一种应用于水质净化的改性玄武岩纤维制造技术

本发明专利技术涉及玄武岩纤维的研发制作技术领域，公开了一种应用于水质净化的改性玄武岩纤维，在原有的玄武岩石料的基础上，添加质量分数为3‑5%的复合材料，通过压膜成型技术制备该改性玄武岩纤维，解决了现有水质净化处理中存在的效率低、成本高、操作复杂、对于低浓度金属及细菌污染物难以处理的问题，而改性后的玄武岩纤维通过物理‑化学吸附对水中低浓度的重金属离子、有机物及细菌有很好的去除效果，处理后的水质符合GB 5749‑85《生活饮用水标准》，去除率达到99.9%以上，具有良好的应用前景。

A modified basalt fiber for water purification

The present invention relates to research Xuan Wuyan fiber manufacturing technical field, discloses a method for purifying water quality of modified Xuan Wuyan fiber, based on the original Xuan Wuyan stone, with the mass fraction of composite materials 3 5%, through the film forming technology for preparing the modified basalt fiber, solves the efficiency in processing the low and high cost, complicated operation, for the low concentration of metal and bacterial contamination are difficult to deal with the existing water purification, and Xuan Wuyan fiber after heavy metal ions, the adsorption of low concentration of water by physical chemical organic and bacteria removal is good, the water quality after treatment with GB 5749 85 \drinking water standard\, the removal rate reached more than 99.9%, has a good application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种应用于水质净化的改性玄武岩纤维
本专利技术属于玄武岩纤维的研发制作
，具体涉及一种应用于水质净化的改性玄武岩纤维。
技术介绍
玄武岩纤维，是玄武岩石料在1450℃-1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，类似于玻璃纤维，其性能介于高强度S玻璃纤维和无碱E玻璃纤维之间，纯天然玄武岩纤维的颜色一般为褐色，有些似金色。玄武岩纤维是一种新出现的新型无机环保绿色高性能纤维材料，它是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后，通过漏板快速拉制而成的。玄武岩连续纤维不仅稳定性好，而且还具有电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等多种优异性能。此外，玄武岩纤维的生产工艺产生的废弃物少，对环境污染小，产品废弃后可直接转入生态环境中，无任何危害，因而是一种名副其实的绿色、环保材料。我国已把玄武岩纤维列为我国重点发展的四大纤维(玄武岩纤维、碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维)之一，在我国基本上实现了工业化生产。玄武岩连续纤维已在纤维增强复合材料、摩擦材料、造船材料、隔热材料、汽车行业、高温过滤织物以及防护领域等多个方面得到了广泛的应用。由于其良好的性能和丰富的来源，目前对于玄武岩的研究较多，但是其在饮用水的净化上的开发应用鲜有报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的问题，提供了一种应用于水质净化的改性玄武岩纤维，将其进行改性后，应用在饮用水的净化上，通过物理-化学吸附对水中低浓度的重金属离子、有机物及细菌有很好的去除效果。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种应用于水质净化的改性玄武岩纤维，在原有的玄武岩石料的基础上，添加质量分数为3-5%的复合材料，该复合材料的制备方法为：（1）利用液相沉积法制备粒径大小为10-15纳米的纳米铝粉，向该纳米铝粉中加入2-3倍体积的去离子水，水浴加热至70-80℃，在此温度下进行水合反应，反应1-2小时后，在超声波清洗器中超声震荡50-60分钟，（2）待溶液变为白色后，加入质量百分比为30-40%的聚乙烯醇溶液和质量百分比为5-8%的四氯化钛，继续超声震荡20-25分钟，将反应得到的白色混合物通过布氏漏斗过滤，得到的过滤物放入烘箱中烘干5-7小时；（3）按照氧化石墨烯：水为1：3-4的比例混合，超声分散30-40分钟，加入质量百分数为10-15%的γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂，在60-70℃下搅拌反应10-12小时，得到改性氧化石墨烯，与步骤（2）所得物按照1：4-5的比例混合均匀；（4）将玄武岩石料在1450-1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，以拉制的玄武岩纤维作为底衬，用压片机将步骤（3）所得的混合料与纤维均匀压制成型，立即在120-150℃的电热鼓风干燥箱中干燥12-14小时，即得所述可用于水质净化的改性玄武岩纤维。作为对上述方案的进一步改进，步骤（1）中所述的纳米铝粉的制备方法包括以下步骤：（1）将1.0-1.5mol的Al(NH4)(CO3)2溶解在0.3-0.5L的碳酰胺溶液中，加热至30-40℃，用磁力搅拌器搅拌15-20分钟混合反应得到白色沉淀；该碳酰胺溶液为25℃、常压下碳酰胺的饱和水溶液。（2）将沉淀进行减压过滤，分别用无水乙醇和去离子水洗涤6-8次，再将产物置于60-65℃真空干燥箱中干燥4-5小时，将干燥后的粉末放入温度为800-900℃中的马弗炉中煅烧6-8小时，自然冷却后放入冷冻室中干燥3-5小时，即得所述纳米铝粉。作为对上述方案的进一步改进，步骤（2）中烘箱的设定温度为50-60℃。使用液相沉积法制备的纳米铝粉有较大的比表面积，能与待净化的水中的吸附质充分接触，以玄武岩纤维作为载体，纳米颗粒可以均匀的吸附在纤维上，而且数量较多，结合牢固，这种结构有利于对水中低浓度的重金属离子、有机物及细菌等污染物的吸附，能彻底除去绝大多数的水中有毒有害物。氧化石墨烯具有特殊的二维晶体结构、质量轻且比表面积大，将氧化石墨烯引入到上纳米铝粉中，再涂覆于玄武岩纤维表面，可提高纤维表面吸附性能及增加纤维表面活性官能团含量，改善纤维与离子之间的界面性能，达到进一步提高水质净化率的效果。本专利技术相比现有技术具有以下优点：为了开发玄武岩纤维在水质净化上的应用，本专利技术公开了一种应用于水质净化的改性玄武岩纤维，在原有的玄武岩石料的基础上，添加质量分数为3-5%的复合材料，通过压膜成型技术制备该改性玄武岩纤维，解决了现有水质净化处理中存在的效率低、成本高、操作复杂、对于低浓度金属及细菌污染物难以处理的问题，而改性后的玄武岩纤维通过物理-化学吸附对水中低浓度的重金属离子、有机物及细菌有很好的去除效果，处理后的水质符合GB5749-85《生活饮用水标准》，去除率达到99.9%以上，具有良好的应用前景。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明。实施例1一种应用于水质净化的改性玄武岩纤维，在原有的玄武岩石料的基础上，添加质量分数为3%的复合材料，该复合材料的制备方法为：（1）利用液相沉积法制备粒径大小为10-15纳米的纳米铝粉，向该纳米铝粉中加入2倍体积的去离子水，水浴加热至70℃，在此温度下进行水合反应，反应1小时后，在超声波清洗器中超声震荡50分钟，（2）待溶液变为白色后，加入质量百分比为30%的聚乙烯醇溶液和质量百分比为5%的四氯化钛，继续超声震荡20分钟，将反应得到的白色混合物通过布氏漏斗过滤，得到的过滤物放入烘箱中烘干5小时；（3）按照氧化石墨烯：水为1：3的比例混合，超声分散30分钟，加入质量百分数为10%的γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂，在60℃下搅拌反应10小时，得到改性氧化石墨烯，与步骤（2）所得物按照1：4的比例混合均匀；（4）将玄武岩石料在1450℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，以拉制的玄武岩纤维作为底衬，用压片机将步骤（3）所得的混合料与纤维均匀压制成型，立即在120℃的电热鼓风干燥箱中干燥12小时，即得所述可用于水质净化的改性玄武岩纤维。作为对上述方案的进一步改进，步骤（1）中所述的纳米铝粉的制备方法包括以下步骤：（1）将1.0mol的Al(NH4)(CO3)2溶解在0.3L的碳酰胺溶液中，加热至30℃，用磁力搅拌器搅拌15分钟混合反应得到白色沉淀；（2）将沉淀进行减压过滤，分别用无水乙醇和去离子水洗涤6次，再将产物置于60℃真空干燥箱中干燥4小时，将干燥后的粉末放入温度为800-900℃中的马弗炉中煅烧6小时，自然冷却后放入冷冻室中干燥3小时，即得所述纳米铝粉。作为对上述方案的进一步改进，步骤（2）中烘箱的设定温度为50℃。实施例2一种应用于水质净化的改性玄武岩纤维，在原有的玄武岩石料的基础上，添加质量分数为4%的复合材料，该复合材料的制备方法为：（1）利用液相沉积法制备粒径大小为10-15纳米的纳米铝粉，向该纳米铝粉中加入2.5倍体积的去离子水，水浴加热至75℃，在此温度下进行水合反应，反应1.5小时后，在超声波清洗器中超声震荡55分钟，（2）待溶液变为白色后，加入质量百分比为35%的聚乙烯醇溶液和质量百分比为6%的四氯化钛，继续超声震荡22分钟，将反应得到的白色混合物通过布氏漏斗过滤，得到的过滤物放入烘箱中烘干6小时；（3）按照氧化石墨烯：水为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于水质净化的改性玄武岩纤维，其特征在于，在原有的玄武岩石料的基础上，添加质量分数为3‑5%的复合材料，该复合材料的制备方法为：（1）利用液相沉积法制备粒径大小为10‑15纳米的纳米铝粉，向该纳米铝粉中加入2‑3倍体积的去离子水，水浴加热至70‑80℃，在此温度下进行水合反应，反应1‑2小时后，在超声波清洗器中超声震荡50‑60分钟，（2）待溶液变为白色后，加入质量百分比为30‑40%的聚乙烯醇溶液和质量百分比为5‑8%的四氯化钛，继续超声震荡20‑25分钟，将反应得到的白色混合物通过布氏漏斗过滤，得到的过滤物放入烘箱中烘干5‑7小时；（3）按照氧化石墨烯：水为1：3‑4的比例混合，超声分散30‑40分钟，加入质量百分数为10‑15%的γ‑氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂，在60‑70℃下搅拌反应10‑12小时，得到改性氧化石墨烯，与步骤（2）所得物按照1：4‑5的比例混合均匀；（4）将玄武岩石料在1450‑1500℃熔融后，通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维，以拉制的玄武岩纤维作为底衬，用压片机将步骤（3）所得的混合料与纤维均匀压制成型，立即在120‑150℃的电热鼓风干燥箱中干燥12‑14小时，即得所述可用于水质净化的改性玄武岩纤维。...

【技术特征摘要】
1.一种应用于水质净化的改性玄武岩纤维，其特征在于，在原有的玄武岩石料的基础上，添加质量分数为3-5%的复合材料，该复合材料的制备方法为：（1）利用液相沉积法制备粒径大小为10-15纳米的纳米铝粉，向该纳米铝粉中加入2-3倍体积的去离子水，水浴加热至70-80℃，在此温度下进行水合反应，反应1-2小时后，在超声波清洗器中超声震荡50-60分钟，（2）待溶液变为白色后，加入质量百分比为30-40%的聚乙烯醇溶液和质量百分比为5-8%的四氯化钛，继续超声震荡20-25分钟，将反应得到的白色混合物通过布氏漏斗过滤，得到的过滤物放入烘箱中烘干5-7小时；（3）按照氧化石墨烯：水为1：3-4的比例混合，超声分散30-40分钟，加入质量百分数为10-15%的γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂，在60-70℃下搅拌反应10-12小时，得到改性氧化石墨烯，与步骤（2）所得物按照1：4-5的比例混合均匀；（4）将玄武岩石料在1450-1500℃熔融后，通过铂铑...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱立兵，谈亚蓓，徐艳青，李宁，
申请(专利权)人：安徽梦谷纤维材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34