本發明涉及水體凈化材料領域，具體涉及一種玄武巖纖維凈化材料及其制備方法。
背景技術：
：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，用玄武巖纖維作為載體制備得到的水體凈化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，對水體的凈化具有積極作用，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載體制備得到的水體凈化材料具有微生物負載量小、凈化效率低的缺點，限制了玄武巖纖維凈化材料在水體凈化領域的大規模應用。技術實現要素：本發明的目的在于克服現有技術中直接采用玄武巖纖維作為微生物載體制備得到的水體凈化材料存在的微生物負載量小，凈化效率低的缺陷，提供一種玄武巖纖維凈化材料及其制備方法；本發明先利用高能射線和改性劑對玄武巖纖維表面進行預處理，得到具有表面活性位點多，表面能低，與微生物的鍵合能力更強的改性玄武巖纖維，再通過在改性玄武巖纖維上負載微生物從而得到水體凈化材料，通過該方法制備得到的水體凈化材料微生物負載量大，對水體的凈化效率高，促進了玄武巖纖維凈化材料的推廣應用。為了實現上述發明目的，本發明提供了一種玄武巖纖維凈化材料的制備方法，包括以下步驟：1、預處理：將玄武巖纖維在改性劑中用高能射線進行表面處理；2、負載：將經過預處理的玄武巖纖維用微生物進行負載處理得到玄武巖纖維凈化材料。一種玄武巖纖維凈化材料的制備方法，先利用高能射線和改性劑對玄武巖纖維進行表面處理，從而引發玄武巖纖維表面的部分化學鍵斷裂，形成新的能與微生物鍵合的活性位點，并將改性劑中的親水基團接枝在玄武巖纖維表面，使玄武巖纖維的生物親和性更好；再通過微生物的自我生長附著，使微生物與玄武巖纖維表面的活性位點和親水基團鍵合，從而負載在玄武巖纖維上，形成具有生物凈化功能的玄武巖纖維凈化材料，該凈化材料微生物負載量大，對水體的凈化效率高；該制備方法簡單、可靠，適合玄武巖纖維凈化材料的大規模、工業化生產。上述一種玄武巖纖維凈化材料的制備方法，其中步驟1中所述的玄武巖纖維直徑為1-50μm，玄武巖纖維直徑越小，單位質量玄武巖纖維的比表面積越大，能負載的微生物越多，凈化效率越高，但玄武巖纖維直徑過小，機械性能越差，壽命越短，成本越高。上述一種玄武巖纖維凈化材料的制備方法，其中步驟1中所述的改性劑為乙醇溶液、乙酸溶液、甲酸溶液、檸檬酸、酒石酸溶液中的一種或多種。上述一種玄武巖纖維凈化材料的制備方法，其中步驟1中所述的高能射線為紫外線、電子束、X射線中的一種，能引發玄武巖纖維表面的化學鍵斷裂，能形成新的活性位點。上述一種玄武巖纖維凈化材料的制備方法，其中步驟1中所述的表面處理過程中，玄武巖纖維接受的高能射線當量劑量為0.01Sv-50Sv，接受的當量劑量越大，對玄武巖纖維表面的處理程度越大，活性位點越多，但玄武巖纖維物化性能降低越大，使用壽命大大縮短；優選的，玄武巖纖維接受的高能射線當量劑量為0.1Sv-10Sv。上述一種玄武巖纖維凈化材料的制備方法，其中步驟1中所述的表面處理時溫度控制在60-100℃，溫度越高，反應速度越快，處理效果越好，但溫度過高，表面處理程度控制困難，表面處理效果不穩定；優選的，所述的表面處理溫度控制在70-80℃。上述一種玄武巖纖維凈化材料的制備方法，其中步驟2中所述的負載處理的方法包括：將經過預處理的玄武巖纖維浸入到生物溶液中，加入微生物后在間歇性超聲波條件下進行浸染處理5-12h，取出晾干后得到玄武巖纖維凈化材料。上述一種玄武巖纖維凈化材料的制備方法，其中步驟2中所述的生物溶液為生理鹽水或微生物培養液中的一種；溶液的作用是保證微生物的活性。上述一種玄武巖纖維凈化材料的制備方法，其中步驟2中所述的微生物包括枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、納豆菌、側孢芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、膠凍樣芽孢桿菌、光合細菌、多粘芽孢桿菌、凝結芽孢桿菌、土壤短芽孢桿菌的一種或多種。上述一種玄武巖纖維凈化材料的制備方法，其中步驟2中所述的間歇性超聲波的頻率為20-22KHz、功率為10-30W，工作時間為30-60s，間歇時間為30min；低頻低功率超聲波能促進微生物的新陳代謝，促使微生物分泌次級代謝產物，并與玄武巖纖維上的活性位點和親水基團鍵合，使微生物更快、更均勻、更穩固的負載在玄武巖纖維表面；且被超聲波處理后的微生物活性高，后期生長繁殖速度快，對水體的凈化速度更快。為了實現上述發明目的，進一步的，本發明提供了玄武巖纖維凈化材料，所述玄武巖纖維凈化材料是通過上述制備方法制備得到的；通過上述制備方法制備的得到的玄武巖纖維凈化材料，具有微生物負載量大，不易脫落，微生物生長繁殖速度快，水體凈化效率高的特點，有利于玄武巖纖維凈化材料在水體凈化領域的大規模利用。與現有技術相比，本發明的有益效果：1、本發明方法通過高能射線和改性劑對玄武巖纖維進行表面處理，使玄武巖纖維表面活性位點更多，親水基團更多，從而使玄武巖纖維凈化材料微生物負載量更大，凈化效率更高。2、本發明方法通過在間歇性超聲波條件下進行微生物負載處理，使微生物在玄武巖纖維表面負載更快、更均勻、更穩固，有利于提高玄武巖纖維凈化材料的凈化效率。3、本發明方法簡單、可靠，適合玄武巖纖維凈化材料的大規模、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發明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
發明內容所實現的技術均屬于本發明的范圍。實施例11、預處理：將玄武巖纖維在溫度為70℃的乙醇溶液中用紫外線進行表面處理，玄武巖纖維接受的紫外線當量劑量控制在0.1Sv；2、負載：將經過預處理的玄武巖纖維浸入到生理鹽水中，加入枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、納豆菌后在頻率為20KHz、功率為15W，工作時間為40s，間歇時間為30min的間歇性超聲波條件下進行浸染處理8h，取出晾干后得到玄武巖纖維凈化材料。實施例21、預處理：將玄武巖纖維在溫度為80℃的乙酸溶液中用紫外線進行表面處理，玄武巖纖維接受的紫外線當量劑量控制在10Sv；2、負載：將經過預處理的玄武巖纖維浸入到微生物培養液中，加入地衣芽孢桿菌、納豆菌后在頻率為22KHz、功率為20W，工作時間為50s，間歇時間為30min的間歇性超聲波條件下進行浸染處理10h，取出晾干后得到玄武巖纖維凈化材料。實施例31、預處理：將玄武巖纖維在溫度為60℃的酒石酸溶液中用X射線進行表面處理，玄武巖纖維接受的紫外線當量劑量控制在0.01Sv；2、負載：將經過預處理的玄武巖纖維浸入到微生物培養液中，加入光合細菌、側孢芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌、膠凍樣芽孢桿菌后在頻率為22KHz、功率為10W，工作時間為60s，間歇時間為30min的間歇性超聲波條件下進行浸染處理5h，取出晾干后得到玄武巖纖維凈化材料。實施例41、預處理：將玄武巖纖維在溫度為100℃的檸檬酸溶液中用高能電子束進行表面處理，玄武巖纖維接受的紫外線當量劑量控制在50Sv；2、負載：將經過預處理的玄武巖纖維浸入到生理鹽水中，加入多粘芽孢桿菌、凝結芽孢桿菌、土壤短芽孢桿菌后在頻率為20KHz、功率為30W，工作時間為30s，間歇時間為30min的間歇性超聲波條件下進行浸染處理12h，取出晾干后得到玄武巖纖維凈化材料。對比例1將玄武巖纖維浸入到生理鹽水中，加入枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、納豆菌后在頻率為20KHz、功率為15W，工作時間為40s，間歇時間為30min的間歇性超聲波條件下進行浸染處理8h，取出晾干后得到玄武巖纖維凈化材料。對比例21、預處理：將玄武巖纖維在溫度為70℃的乙醇溶液中用紫外線進行表面處理，玄武巖纖維接受的紫外線當量劑量控制在0.1Sv；2、負載：將經過預處理的玄武巖纖維浸入到生理鹽水中，加入枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、納豆菌后進行浸染處理8h，取出晾干后得到玄武巖纖維凈化材料。對比例31、預處理：將玄武巖纖維在溫度為70℃的乙醇溶液中用紫外線進行表面處理，玄武巖纖維接受的紫外線當量劑量控制在0.1Sv；2、負載：將經過預處理的玄武巖纖維浸入到生理鹽水中，加入枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、納豆菌后在頻率為20KHz、功率為15W的超聲波條件下進行浸染處理8h，取出晾干后得到玄武巖纖維凈化材料。將上述實施例1-4和對比例1-3中所制備得到的玄武巖纖維凈化材料進行檢測，記錄檢測結果；將上述玄武巖纖維凈化材料分別進行水體凈化實驗，記錄實驗數據；記錄數據如下：編號微生物負載量（×109個/g）10天后水體凈化率（%）20天后水體凈化率（%）實施例1765787實施例2725688實施例3785589實施例4745786對比例1233465對比例2484866對比例3121539對上述實驗數據分析可知，實施例1-4中采用本發明技術方案，得到的玄武巖纖維凈化材料微生物負載量大，凈化效率高；而對比例1中，沒有對玄武巖纖維進行預處理，得到的玄武巖纖維凈化材料中負載的微生物數量少，凈化率顯著降低；對比例2中在微生物負載時沒有采用超聲波處理，微生物的負載量小，前期對水體的凈化率低；對比例3中在微生物負載時沒有采用間歇性超聲波處理，超聲波長期工作造成微生物的死亡，影響了微生物的正常生長繁殖，從而造成微生物負載量低，在水體中生長繁殖慢，對水體的凈化率很低。當前第1頁1 2 3