聚酰胺酸沉積碳纖維作為生物膜載體的研究

張 超,柳琦杰,戴光澤

(西南交通大學 材料科學與工程學院,四川 成都610031)

1 前 言

生物膜法水處理技術主要是利用載體表面的生物膜吸附并轉化污水中的污染物，從而達到凈化水質的目的。載體材料的材質、粗糙度、表面化學特性等因素均能影響微生物的固著效果。因此，制備出有利于微生物固著的載體材料，對于滿足日益增加的污水處理壓力具有重要意義[1]。

碳纖維因其表面物化性能穩定，能耐微生物分解以及可長期循環利用等優點，已廣泛應用于污水處理[2]。然而原生碳纖維表面光滑、缺乏大量化學活性官能團，不能完全發揮其固著能力，因而需要進行表面改性，使其生物親和性得到提高，進而增強對污水的凈化能力。聚酰胺酸，作為聚酰亞胺的前驅體，不但主鏈中包含耐溫的酰胺基團，而且具有大量羧基，通過電化學沉積法，可以在基體表面沉積一層薄膜，從而增加基體表面的潤濕性。Yuan 等[3]利用聚酰胺酸乳液在碳纖維表面覆蓋一層均勻的薄膜，使得表面含氧官能團的含量增加，潤濕性得到提高，并且增大了與樹脂基之間的范德華力，黏附效果也隨之增強。

DLVO理論，是由Derjaguin、Landan、Verwey、Overbeek 4位科學家共同提出關于膠體穩定性的基本理論[4]。微生物尺寸為0.5～2μm，與膠體粒子尺寸相近，因而DLVO理論在微生物領域也得到廣泛的應用[5-6]。

本文采用聚酰胺酸乳液對碳纖維進行表面改性，根據乳液形成過程中不同的羧基摩爾比制備出3種改性載體，通過大腸桿菌固著實驗表征其固著能力，利用DLVO理論計算載體與大腸桿菌之間的總勢能并分析固著機理，最后通過掛膜實驗評價載體固著污水中微生物的實際效果。……