CN106186287A - 一种水体净化材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水体净化材料及其制备方法，属于水体净化材料领域，该材料包括载体材料、好氧细菌和负离子发生材料，本发明利用负离子发生材料产生的负离子刺激好氧细菌体内的酶活性，加快好氧细菌的新陈代谢，从而提高好氧细菌对水体中有机物的分解速度，继而，提高水体的净化效率，缩短了净化时间，本发明制备方法生产成本低，生产工艺简单，原材料易得，适合大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及水体净化材料领域，具体涉及一种水体净化材料及其制备方法。
背景技术
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，是未来我国重点发展的四大高性能纤维之一，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，通过纺丝工艺制备而成的。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，而且，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。多孔玄武岩纤维具有孔隙率高、比表面积大、生物相容性好的优点，是水体净化材料中好氧细菌载体的最好选择。
电气石是多元素的天然矿物，由于它是一种结构特殊的极性结晶体，自身能长期产生电离子，并永久释放负离子和远红外线，在空气净化领域得到了大量的应用。负离子是指带一个或多个负电荷的离子，亦称“阴离子”，负离子按照迁移率的大小分为大、中、小三种离子，小粒径的负离子具有良好的生物活性，能透过细胞壁和细胞膜，刺激细胞内酶活性，加快细胞的新陈代谢。
好氧细菌会分解水中的有机质和无机质作为自身养分使用，从而达到净化水质的作用，采用好氧细菌技术进行水质净化不会产生二次环境污染，因此是目前世界上最先进的水质净化技术。水体的净化效率是受好氧细菌的新陈代谢的快慢而变化的，通过提高好氧细菌的新陈代谢速度可以有效的提高水体的净化效率，缩短净化时间。因而，提供一种能提高好氧细菌新陈代谢速度的方法能有效提高水体的净化效率和缩短净化时间。
发明内容
本发明为了提高好氧细菌净化水体的净化效率和缩短净化时间，提出了一种水体净化材料及其制备方法。
本发明为了实现上述目的，提出了一种水体净化材料，该材料包括载体材料、好氧细菌和负离子发生材料，其中所述的载体材料是直径为5-50μm的多孔无机纤维材料；所述的负离子发生材料包括电气石粉和/或负离子粉；该净化材料利用负离子发生材料产生的负离子刺激好氧细菌体内的酶活性，加快好氧细菌的新陈代谢，从而提高好氧细菌对水体中有机物的分解速度，继而提高水体的净化效率，缩短了净化时间。
进一步的，上述所述的多孔无机纤维材料优选多孔玄武岩纤维材料和多孔碳纤维材料中的一种；多孔无机纤维材料具有比表面积大，力学性能好，耐腐蚀，耐水性好，无二次污染的优点，能负载更多的好氧细菌且长时间在水中浸泡而不降低力学性能。
进一步的，上述所述的好氧细菌优选枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、纳豆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、光合细菌、多粘芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、土壤短芽孢杆菌中的一种或多种；上述好氧细菌具有适应性强，分解效率高的特点，适合各种有机物污染水体的分解净化。
进一步的，一种水体净化材料，是由以下重量份原材料制备而成的：载体材料60-80份，好氧细菌2-3份，溶胶5-10份，负离子发生材料1-5份，生理盐水适量。
其中所述的溶胶为氢氧化铝溶胶和二氧化硅溶胶中的一种或两种；溶胶为无机溶胶材料，具有耐水，耐腐蚀，无污染的特点，经高温煅烧，可形成多孔无机颗粒。
本发明一种水体净化材料的制备方法，该方法是先将负离子发生材料负载于载体材料孔洞中，再将好氧细菌负载于载体材料上得到水体净化材料，该制备方法具有生产成本低，生产工艺简单，原材料易得，适合大规模工业化生产的优点。
本发明一种水体净化材料的制备方法，其具体制备步骤如下：
1)将1-5重量份的负离子发生材料与5-10重量份的溶胶用行星式球磨机进行研磨混合10-20min，得到混合溶胶；
2)将步骤1)得到的混合溶胶用60-80重量份的载体材料进行吸附，利用载体材料的吸附作用将混合溶胶吸附在孔洞内，将吸附好混合溶胶的载体材料在300-500℃的温度下进行煅烧处理3-5h，取出冷却，得到负载了负离子发生材料的载体材料；
3)在步骤2)得到载体材料浸入到生理盐水中，加入20-30重量份的好氧细菌进行浸染3-4h，将好氧细菌负载于载体材料上，取出晾干得到水体净化材料。
上述水体净化材料的制备方法中，步骤3)中浸染的生理盐水温度保持在15-30℃。
上述水体净化材料的制备方法中，步骤2)中通过高温煅烧，先使氢氧化铝溶胶脱水形成氢氧化铝凝胶，再使氢氧化铝分解形成多孔的氧化铝，并将其中混合的负离子发生材料固定在载体材料的孔洞中。
本发明水体净化材料的制备方法，将负离子发生材料负载并固定于载体孔洞内，不会脱落，污染水体，然后采用自然浸染的方法将好氧细菌负载于载体上，保证好氧细菌的活性；本发明方法具有生产成本低，生产工艺简单，原材料易得，适合大规模工业化生产的优点。
本发明水体净化材料及其制备方法，其显著的特点和有益效果在于：
1、本发明使用了负离子发生材料，利用了负离子刺激好氧细菌体内的酶活性，加快好氧细菌的新陈代谢，从而提高好氧细菌对水体中有机物的分解速度。
2、本发明水体净化材料具有净化效率高、速度快的优点。
3、本发明方法生产成本低，生产工艺简单，原材料易得，适合大规模工业化生产。
本发明水体净化材料经净化试验，净化效率如下：(条件：10m3生活污水，25℃，2周时间)
| 性能 | 有机质净化效率 | 无机质净化效率 | 总净化效率 |
| 结果 | ≥95％ | ≥70％ | ≥82.5％ |
具体实施方式
下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
1)将1kg的负离子粉与5kg的氢氧化铝溶胶用行星式球磨机进行研磨混合10min，得到混合溶胶；
2)将步骤1)得到的混合溶胶用60kg多孔玄武岩纤维进行吸附，利用多孔玄武岩纤维的吸附作用将混合溶胶吸附在孔洞内，将吸附好混合溶胶的多孔玄武岩纤维在300℃的温度下进行煅烧处理3h，取出冷却，得到负载了负离子粉的多孔玄武岩纤维；
3)在步骤2)得到多孔玄武岩纤维浸入到25℃生理盐水中，加入2kg的光合细菌和多粘芽孢杆菌进行浸染3h，将光合细菌和多粘芽孢杆菌负载于多孔玄武岩纤维上，取出晾干得到水体净化材料。
采用上述制备方法得到的水体净化材料，经试验(条件：10m3生活污水，25℃，2周时间)，检测净化效果如下：
| 性能 | 有机质净化效率 | 无机质净化效率 | 平均净化效率 |
| 结果 | 96％ | 75％ | 85.5％ |
实施例2
1)将5kg的电气石粉与10kg的二氧化硅溶胶用行星式球磨机进行研磨混合20min，得到混合溶胶；
2)将步骤1)得到的混合溶胶用80kg多孔碳纤维进行吸附，利用多孔碳纤维的吸附作用将混合溶胶吸附在孔洞内，将吸附好混合溶胶的多孔碳纤维在500℃的温度下进行煅烧处理5h，取出冷却，得到负载了电气石粉的多孔碳纤维；
3)在步骤2)得到多孔碳纤维浸入到30℃生理盐水中，加入3kg的枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、纳豆菌进行浸染4h，将枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、纳豆菌负载于多孔碳纤维上，取出晾干得到水体净化材料。
采用上述制备方法得到的水体净化材料，经试验(条件：10m3生活污水，25℃，2周时间)，检测净化效果如下：
| 性能 | 有机质净化效率 | 无机质净化效率 | 平均净化效率 |
| 结果 | 98％ | 76％ | 87％ |
实施例3
1)将3kg的负离子粉与8kg的氢氧化铝溶胶用行星式球磨机进行研磨混合15min，得到混合溶胶；
2)将步骤1)得到的混合溶胶用70kg多孔玄武岩纤维进行吸附，利用多孔玄武岩纤维的吸附作用将混合溶胶吸附在孔洞内，将吸附好混合溶胶的多孔玄武岩纤维在400℃的温度下进行煅烧处理4h，取出冷却，得到负载了负离子粉的多孔玄武岩纤维；
3)在步骤2)得到多孔玄武岩纤维浸入到15℃生理盐水中，加入3kg的巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、光合细菌、多粘芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌进行浸染4h，将巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、光合细菌、多粘芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌负载于多孔玄武岩纤维上，取出晾干得到水体净化材料。
采用上述制备方法得到的水体净化材料，经试验(条件：10m3生活污水，25℃，2周时间)，检测净化效果如下：
| 性能 | 有机质净化效率 | 无机质净化效率 | 平均净化效率 |
| 结果 | 95％ | 72％ | 83.5％ |
实施例4
实验对比例：
在对比例中不加如负离子粉，其他条件不变
1)将5kg的氢氧化铝溶胶用行星式球磨机进行研磨10min，得到溶胶溶液；
2)将步骤1)得到的溶胶溶液用60kg多孔玄武岩纤维进行吸附，利用多孔玄武岩纤维的吸附作用将混合溶胶吸附在孔洞内，将吸附好混合溶胶的多孔玄武岩纤维在300℃的温度下进行煅烧处理3h，取出冷却，得到负载了负离子粉的多孔玄武岩纤维；
3)在步骤2)得到多孔玄武岩纤维浸入到25℃生理盐水中，加入2kg的光合细菌和多粘芽孢杆菌进行浸染3h，将光合细菌和多粘芽孢杆菌负载于多孔玄武岩纤维上，取出晾干得到水体净化材料。
采用上述制备方法得到的水体净化材料，经试验(条件：10m3生活污水，25℃，2周时间)，检测净化效果如下：
由以上实验对比例可以看出，加入了负离子发生材料与未加入负离子发生材料采用相同工艺制备得到的不同水体净化材料在同样的时间，同样的条件下进行的试验相比，净化效率大大提高，对水体的净化效果显著，由此可以看出，负离子发生材料对好氧细菌的分解效率有显著的促进作用。
Claims (7)
1.一种水体净化材料，该材料包括载体材料、好氧细菌和负离子发生材料，其特征在于，所述的负离子发生材料包括电气石粉和/或负离子粉。
2.根据权利要求1所述水体净化材料，其特征在于，所述的载体材料为直径5-50μm的多孔无机纤维材料。
3.根据权利要求2所述水体净化材料，其特征在于，所述的载体材料为多孔玄武岩纤维材料和多孔碳纤维材料中的一种。
4.根据权利要求1所述水体净化材料，其特征在于，所述的好氧细菌为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、纳豆菌、侧孢芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、光合细菌、多粘芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、土壤短芽孢杆菌的一种或多种。
5.根据权利要求1所述水体净化材料，其特征在于,主要由以下重量份原材料制备而成的：载体材料60-80份，好氧细菌2-3份，溶胶5-10份，负离子发生材料1-5份。
6.一种水体净化材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：
1)将负离子发生材料与溶胶用行星式球磨机进行研磨混合10-20min，得到混合溶胶；
2)将步骤1)得到的混合溶胶用载体材料进行吸附，利用载体材料的吸附作用将混合溶胶吸附在孔洞内，将吸附好混合溶胶的载体材料在300-500℃的温度下进行煅烧处理3-5h，取出冷却，得到负载了负离子发生材料的载体材料；
3)在步骤2)得到载体材料浸入到生理盐水中，加入好氧细菌进行浸染3-4h，将好氧细菌负载于载体材料上，取出晾干得到水体净化材料。
7.根据权利要求6所述水体净化材料的制备方法，其特征在于，生理盐水温度保持在15-30℃。
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