Разработка материала-носителя биомассы из высоконаполненного микроцеллюлозой ПВД

Аннотация

Исследован композитный материал на основе ПВД (полиэтилена высокого давления), наполненный на 30 об.% древесной микроцеллюлозой (МЦ), с целью оценки возможности его применения в качестве биозагрузки (носителя биомассы) очистных сооружений. Материал получали в промышленных условиях с помощью двухшнекового экструдера с листовальной головкой, далее из листа с помощью вырубного пресса получали образцы композитной биозагрузки в виде дисков диаметром 4,0 см и толщиной 1,5 мм. Исследована микроструктура и морфологические показатели композита. Установлено, что пористость составляет около 58%, шероховатость поверхности – 3,5 ед., плотность – порядка 450 кг/куб.м. Изучены основные технологические показатели расплава композита методом капиллярной вискозиметрии, получены зависимости сдвиговых напряжений и вязкости расплава исследуемого материала в диапазоне скоростей переработки. Установлено, что композит относится к удовлетворительно перерабатываемым термопластам. Проведена коррекция Бэгли. Исследована термомеханическая стабильность материала, установлена критическая температура переработки – 200 °С. Исследованы эксплуатационные свойства материала: прочность при разрыве составила 1,6 МПа, относительное удлинение при разрыве – 12%, водопоглощение за 24 часа вымачивания – 31,2%. Сухой остаток биомассы активного ила за 10 сут его иммобилизации на композитной биозагрузке составил 5,54%, что превышает в 2,4 раза прирост биомассы на традиционно используемом материале биозагрузок – чистом полиэтилене. Материал обладает относительной химической стойкостью, не теряет своих эксплуатационных показателей в течение длительного периода эксплуатации. В частности, потеря прочности при разрыве после 5-кратного замораживания, вымачивания в 0,01 н растворах серной, уксусной кислоты и гидроксида натрия (в течение 6 мес.), воздействия УФ солнечного излучения (в течение 12 мес.), вымачивания в воде (в течение 12 мес.) не превысила 10–12%. Таким образом, композит состава ПВД:МЦ (70:30 об.%) можно рекомендовать к применению на биологических очистных сооружениях в качестве высокоэффективной биозагрузки.