一种玄武岩纤维的制备方法与流程

本发明涉及水处理，具体是一种玄武岩纤维的制备方法。

背景技术：

1、生物膜是一种模拟自然界土壤自净过程的污水处理方法，由于其污泥产量少，且管理方便，广泛应用于污水处理领域，在该领域中，起到净化作用的是生长在载体表面的微生物，因此微生物于载体上的粘附量，直接影响到污水处理的效果。

2、载体一般包括无机载体与有机载体，无机载体包括碎石、沙子、碳纤维、玄武岩纤维等，无机载体具有优秀的力学强度，但是其质量大，且易堵塞对无机载体的应用产生阻碍，而有机载体包括天然高分子材料，聚氨酯泡沫塑料、聚丙烯等，其中多数有机载体在生产过程中易产生有毒气体，且废弃物难以降解，造成二次污染；

3、玄武岩纤维作为一种天然无机纤维材料，具有比表面积大、成本低、力学性能好的优点，且其质量相对其他无机载体较小，且不易堵塞，在用作载体上，具有一定的优势，但是玄武岩纤维的亲水性和在水中的分散性较差，导致其虽然具有较大比表面积，但无法供微生物粘附和生存，影响了微生物生长和生物膜的形成。

4、因此，针对上述问题提出一种玄武岩纤维的制备方法。

技术实现思路

1、为了弥补现有技术的不足，解决上述至少一个问题，本发明提出的一种玄武岩纤维的制备方法。

2、一种玄武岩纤维的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

3、s1：分别称取定量的吐温-80、二水合磷酸二氢钠、十六烷基三甲基氯化铵加入到去离子水中，并进行超声搅拌；

4、s2：三种物料超声搅拌至分散均匀后得到三种表面活性剂溶液；

5、s3：称取相同质量的玄武岩纤维加入制得的三种表面活性剂溶液中，于35℃水浴中浸泡2h；

6、s4：浸泡2h后，将经过浸泡和水浴加热的玄武岩纤维取出，并烘干，得到三种改性玄武岩纤维，分别记作mbf-t、mbf-s、mbf-c；

7、s5：对制备的mbf-t、mbf-s、mbf-c进行红外表征，经图谱分析判定经三种表面活性剂溶液处理的改性玄武岩纤维是否成功制得；

8、s6：判定改性玄武岩纤维成功制得后，取相同质量的玄武岩纤维与mbf-t、mbf-s和mbf-c分别进行挂膜试验，得到最优挂膜效果的玄武岩纤维。

9、优选的，所述s5中，对制备的mbf-t、mbf-s、mbf-c进行红外表征，具体为利用玛瑙研钵将玄武岩纤维、mbf-t、mbf-s、mbf-c样品分别研磨至粉末状，以kbr压片法制样，采用傅里叶变换红外光谱仪测定样品结构，制得玄武岩纤维、mbf-t、mbf-s、mbf-c的ftir图谱。

10、优选的，所述s5中，采用傅里叶变换红外光谱仪测定样品结构时，扫描波长范围控制为4000-400cm-1，共扫描24次。

11、优选的，所述s5中，根据ftir图谱判定改性玄武岩纤维是否成功制得，判定依据为与玄武岩纤维测得的ftir图谱存在明显的区别伸缩振动吸收峰。

12、优选的，所述s6中，挂膜试验具体为：取污水处理厂内自然生存的活性污泥，于反应器中培养一段时间，调节ph值至6-8之间；再称取相同质量的玄武岩纤维、mbf-t、mbf-s、mbf-c置于盛有活性污泥悬浮液的反应器中，持续曝气，待挂膜平衡后取出，并烘干至恒重；根据挂膜率计算公式，分别计算得出玄武岩纤维、mbf-t、mbf-s、mbf-c的挂膜率。

13、优选的，所述s6中，微生物在载体上的附着量由挂膜率i表示，计算公式如下：

14、

15、其中m1为样品质量，m2为烘干至恒重后的样品质量。

16、优选的，所述s6中，挂膜试验还包括微生物的附着强度测试，具体为：称取干燥后的玄武岩纤维、mbf-t、mbf-s、mbf-c置于盛有活性污泥悬浮液的反应器中，连续曝气，且待挂膜平衡后，取出浸入到pbs缓冲液中，最后置于超声仪中超声震荡，15min后取出烘干至恒重，微生物的附着强度由残余挂膜率ic表示，计算公式如下：

17、

18、其中m3为干燥的样品质量，m4为再次烘干至恒重后的样品质量。

19、优选的，所述s5中，判定改性玄武岩纤维成功制得后，再进行改性玄武岩的亲水性测试、分散性测试。

20、优选的，所述亲水性测试具体为将改性玄武岩纤维的纤维丝固定在样品架两端，利用纳升注射器将水珠喷射至纤维丝表面，采用光学接触角测量仪测定样品的接触角，用于表征亲水性能。

21、优选的，所述分散性测试具体为取一束玄武岩纤维、mbf-t、mbf-s、mbf-c，分别浸没在盛有去离子水的烧杯中，观察玄武岩纤维、mbf-t、mbf-s、mbf-c在水中的分散效果，用于表征改性玄武岩纤维的分散性。

22、本发明的有益之处在于：

23、本发明采用三种表面活性剂溶液分别处理玄武岩纤维，通过判定玄武岩纤维是否受到活性剂溶液影响而改性，改性后的玄武岩纤维，亲水性与在水中的分散性相对于传统的玄武岩纤维，均有不同程度的改善，解决了现有技术中传统玄武岩纤维存在的亲水性差、分散性不佳的问题，作为载体使用时，微生物能够利用玄武岩纤维中的比表面积进行附着于繁育，形成的生物膜有利于对污水进行处理。

技术特征：

1.一种玄武岩纤维的制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种玄武岩纤维的制备方法，其特征在于：所述s5中，对制备的mbf-t、mbf-s、mbf-c进行红外表征，具体为利用玛瑙研钵将玄武岩纤维、mbf-t、mbf-s、mbf-c样品分别研磨至粉末状，以kbr压片法制样，采用傅里叶变换红外光谱仪测定样品结构，制得玄武岩纤维、mbf-t、mbf-s、mbf-c的ftir图谱。

3.根据权利要求2所述的一种玄武岩纤维的制备方法，其特征在于：所述s5中，采用傅里叶变换红外光谱仪测定样品结构时，扫描波长范围控制为4000-400cm-1，共扫描24次。

4.根据权利要求3所述的一种玄武岩纤维的制备方法，其特征在于：所述s5中，根据ftir图谱判定改性玄武岩纤维是否成功制得，判定依据为与玄武岩纤维测得的ftir图谱存在明显的区别伸缩振动吸收峰。

5.根据权利要求4所述的一种玄武岩纤维的制备方法，其特征在于：所述s6中，挂膜试验具体为：取污水处理厂内自然生存的活性污泥，于反应器中培养一段时间，调节ph值至6-8之间；再称取相同质量的玄武岩纤维、mbf-t、mbf-s、mbf-c置于盛有活性污泥悬浮液的反应器中，持续曝气，待挂膜平衡后取出，并烘干至恒重；根据挂膜率计算公式，分别计算得出玄武岩纤维、mbf-t、mbf-s、mbf-c的挂膜率。

6.根据权利要求5所述的一种玄武岩纤维的制备方法，其特征在于：所述s6中，微生物在载体上的附着量由挂膜率i表示，计算公式如下：

7.根据权利要求6所述的一种玄武岩纤维的制备方法，其特征在于：所述s6中，挂膜试验还包括微生物的附着强度测试，具体为：称取干燥后的玄武岩纤维、mbf-t、mbf-s、mbf-c置于盛有活性污泥悬浮液的反应器中，连续曝气，且待挂膜平衡后，取出浸入到pbs缓冲液中，最后置于超声仪中超声震荡，15min后取出烘干至恒重，微生物的附着强度由残余挂膜率ic表示，计算公式如下：

8.根据权利要求7所述的一种玄武岩纤维的制备方法，其特征在于：所述s5中，判定改性玄武岩纤维成功制得后，再进行改性玄武岩的亲水性测试、分散性测试。

9.根据权利要求8所述的一种玄武岩纤维的制备方法，其特征在于：所述亲水性测试具体为将改性玄武岩纤维的纤维丝固定在样品架两端，利用纳升注射器将水珠喷射至纤维丝表面，采用光学接触角测量仪测定样品的接触角，用于表征亲水性能。

10.根据权利要求9所述的一种玄武岩纤维的制备方法，其特征在于：所述分散性测试具体为取一束玄武岩纤维、mbf-t、mbf-s、mbf-c，分别浸没在盛有去离子水的烧杯中，观察玄武岩纤维、mbf-t、mbf-s、mbf-c在水中的分散效果，用于表征改性玄武岩纤维的分散性。

技术总结
本发明公开了一种玄武岩纤维的制备方法，该制备方法包括以下步骤：分别称取定量的吐温‑80、二水合磷酸二氢钠、十六烷基三甲基氯化铵加入到去离子水中，并进行超声搅拌；三种物料超声搅拌至分散均匀后得到三种表面活性剂溶液；采用三种表面活性剂溶液分别处理玄武岩纤维，通过判定玄武岩纤维是否受到活性剂溶液影响而改性，改性后的玄武岩纤维，亲水性与在水中的分散性相对于传统的玄武岩纤维，均有不同程度的改善，解决了现有技术中传统玄武岩纤维存在的亲水性差、分散性不佳的问题，作为载体使用时，微生物能够利用玄武岩纤维中的比表面积进行附着于繁育，形成的生物膜有利于对污水进行处理。

技术研发人员：周素蓉,苏中淮,李维旋
受保护的技术使用者：苏州旭光聚合物有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13