[發(fā)明專利]一種微生物載體玄武巖纖維材料及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610823252.3
• 申請日: 2016-09-14
• 公開（公告）號: CN106630581A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 四川力久云智知識產(chǎn)權(quán)運營有限公司
• 主分類號: C03B37/00
• 分類號: C03B37/00;C03C13/06;C03C25/62;C12N11/14
• 代理公司: 四川力久律師事務(wù)所51221
• 代理人: 馮精恒,陳明龍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微生物纖維載體材料領(lǐng)域，具體涉及一種微生物載體玄武巖纖維材料及其制備方法。

背景技術(shù)

玄武巖纖維是一種新出現(xiàn)的新型無機環(huán)保綠色高性能纖維材料，是未來我國重點發(fā)展的四大高性能纖維之一，它是由二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化鐵和二氧化鈦等氧化物組成的玄武巖石料在高溫熔融后，通過紡絲工藝制備而成的。玄武巖連續(xù)纖維不僅穩(wěn)定性好，而且還具有電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒、耐高溫等多種優(yōu)異性能，而且，玄武巖纖維的生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的廢棄物少，對環(huán)境污染小，產(chǎn)品廢棄后可直接轉(zhuǎn)入生態(tài)環(huán)境中，無任何危害，因而是一種名副其實的綠色、環(huán)保材料。玄武巖連續(xù)纖維已在纖維增強復(fù)合材料、摩擦材料、造船材料、隔熱材料、汽車行業(yè)、高溫過濾織物以及防護領(lǐng)域等多個方面得到了廣泛的應(yīng)用。

玄武巖纖維具有的優(yōu)異耐水性、耐腐蝕性、生物親和性、綠色無污染特點符合水質(zhì)凈化領(lǐng)域?qū)d體材料性能的要求，因而玄武巖纖維作為微生物載體材料未來在水體凈化領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景；現(xiàn)今，玄武巖纖維作為水質(zhì)凈化的載體材料在治理水體污染領(lǐng)域已進行了大量的應(yīng)用實驗，也取得了良好的應(yīng)用效果，對水體的凈化具有促進作用，但由于玄武巖纖維表面光滑、表面能高，活性位點少，從而造成與微生物的機械聯(lián)鎖和化學(xué)鍵合能力差，微生物難以附著，因此，直接采用玄武巖纖維作為微生物水體凈化材料載體具有微生物負載量小、附著力弱、凈化效率低的缺點，不利于玄武巖纖維在水體凈化領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服由于玄武巖纖維表面能高、與微生物的化學(xué)鍵合能力差造成的直接采用玄武巖纖維作為微生物水體凈化材料載體具有微生物負載量小，附著力弱的缺點，提供一種微生物載體玄武巖纖維材料及其制備方法；本發(fā)明利用高能射線和改性劑對玄武巖纖維表面進行處理，破壞玄武巖纖維表面化學(xué)鍵，形成表面缺陷，增加活性位點，降低表面能，從而使玄武巖纖維表面與微生物的鍵合能力增強，增加微生物的負載量，進而提高微生物負載凈化材料的凈化效率。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種微生物載體玄武巖纖維材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將玄武巖礦石進行粉碎處理，得到玄武巖礦石粉體；

（2）將步驟1得到粉體加熱，熔融，形成紡絲熔液；

（3）將步驟2得到的紡絲熔液進行拉絲，得到玄武巖纖維原絲；

（4）將步驟3得到的玄武巖纖維原絲在改性劑中用高能射線進行表面處理；

（5）將步驟4得到的經(jīng)過高能射線處理的原絲進行退解、并捻，得到微生物載體玄武巖纖維材料。

上述一種微生物載體玄武巖纖維材料的制備方法，步驟4中所述改性劑為乙醇溶液、乙酸溶液、甲酸溶液、檸檬酸、酒石酸溶液中的一種或多種。

一種微生物載體玄武巖纖維材料的制備方法，本發(fā)明利用高能射線引發(fā)玄武巖纖維表面的化學(xué)鍵斷裂，既能形成新的活性位點，從而增加了能與微生物鍵合的位點數(shù)量，增加微生物負載量，還能降低玄武巖纖維表面能，使微生物與玄武巖的鍵合力更大，從而減少微生物的脫落；并且，在高能射線的作用下，改性劑中的親水基團能接枝在玄武巖纖維表面，從而玄武巖纖維的生物親和性更好，微生物更容易繁殖和擴散；本發(fā)明方法能顯著增加玄武巖纖維材料的微生物負載量，降低微生物脫落量，促進微生物在玄武巖纖維載體材料上的生長繁殖，從而提高了微生物負載凈化材料的水體凈化效率，本發(fā)明方法簡單、可靠，適合微生物載體玄武巖纖維材料的大規(guī)模、工業(yè)化生產(chǎn)。

上述一種微生物載體玄武巖纖維材料的制備方法，其中步驟1中所述的玄武巖礦石粉體粒徑為0.1-2mm，粒徑越小，加熱熔融時速度越快，耗能越低，但粉碎成本增加優(yōu)選的，所述玄武巖礦石粉體粒徑為0.5-1mm。

上述一種微生物載體玄武巖纖維材料的制備方法，其中步驟2中所述的熔融溫度為1100-1500℃，溫度過低，熔融速度慢，耗時長，耗能高，溫度過高，對設(shè)備要求高，設(shè)備成本增加；優(yōu)選的，所述熔融溫度為1250-1350℃。

上述一種微生物載體玄武巖纖維材料的制備方法，其中步驟3中所述的拉絲的速度為1500-3000m/min，拉絲速度過快，拉伸張力過大，會造成纖維斷裂；拉絲速度過慢，得到的玄武巖纖維直徑較大，不利于玄武巖纖維的應(yīng)用。

上述一種微生物載體玄武巖纖維材料的制備方法，其中步驟3中所述的玄武巖纖維原絲直徑控制在1-20μm，原絲直徑過大，冷卻慢，造成纖維內(nèi)外應(yīng)力分布不僅，纖維缺陷大，不利于實際應(yīng)用，原絲直徑過小，拉絲工藝操作困難，容易斷裂；優(yōu)選的，所述的玄武巖纖維原絲直徑控制在5-10μm。