复合功能性微纳米纤维载体及其制备方法、应用

1.本发明属于污水处理的技术领域，具体涉及一种复合功能性微纳米纤维载体及其制备方法、应用。

背景技术：

2.随着现代工业的快速发展，城市排放污水中含氮化合物会对地表水和地下水造成严重危害，导致水体富营养化，对生物健康构成威胁。生物膜法是一种应用广泛的生物脱氮工艺，通过载体定殖微生物，微生物将水体中含氮化合物转化为氮气去除，具有经济性和环境友好性。
3.现有的生物载体具有以下几种：矿物类(火山岩、石英砂等)，该类载体的微生物附着速度慢、附着量小；软性纤维类(改性聚丙烯纤维、聚丙烯蓬起纱等)，该类载体材料通常挂膜量尚可，但是缺乏功能性设计，使用过程中容易出现堵塞现象；塑料载体类(聚偏二氟乙烯规整填料、聚四氟乙烯填料、聚丙烯等)，该类填料通常挂膜速率和挂膜量都较小，由于微生物附着粘附力不够，容易发生生物膜脱落。因此，现有的生物载体难以适应低碳氮比污水处理的生物载体需求，常常需要额外补充碳源与醌介体解决脱氮效率低，生物附着量少等问题。但是额外补充的碳源与醌介体容易随出水流失、造成二次污染、成本增加等问题。为了提高微生物在低碳氮比废水的脱氮效果，现有的相关研究也进行了功能性生物载体设计，但研究多是进行单一的功能设计，而且制备原料多样、工艺复杂、经济性较低，在实际工程应用中具有一定局限性。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种复合功能性微纳米纤维载体及其制备方法、应用，制备的复合功能性微纳米纤维载体为进行污水处理的微生物提供附着点、碳源与氧化还原介体。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.第一方面，一种复合功能性微纳米纤维载体的制备方法，包括如下步骤：
7.将聚丙烯腈加入到n,n-二甲基甲酰胺中，密闭搅拌至完全溶解，其中所述聚丙烯腈的含量为8％-15％wt，再加入醌介体混匀，得到纺丝液a；
8.将n,n-二甲基甲酰胺和氯仿按2:8(v/v)的比例配置有机溶剂，将聚已内酯加入所述有机溶剂中，密闭搅拌至完全溶解，其中所述聚已内酯的含量为8％-15％wt，得到纺丝液b；
9.使用静电纺丝装置将所述纺丝液a和所述纺丝液b进行同步静电纺丝，分别制成醌基纤维与缓释碳源纤维，并且所述醌基纤维与所述缓释碳源纤维交叉形成具有三维网状结构的复合功能性微纳米纤维载体。
10.优选的，所述醌介体包括劳索酮与富里酸中的一种。
11.优选的，所述劳索酮在所述纺丝液a的浓度为0.1-5mg/ml，所述富里酸在所述纺丝
液a的浓度为0.1-5mg/ml。
12.优选的，所述静电纺丝装置包括推注装置和接收器，所述推注装置和所述接收器之间设置一定距离且分别连接电源的正负极，所述推注装置包括两个具有喷丝针头的注射器，将分别容置于两个所述注射器的纺丝液a与纺丝液b通过所述喷丝针头喷向所述接收器，由所述接收器轴向转动得到所述复合功能性微纳米纤维载体。
13.优选的，所述静电纺丝装置的电压为15kv，所述推注装置与所述接收器之间的接收距离为10cm、所述喷丝针头的内径0.9mm。
14.第二方面，一种复合功能性微纳米纤维载体，由第一发面所述的制备方法制得，包括醌基纤维以及与所述醌基纤维交叉形成具有三维网状结构的缓释碳源纤维。
15.优选的，所述复合功能性微纳米纤维载体为膜状结构。
16.优选的，所述复合功能性微纳米纤维载体的比表面积大于10m2/g，且孔隙率大于90％。
17.第二方面，一种复合功能性微纳米纤维载体的应用，将第二方面所述的复合功能性微纳米纤维载体应用于污水脱氮领域。
18.本发明至少具有以下有益效果：本技术提供的复合功能性微纳米纤维载体的制备方法利用静电纺丝装置分别将纺丝液a与纺丝液b同时进行静电纺丝，使得喷射出的纺丝液a与纺丝液b形成丝状纤维，其中醌基纤维与缓释碳源纤维交叉形成三维网状结构，制得的载体具有双通道交叉三维网状结构，比表面积及孔隙率较高，孔道连通性能较好，利于微生物粘附生长和各相传质，可实现较高的生物附着量，且丝状纤维为醌基纤维与缓释碳源纤维，因此缓释碳源在醌介体强化下更容易被脱氮菌充分利用，简化了污水深度脱氮工艺并提高了脱氮效率，由于醌介体与碳源已被分别固定在醌基纤维与缓释碳源纤维中，不会随着出水流失，因此能持续作用促进生物代谢，同时避免了直接投加醌介体或碳源所带来的随出水流失、二次污染、成本增加等问题。制备方法中聚丙烯腈是一种生物不可降解的惰性有机聚合物，具有耐候性、耐酸及氧化剂的优点，在固定微生物时能保持机械强度和材料形貌稳定。该制备方法仅需要少量原材料溶解于有机溶剂，便可实现连续制备微纳米纤维，制备工艺简单易行，自动化程度高，成本较低。
附图说明
19.下面将参考附图来描述本发明示例性实施方式的特征、优点和技术效果。
20.图1为本发明的实施例的复合功能性微纳米纤维载体的流程示意图。
21.图2为本发明的实施例的静电仿丝装置的实施方式的结构示意图。
22.图3为本发明的实施例的固定有脱氮菌的复合功能性微纳米纤维载体的脱氮过程示意图。
23.其中，附图标记说明如下：
24.1-推注装置；11-注射器；12-喷丝针头；2-接收器。
具体实施方式
25.下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本技术一部分实施方式，而不是全部实施
方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。
26.如图1至图3所示，本发明提供了一种复合功能性微纳米纤维载体的制备方法，包括如下步骤：
27.将聚丙烯腈加入到n,n-二甲基甲酰胺中，密闭搅拌至完全溶解，其中聚丙烯腈的含量为8％-15％wt，再加入醌介体混匀，得到纺丝液a；
28.将n,n-二甲基甲酰胺和氯仿按2:8(v/v)的比例配置有机溶剂，将聚已内酯加入有机溶剂中，密闭搅拌至完全溶解，其中聚已内酯的含量为8％-15％wt，得到纺丝液b；
29.使用静电纺丝装置将纺丝液a和纺丝液b进行同步静电纺丝，分别制成醌基纤维与缓释碳源纤维，并且醌基纤维与缓释碳源纤维交叉形成具有三维网状结构的复合功能性微纳米纤维载体。
30.本技术提供的复合功能性微纳米纤维载体的制备方法利用静电纺丝装置分别将纺丝液a与纺丝液b同时进行静电纺丝，使得喷射出的纺丝液a与纺丝液b形成丝状纤维，其中醌基纤维与缓释碳源纤维交叉形成三维网状结构，制得的载体具有双通道交叉三维网状结构，比表面积及孔隙率较高，孔道连通性能较好，利于微生物粘附生长和各相传质，可实现较高的生物附着量，且丝状纤维为醌基纤维与缓释碳源纤维，因此缓释碳源在醌介体强化下更容易被脱氮菌充分利用，简化了污水深度脱氮工艺并提高了脱氮效率，由于醌介体与碳源已被分别固定在醌基纤维与缓释碳源纤维中，不会随着出水流失，因此能持续作用促进生物代谢，同时避免了直接投加醌介体或碳源所带来的随出水流失、二次污染、成本增加等问题。制备方法中聚丙烯腈是一种生物不可降解的惰性有机聚合物，具有耐候性、耐酸及氧化剂的优点，在固定微生物时能保持机械强度和材料形貌稳定。该制备方法仅需要少量原材料溶解于有机溶剂，便可实现连续制备微纳米纤维，制备工艺简单易行，自动化程度高，成本较低。
31.优选的，醌介体包括劳索酮与富里酸中的一种。
32.优选的，劳索酮在纺丝液a的浓度为0.1-5mg/ml，富里酸纺丝液a的浓度为0.1-5mg/ml。
33.优选的，静电纺丝装置包括推注装置1和接收器2，推注装置1和接收器2之间设置一定距离且分别连接电源的正负极，推注装置1包括两个具有喷丝针头12的注射器11，将分别容置于两个注射器11的纺丝液a与纺丝液b通过喷丝针头12喷向接收器2，由接收器2轴向转动得到复合功能性微纳米纤维载体。
34.静电纺丝是一项制备微纳米纤维的新型工艺，其所制备的纤维孔隙率高、比表面积大，对微生物具有良好的固定性能。静电纺丝装置的主要部件包括高压电源、推注装置1和接收器2(滚筒)。静电纺丝过程涉及电流体动力学，纺丝聚合物溶液从喷丝针头12中以恒定速率挤出，由于表面张力而产生悬滴，在电场力的作用下，正负电荷将在液体内发生分离，具有相同符号的表面电荷之间的静电排斥使液滴拉长形成锥形，称为“泰勒锥”，然后喷出细小的带电射流。射流一开始会沿直线延伸，然后剧烈波动弯曲不断拉伸，当被拉伸成更细直径的射流时，溶剂迅速挥发，聚合物快速固化，使得固体纤维沉积在接地的接收器2上。大多数有机聚合物只要能溶解在合适的溶剂中得到溶液而不分解，就可以直接应用于静电纺丝。
35.优选的，静电纺丝装置的电压为15kv，推注装置1与接收器2之间的接收距离为10cm、喷丝针头12的内径0.9mm。
36.本发明还公开了一种复合功能性微纳米纤维载体，由上述的制备方法制得，包括醌基纤维以及与醌基纤维交叉形成具有三维网状结构的缓释碳源纤维。
37.本技术的复合功能性微纳米纤维载体中的醌基纤维与缓释碳源纤维交叉形成三维网状结构，制得的载体具有双通道交叉三维网状结构，比表面积及孔隙率较高，孔道连通性能较好，利于微生物粘附生长和各相传质，可实现较高的生物附着量，且丝状纤维为醌基纤维与缓释碳源纤维，因此缓释碳源在醌介体强化下更容易被脱氮菌充分利用，简化了污水深度脱氮工艺并提高了脱氮效率，由于醌介体与碳源已被分别固定在醌基纤维与缓释碳源纤维中，不会随着出水流失，因此能持续作用促进生物代谢，同时避免了直接投加醌介体或碳源所带来的随出水流失、二次污染、成本增加等问题。
38.优选的，复合功能性微纳米纤维载体为膜状结构。
39.优选的，复合功能性微纳米纤维载体的比表面积大于10m2/g，且孔隙率大于90％。
40.本发明还公开了一种复合功能性微纳米纤维载体的应用，将上述的复合功能性微纳米纤维载体应用于污水脱氮领域。能够使微生物更好地对污水进行脱氮。
41.以下实施例结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
42.实施例1
43.该复合功能性微纳米纤维载体的制备包括以下步骤：
44.将聚丙烯腈溶于n,n-二甲基甲酰胺中，密闭搅拌至完全溶解，其中聚丙烯腈的含量为12％wt，然后以1mg/ml的添加浓度加入劳索酮混合均匀，得到纺丝液a；将n,n-二甲基甲酰胺/氯仿按照2:8(v/v)的比例混合得到有机溶剂，再将聚已内酯溶于有机溶剂，密闭搅拌至完全溶解，使聚已内酯的含量为12％wt，得到纺丝液b。然后分别取4ml纺丝液a和纺丝液b，分别置于两个5ml注射器11并挤净空气，通过喷丝针头12将纺丝液a和纺丝液b喷射至轴向旋转的接收器2进行静电纺丝2.5h，制成比表面积大于10m2/g且孔隙率大于90％的复合功能性微纳米纤维载体。静电纺丝装置的参数设定为：电压15kv、接收距离10cm、喷丝针头12内径0.9mm。
45.该复合功能性电纺微纳米纤维应用包括以下过程：将一种从垃圾渗沥液中筛选出的脱氮菌，接种到培养基中，加入该复合功能性微纳米纤维载体，进行微生物固定培养48h，然后取出固定有脱氮菌的复合功能性微纳米纤维载体，需要注意的是由于脱氮菌在一个生长周期内会出现菌已衰亡但并未完成充分固定的情况，因此将复合功能性微纳米纤维载体置于新的培养基中进行固定培养，该过程循环三次，完成脱氮菌固定培养。将该固定有脱氮菌的复合功能性微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理，经过8h可实现硝酸盐氮去除率在90％以上。然后将模拟污水更换置新，将第一次进行污水处理的复合功能性微纳米纤维载体再次放入污水中，经过8h依然可实现90％以上的硝酸盐氮去除率，将模拟污水中进行脱氮处理的过程重复多次，即可实现模拟污水批式循环处理，经过8h硝酸盐氮去除率均可稳定在90％以上。
46.实施例2
47.与实施例1不同的是，本实施例将聚丙烯腈溶于n,n-二甲基甲酰胺中，密闭搅拌至完全溶解，其中聚丙烯腈的含量为12％wt，然后以1mg/ml的添加浓度加入富里酸混合均匀，
得到纺丝液a。其余步骤与实施例1相同。
48.将该固定有脱氮菌的复合功能性微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理，经过6h可实现硝酸盐氮去除率在90％以上。然后将模拟污水更换置新，将第一次进行污水处理的复合功能性微纳米纤维载体再次放入污水中，经过6h依然可实现90％以上的硝酸盐氮去除率，将模拟污水中进行脱氮处理的过程重复多次，即可实现模拟污水批式循环处理，经过6h硝酸盐氮去除率均可稳定在90％以上。
49.实施例3
50.与实施例1不同的是，本实施例将聚丙烯腈溶于n,n-二甲基甲酰胺中，密闭搅拌至完全溶解，其中聚丙烯腈的含量为12％wt，然后以0.1mg/ml的添加浓度加入劳索酮混合均匀，得到纺丝液a。其余步骤与实施例1相同。
51.将该固定有脱氮菌的复合功能性微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理，经过6h可实现硝酸盐氮去除率在90％以上。然后将模拟污水更换置新，将第一次进行污水处理的复合功能性微纳米纤维载体再次放入污水中，经过6h依然可实现90％以上的硝酸盐氮去除率，将模拟污水中进行脱氮处理的过程重复多次，即可实现模拟污水批式循环处理，经过6h硝酸盐氮去除率均可稳定在90％以上。
52.实施例4
53.与实施例1不同的是，本实施例将聚丙烯腈溶于n,n-二甲基甲酰胺中，密闭搅拌至完全溶解，其中聚丙烯腈的含量为12％wt，然后以0.5mg/ml的添加浓度加入劳索酮混合均匀，得到纺丝液a。其余步骤与实施例1相同。
54.将该固定有脱氮菌的复合功能性微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理，经过6h可实现硝酸盐氮去除率在90％以上。然后将模拟污水更换置新，将第一次进行污水处理的复合功能性微纳米纤维载体再次放入污水中，经过6h依然可实现90％以上的硝酸盐氮去除率，将模拟污水中进行脱氮处理的过程重复多次，即可实现模拟污水批式循环处理，经过6h硝酸盐氮去除率均可稳定在90％以上。
55.实施例5
56.与实施例1不同的是，本实施例将聚丙烯腈溶于n,n-二甲基甲酰胺中，密闭搅拌至完全溶解，其中聚丙烯腈的含量为12％wt，然后以0.8mg/ml的添加浓度加入劳索酮混合均匀，得到纺丝液a。其余步骤与实施例1相同。
57.将该固定有脱氮菌的复合功能性微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理，经过6h可实现硝酸盐氮去除率在90％以上。然后将模拟污水更换置新，将第一次进行污水处理的复合功能性微纳米纤维载体再次放入污水中，经过6h依然可实现90％以上的硝酸盐氮去除率，将模拟污水中进行脱氮处理的过程重复多次，即可实现模拟污水批式循环处理，经过6h硝酸盐氮去除率均可稳定在90％以上。
58.实施例6
59.与实施例1不同的是，本实施例将聚丙烯腈溶于n,n-二甲基甲酰胺中，密闭搅拌至完全溶解，其中聚丙烯腈的含量为12％wt，然后以1.2mg/ml的添加浓度加入劳索酮混合均匀，得到纺丝液a。其余步骤与实施例1相同。
60.将该固定有脱氮菌的复合功能性微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理，经过6h可实现硝酸盐氮去除率在90％以上。然后将
模拟污水更换置新，将第一次进行污水处理的复合功能性微纳米纤维载体再次放入污水中，经过6h依然可实现90％以上的硝酸盐氮去除率，将模拟污水中进行脱氮处理的过程重复多次，即可实现模拟污水批式循环处理，经过6h硝酸盐氮去除率均可稳定在90％以上。
61.实施例7
62.与实施例1不同的是，本实施例将聚丙烯腈溶于n,n-二甲基甲酰胺中，密闭搅拌至完全溶解，其中聚丙烯腈的含量为12％wt，然后以1.5mg/ml的添加浓度加入劳索酮混合均匀，得到纺丝液a。其余步骤与实施例1相同。
63.将该固定有脱氮菌的复合功能性微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理，经过6h可实现硝酸盐氮去除率在90％以上。然后将模拟污水更换置新，将第一次进行污水处理的复合功能性微纳米纤维载体再次放入污水中，经过6h依然可实现90％以上的硝酸盐氮去除率，将模拟污水中进行脱氮处理的过程重复多次，即可实现模拟污水批式循环处理，经过6h硝酸盐氮去除率均可稳定在90％以上。
64.实施例8
65.与实施例1不同的是，本实施例将聚丙烯腈溶于n,n-二甲基甲酰胺中，密闭搅拌至完全溶解，其中聚丙烯腈的含量为12％wt，然后以2.0mg/ml的添加浓度加入劳索酮混合均匀，得到纺丝液a。其余步骤与实施例1相同。
66.将该固定有脱氮菌的复合功能性微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理，经过6h可实现硝酸盐氮去除率在90％以上。然后将模拟污水更换置新，将第一次进行污水处理的复合功能性微纳米纤维载体再次放入污水中，经过6h依然可实现90％以上的硝酸盐氮去除率，将模拟污水中进行脱氮处理的过程重复多次，即可实现模拟污水批式循环处理，经过6h硝酸盐氮去除率均可稳定在90％以上。
67.实施例9
68.与实施例1不同的是，本实施例将聚丙烯腈溶于n,n-二甲基甲酰胺中，密闭搅拌至完全溶解，其中聚丙烯腈的含量为12％wt，然后以2.5mg/ml的添加浓度加入劳索酮混合均匀，得到纺丝液a。其余步骤与实施例1相同。
69.将该固定有脱氮菌的复合功能性微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理，经过6h可实现硝酸盐氮去除率在90％以上。然后将模拟污水更换置新，将第一次进行污水处理的复合功能性微纳米纤维载体再次放入污水中，经过6h依然可实现90％以上的硝酸盐氮去除率，将模拟污水中进行脱氮处理的过程重复多次，即可实现模拟污水批式循环处理，经过6h硝酸盐氮去除率均可稳定在90％以上。
70.实施例10
71.与实施例1不同的是，本实施例将聚丙烯腈溶于n,n-二甲基甲酰胺中，密闭搅拌至完全溶解，其中聚丙烯腈的含量为12％wt，然后以3.0mg/ml的添加浓度加入劳索酮混合均匀，得到纺丝液a。其余步骤与实施例1相同。
72.将该固定有脱氮菌的复合功能性微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理，经过6h可实现硝酸盐氮去除率在90％以上。然后将模拟污水更换置新，将第一次进行污水处理的复合功能性微纳米纤维载体再次放入污水中，经过6h依然可实现90％以上的硝酸盐氮去除率，将模拟污水中进行脱氮处理的过程重复多次，即可实现模拟污水批式循环处理，经过6h硝酸盐氮去除率均可稳定在90％以上。
73.实施例11
74.与实施例1不同的是，本实施例将聚丙烯腈溶于n,n-二甲基甲酰胺中，密闭搅拌至完全溶解，其中聚丙烯腈的含量为12％wt，然后以3.5mg/ml的添加浓度加入劳索酮混合均匀，得到纺丝液a。其余步骤与实施例1相同。
75.将该固定有脱氮菌的复合功能性微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理，经过6h可实现硝酸盐氮去除率在90％以上。然后将模拟污水更换置新，将第一次进行污水处理的复合功能性微纳米纤维载体再次放入污水中，经过6h依然可实现90％以上的硝酸盐氮去除率，将模拟污水中进行脱氮处理的过程重复多次，即可实现模拟污水批式循环处理，经过6h硝酸盐氮去除率均可稳定在90％以上。
76.实施例12
77.与实施例1不同的是，本实施例将聚丙烯腈溶于n,n-二甲基甲酰胺中，密闭搅拌至完全溶解，其中聚丙烯腈的含量为12％wt，然后以4.0mg/ml的添加浓度加入劳索酮混合均匀，得到纺丝液a。其余步骤与实施例1相同。
78.将该固定有脱氮菌的复合功能性微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理，经过6h可实现硝酸盐氮去除率在90％以上。然后将模拟污水更换置新，将第一次进行污水处理的复合功能性微纳米纤维载体再次放入污水中，经过6h依然可实现90％以上的硝酸盐氮去除率，将模拟污水中进行脱氮处理的过程重复多次，即可实现模拟污水批式循环处理，经过6h硝酸盐氮去除率均可稳定在90％以上。
79.实施例13
80.与实施例1不同的是，本实施例将聚丙烯腈溶于n,n-二甲基甲酰胺中，密闭搅拌至完全溶解，其中聚丙烯腈的含量为12％wt，然后以4.5mg/ml的添加浓度加入劳索酮混合均匀，得到纺丝液a。其余步骤与实施例1相同。
81.将该固定有脱氮菌的复合功能性微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理，经过6h可实现硝酸盐氮去除率在90％以上。然后将模拟污水更换置新，将第一次进行污水处理的复合功能性微纳米纤维载体再次放入污水中，经过6h依然可实现90％以上的硝酸盐氮去除率，将模拟污水中进行脱氮处理的过程重复多次，即可实现模拟污水批式循环处理，经过6h硝酸盐氮去除率均可稳定在90％以上。
82.实施例14
83.与实施例1不同的是，本实施例将聚丙烯腈溶于n,n-二甲基甲酰胺中，密闭搅拌至完全溶解，其中聚丙烯腈的含量为12％wt，然后以5.0mg/ml的添加浓度加入劳索酮混合均匀，得到纺丝液a。其余步骤与实施例1相同。
84.将该固定有脱氮菌的复合功能性微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理，经过6h可实现硝酸盐氮去除率在90％以上。然后将模拟污水更换置新，将第一次进行污水处理的复合功能性微纳米纤维载体再次放入污水中，经过6h依然可实现90％以上的硝酸盐氮去除率，将模拟污水中进行脱氮处理的过程重复多次，即可实现模拟污水批式循环处理，经过6h硝酸盐氮去除率均可稳定在90％以上。
85.实施例15
86.与实施例1不同的是，本实施例将聚已内酯溶于n,n-二甲基甲酰胺/氯仿(2:8v/v)，密闭搅拌至完全溶解，使聚已内酯的含量为8％wt，得到纺丝液b。其余步骤与实施例1相
同。
87.将该固定有脱氮菌的复合功能性微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理，经过6h可实现硝酸盐氮去除率在90％以上。然后将模拟污水更换置新，将第一次进行污水处理的复合功能性微纳米纤维载体再次放入污水中，经过6h依然可实现90％以上的硝酸盐氮去除率，将模拟污水中进行脱氮处理的过程重复多次，即可实现模拟污水批式循环处理，经过6h硝酸盐氮去除率均可稳定在90％以上。
88.实施例16
89.与实施例1不同的是，本实施例将聚已内酯溶于n,n-二甲基甲酰胺/氯仿(2:8v/v)，密闭搅拌至完全溶解，使聚已内酯的含量为15％wt，得到纺丝液b。其余步骤与实施例1相同。
90.将该固定有脱氮菌的复合功能性微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理，经过6h可实现硝酸盐氮去除率在90％以上。然后将模拟污水更换置新，将第一次进行污水处理的复合功能性微纳米纤维载体再次放入污水中，经过6h依然可实现90％以上的硝酸盐氮去除率，将模拟污水中进行脱氮处理的过程重复多次，即可实现模拟污水批式循环处理，经过6h硝酸盐氮去除率均可稳定在90％以上。
91.实施例17
92.与实施例1不同的是，本实施例将聚已内酯溶于n,n-二甲基甲酰胺/氯仿(2:8v/v)，密闭搅拌至完全溶解，使聚已内酯的含量为10％wt，得到纺丝液b。其余步骤与实施例1相同。
93.将该固定有脱氮菌的复合功能性微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理，经过6h可实现硝酸盐氮去除率在90％以上。然后将模拟污水更换置新，将第一次进行污水处理的复合功能性微纳米纤维载体再次放入污水中，经过6h依然可实现90％以上的硝酸盐氮去除率，将模拟污水中进行脱氮处理的过程重复多次，即可实现模拟污水批式循环处理，经过6h硝酸盐氮去除率均可稳定在90％以上。
94.实施例18
95.与实施例1不同的是，本实施例将聚已内酯溶于n,n-二甲基甲酰胺/氯仿(2:8v/v)，密闭搅拌至完全溶解，使聚已内酯的含量为13％wt，得到纺丝液b。其余步骤与实施例1相同。
96.将该固定有脱氮菌的复合功能性微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理，经过6h可实现硝酸盐氮去除率在90％以上。然后将模拟污水更换置新，将第一次进行污水处理的复合功能性微纳米纤维载体再次放入污水中，经过6h依然可实现90％以上的硝酸盐氮去除率，将模拟污水中进行脱氮处理的过程重复多次，即可实现模拟污水批式循环处理，经过6h硝酸盐氮去除率均可稳定在90％以上。
97.对比例1
98.一种微纳米纤维载体的制备包括以下步骤：将聚丙烯腈溶于n,n-二甲基甲酰胺中，密闭搅拌至完全溶解，其中聚丙烯腈的含量为12％wt，得到纺丝液a；将聚已内酯溶于n,n-二甲基甲酰胺/氯仿(2:8v/v)，使聚已内酯的含量为12％wt，得到纺丝液b。然后分别取4ml纺丝液a和纺丝液b，分别置于两个5ml注射器11并挤净空气，通过喷丝针头12将纺丝液a和纺丝液b喷射至轴向旋转的接收器2进行静电纺丝2.5h，制成复合功能性微纳米纤维载
体。静电纺丝装置的参数设定为：电压15kv、接收距离10cm、喷丝针头12内径0.9mm。
99.微纳米纤维载体的应用包括以下过程：将一种从垃圾渗沥液中筛选出的脱氮菌，接种到培养基中，将微纳米纤维载体加入培养基，进行微生物固定培养48h，然后取出微纳米纤维载体，置于新的培养基中进行固定培养，该过程循环三次，完成脱氮菌固定培养。将该固定有脱氮菌的微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理，经过6h硝酸盐氮去除率可实现65％，经过12h硝酸盐氮去除率可实现90％以上。
100.对比例2
101.与对比例1不同的是，本对比例将固定有脱氮菌的微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理时，同时往污水中还加入了4mg劳索酮。
102.污水经过10h可实现硝酸盐氮去除率在90％以上。然后将模拟污水更换置新，将第一次进行污水处理的复合功能性微纳米纤维载体再次放入污水中，经过10h依然可实现90％以上的硝酸盐氮去除率，将模拟污水中进行脱氮处理的过程重复多次，硝酸盐氮去除率可实现90％以上，但是需要经过12h。
103.对比例3
104.一种微纳米纤维载体的制备包括以下步骤：将聚丙烯腈溶于n,n-二甲基甲酰胺中，密闭搅拌至完全溶解，其中聚丙烯腈的含量为12％wt，然后以1mg/ml的添加浓度加入劳索酮混合均匀，得到纺丝液a。然后取适量纺丝液a置于一个5ml注射器11并挤净空气，通过喷丝针头12将纺丝液a喷射至轴向旋转的接收器2进行静电纺丝2.5h，制成复合功能性微纳米纤维载体。静电纺丝装置的参数设定为：电压15kv、接收距离10cm、喷丝针头12内径0.9mm。
105.微纳米纤维载体的应用包括以下过程：将一种从垃圾渗沥液中筛选出的脱氮菌，接种到培养基中，加入该复合功能性电纺微纳米纤维，进行微生物固定培养48h，然后取出固定有脱氮菌的微纳米纤维载体，置于新的培养基中进行固定培养，该过程循环三次，完成脱氮菌固定培养。将该固定有脱氮菌的微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理，经过2h可实现32％的硝酸盐氮去除率，之后硝酸盐氮浓度维持稳定。然后将模拟污水更换置新，该过程重复多次，均在经过2h硝酸盐氮去除率稳定在32％。
106.对比例4
107.与对比例1不同的是，本对比例将固定有脱氮菌的微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理时，同时往污水中还加入了4mg聚已内酯。
108.污水经过5.7h硝酸盐氮去除率可实现65％，经过12h硝酸盐氮去除率可实现90％以上。将模拟污水中进行脱氮处理的过程重复多次，每一次硝酸盐氮去除率都会下降且时间增加，最后几次污水脱氮在经过2h实现硝酸盐氮去除率稳定在32％。
109.对比例5
110.一种微纳米纤维载体的制备包括以下步骤：将聚丙烯腈溶于n,n-二甲基甲酰胺中，密闭搅拌至完全溶解，其中聚丙烯腈的含量为12％wt，得到纺丝液a。然后取适量纺丝液
a置于5ml注射器11并挤净空气进行静电纺丝2.5h，制成微纳米纤维载体。静电纺丝装置的参数设定为：电压15kv、接收距离10cm、喷丝针头12内径0.9mm。
111.微纳米纤维载体的应用包括以下过程：将一种从垃圾渗沥液中筛选出的脱氮菌，接种到培养基中，加入该微纳米纤维载体，进行微生物固定培养48h，然后取出固定有脱氮菌的微纳米纤维载体，置于新的培养基中进行固定培养，该过程循环三次，完成脱氮菌固定培养。将该固定有脱氮菌的微纳米纤维载体，置于cod/n＝1.5的含硝酸盐氮200mg/l的模拟污水中进行脱氮处理，经过4h污水中的硝酸盐氮浓度稳定，硝酸盐氮去除率小于25％。然后将模拟污水更换置新，该过程重复多次，硝酸盐氮经过4h去除率均小于25％。
112.通过上述实施例1至实施例18可知，通过本发明的制备方法制得的复合功能性微纳米纤维载体能够很好地对污水进行脱氮，硝酸盐氮的去除率达到90％以上。
113.上述对比例1至对比例5中，对比例1与对比例2中制备的微纳米纤维载体具备碳源缓释功能，对比例3与对比例4中制备的微纳米纤维载体具备醌介体，对比例5制备的微纳米纤维载体则仅只有作为微生物附着点的功能。
114.通过将实施例1与对比例1比较可知，实施例1与对比例1的固定有脱氮菌的微纳米纤维载体都能够将污水中硝酸盐氮的去除率达到90％以上。但是相对于仅仅具有碳源缓释功能的微纳米纤维载体而言，实施例能够更加快速地去除污水中的硝酸盐氮。
115.通过将实施例1与对比例2比较可知，由于对比例2在污水加入微纳米纤维载体的同时，额外加入了醌介体，因此在开始的几次污水批式循环处理中，对污水的硝酸盐氮去除速度与实施例1一致，但是由于污水中额外加入的醌介体随着水流失后，对比例2中固定有脱氮菌的微纳米纤维载体对污水的硝酸盐氮去除速度逐渐低于实施例1，到后面的污水批式循环处理时，对比例2的去除速度与对比例1一致。可见实施例1的微纳米纤维载体能够更好地循环使用，不用额外往污水补充醌介体。
116.通过将实施例1与对比例3比较可知，对比例1的固定有脱氮菌的微纳米纤维载体对污水中硝酸盐氮的去除率大大低于实施例1的固定有脱氮菌的微纳米纤维载体对污水中硝酸盐氮的去除率。可见实施例1的微纳米纤维载体能够更好地促进脱氮菌的生长与代谢，为脱氮菌提供能量。
117.通过将实施例1与对比例4比较可知，由于对比例2在污水加入固定有脱氮菌的微纳米纤维载体的同时，额外加入了缓释碳源，因此在开始的几次污水批式循环处理中，对污水的硝酸盐氮去除速度与实施例1一致，但是由于污水中额外加入的缓释碳源随着水流失后，对比例4中固定有脱氮菌的微纳米纤维载体对污水的硝酸盐氮去除率逐渐低于实施例1，到后面的污水批式循环处理时，对比例4的去除速度与对比例3一致。可见实施例1的微纳米纤维载体能够更好地循环使用，不用额外往污水补充缓释碳源，也能够使脱氮菌更好地生长与代谢。
118.通过将实施例1与对比例5比较可知，对比例5的固定有脱氮菌的微纳米纤维载体的硝酸盐氮去除率远远低于实施例1的固定有脱氮菌的微纳米纤维载体的硝酸盐氮去除率。
119.根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在
本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

技术特征：

1.一种复合功能性微纳米纤维载体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将聚丙烯腈加入到n,n-二甲基甲酰胺中，密闭搅拌至完全溶解，其中所述聚丙烯腈的含量为8%-15% wt，再加入醌介体混匀，得到纺丝液a；将n,n-二甲基甲酰胺和氯仿按2:8（v/v）的比例配置有机溶剂，将聚已内酯加入所述有机溶剂中，密闭搅拌至完全溶解，其中所述聚已内酯的含量为8%-15% wt，得到纺丝液b；使用静电纺丝装置将所述纺丝液a和所述纺丝液b进行同步静电纺丝，分别制成醌基纤维与缓释碳源纤维，并且所述醌基纤维与所述缓释碳源纤维交叉形成具有三维网状结构的复合功能性微纳米纤维载体。2.根据权利要求1所述的复合功能性微纳米纤维载体的制备方法，其特征在于，所述醌介体包括劳索酮与富里酸中的一种。3.根据权利要求2所述的复合功能性微纳米纤维载体的制备方法，其特征在于，所述劳索酮在所述纺丝液a的浓度为0.1-5mg/ml，所述富里酸在所述纺丝液a的浓度为0.1-5 mg/ml。4.根据权利要求1所述的复合功能性微纳米纤维载体的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝装置包括推注装置和接收器，所述推注装置和所述接收器之间设置一定距离且分别连接电源的正负极，所述推注装置包括两个具有喷丝针头的注射器，将分别容置于两个所述注射器的纺丝液a与纺丝液b通过所述喷丝针头喷向所述接收器，由所述接收器轴向转动得到所述复合功能性微纳米纤维载体。5.根据权利要求4所述的复合功能性微纳米纤维载体的制备方法，其特征在于，所述静电纺丝装置的电压为15 kv，所述推注装置与所述接收器之间的接收距离为10 cm、所述喷丝针头的内径0.9 mm。6.一种复合功能性微纳米纤维载体，其特征在于，由权利要求1至5任一项所述的制备方法制得，包括醌基纤维以及与所述醌基纤维交叉形成具有三维网状结构的缓释碳源纤维。7.根据权利要求6所述的复合功能性微纳米纤维载体，其特征在于，所述复合功能性微纳米纤维载体为膜状结构。8.根据权利要求7所述的复合功能性微纳米纤维载体，其特征在于，所述复合功能性微纳米纤维载体的比表面积大于10 m2/g，且孔隙率大于90%。9.一种复合功能性微纳米纤维载体的应用，其特征在于，将如权利要求6至8任一项所述的复合功能性微纳米纤维载体应用于污水脱氮领域。

技术总结

本发明属于污水处理的技术领域，具体涉及一种复合功能性微纳米纤维载体及其制备方法、应用，制备方法包括如下步骤：将聚丙烯腈加入到N,N-二甲基甲酰胺中，密闭搅拌至完全溶解，其中聚丙烯腈的含量为8％-15％wt，再加入醌介体混匀，得到纺丝液a；将N,N-二甲基甲酰胺和氯仿按2:8(v/v)的比例配置有机溶剂，将聚已内酯加入有机溶剂中，密闭搅拌至完全溶解，其中聚已内酯的含量为8％-15％wt，得到纺丝液b；使用静电纺丝装置将纺丝液a和纺丝液b进行同步静电纺丝，分别制成醌基纤维与缓释碳源纤维，并且两种纤维交叉形成具有三维网状结构的复合功能性微纳米纤维载体。制备的复合功能性微纳米纤维载体为进行污水处理的微生物提供附着点、碳源与氧化还原介体。碳源与氧化还原介体。碳源与氧化还原介体。