本發明涉屬于污水處理領域，具體涉及一種新型結構的親生物親水的過濾毛刷及其制備方法。

背景技術：

目前過濾池、污水處理池、過濾箱等需要進行污水過濾處理，現污水處理大多采用生物過濾方式，而過濾工具是生物過濾的核心部分。過濾毛刷是一種常用的過濾工具。過濾毛刷主要是由鐵絲(鋼絲)作骨架，上面帶有許多排列整齊，向外伸展的刷毛構成。過濾毛刷具有物理過濾和生化過濾的作用，而生化過濾作用是利用生物膜的生長代謝來實現的，即利用水中的污染物作為微生物的營養，來對污染物進行去除。

過濾毛刷的掛膜特性是指有益菌類在過濾器材上的生長情況，菌類在過濾器材上的數量越多過濾特性越好。現有的過濾毛刷通常采用直線形或曲線形的刷毛，表面較為光滑，有益菌不宜附著在其表面，在刷毛上的有益菌的生長數量有限，掛膜特性不理想，降低了過濾毛刷的過濾效果。

普通過濾毛刷的刷毛一般都是由尼龍絲(pa)，聚丙烯(pp)、聚乙烯(pe)、滌綸樹脂(pet)等材料直接構成，親水性能和親生物性較差，刷毛表面生物膜上的有益菌(包括硝化菌、反硝化菌、異養有機物氧化菌等)生長數量有限，生長速度緩慢，導致掛膜速度、掛膜量以及膜的緊密度不足，污水處理效率低。

技術實現要素：

為克服現有技術中掛膜特性不理想、污水處理效率低的不足，本發明的目的在于提供一種能提高掛膜特性、增強毛刷表面的親生物和親水性能的新型結構的親生物親水的過濾毛刷，同時提供該毛刷的制備方法。

本發明通過以下技術方案實現：

一種新型結構的親生物親水的過濾毛刷，其特征在于：過濾毛刷的刷毛橫截面為十字四角菱形，菱形的四條邊為凹弧；

所述刷毛為直條形或曲條形；

所述刷毛的原料組分包括樹脂、磁粉、碳粉、鈣鹽和硬脂酸鎂，具體質量百分配比如下：

樹脂89％-93％、磁粉1.5％-2.5％、碳粉2.5％-3.5％、鈣鹽2.5％-3.5％、硬脂酸鎂0.5％-1.5％。

所述刷毛的原料組分最佳的質量百分配比為：樹脂91％、磁粉2％、碳粉3％、鈣鹽3％、硬脂酸鎂1％。

所述的樹脂為pet或pp；

所述的磁粉為氧化鐵；

所述的鈣鹽為氯化鈣或硫酸鈣。

上述一種新型結構的親生物親水的過濾毛刷的制備方法包括以下步驟：

(1)稱取原料：按照以下配比樹脂89％-93％、磁粉1.5％-2.5％、碳粉2.5％-3.5％、鈣鹽2.5％-3.5％、硬脂酸鎂0.5％-1.5％稱取原料；

(2)將樹脂進行干燥；再將磁粉、碳粉、鈣鹽和硬脂酸鎂加入樹脂中混合均勻；

(3)將步驟(1)混合均勻的物料送入擠出機筒內，熔融共混后從機頭的空腔呈十字四角菱形的模具中擠出，經冷卻、拉伸、定型得到橫截面為十字四角菱形的刷毛；

(4)將刷毛和不銹鋼絲通過機械定型、剪毛、定長剪斷，制成不同長度的、刷毛呈放射狀固定在不銹鋼絲上的過濾毛刷。

本發明與現有技術相比，具有以下優點：

1.通過將光滑的刷毛設計成橫截面為十字四角菱形，菱形的的四條邊為凹弧，經過棱角化處理的刷毛對氣泡具有更好的切割作用，提高溶解氧的利用率，降低曝氧電耗。

2.刷毛主體側面為凹弧面，能有效抵抗水平方向(進出水流產生)及垂直方向(曝氣產生)的水流沖刷，形成許多適合微生物“棲息”的港灣，使生物膜具有更強的抗水力沖擊負荷能力，在成膜初期使菌種易于寄生、繁殖，克服了圓形刷毛由于表面光滑較難成膜的缺點。

3.刷毛添加的磁粉可形成微弱的磁場，可適當提高微生物的生長量，促進微生物的活性和代謝，提高微生物硝氮去除率。刷毛添加的碳粉和營養緩釋物質，能夠給微生物定向提供碳源和營養，刷毛上的營養物質和碳源被微生物利用后，表面可形成大量空隙，比表面積可達到普通毛刷的數十倍；且能增大對水流的摩擦阻力，減少微生物的流失，促進微生物的生長、代謝，讓微生物較易、較好地附著，大大增加掛膜特性，增強過濾效果。

4.本發明過濾毛刷使用壽命長、耐腐蝕、耐老化，且加工工藝簡單、操作簡便。

附圖說明

以下將結合附圖對本發明作進一步的說明:

圖1為刷毛局部立體放大圖；

圖2為刷毛橫截面放大圖；

圖3為過濾毛刷結構示意圖。

圖中標號所示為：

1-刷毛主體、2-刷毛橫截面、3-凹弧、4-不銹鋼絲。

具體實施方式：

為了便于本領域技術人員的理解，下面結合實施案例對本發明做進一步的說明。

本發明提供一種新型結構的親生物親水的過濾毛刷，參照圖1-2，過濾毛刷的刷毛制成可以為直條形或曲條形，刷毛的橫截面2為十字四角菱形。經過菱角化處理的刷毛對氣泡具有更好的切割作用，可提高溶解氧的利用率，降低曝氧電耗。菱形的四條邊為凹弧3，使刷毛主體4個側面均為凹弧面，能有效抵抗水平方向(進出水流產生)及垂直方向(曝氣產生)的水流沖刷，形成許多適合微生物“棲息”的港灣，使生物膜具有更強的抗水力沖擊負荷能力，在成膜初期使菌種易于寄生、繁殖，克服了圓形刷毛由于表面光滑較難成膜的缺點。

刷毛的原料組分包括樹脂、磁粉、碳粉、鈣鹽和硬脂酸鎂，具體質量百分配比如下：

樹脂89％-93％、磁粉1.5％-2.5％，碳粉2.5％-3.5％，鈣鹽2.5％-3.5％，硬脂酸鎂0.5％-1.5％。

上述的樹脂為pet或pp，磁粉為氧化鐵，鈣鹽可以為氯化鈣或硫酸鈣。

刷毛添加的磁粉可形成微弱的磁場，可適當提高微生物的生長量，促進微生物的活性和代謝，提高微生物硝氮去除率。刷毛添加的碳粉和鈣鹽等營養緩釋物質，能夠給微生物定向提供碳源和營養。刷毛上的營養物質和碳源被微生物利用后，表面可形成大量空隙，比表面積可達到普通毛刷的數十倍；且能增大對水流的摩擦阻力，減少微生物的流失，促進微生物的生長、代謝，讓微生物較易、較好地附著，大大增加掛膜特性，增強過濾效果。

實施案例1：

本發明最佳實施案例：一種新型結構的親生物親水的過濾毛刷，其制備方法包括以下步驟：按照質量百分比稱取以下原料：pet91kg、氧化鐵2kg、碳粉3kg、氯化鈣3kg、硬脂酸鎂1kg。將pet原料干燥后，把氧化鐵、碳粉、氯化鈣和硬脂酸鎂加入pet中混合均勻，再把混合均勻的物料送入擠出機筒內，設定擠出機溫度為235℃，使其實際溫度控制在230℃-240℃之間，熔融共混后從機頭的空腔呈十字四角菱形的模具中擠出，經冷卻、拉伸、定型得到橫截面為十字四角菱形的刷毛。將刷毛和不銹鋼絲通過機械定型、剪毛、定長剪斷，制成不同長度的、刷毛呈放射狀固定在不銹鋼絲上的過濾毛刷，如圖3所示。

實施案例2：

一種新型結構的親生物親水的過濾毛刷，其制備方法包括以下步驟：按照質量百分比稱取以下原料：pet93kg、氧化鐵1.5kg、碳粉2.5kg、硫酸鈣2.5kg、硬脂酸鎂0.5kg。將pet原料干燥后，把氧化鐵、碳粉、氯化鈣和硬脂酸鎂加入pet中混合均勻，再把混合均勻的物料送入擠出機筒內，設定擠出機溫度為235℃，使其實際溫度控制在230℃-240℃之間，熔融共混后從機頭的空腔呈十字四角菱形的模具中擠出，經冷卻、拉伸、定型得到橫截面為十字四角菱形的刷毛。將刷毛和不銹鋼絲通過機械定型、剪毛、定長剪斷，制成不同長度的、刷毛呈放射狀固定在不銹鋼絲4上的過濾毛刷，結構如圖3所示。

實施案例3：

一種新型結構的親生物親水的過濾毛刷，其制備方法包括以下步驟：按照質量百分比稱取以下原料：pp89kg、氧化鐵2.5kg、碳粉3.5kg、硫酸鈣3.5kg、硬脂酸鎂1.5kg。將pp原料干燥后，把氧化鐵、碳粉、硫酸鈣和硬脂酸鎂加入pp中混合均勻，再把混合均勻的物料送入擠出機筒內，設定擠出機溫度為210℃，使其實際溫度控制在200℃-220℃之間，熔融共混后從機頭的空腔呈十字四角菱形的模具中擠出，經冷卻、拉伸、定型得到橫截面為十字四角菱形的刷毛。將刷毛和不銹鋼絲通過機械定型、剪毛、定長剪斷，制成不同長度的、刷毛呈放射狀固定在不銹鋼絲上的過濾毛刷，如圖3所示。

本實施案例1-3制成的過濾毛刷的各項指標如下表：

此外，本發明工藝可結合本領域的公知常識，得出不同樹脂相對應的具體的擠出工藝參數，實現本發明專利，因此該工藝的具體參數不在此詳細說明。

以上所述為本發明的較佳實施案例，但本發明不應該局限于該實施案例所公開的內容。所以，在不脫離本發明構思的前提下，任何顯而易見的替換均在本發明的保護范圍內。