[發明專利]一種耐腐蝕碳纖維人工水草磚及其制備方法

有效

• 申請號: 201811070906.5
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN109336211B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 陶敏;李勝方;廖澤遠;劉浩;肖文勝;劉先利
• 申請（專利權）人: 湖北理工學院
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F3/00;C08L61/00;C08K9/02;C08K7/06;C02F101/38
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 盛君梅

本發明公開了一種耐腐蝕碳纖維人工水草磚及其制備方法，屬于污水處理技術領域。本發明首先利用電化學方法將碳纖維氧化改性得到分散性和親水性好的改性碳纖維，然后采用耐腐蝕樹脂和固化劑的固化反應將改性碳纖維牢牢固定于固定基座上，最終制備得到耐腐蝕碳纖維人工水草磚。該制備方法簡單，制備得到的人工水草磚在使用過程中草體纖維不易脫落，耐腐蝕性和吸附性能佳，可以克服傳統人工水草在使用過程中存在耐腐蝕性差、易脫落的問題。

技術領域

本發明涉及一種人工水草磚及其制備方法，具體涉及一種耐腐蝕碳纖維人工水草磚及其制備方法，屬于污水處理技術領域。

背景技術

隨著經濟發展和人口的增加，我國的城市河流湖泊正在遭受著日益嚴重的污染和破壞。水體污染導致藻類大量繁殖，消耗了水中的溶解氧，破壞了水生植物的生存環境，使得水生植物難于生長，河流的自凈能力降低，水體富營養化程度日趨嚴重。

為提高河流的自凈能力，目前常采用人工水草對水體進行生物強化修復，人工水草在水體中主要起兩個作用：(1)給水體中的微生物提供掛膜載體，運用生物膜原理吸收和處理水中富營養物質，固定其他有害物質；(2)為水體中生物，如魚蝦貝類提供合適的棲息、產卵場所，保證水體中的生物量，加固水體自凈生態系統。這要求人工水草比表面積盡量大，生物相容性盡量好，同時必須韌性好，環境無污染。

目前的人工水草，多以無紡布為草體，通過錨固件固定在繩或袋等常規基體上。這類人工水草存在以下問題：(1)以無紡布作為草體，由于無紡布的表面積小、表面的分散性和親水性較差，草體易發生纏繞且草體上的掛膜生物量少，人工水草對污染物的吸附性能較差；(2)由于無紡布的耐腐蝕性較差，人工水草在使用一段時間后容易發生腐蝕破敗而脫落，可能造成二次污染；(3)在水流的沖擊、酸堿污染物的腐蝕、微生物的分解等作用下，繩或袋等常規基體容易發生溶脹、腐蝕等，導致基體上的草體纖維也容易發生脫落；(4)無法起到加固河道和防洪的作用。

發明內容

針對現有技術中的問題，本發明提供一種耐腐蝕碳纖維人工水草磚及其制備方法，該制備方法簡單，采用該方法制備的人工水草磚的耐腐蝕性和強度高，該人工水草磚中的草體纖維在使用過程中不易脫落，能克服傳統人工水草易脫落的問題。

為實現以上技術目的，本發明的技術方案是：

一種耐腐蝕碳纖維人工水草磚的制備方法，主要包括以下步驟：

(1)碳纖維的改性：將碳纖維置于1～5mol/L的氫氧化鈉溶液浸泡12～48h，然后將其置于盛有電解液的電解槽中進行電化學改性得改性碳纖維，其中，電解液為NH₄HCO₃和(NH4)₂C₂O₄·H₂O按摩爾比為1:(1～4)混合配制而成，電解時間為5～120min，電流強度為200～1800mA；

(2)固定基座的制備：稱取質量比為1:(1～10)的耐腐蝕樹脂和固化劑，放入制磚模具中混合均勻，在10～50℃下養護1～3天；

(3)人工水草磚的制備：在固化時間為2～20h，固定基座成為軟化果凍狀態時，將若干束改性碳纖維均勻插入至固定基座的底部，待固定基座完全固化后得人工水草磚。

作為優選方案，所述耐腐蝕樹脂為呋喃樹脂。

作為優選方案，所述固化劑為氨基磺酸、硫酸乙酯、對甲苯磺酸中的任意一種。

作為優選方案，所述碳纖維為聚丙烯腈基碳纖維，碳纖維強度為1000～1800MPa，模量為100～200GPa。

一種采用上述制備方法制備的耐腐蝕碳纖維人工水草磚，所述人工水草磚包括固定基座和固定在固定基座上的若干束改性碳纖維。

作為優選方案，所述固定基座的高度與固定基座上方的改性碳纖維的高度比為1:(3～10)。