聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料在污水處理中的研究應(yīng)用

當(dāng)前栈戳，作為制約人類生存和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的水資源受到更大程度的保護(hù)，水污染治理也得到了高度的重視难裆。由于工業(yè)廢水中常含有多種有毒物質(zhì)子檀，對(duì)環(huán)境和人體有很大危害，因此要開發(fā)綜合利用乃戈，采取科學(xué)的凈化措施才可排放褂痰，化害為利。

工業(yè)廢水中存在一定的有害污染物質(zhì)症虑。研究表明缩歪，造成水污染的污染物中，重金屬占據(jù)主導(dǎo)地位谍憔，一些重金屬對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重威脅匪蝙。尤其是化工廢水中有些含有如氰、酚习贫、砷逛球、汞、鎘或鉛等有毒或劇毒的物質(zhì)苫昌，以及無機(jī)酸颤绕、堿類等刺激性、腐蝕性的物質(zhì)祟身，在一定的濃度下對(duì)生物和微生物產(chǎn)生毒性影響奥务。環(huán)境中的銅離子很容易通過食物鏈進(jìn)入人體中，會(huì)引起頭痛月而、呼吸困難汗洒、引起血管內(nèi)溶血、損傷神經(jīng)系統(tǒng)父款，對(duì)人體健康造成嚴(yán)重的威脅溢谤。

聚乙烯醇微孔發(fā)泡材料

基于這些危害瞻凤，發(fā)泡材料因特有的吸附過濾功能成為工業(yè)污水處理設(shè)備中的目標(biāo)用材。在工業(yè)污水處理工程中世杀，聚乙烯醇（PVA）是常用的高分子聚合物阀参，其具有良好的水溶性、黏附性瞻坝、機(jī)械性能和穩(wěn)定性蛛壳，廣泛應(yīng)用于紡織、食品和醫(yī)藥等行業(yè)所刀。近些年來衙荐，聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料多被用到工業(yè)污水和城市廢水處理的研究應(yīng)用中。

在有關(guān)公開的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料用于污水處理的研究中浮创，多以聚乙烯醇為原料忧吟，配以甲醛、淀粉斩披、半纖維素溜族、竹炭、聚丙烯酸垦沉、生物炭煌抒、海泡石、水滑石厕倍、坡縷石水等聚合物寡壮，再經(jīng)發(fā)泡處理制備。不僅具有強(qiáng)吸水性绑青，而且能夠通過吸附污漬實(shí)現(xiàn)凈化除污诬像。可以有效處理工業(yè)廢水中的各種有害物質(zhì)（生物毒性或致癌性）闸婴，為社會(huì)倡導(dǎo)的高效坏挠、節(jié)能的處理水體污染措施找到了可行性方案。針對(duì)污水處理的實(shí)際需求邪乍，本文僅限于對(duì)幾種公開的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料類型做有關(guān)介紹降狠，如淀粉基、碳納米管改性的水凝膠庇楞、聚乙烯醇縮甲醛榜配、聚乙烯醇縮甲醛殼聚糖、生物炭等材質(zhì)的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料吕晌。

圖源：浙江理工大學(xué)

淀粉基聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料適用于污水處理 蛋褥。該類發(fā)泡材料主要由包含半纖維素和海泡石的材料制備而成。利用半纖維素增強(qiáng)睛驳、增韌的作用烙心，以及海泡石優(yōu)異的親水性能和力學(xué)性能膜廊，將半纖維素和海泡石穿插于聚乙烯醇與淀粉形成的水凝膠材料中，再經(jīng)發(fā)泡處理而成淫茵。具有比表面積大爪瓜，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，過濾分離和吸附效率好匙瘪，同時(shí)具有優(yōu)異的親水性能和力學(xué)性能铆铆，能吸附廢水中的懸浮顆粒和污漬，并有脫除異味和脫色的效果丹喻，適用于污水處理技術(shù)薄货。 

用碳納米管改性的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料可以對(duì)工業(yè)污水中的重金屬進(jìn)行吸附。發(fā)明思路是鑒于碳納米管具有管狀結(jié)構(gòu)和大的比表面積驻啤，其高吸附能力和很高的表面活性菲驴，使它成為獨(dú)特的多功能吸附劑荐吵。該版本的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料骑冗，是利用腐殖酸和海泡石的增強(qiáng)作用，將腐殖酸和海泡石均勻的穿插于聚乙烯醇先煎、甲基丙烯酸和聚乙二醇形成的三維網(wǎng)狀水凝膠材料中贼涩，形成對(duì)重金屬離子吸附效率好、吸附量大薯蝎，而且結(jié)構(gòu)穩(wěn)固遥倦、力學(xué)性能優(yōu)異的水凝膠發(fā)泡材料。試驗(yàn)表明占锯，凈化去污能力好袒哥，不僅可以處理城市生活廢水和畜禽養(yǎng)殖廢水，同時(shí)還可以處理工業(yè)廢水消略，如電鍍堡称、紡織、印染艺演、化工却紧、制藥等工業(yè)排放的廢水，特別是不易生物處理的廢水胎撤，并且可以回收廢水中的貴金屬晓殊、稀有金屬等。此外本發(fā)泡材料還是殺菌藥物的優(yōu)良載體伤提，適用于需要?dú)⒕膱龊稀?/p>

聚乙烯醇縮甲醛海綿 

傳統(tǒng)的污水處理材料很多不可降解巫俺，容易對(duì)周圍環(huán)境造成污染。天然高分子材料對(duì)生物無毒肿男，傳質(zhì)性能好介汹，但強(qiáng)度低砚著，厭氧條件下易被微生物分解，壽命短痴昧。合成高分子材料強(qiáng)度高稽穆，化學(xué)穩(wěn)定性好，但傳質(zhì)性能差赶撰。因此舌镶，將天然高分子材料秸稈纖維和合成高分子材料聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料——聚乙烯醇縮甲醛（PVFM）發(fā)泡材料用來處理污水,既能有良好的傳質(zhì)性能。又能擁有強(qiáng)度高豪娜、化學(xué)穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)餐胀。

該實(shí)驗(yàn)中采用機(jī)械打泡法和化學(xué)發(fā)泡法制備的聚乙烯醇縮甲醛發(fā)泡材料孔分布良好,孔徑重復(fù)率性，對(duì)廢水的 COD 和氨氮都有較高的去除能力瘤载，穩(wěn)定后COD去除效果可達(dá)90%以上否灾，氨氮去除效果可達(dá)96%以上。因此也可作為污水處理的潛在方案鸣奔。

圖源：河北科技大學(xué) 

聚乙烯醇縮甲醛殼聚糖聚合物發(fā)泡材料的制備進(jìn)一步豐富了工業(yè)廢水處理中的解決方案墨技。聚乙烯醇縮甲醛發(fā)泡材料具有豐富的開孔結(jié)構(gòu)，較好的力學(xué)強(qiáng)度和耐磨性挎狸，以及生物相容性扣汪。被用作清潔材料、過濾材料锨匆、吸收劑和功能性的吸附材料崭别。殼聚糖是含多種整合機(jī)的天然生物聚合物，能通過整合作用或離子交換除去廢水中的金屬離子和燃料等有害物質(zhì)恐锣。通過這兩種材料制備的聚乙烯醇縮甲醛殼聚糖聚合物發(fā)泡材料含有一定量的氨基茅主，且孔徑較大，接觸面積較大土榴，克服了傳統(tǒng)吸附劑及殼聚糖對(duì)重金屬離子吸附速率較慢的缺點(diǎn)诀姚。實(shí)驗(yàn)表明，聚乙烯醇縮甲醛殼聚糖聚合物發(fā)泡材料吸附金屬離子后可以在幾分鐘內(nèi)快速解吸附鞭衩，經(jīng)過5次循環(huán)之后学搜，對(duì) Pb2+ 和 Cu2+仍然表現(xiàn)出相對(duì)良好的吸附能力÷垩埽可見是一種能用于污水處理的理想吸附劑瑞佩。該方法操作方便，吸附后處理簡單坯台，豐富了為工業(yè)廢水處理提供依據(jù)和方法炬丸。

圖源：高分子材料工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（四川大學(xué)）

我國大多數(shù)城鎮(zhèn)污水處理廠出水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不高，出水中仍含有較多的污染物質(zhì)，進(jìn)入水體后會(huì)造成水體富營養(yǎng)化稠炬，對(duì)環(huán)境造成一定的影響焕阿。填料的性能直接決定污染物去除率，傳統(tǒng)的填料或多或少存在著比表面積小首启、掛膜困難暮屡、生物量比較少且生物膜易脫落，處理效率不高等問題毅桃。生物炭聚乙烯醇縮甲醛聚合物發(fā)泡材料褒纲，可以作為污水處理填料應(yīng)用，比表面積大钥飞，掛膜快莺掠，具有良好的親水性親生物性，表面生物量大且種類豐富读宙，污泥量少不堵塞彻秆，與傳統(tǒng)填料相比有著巨大優(yōu)勢，在污水處理廠提標(biāo)改造及改擴(kuò)建領(lǐng)域具有重大意義结闸。

生物炭聚乙烯醇縮甲醛聚合物發(fā)泡材料 圖源：浙江工業(yè)大學(xué)

相較于傳統(tǒng)的技術(shù)唇兑，如將聚合物吸附填料直接共混于樹脂中，或者直接用吸附性物質(zhì)制成復(fù)合吸附劑膀估，研究新型的聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料成為污水處理綠色發(fā)展的重要方向幔亥。國內(nèi)外的聚乙烯醇發(fā)泡技術(shù)發(fā)展均比較成熟，并且得到了一定規(guī)模應(yīng)用察纯，對(duì)解決工業(yè)污水處理、建設(shè)環(huán)保型社會(huì)做了應(yīng)有之義针肥。目前饼记，針對(duì)聚乙烯醇聚合物發(fā)泡材料在工業(yè)污水處理中的應(yīng)用，各大專業(yè)院校和研究所以及污水處理公司都有研究慰枕，制作材料技術(shù)具则、裝備和價(jià)格也具有普惠性和實(shí)用性，但仍需要在今后的實(shí)際工業(yè)污水處理中對(duì)材料的性能進(jìn)行規(guī)木甙铮化驗(yàn)證和優(yōu)化博肋。