一种改性的高活性无机纤维复合材料和制备及再生方法
阅读说明：本技术 一种改性的高活性无机纤维复合材料和制备及再生方法 (Modified high-activity inorganic fiber composite material and preparation and regeneration method thereof ) 是由 李庆 杨政 孙爱文 李诗帆 龚杰 于 2019-10-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种改性的高活性无机纤维复合材料和制备及再生方法,配方包括：二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、二氧化锰、五氧化二钒、二氧化钛、氧化铁、氧化铜、氧化镍和氧化锌,各组分的质量百分含量分别是：15-40％的二氧化硅、5-10％的三氧化二铝、5-15％的氧化钙、10-30％的氧化镁、10-25％的二氧化锰、10-25％的五氧化二钒、20-30％的二氧化钛,0.5-5％的氧化铁,0.5-5％的氧化铜、0.5-5％的氧化镍和0.5-5％的氧化锌；该发明,采用的是一种全新配方的多种金属氧化物与活性过渡金属氧化物制成耐高温的无机纤维,利用纤维本身含有的过渡金属氧化物的物化特性和超细纤维的超高比表面积特性,以及改性后表面形成多通道、多孔、多晶型的表面特性,可以极大的提高净化效率,提升去除效果。(The invention discloses a modified high-activity inorganic fiber composite material and a preparation and regeneration method thereof, wherein the formula comprises the following components: the composite material comprises silicon dioxide, aluminum oxide, calcium oxide, magnesium oxide, manganese dioxide, vanadium pentoxide, titanium dioxide, iron oxide, copper oxide, nickel oxide and zinc oxide, wherein the mass percentages of the components are as follows: 15-40% of silicon dioxide, 5-10% of aluminum oxide, 5-15% of calcium oxide, 10-30% of magnesium oxide, 10-25% of manganese dioxide, 10-25% of vanadium pentoxide, 20-30% of titanium dioxide, 0.5-5% of iron oxide, 0.5-5% of copper oxide, 0.5-5% of nickel oxide and 0.5-5% of zinc oxide; according to the invention, the high-temperature resistant inorganic fiber is prepared from multiple metal oxides and active transition metal oxides with a brand-new formula, and the purification efficiency and the removal effect can be greatly improved by utilizing the physicochemical characteristics of the transition metal oxides contained in the fiber, the ultrahigh specific surface area characteristics of the superfine fiber and the surface characteristics of multiple channels, multiple holes and multiple crystal forms formed on the surface after modification.)
技术领域
本发明涉及环境保护技术领域，具体为一种改性的高活性无机纤维复合材料和制备及再生方法。
背景技术
现有水处理技术中有使用锰砂来去除地下水中的铁的应用，也作为Cd、Cr、Pb及Hg等重金属离子的去除材料，由于制造的锰砂颗粒料大，比表面积小，故存在去除效率低，效果差及过滤装置体积庞大的缺点，同时现有的湿法脱硫技术，半干法脱硫，干法脱硫技术以及SCR脱硝技术，均存在脱硫脱硝效果差，反应装置巨大，运营成本高，达标率及投运率低的现状，并且无法脱除废气中的Hg、Pb等重金属；
废气中的CS2、H2S是臭味的主要来源，目前一般采用活性炭吸附来去除以上气体，因为活性炭只具备吸附而不能有效分解，也存在着吸附效率差，失效快的缺点；
家用装修材料中的甲醛是空气主要污染物，也是主要的致病的物质工业生产中的有机废气，金属切削液的臭味也是室内空气污染的主要因素，现有技术大多数用活性炭吸附臭氧分解的方法，而臭氧分解则会带来新的污染物O3，活性炭也存在性价比差及效率低的缺点；
大型密闭空间内如潜艇的空气质量差，影响人的健康。现有的静化设备由于大多也是采用吸附作用而非分解，也存在着效率低、效果差的问题；
针对这些缺陷，设计一种改性的高活性无机纤维复合材料和制备及再生方法是很有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性的高活性无机纤维复合材料和制备及再生方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种改性的高活性无机纤维复合材料，包括基材和过渡金属氧化物，所述基材主要由二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙和氧化镁组成；所述过渡金属氧化物主要由二氧化锰、五氧化二钒、二氧化钛、氧化铁、氧化铜、氧化镍和氧化锌组成；所述基材各组分的质量百分含量分别是：15-40％的二氧化硅、5-10％的三氧化二铝、5-15％的氧化钙、10-30％的氧化镁；所述过渡金属氧化物各组分的质量百分含量分别是：10-25％的二氧化锰、10-25％的五氧化二钒、20-30％的二氧化钛，0.5-5％的氧化铁，0.5-5％的氧化铜、0.5-5％的氧化镍和0.5-5％的氧化锌。
根据上述技术方案，基材组分包括其中一种或几种的混合。
根据上述技术方案，过渡金属氧化物组分包括其中一种或几种的混合。
一种改性的高活性无机纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤，步骤一，原料选取；步骤二，搅拌烘干；步骤三，熔融抽纤；步骤四，活化改性；步骤五，纤维编织；步骤六，制成滤材；
其中上述步骤一中，原料选取包括以下步骤：
1)按照各组分的质量百分含量分别是：15-40％的二氧化硅、5-10％的三氧化二铝、5-15％的氧化钙、10-30％的氧化镁、10-25％的二氧化锰、10-25％的五氧化二钒、20-30％的二氧化钛，0.5-5％的氧化铁，0.5-5％的氧化铜、0.5-5％的氧化镍和0.5-5％的氧化锌进行选取，并按照重量百分比之和为1进行称取；
2)人工选择加入过渡金属氧化物二氧化锰、五氧化二钒、二氧化钛，氧化铁，氧化铜、氧化镍和氧化锌，按照4:1:1:1:1:1:1的比例混合均匀配成改性液并均匀搅拌；
其中上述步骤二中，搅拌烘干包括以下步骤：
1)将有加热功能的搅拌器进行清洗后将二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、二氧化锰、五氧化二钒、二氧化钛、氧化铁、氧化铜、氧化镍和氧化锌的几种物料按步骤一的配方以95-110℃的温度封闭加入搅拌2小时；
2)搅拌烘干完成后打开搅拌器，自然冷却至室温；
其中上述步骤三中，熔融抽纤包括以下步骤：
1)将步骤二2)中搅拌烘干后的物料放入熔炉加热到1100-1800℃，将物料充分熔融；
2)将熔融的物料通过铂铑合金拉丝漏板进行高速拉制成5-15um的连续纤维；
其中上述步骤四中，活化改性包括以下步骤：
1)将步骤三2)中拉成的连续纤维通过装入改性液的槽体中；
2)再将充分浸润改性液的连续纤维通过隧道炉中以180℃温度烘烤至干燥；
3)将干燥后的物料收卷；
其中上述步骤五中，将步骤四所得的改性的高活性无机纤维复合材料收卷，以长纤维的形式可用于织成滤布，滤材也可以短切丝的形式做成过滤毡；
其中上述步骤六中，将步骤五制成的滤布滤毡置于活化液中进一步活化，烘干处理后制成过滤材料。
根据上述技术方案，所述步骤一2)中改性所添加过渡金属氧化物根据目标环境净化气体的需要，还可以加入高锰酸钾、氢氧化钠或碳酸镁进行改性。
根据上述技术方案，所述步骤六中对有必要回用处理的过滤材料通过物理洗涤，化学再生再改性处理及活化处理从而实现物料的再利用。
根据上述技术方案，所述步骤四中改性的活性纤维材料需在200℃-600℃的环境中活化处理。
一种改性的高活性无机纤维复合材料的再生方法，包括以下步骤，步骤一，水中浸泡；步骤二，脱水处理；步骤三，活化烘干；步骤四，回收再用；
其中上述步骤一中，将使用过的净化效果变差的过滤材料置于市水中浸泡10分钟；
其中上述步骤二中，将浸泡后的过滤材料做脱水处理，可用离心甩干方式脱水，使其含水率降到50％以下；
其中上述步骤三中，将脱水后的过滤材料置于活化液中浸泡30分钟，让其饱含活化液中的纳米桨体后取出，以110℃-180℃的温度烘干；
其中上述步骤四中，将烘干后的过滤材料包装后回收再用；
一种改性的高活性无机纤维复合材料的再生方法，包括以下步骤，步骤一，水中浸泡；步骤二，脱水处理；步骤三，活化烘干；步骤四，回收再用；
其中上述步骤一中，将使用过的净化效果变差的过滤材料置于市水中浸泡10分钟；
其中上述步骤二中，将浸泡后的过滤材料做脱水处理，可用离心甩干方式脱水，使其含水率降到50％以下；
其中上述步骤三中，将脱水后的过滤材料置于活化液中浸泡30分钟，让其饱含活化液中的纳米桨体后取出，以110℃-180℃的温度烘干；
其中上述步骤四中，将烘干后的过滤材料包装后回收再用。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：该发明，采用的是一种全新配方的多种金属氧化物与活性过渡金属氧化物制成耐高温的无机纤维，利用纤维本身含有的过渡金属氧化物的物化特性和超细纤维的超高比表面积特性，以及改性后表面形成多通道、多孔、多晶型的表面特性，可以实现将水中的Cd2+、Cr6+、还原成低价无毒成分，将Pb2+、Hg2+氧化沉淀予以去除，可以在低温下实现SO2催化氧化成SO3，NO催化氧化为NO2的高效氧化反应，可以将甲醛催化氧化分解为H2O和CO2，可以将VOCs催化氧化分解为H2O和CO2以及其它无味无毒气体。同时能结合活性纤维的纳米表面特征以及改性后的纳米物质的物化特性，可设计成对应装置设备应用于燃煤烟气、燃油烟气、燃气废气、垃圾臭气、船舰空气、家装空间、工厂车间、空调冰箱等环境以及废水的净化处理，可以极大的提高净化效率，提升去除效果，降低运营成本，缩小反应装置体积及降低投入成本。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明制备工艺流程图；
图2是本发明再生方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种改性的高活性无机纤维复合材料和制备及再生方法：
实施例1：
一种改性的高活性无机纤维复合材料，配方包括：二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、二氧化锰、五氧化二钒、氧化铁和氧化铜，各组分的质量百分含量分别是：40％的二氧化硅、5％的三氧化二铝、15％的氧化钙、20％的氧化镁为主要基材，加入过渡金属氧化物中的一种或几种13％的二氧化锰、5％的五氧化二钒、1％的氧化铁，1％的氧化铜。
一种改性的高活性无机纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤，步骤一，原料选取；步骤二，搅拌烘干；步骤三，熔融抽纤；步骤四，活化改性；步骤五，纤维编织；步骤六，制成滤材；
其中上述步骤一中，原料选取包括以下步骤：
1)按照各组分的质量百分含量分别是：40％的二氧化硅、5％的三氧化二铝、15％的氧化钙、20％的氧化镁为主要基材，加入过渡金属氧化物中的一种或几种13％的二氧化锰、5％的五氧化二钒、1％的氧化铁，1％的氧化铜进行选取，并按照重量百分比之和为1进行称取；
2)人工选择加入过渡金属氧化物二氧化锰、五氧化二钒、二氧化钛，氧化铁，氧化铜、氧化镍和氧化锌，按照4:1:1:1:1:1:1的比例混合均匀配成改性液并均匀搅拌；
其中上述步骤二中，搅拌烘干包括以下步骤：
1)将有加热功能的搅拌器进行清洗后将二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、二氧化锰、五氧化二钒、二氧化钛、氧化铁、氧化铜、氧化镍和氧化锌的几种物料按步骤一的配方以95-110℃的温度封闭加入搅拌2小时；
2)搅拌烘干完成后打开搅拌器釜，自然冷却至室温，改性所添加过渡金属氧化物根据目标环境净化气体的需要添加一种或几种物质的混合，还可以加入高锰酸钾、氢氧化钠或碳酸镁进行改性；
其中上述步骤三中，熔融抽纤包括以下步骤：
1)将步骤二2)中搅拌烘干后的物料放入熔炉加热到1100-1800℃，将物料充分熔融；
2)将熔融的物料通过铂铑合金拉丝漏板进行高速拉制成5-15um的连续纤维，对有必要回用处理的产品通过物理洗涤，化学再生再改性处理活化处理从而实现物料的再利用；
其中上述步骤四中，活化改性包括以下步骤：
1)将步骤三2)中拉成的连续纤维通过装入改性液的槽体中，并在200℃-600℃的环境中活化处理；
2)再将充分浸润改性液的连续纤维通过隧道炉中以180℃温度烘烤至干燥；
3)将干燥后的物料收卷，收卷后的改性的高活性无机纤维复合材料，放置在干燥地存储；
其中上述步骤五中，将步骤四所得的改性的高活性无机纤维复合材料收卷，以长纤维的形式可用于织成滤布，滤材也可以短切丝的形式做成过滤毡；
其中上述步骤六中，将步骤五制成的滤布滤毡置于活化液中进一步活化，烘干处理后制成过滤材料。
一种改性的高活性无机纤维复合材料的再生方法，包括以下步骤，步骤一，水中浸泡；步骤二，脱水处理；步骤三，活化烘干；步骤四，回收再用；
其中上述步骤一中，将使用过的净化效果变差的过滤材料置于市水中浸泡10分钟；
其中上述步骤二中，将浸泡后的过滤材料做脱水处理，可用离心甩干方式脱水，使其含水率降到50％以下；
其中上述步骤三中，将脱水后的过滤材料置于活化液中浸泡30分钟，让其饱含活化液中的纳米桨体后取出，以110℃-180℃的温度烘干；
其中上述步骤四中，将烘干后的过滤材料包装后回收再用。
实施例2：
一种改性的高活性无机纤维复合材料，配方包括：二氧化硅、氧化钙、氧化镁、二氧化锰、五氧化二钒、二氧化钛、氧化铁、氧化铜、氧化镍和氧化锌，各组分的质量百分含量分别是：二氧化硅40％、氧化钙20％、氧化镁10％、二氧化锰24％、五氧化二钒1％、二氧化钛1％、氧化铁1％、氧化铜1％、氧化镍1％和氧化锌1％。
一种改性的高活性无机纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤，步骤一，原料选取；步骤二，搅拌烘干；步骤三，熔融抽纤；步骤四，活化改性；步骤五，纤维编织；步骤六，制成滤材；
其中上述步骤一中，原料选取包括以下步骤：
1)按照各组分的质量百分含量分别是：二氧化硅40％、氧化钙20％、氧化镁10％、二氧化锰24％、五氧化二钒1％、二氧化钛1％、氧化铁1％、氧化铜1％、氧化镍1％和氧化锌1％进行选取，并按照重量百分比之和为1进行称取；
2)人工选择加入过渡金属氧化物二氧化锰、五氧化二钒、二氧化钛，氧化铁，氧化铜、氧化镍和氧化锌，按照4:1:1:1:1:1:1的比例混合均匀配成改性液并均匀搅拌；
其中上述步骤二中，搅拌烘干包括以下步骤：
1)将有加热功能的搅拌器进行清洗后将二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、二氧化锰、五氧化二钒、二氧化钛、氧化铁、氧化铜、氧化镍和氧化锌的几种物料按步骤一的配方以95-110℃的温度封闭加入搅拌2小时；
2)搅拌烘干完成后打开搅拌器釜，自然冷却至室温，改性所添加过渡金属氧化物根据目标环境净化气体的需要添加一种或几种物质的混合，还可以加入高锰酸钾、氢氧化钠或碳酸镁进行改性；
其中上述步骤三中，熔融抽纤包括以下步骤：
1)将步骤二2)中搅拌烘干后的物料放入熔炉加热到1100-1800℃，将物料充分熔融；
2)将熔融的物料通过铂铑合金拉丝漏板进行高速拉制成5-15um的连续纤维，对有必要回用处理的产品通过物理洗涤，化学再生再改性处理活化处理从而实现物料的再利用；
其中上述步骤四中，活化改性包括以下步骤：
1)将步骤三2)中拉成的连续纤维通过装入改性液的槽体中，并在200℃-600℃的环境中活化处理；
2)再将充分浸润改性液的连续纤维通过隧道炉中以180℃温度烘烤至干燥；
3)将干燥后的物料收卷，收卷后的改性的高活性无机纤维复合材料，放置在干燥地存储；
其中上述步骤五中，将步骤四所得的改性的高活性无机纤维复合材料收卷，以长纤维的形式可用于织成滤布，滤材也可以短切丝的形式做成过滤毡；
其中上述步骤六中，将步骤五制成的滤布滤毡置于活化液中进一步活化，烘干处理后制成过滤材料。
一种改性的高活性无机纤维复合材料的再生方法，包括以下步骤，步骤一，水中浸泡；步骤二，脱水处理；步骤三，活化烘干；步骤四，回收再用；
其中上述步骤一中，将使用过的净化效果变差的过滤材料置于市水中浸泡10分钟；
其中上述步骤二中，将浸泡后的过滤材料做脱水处理，可用离心甩干方式脱水，使其含水率降到50％以下；
其中上述步骤三中，将脱水后的过滤材料置于活化液中浸泡30分钟，让其饱含活化液中的纳米桨体后取出，以110℃-180℃的温度烘干；
其中上述步骤四中，将烘干后的过滤材料包装后回收再用。
实施例3：
一种改性的高活性无机纤维复合材料，配方包括：二氧化硅、氧化钙、氧化镁、二氧化锰、二氧化钛、氧化铁、氧化铜、氧化镍和氧化锌，各组分的质量百分含量分别是：二氧化硅40％、氧化钙10％、氧化镁10％、二氧化锰25％、二氧化钛10％、氧化铁1％、氧化铜2％、氧化镍1％和氧化锌1％。
一种改性的高活性无机纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤，步骤一，原料选取；步骤二，搅拌烘干；步骤三，熔融抽纤；步骤四，活化改性；步骤五，纤维编织；步骤六，制成滤材；
其中上述步骤一中，原料选取包括以下步骤：
1)按照各组分的质量百分含量分别是：二氧化硅40％、氧化钙10％、氧化镁10％、二氧化锰25％、二氧化钛10％、氧化铁1％、氧化铜2％、氧化镍1％和氧化锌1％进行称取，并按照重量百分比之和为1进行称取；
2)人工选择加入过渡金属氧化物二氧化锰、五氧化二钒、二氧化钛，氧化铁，氧化铜、氧化镍和氧化锌，按照4:1:1:1:1:1:1的比例混合均匀配成改性液并均匀搅拌；
其中上述步骤二中，搅拌烘干包括以下步骤：
1)将有加热功能的搅拌器进行清洗后将二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、二氧化锰、五氧化二钒、二氧化钛、氧化铁、氧化铜、氧化镍和氧化锌的几种物料按步骤一的配方以95-110℃的温度封闭加入搅拌2小时；
2)搅拌烘干完成后打开搅拌器釜，自然冷却至室温，改性所添加过渡金属氧化物根据目标环境净化气体的需要添加一种或几种物质的混合，还可以加入高锰酸钾、氢氧化钠或碳酸镁进行改性；
其中上述步骤三中，熔融抽纤包括以下步骤：
1)将步骤二2)中搅拌烘干后的物料放入熔炉加热到1100-1800℃，将物料充分熔融；
2)将熔融的物料通过铂铑合金拉丝漏板进行高速拉制成5-15um的连续纤维，对有必要回用处理的产品通过物理洗涤，化学再生再改性处理活化处理从而实现物料的再利用；
其中上述步骤四中，活化改性包括以下步骤：
1)将步骤三2)中拉成的连续纤维通过装入改性液的槽体，并在200℃-600℃的环境中活化处理；
2)再将充分浸润改性液的连续纤维通过隧道炉中以180℃温度烘烤至干燥；
3)将干燥后的物料收卷，收卷后的改性的高活性无机纤维复合材料，放置在干燥地存储；
其中上述步骤五中，将步骤四所得的改性的高活性无机纤维复合材料收卷，以长纤维的形式可用于织成滤布，滤材也可以短切丝的形式做成过滤毡；
其中上述步骤六中，将步骤五制成的滤布滤毡置于活化液中进一步活化，烘干处理后制成过滤材料。
一种改性的高活性无机纤维复合材料的再生方法，包括以下步骤，步骤一，水中浸泡；步骤二，脱水处理；步骤三，活化烘干；步骤四，回收再用；
其中上述步骤一中，将使用过的净化效果变差的过滤材料置于市水中浸泡10分钟；
其中上述步骤二中，将浸泡后的过滤材料做脱水处理，可用离心甩干方式脱水，使其含水率降到50％以下；
其中上述步骤三中，将脱水后的过滤材料置于活化液中浸泡30分钟，让其饱含活化液中的纳米桨体后取出，以110℃-180℃的温度烘干；
其中上述步骤四中，将烘干后的过滤材料包装后回收再用。
各实施例性质对比如下表：
基于上述，该发明，采用的是一种全新配方的多种金属氧化物与活性过渡金属氧化物制成耐高温的无机纤维，利用纤维本身含有的过渡金属氧化物的物化特性和超细纤维的超高比表面积特性，以及改性后表面形成多通道、多孔、多晶型的表面特性，可以实现将水中的Cd2+、Cr6+、还原成低价无毒成分，将Pb2+、Hg2+氧化沉淀予以去除，可以在低温下实现SO2催化氧化成SO3以及NO催化氧化为NO2的高效氧化反应，可以将甲醛分解为H2O和CO2，可以将VOCs催化氧化分解为H2O和CO2以及其它无味无毒气体。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。