配制的混合液重新倒入模具内，此磨具内对应的为第二次半面板球状的pdms板状填料，将c中制备好的第一次半面板球状的pdms板状填料面面相对地盖在模具上，放入烘箱内固化，成型后取出，即得pdms板状填料，第一次半面板球状的pdms板状填料与第二次半面板球状的pdms板状填料为镜像对称。

最终得到的pdms板状填料结构为中间为板状结构，板状结构相背的两个面上分别均匀分布有多个半球形凸起。半球形凸起的排列为三角形阵列，四边形阵列等。

将所得pdms板进行修剪成一定规格后，即可用于生物滴滤装置。

优选地，步骤a中，优选主剂与硬化剂的体积比为10:1。

优选地，步骤b中，发泡剂碳酸氢铵在pdms预聚液中的浓度为0.1-0.15g/ml。

优选地，步骤c中的模具可根据实际使用情况而定；优选一个板状凹槽的底部均匀分布有多个半球形凹槽。半球形凹槽的排列为三角形阵列，四边形阵列等。

优选地，步骤c中的穿透针是用铁丝制备的，穿透针的直径为1.6-2mm；，每个半球形凹槽对应2-7个均匀分布的穿透针。

优选地，步骤c与步骤d中，烘箱温度为120℃-150℃。

优选地，步骤d中所得pdms填料平板上两面均匀地分布着很多半球形突起，其平板厚度约为0.2-1mm，球形的半径为10-15mm，相邻两个半球之间的距离为3-5mm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.本发明生产制作过程简单，可快速生产，能在实验室内自主完成生产过程；

2.本发明制作的新型填料可塑性强，可用于不同形式的反应器；

3.本发明制作的新型填料具有一定的孔道和疏水性，较适合用于生物法降解疏水性vocs的过程；

4.本发明制作的填料为特定规格的板状，可按照一定的规律堆积，实现了滴滤塔内填料从传统的无序化逐渐向有序化发展；

5.本发明制作的新型板状填料投入使用后压损较低，可降低能耗，减少运行成本。

附图说明

图1为制作过程中使用的模具；(a)俯视图(b)侧视图。

图2为发明制得的pdms填料；(a)俯视图(b)侧视图。

图3为pdms新型填料塔的挂膜启动与运行性能

具体实施方式

为使本领域技术人员充分理解本发明的技术方案和有益效果，以下结合附图及具体实施例进一步说明，此处案例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

以实验室制备的pdms新型板状填料为载体，挂膜启动一台生物滴滤塔，治理疏水性vocs——甲苯为例，其中pdms主剂与硬化剂为道康宁dc184pdms聚二甲基硅氧烷硅橡胶sylgard。

实施方法如下：

a.将pdms主剂与硬化剂按照10:1的比例混合，充分搅拌均匀以备用。

b.将发泡剂碳酸氢铵以0.125g/ml的比例加入混合均匀的pdms溶液中，充分搅拌均匀；

c.将以上溶液倒入模具(图1)中，插入的穿透针(穿透针直径1.626mm。，每个凹槽均匀分布4个穿透针)，放入120℃烘箱内加热半小时，成型后取出，即得半面pdms板状填料；

d.将b中所配制的溶液重新倒入模具内，将c中制备好的填料反盖在模具上，放入烘箱内加热半小时，成型后取出，即得有一些半圆形突起的pdms板状填料。

e.将所得pdms板进行修剪成45mm×45mm规格后(图2)，即可用于生物滴滤装置。

主剂与硬化剂的体积比为10:1。

步骤d中所得pdms填料平面上均匀地分布着很多圆形突起，其平板处厚度约为0.5mm，半圆球突起处厚度(球的半径)约为12.5mm(相邻两半球之间的距离为3mm。半球的分别为正方形分布)。

将上述填料装填入滴滤塔内(所述的pdms板水平放置，共44块板，上层22块，下层22块)，以疏水性vocs甲苯为目标污染物，气体停留时间为57s，挂膜启动一台立式生物滴滤塔，监测挂膜启动性能及压损变化。

图3为利用pdms装填的生物滴滤塔挂膜启动性能图。由图可知，挂膜启动期间生物滴滤塔压损较低，均低于20pa。前三天滴滤塔降解甲苯的效率增长迅速，在第三天入口甲苯浓度为1150mg/m³时，去除效率即达到70％以上。在第9天之后，去除效率基本维持在80％以上，且逐步稳定上升，表明系统在9天后挂膜成功。挂膜期间所用菌液浓度为6.2×10^-3g/ml(其中挂膜菌液是从活性污泥中筛选得到的真菌，经测序确定为cladophialophora，其在菌悬液中的含量为90％以上)，共用菌液体积为350ml，比同体积其他填料节约一半左右，表明本发明制作的pdms新型填料具有较好的生物亲和力。运行期间压损较低，可降低能耗。对疏水性vocs——甲苯具有较好的降解效率。

本发明并不局限于上述具体实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明原理和宗旨的前提下作出各种修改。这些都不是具有创造性的修改，只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。