[发明专利]一种水体净化用光催化玻璃纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种水体净化用光催化玻璃纤维的制备方法，由废玻璃、叶腊石、石英砂、芒硝、氧化钙、酞酸丁酯、硝酸铁等原料制成，本发明通过废玻璃、叶腊石、石英砂等原料经熔融、拉丝制得玻璃纤维丝，再利用其三围的空间结构作为载体，将三价铁离子和二氧化钛复合负载于其上，充分利用了玻璃纤维巨大的比表面积和优秀的透光性，不仅负载量大，而且在水中的物理、化学性质稳定，大大提高其光催化降解的能力，对水体中的各类有机污染都能实现有效降解，本发明产品原料易得，工艺简单，适应于工业化规模生产，能够进一步扩展玻璃纤维材料的应用领域，具有极高的经济和环境效益。

技术领域

本发明涉及玻璃纤维材料技术领域，尤其涉及一种水体净化用光催化玻璃纤维的制备方法。

背景技术

随着我国工农业水平的日益发展，对水资源和化学资源的需求量逐渐增大。而中国人口众多，人均资源相对短缺。如何能够节约水资源和水资源的重复利用成为人们关注的问题，而在水资源的重复利用中，污水处理是重中之中。目前，污水处理最普遍的方法是采用污水处理剂或污水净化剂，但处理效果稳定性差，且处理工艺复杂，一次性工业投入大，残留物多。

光催化法是一种很有发展前景的水处理技术，由于其可以利用太阳光或者紫外光对多种污染物具有明显的降解效果，因而具有广阔的应用前景。光催化技术用半导体材料作为催化剂，当能量相当于半导体禁带宽度的光照射到催化剂表面时，就会激发半导体内的电子从价带跃迁至导带，形成具有很强活性的电子空穴对，并进一步诱导一系列氧化还原反应的进行，从而达到去除污染物质的目的。

二氧化钛作为一种具有光催化能力的半导体材料，以其高化学活性、强氧化能力，同时具有无毒和高稳定性的优点受到了广泛的关注。但是二氧化钛在实际应用中存在两个问题，一是二氧化钛的禁带较宽，只能吸收波长小于387nm的紫外光，而这部分光能仅占到达地面上太阳光能的4％，太阳能利用率很低，而人造紫外光源又具有耗电大、设备昂贵、稳定性差等缺陷，产业化前景不好，二是传统粉末态二氧化钛易产生颗粒团聚现象，影响光利用效率，综合起来其应用受到极大限制。

玻璃纤维作为一种工程纤维材料，是由玻璃原料在高温熔融状态下拉丝制备而成，具有耐高温、抗化学腐蚀、强度高、模量高等一系列优良性能。玻璃纤维已成为树脂基复合材料最重要的增强材料之一，已在航空、航天、舰船、化工冶金等领域得到了充分应用。由于其直径极小，为几个微米到二十几个微米之间，相当于一根头发丝的1/20-1/5，因此具有极高的比表面积，作为载体使用具有理想的稳定性和负载量，但目前针对玻璃纤维在水体污染处理中的应用研究较为少见。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种水体净化用光催化玻璃纤维的制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种水体净化用光催化玻璃纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)将废玻璃、叶腊石、石英砂、芒硝、氧化钙按质量比(20-40)：(30-35)：(5-6)：(1-3)：(6-9)混合后粉碎，置于坩埚中，通过硅棒电阻炉熔制，升温至1400-1500℃，完全熔融后出炉，得到玻璃液备用；

(2)将玻璃液在1000-1100℃下拉丝，制成直径为10-12微米的玻璃纤维丝，再将其置于浓度为1.5-2mol/L的盐酸溶液中酸浸40-60分钟，完成后清水冲洗并烘干，再将其以5-8℃/分钟的速度升温至400-500℃，保持90-120分钟，得到预处理玻璃纤维备用；

(3)将酞酸丁酯和无水乙醇按体积比1：(3-4)混合为A液，硝酸溶液、无水乙醇、水按体积比(1-1.5)：(25-30)：(2-3)混合形成B液，将硝酸铁加入到B液中，搅拌均匀后再在剧烈搅拌下将B液加入到A液中，继续剧烈搅拌90-120分钟之后静置陈化24-48小时，得到溶胶液备用；