[发明专利]一种水泥基复合材料、深海热液微生物处理有机废物与水泥基材协同供热的装置

说明书

本发明属于建筑材料及制品与有机废水处理技术领域，具体涉及一种水泥基复合材料、深海热液微生物处理有机废物与水泥基材协同供热的装置，所述复合材料按重量份数计，包括：氧化镁80～120份，硫酸镁35～45份，碳纤维2～4份，石墨18～28份，硅粉10～15份，水100～130份，分散剂0.8～1.7份，改性剂0.5～2.0份，消泡剂4～9份。本发明所制的纤维‑硫氧镁水泥基复合材料综合了硅酸盐水泥与碳纤维‑硫氧镁水泥的特性，具有高强度、低电阻、耐腐蚀、耐高温、轻质、早强、吸水率低、电热转化效率高的特点；因其稳定的发热性能，不仅可达到对微生物燃料电池外部池体的供热目的，还可利用于给建筑或构筑物供热及融雪化冰等。

技术领域

本发明属于建筑材料及制品与有机废水处理技术领域，具体涉及一种水泥基复合材料、深海热液微生物处理有机废物与水泥基材协同供热的装置。

背景技术

随着社会经济的快速发展，化石燃料的大规模使用加剧了能源危机，因此，迫切需要寻求一种新的可再生能源，若能源再生再利用的同时进行污染治理，则对人类发展意义重大。目前有机物污水处理维护管理复杂，运行成本高，占地面积大，对周边环境影响较大。微生物燃料电池可实现废水处理和能源回收的理想模式，备受人们关注。

在较高纬度的地区，冬季不仅需要取暖，且室外活动场所、人行街道、城市道路、高速公路及立交桥的积雪结冰往往会对出行、交通及运输产生不利的影响，干扰正常生活的同时，也产生了严重的交通安全隐患。在建筑物内通常安装取暖装置来保证达到适宜的温度，但能耗高，施工复杂。室外清理积雪结冰，通常是采用人工或者机械的物理除冰法，耗时费力，不仅效率较低且清除不彻底，此外还有化学除冰法，比如向道路喷洒融雪剂融化积雪，但这些融雪剂对基础设施具有腐蚀性，在雪融化后往往会随着雪水渗入土壤，对环境及植物造成影响。

硫酸镁、氧化镁和水制成的硫氧镁胶凝材料，克服传统镁制胶凝材料吸潮返卤、腐蚀钢筋等缺点。我国菱镁矿资源丰富并且储量相对集中，镁资源充足为镁水泥的生产制备提供了极为有利的条件。镁水泥及其制品煅烧能耗低、粉磨能耗低且不需要其他能耗工艺步骤，具有轻质、环保、节能、易回收等特性。因此，改善镁水泥及其制品的性能，扩大其在建筑工程中的应用既符合节能环保的需要，也是经济可持续发展的重要手段之一。

目前导电混凝土的研究尚未成熟，通过掺加金属纤维、碳纤维及炭黑、石墨等材料提高水泥基材料的导电率。国内学者以石墨替代碳纤维拉高导电性，较小掺量下电导率无法达到期望值，但增大石墨掺量导致材料力学性能下降严重。硫氧镁水泥作导电水泥基材料的研究主要集中在水泥强度性能，而掺加导电介质后的复合材料电热效应在国内外研究都比较少。

专利文献《导电水泥基符合材料及其制备方法和应用》(CN105067164A)公开了一种基于碳纳米管及纳米炭黑制备的导电水泥基材料，该材料静态电阻率小且灵敏度高。但却属于准脆性材料，易开裂且裂缝较宽，在使用过程中所构成的导电网络会因材料开裂而断开，该水泥基材料脆性的特点严重影响了水泥基材料的导电特性。

专利文献《一种高抗折硫氧镁基无机复合胶凝材料》(CN106882933A)公开了一种改性硫氧镁基水泥材料，其中添加了磷酸、磷酸一氢钠、磷酸二氢盐、磷酸三钠、酒石酸盐、乳酸、丁二酸等外加剂。可以有效抑制硫氧镁水泥中生成氢氧化镁，因此制成的硫氧镁水泥具有优秀的力学性能和耐水性能，但所述外加剂成本偏高，不利于控制硫氧镁水泥的生产成本。此外加入的硅灰、矿渣、木屑、白云石粉、页岩粉等填料，虽降低了硫氧镁水泥的生产成本，但阻碍了硫氧镁水泥的胶凝作用，导致制得的材料易开裂。

专利文献《导一种导电超高延性的水泥基复合材料及其制备方法》(CN109626908A)公开了一种导电超高延性的水泥基复合材料及其制备方法，该水泥基复合材料同时具有超高的导电率及裂缝控制能力，主要于路面融雪除冰，该水泥基材料有较高延展性，但其中添加的纳米导电碳粉和碳纤维影响了其普通硅酸盐水泥或者复合硅酸盐水泥的强度，在实际使用与清洁时，易造成损坏。

发明内容