一種復合玄武巖纖維載體材料及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種復合玄武巖纖維載體材料及其制備方法，本發明專利技術載體材料包括以下重量份組分：95.0?99.9重量份的玄武巖、0.1?5.0重量份的磷酸鹽；本發明專利技術通過在玄武巖纖維中引入磷元素來增加玄武巖纖維表面的活性位點，降低表面能，使微生物更容易負載在玄武巖纖維上，附著力更強，微生物負載量更大，進而提高以玄武巖纖維為載體的微生物凈化材料的凈化效率，促進玄武巖纖維材料在水體凈化中的推廣應用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及微生物纖維載體材料領域，具體涉及一種復合玄武巖纖維載體材料及其制備方法。
技術介紹
玄武巖纖維是一種新出現的新型無機環保綠色高性能纖維材料，是未來我國重點發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。玄武巖連續纖維不僅穩定性好，而且還具有電絕緣性、抗腐蝕、抗燃燒、耐高溫等多種優異性能，而且，玄武巖纖維的生產工藝產生的廢棄物少，對環境污染小，產品廢棄后可直接轉入生態環境中，無任何危害，因而是一種名副其實的綠色、環保材料。玄武巖連續纖維已在纖維增強復合材料、摩擦材料、造船材料、隔熱材料、汽車行業、高溫過濾織物以及防護領域等多個方面得到了廣泛的應用。玄武巖纖維具有的優異耐水性、耐腐蝕性、生物親和性、綠色無污染特點符合水質凈化領域對載體材料性能的要求，因而玄武巖纖維作為微生物載體材料未來在水體凈化領域具有廣闊的應用前景；現今，玄武巖纖維作為水質凈化的載體材料在治理水體污染領域已進行了大量的應用實驗，也取得了良好的應用效果，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鎖和化學鍵合能力差，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域的大規模應用。
技術實現思路
本專利技術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，提供一種復合玄武巖纖維載體材料及其制備方法；本專利技術通過在玄武巖纖維中引入具有多化合價位、性能活潑、易與微生物鍵合的磷元素來增加玄武巖纖維表面的活性位點，降低表面能，使微生物更容易負載在玄武巖纖維上，附著力更強，微生物負載量更大，進而提高以玄武巖纖維為載體的微生物凈化材料的凈化效率，促進玄武巖纖維材料在水體凈化中的推廣應用。為了實現上述專利技術目的，本專利技術提供了一種復合玄武巖纖維載體材料，包括以下重量份組分：95-99.9重量份的玄武巖、0.1-5.0重量份的磷酸鹽。一種復合玄武巖纖維載體材料，通過在玄武巖纖維中添加磷酸鹽制備得到，利用磷元素具有多化合價位、性能活潑、能與較多基團鍵接的特性，從而當磷元素存在于玄武巖纖維表面時，玄武巖纖維的表面能降低，活性點位增加，且能與多種基團進行鍵接，因此，微生物在負載時能與磷原子鍵接，負載量增加，附著力增強，有利于玄武巖纖維在微生物水體凈化材料中的廣泛應用。上述一種復合玄武巖纖維載體材料，其中所述的玄武巖是指能用于制備玄武巖纖維的玄武巖礦石，其主要成分包括二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鐵、氧化鈣、氧化鎂等，還含有少量的氧化鉀、氧化鈉。上述一種復合玄武巖纖維載體材料，其中所述的磷酸鹽包括磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸鈣、磷酸鐵、磷酸鋁、磷酸鎂中的一種或多種；所述磷酸鹽為復合玄武巖纖維載體材料提供磷元素，使磷原子能均勻的分散在玄武巖纖維的表面，從而能與微生物鍵接；磷酸鹽用量過大，會降低玄武巖的物化性能，不利于玄武巖纖維的應用，磷酸鹽用量過小，玄武巖纖維表面磷原子數量少，活性點位少，微生物的負載量小；優選的，所述磷酸鹽的用量為0.5-2重量份，通過優選，復合玄武巖纖維載體材料在物化性能降低量少的情況下，負載量最大。為了實現上述專利技術目的，進一步的，本專利技術提供了一種復合玄武巖纖維載體材料的制備方法，包括以下步驟：（1）將玄武巖礦石與磷酸鹽進行粉碎混合處理，得到混合粉體；（2）將步驟1得到混合粉體加熱，熔融，形成紡絲熔液；（3）將步驟2得到的紡絲熔液進行拉絲，得到復合玄武巖纖維原絲；（4）將步驟3得到的復合玄武巖纖維原絲進行退解、并捻，得到復合玄武巖纖維載體材料。一種復合玄武巖纖維載體材料的制備方法，通過將磷酸鹽與玄武巖礦石共混后制備得到復合玄武巖纖維，使磷原子能均勻的分散在玄武巖纖維的表面，從而使制備得到的復合玄武巖纖維具有活性點位多，負載量大，表面能低，附著力強的優點；本專利技術方法簡單、可靠，適合復合玄武巖纖維載體材料的大規模、工業化生產。上述一種復合玄武巖纖維載體材料的制備方法，其中步驟1中所述的混合粉體粒徑為0.1-2mm，粒徑越小，加熱熔融時速度越快，耗能越低，但粉碎成本增加優選的，所述玄武巖礦石粉體粒徑為0.5-1mm。上述一種復合玄武巖纖維載體材料的制備方法，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，對設備要求高，設備成本增加；優選的，所述熔融溫度為1200-1300℃。上述一種復合玄武巖纖維載體材料的制備方法，其中步驟3中所述的拉絲的速度為1000-2000m/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用。上述一種復合玄武巖纖維載體材料的制備方法，其中步驟3中所述的復合玄武巖纖維原絲直徑控制在3-20μm，原絲直徑過大，冷卻慢，造成纖維內外應力分布不僅，纖維缺陷大，不利于實際應用，原絲直徑過小，拉絲工藝操作困難，容易斷裂；優選的，所述的復合玄武巖纖維原絲直徑控制在5-10μm。與現有技術相比，本專利技術的有益效果：1、本專利技術復合玄武巖纖維載體材料表面均勻分布有磷原子，具有活性點位多，微生物負載量大，表面能低，微生物附著力強的優點。2、本專利技術方法簡單、可靠，適合復合玄武巖纖維載體材料的大規模、工業化生產。具體實施方式下面結合試驗例及具體實施方式對本專利技術作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本專利技術上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
技術實現思路
所實現的技術均屬于本專利技術的范圍。實施例1（1）將98.0重量份的玄武巖礦石和2.0重量份的磷酸鈣進行粉碎混合處理，得到粒徑為0.5mm的混合粉體；（2）將步驟1得到混合粉體加熱，在1200℃的溫度下進行熔融，形成紡絲熔液；（3）將步驟2得到的紡絲熔液在1500m/min的速度下進行拉絲，得到直徑為10μm的復合玄武巖纖維原絲；（4）將步驟3得到的復合玄武巖纖維原絲進行退解、并捻，得到復合玄武巖纖維載體材料。實施例2（1）將99.5重量份的玄武巖礦石和0.5重量份的磷酸鋁進行粉碎混合處理，得到粒徑為1.0mm的混合粉體；（2）將步驟1得到混合粉體加熱，在1200℃的溫度下進行熔融，形成紡絲熔液；（3）將步驟2得到的紡絲熔液在2000m/min的速度下進行拉絲，得到直徑為5μm的復合玄武巖纖維原絲；（4）將步驟3得到的復合玄武巖纖維原絲進行退解、并捻，得到復合玄武巖纖維載體材料。實施例3（1）將95.0重量份的玄武巖礦石和5.0重量份的磷酸鈉進行粉碎混合處理，得到粒徑為0.1mm的混合粉體；（2）將步驟1得到混合粉體加熱，在1100℃的溫度下進行熔融，形成紡絲熔液；（3）將步驟2得到的紡絲熔液在2000m/min的速度下進行拉絲，得到直徑為5μm的復合玄武巖纖維原絲；（4）將步驟3得到的復合玄武巖纖維原絲進行退解、并捻，得到復合玄武巖纖維載體材料。實施例4（1）將99.9重量份的玄武巖礦石和0.1重量份的磷酸鉀進行粉碎混合處理，得到粒徑為2mm的混合粉體；（2）將步本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種復合玄武巖纖維載體材料，其特征在于，包括以下重量份組分：95.0?99.9重量份的玄武巖、0.1?5.0重量份的磷酸鹽。

【技術特征摘要】
1.一種復合玄武巖纖維載體材料，其特征在于，包括以下重量份組分：95.0-99.9重量份的玄武巖、0.1-5.0重量份的磷酸鹽。2.根據權利要求1所述的復合玄武巖纖維載體材料，其特征在于，包括以下重量份組分：98.0-99.5重量份的玄武巖、0.5-2.0重量份的磷酸鹽。3.根據權利要求1-2任一項所述的復合玄武巖纖維載體材料，其特征在于，所述的磷酸鹽為磷酸鈉、磷酸鉀、磷酸鈣、磷酸鐵、磷酸鋁、磷酸鎂中的一種或多種。4.一種權利要求1所述復合玄武巖纖維載體材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）將玄武巖礦石與磷酸鹽進行粉碎混合處理，得到混合粉體；（2）將步驟1得到混合粉體加熱，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...

【專利技術屬性】
技術研發人員：不公告發明人，
申請(專利權)人：四川力久云智知識產權運營有限公司，
類型：發明
國別省市：四川;51