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1、10申请公布号CN101982427A43申请公布日20110302CN101982427ACN101982427A21申请号201010518017822申请日20101025C02F3/0020060171申请人四川城际轨道交通材料有限责任公司地址610071四川省成都市青羊区同善桥南街6号2栋1单元11C申请人戴光泽72发明人戴光泽雷兵包艳玲闫春江牛正帅谢鹏李美霞韩靖黄兴民赵君文54发明名称一种炭纤维的复合表面改性方法57摘要一种炭纤维CF的复合表面改性方法，它涉及一种CF的双重表面处理方法。本发明包括两个步骤1、将CF进行硝酸液相氧化，从而提高CF表面的生物亲和性；2、将氧化后的CF浸。
2、入氯化铁或氯化钙溶液中吸附金属阳离子，从而提高微生物在CF表面的固着强度。本发明可有效提高微生物在CF表面的固着量和固着强度，有利于CF作为生物膜载体用于生物膜法污水处理或其它相关领域。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书2页附图1页CN101982429A1/1页21一种炭纤维CF的复合表面改性方法，其特征是CF复合表面改性包括两个步骤1将市售的或制备的CF进行硝酸液相氧化；2将氧化后的CF浸入氯化铁或氯化钙溶液中吸附金属阳离子。2根据权利要求1所述方法，其特征是CF硝酸液相氧化包括CF表面预处理和CF表面氧化两个步骤。3根据权利要求2所述方法，。
3、其特征是CF表面预处理按以下步骤进行1去除CF表面上浆剂；2将去除上浆剂的CF用冲洗并烘干。4根据权利要求2所述方法，其特征是CF表面氧化按以下步骤进行1将预处理后的CF浸泡至浓度为3468硝酸，在50120下氧化055H；2将氧化后的CF用蒸馏水反复冲洗直至清洗液PH值为7，并烘干。5根据权利要求1所述的方法，其特征是步骤二CF吸附阳离子按以下步骤进行1将硝酸液相氧化后的CF用浓度为011MOL/L的氯化铁或氯化钙溶液室温浸泡210H吸附金属离子；2将吸附了金属离子的CF用蒸馏水清洗干净并烘干。权利要求书CN101982427ACN101982429A1/2页3一种炭纤维的复合表面改性方法技。
4、术领域0001本发明属于一种炭纤维CF的表面改性方法，具体涉及一种CF的双重表面处理以提高CF的生物亲和性。背景技术0002在污水处理领域，生物膜法污水处理技术作为高效污水处理工艺之一，已被广泛应用于生活污水等有机污水处理中。该技术中生物膜挂膜载体的选择，直接影响着微生物在载体材料上的固着与生物膜的形成，是生物膜法污水处理工艺能否高效、稳定运行的关键因素之一。目前，国内挂膜载体材料主要可分为硬填料、半软填料和软性填料等类别，其中软性和半软性填料的材质主要是聚丙烯、聚乙稀等高分子材料，但其对微生物的固着效果不佳。0003生物膜载体材料的制备与优化是生物膜法污水处理领域中的关键技术。由于CF良好的。
5、生物相容性，可使大量微生物快速固着至其表面小岛昭，佐藤诚炭素织维生物亲和性活用新水环境保全技术J材料科学，1998，6352532，与传统生物膜载体材料相比有较明显的优势。0004生物膜在载体表面的固着量与固着强度是决定生物膜法污水处理效果的关键因素，而微生物固着至载体表面是生物膜形成的基础，且材料表面特性如表面能、化学组成、亲水性、负电性和粗糙度等对细菌或细胞在其表面的粘附性能有很大程度的影响JINHOLEE，SANGJINLEE，GILSONKHANG，ETALTHEEFFECTOFFLUIDSHEARSTRESSONENDOTHELIALCELLADHESIVENESSTOPOLYMER。
6、SURFACESWITHWETTABILITYGRADIENTJJOURNALOFCOLLOIDANDINTERFACESCIENCE，2000，23018490。0005未经表面处理的CF表面较为光滑，表面活性碳原子较少。若能选择适当的表面改性的方法优化CF表面状态，则可提高CF对水中微生物的固着能力，从而进一步提高污水处理效果。所以寻找合适的表面改性方法是优化CF载体的主要问题。发明内容0006本发明的目的是提供一种合适的CF表面改性方法，从而进一步提高CF的微生物固着性能性能。0007本发明所采用的技术方案包括以下步骤一、将市售的或制备的CF进行硝酸液相氧化；二、将氧化后的CF浸入氯化铁。
7、或氯化钙溶液中吸附金属阳离子。本发明第一步先通过表面氧化处理工艺在CF表面引入亲水含氧官能团并氧化刻蚀CF表面来提高其亲水性和表面粗糙度。由于氧化处理后含氧官能团的增加使CF表面呈现较强的负电性，所以第二步需要在CF表面吸附金属阳离子，从而减弱表面负电性。0008CF的硝酸液相氧化步骤包括CF表面预处理和表面氧化两个步骤。CF表面预处理按以下步骤进行1将CF去除CF表面上浆剂；2将去除上浆剂的CF用蒸馏水冲洗并烘干。CF表面氧化按以下步骤进行1将预处理后的CF浸泡至浓度为3468硝酸，在说明书CN101982427ACN101982429A2/2页450120下氧化055H；2将氧化后的CF用。
8、蒸馏水反复冲洗直至清洗液PH值为7，并烘干。0009CF吸附阳离子按以下步骤进行1将硝酸液相氧化后的CF用浓度为011MOL/L的氯化铁或氯化钙溶液室温浸泡210H吸附金属离子；2将吸附了金属离子的CF用蒸馏水清洗干净并烘干。0010本发明通过结合金属阳离子吸附的复合表面改性方法进一步提高液相氧化后CF的微生物固着性能，是提高CF载体生物膜固着量的优良改性方法，在生物膜法污水处理领域有比较大的发展前景。附图说明0011图1经不同表面改性的CF的激光共聚焦显微形貌图具体实施方式0012下述实施例中均采用激光共聚焦显微镜LCM表征CF表面形貌；X射线光电子能谱XPS表征CF表面含氧官能团含量；用平。
9、衡含水率岑贞章，戴光泽，董立新等表面处理对炭纤维挂膜性能的影响研究J重庆工学院学报自然科学版，2007，2151820表征CF亲水性；用CF的生物膜固着量刘存平，戴光泽，岑贞章等炭纤维阳极氧化对活性污泥固着性能的影响J材料开发与应用，2007，2253235表征CF载体的微生物固着性能。0013实施例10014在室温下将高强型聚丙烯腈基炭纤维PANCF，T300浸泡于丙酮内去除表面环氧树脂上浆剂，用蒸馏水冲洗后烘干；再将去除上浆剂的CF浸入浓硝酸恒温沸水浴加热052H后取出，用蒸馏水反复冲洗直至清洗液的PH值为7后烘干；最后将硝酸氧化后的CF浸入浓度为0103MOL/L的CACL2溶液中浸泡5。
10、6H，取出后用蒸馏水清洗干净并烘干。0015所得经表面改性后的CF测试结果如下表面含氧官能团总量为2413，平衡含水率为607，生物膜固着量为2296。其LCM照片如图1中A所示。0016实施例20017在室温下将高强型聚丙烯腈基炭纤维PANCF，T300浸泡于丙酮内去除表面环氧树脂上浆剂，用蒸馏水冲洗后烘干；再将去除上浆剂的CF浸入浓硝酸恒温沸水浴加热13H后取出，用蒸馏水反复冲洗直至清洗液的PH值为7后烘干；最后将硝酸氧化后的CF浸入浓度为0103MOL/L的FECL3溶液中浸泡45H，取出后用蒸馏水清洗干净并烘干。0018所得经表面改性后的CF测试结果如下表面含氧官能团总量为2085，平衡含水率为518，生物膜固着量为1880。其LCM照片如图1中B所示。0019对比例0020在室温下将高强型聚丙烯腈基碳纤维PANCF，T300浸泡于丙酮内去除表面环氧树脂上浆剂，用蒸馏水冲洗后烘干。测试结果如下表面含氧官能团总量为1674，平衡含水率为120，生物膜固着量为1171。其LCM照片如图1中C所示。说明书CN101982427ACN101982429A1/1页5图1说明书附图CN101982427A。