CN101125268A - 用于去除微囊藻毒素的过滤介质及其制备方法以及由该过滤介质制成的滤芯 - Google Patents

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Abstract

一种过滤介质的制备方法，包括将60～500重量份的超高分子量聚乙烯、20～300重量份的活性炭、10～150重量份的累托石粉、5～200重量份的改性沸石粉、0～50重量份的发孔剂充分混合后，在180～280℃温度下烧结60～150分钟后冷却。用上述的方法制备过滤介质或滤芯，可用来去除水中微囊藻毒素。本发明实现了无二次污染、高效率地用于去除微囊藻毒素，并且制成的滤芯使用方便、成本低廉。采用本发明净化后的水质经检测，微囊藻毒素的去除效率达96％以上。

Description

用于去除微囊藻毒素的过滤介质及其制备方法以及由该过滤介质制成的滤芯
技术领域
本发明涉及一种过滤介质及其制备方法，还涉及由该过滤介质构成的滤芯，还涉及一种采用本发明的过滤介质或滤芯去除水中微囊藻毒素的方法。
背景技术
我国南北方的许多湖泊和水库爆发蓝藻水华，污染造成的最主要危害之一是释放以微囊藻毒素为主的多种藻毒素。微囊藻毒素(Microcystin，MCs)是藻细胞内毒素，藻细胞衰老、死亡之后，藻毒素释放到水体中。微囊藻毒素是一类在蓝藻水华中出现频率最高、造成危害最严重的藻毒素，对人类的肝脏有很强的毒性，具有很强的致癌作用。微囊藻毒素能强烈地抑制蛋白磷酸酶的活性，其毒性可与化学类有机磷神经毒剂相当。因此去除微囊藻毒素对人体的危害，净化水质也显得尤为重要。
公开号为CN1562821A的中国发明专利公开了一种水体中消除微囊藻毒素的方法。该方法包括下列步骤：首先将水体中的藻类用砂石过滤、澄清，降低水中的悬浮物和微囊藻细胞数；其次是植物吸收处理，通过栽培有湿生植物的沙土装置，吸收分解一部分有机物杂质和微囊藻毒素；第三是通过活性炭吸附装置，进一步消除水中的悬浮物和微囊藻细胞；第四是臭氧处理，采取通含高浓度臭氧的空气的方法；第五是处理后水样中微囊藻毒素的检测，采用高效液相色谱检测的方法检测饮用水中微囊藻毒素的含量。此方法易受地理、气候等情况限制，且工艺较为复杂，处理费用较高。
公开号为CN1359862A的中国发明专利公开了一种高铁一光催化氧化协同去除水中微囊藻毒素的方法。该方法包括下列步骤：包括：在pH＝6～10的含藻水中加入高铁酸盐，并搅拌；反应10～30分钟；将处理后的含藻水转入光催化反应器中，悬浮0～5克/升量的光催化剂于含藻水中，调节含藻水的pH值至2～6，用紫外灯或太阳光照射1～3小时。由于处理过程中要加入高铁酸盐及光催化剂，造成了二次污染，处理工艺也较为复杂。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种使用方便、无二次污染、高效率的过滤介质及其制备方法以及由该过滤介质制成的滤芯。本发明还提供了一种采用本发明的过滤介质或滤芯去除水中微囊藻毒素的方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种过滤介质的制备方法，包括将60～500重量份的超高分子量聚乙烯、20～300重量份的活性炭、10～150重量份的累托石粉、5～200重量份的改性沸石粉、0～50重量份的发孔剂充分混合，压制后，在180～280℃温度下烧结60～150分钟后，冷却到30～50℃得到。烧结温度优选190～230℃。
作为优选，发孔剂为偶氮二甲酰胺、食品级碳酸氢铵、草酸中的至少一种。上述三种发孔剂在烧结后可以起到造孔、造腔的效果，其中优选食品级碳酸氢铵。
一般定义150万～700万的聚乙烯为超高分子量聚乙烯，本发明优选250～400万的超高分子量聚乙烯。与低分子量聚乙烯相比，一个显著特征是超高分子量聚乙烯具有强大的静电吸附作用，可吸附微过滤不能够拦阻的细微、超细微颗粒。作为优选，超高分子量聚乙烯的分子量为250～400万，粒径为74～420微米。
活性炭可以高效吸附饮水中的有机物、重金属、异色异味，选用医用活性炭可以保证过滤介质直接用于饮用水的处理。作为优选，活性炭选用粒径为44～178微米的医用活性炭。
实践证明，活性炭与超高分子量聚乙烯混合使用会产生协同效应，其过滤、吸附效果会更加显著，而不仅仅是两者性能的简单叠加。
天然沸石是含水多孔硅酸盐的总称，其结晶结构主要是由硅氧四面体构成，其中部分四价硅离子被三价铝离子取代，导致负电荷过剩，因此结构中有碱金属(或碱土金属)等平衡电荷的离子，同时沸石架构中有一定孔径的孔腔和孔道，决定了其具有吸附、离子交换等性质。
改性时，先将天然沸石粉用去离子水清洗干净，烘干，称取一定质量的沸石，浸泡在一定浓度的改性剂(溶液)中，充分搅拌不少于2小时，中和后过滤，用去离子水清洗干净，烘干备用。
改性剂可以为0.05～0.30mol/L的HCl，0.01～0.05mol/L的H2SO4，0.2～1.0mol/L的NaCl，0.05～0.25mol/L的NaOH，或0.03～0.15mol/L的HCl与0.2～1.0mol/L的NaCl的混合溶液。当改性剂为HCl和NaCl混合溶液时，最佳浓度NaCl为0.8mol/L，HCl为0.09mol/L，采用改性剂对沸石进行改性处理的时间通常应不少于2小时，最好不少于4小时，此时可改性充分完全。
沸石经改性处理后，可去除矿物中所含的杂质和可溶物，在矿物结构中刻蚀出丰富的孔隙和孔腔，增大其比表面积，从而提高沸石的吸附、离子交换等性质。作为优选，改性沸石粉的粒径为44～124微米。
作为优选，累托石粉粒径为44～124微米。
累托石的晶体化学通式为：Kx(H2O){Al2[AlxSi4-xO10](OH)2}，是八面体云母和八面体蒙脱石1∶1规则间层矿物，产地不同，其成分稍有不同，我国湖北(钟祥、随县、隆中、南漳)、广西(德堡)、湖南(耒阳)等地都有这种矿物质储藏。如根据钟祥累托石的化学成分计算的结构式为：
云母层：(Na0.79K0.39Ca0.26)1.14Al4[Si6Al2]8O22
蒙脱石层：(Ca0.55Na0.02K0.01Mg0.03)0.61(Al4.1Fe2+ 0.09Mg0.07)4.26[Si6.46Al1.54]8O22
累托石具有象蒙脱石一样的阳离子交换性、吸水膨胀性、制浆性等，又具有象云母一样的耐高温性和光滑性等性能。由于累托石晶体结构中的蒙脱石层具有层负电荷，显示电极性，使其能吸附各种无机离子、有机极性分子和气体分子。
改性沸石粉和累托石粉对微囊藻毒素都有极强的吸附能力。
改性沸石粉、累托石粉和活性炭的吸附能力还与其粒径有很大关系，粒径过大，会使颗粒的比表面积减小，而粒径过小过细，会影响过滤介质的烧结效果及吸附、过滤效果，细小颗粒会阻塞孔隙和孔道。实践还表明，改性沸石粉的粒径分布范围不宜过宽，颗粒的粒径连续分布且粒径之间的差值不大于50％的情况下，会取得更好的效果；累托石粉、活性炭也存在同样的规律。
本发明还提供了以下技术方案：用上述的方法制备过滤介质，此过滤介质被用于制成滤芯；过滤介质和滤芯可用于去除水中微囊藻毒素。
相对于现有技术，本发明的优点在于制备的过滤介质及滤芯除了可以净化水质外，还实现了无二次污染、高效率地用于去除微囊藻毒素。采用本发明净化后的水质经高效液相色谱的方法检测，微囊藻毒素的去除效率达96％以上。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的技术特征与内容，下面结合实施例对滤芯的制备进行详细说明。
为了更清楚的描述本发明，在具体的实施例中，采用了目数(Mesh)的单位。一般认为，目是指每平方英时筛网上的孔的数目，除了表示筛网的孔眼外，它同时用于表示能够通过筛网的粒子的粒径，目数越高，粒径越小。本发明参照下表中的目数与粒度的数据对照表(表1)。
表1粒径单位：μm(微米)
  目数  粒径μm   目数   粒径μm   目数  粒径μm   目数  粒径μm
  25  710   50   297   140  104   325  44
  30  590   60   250   170  89   400  38
  35  500   80   178   200  74   460  30
  40  420   100   150   230  61   540  26
  45  350   120   124   270  53   650  21
实施例1
粒度为140～170目(可以通过140目的筛孔但不可以通过170目的筛孔，以下相同)的医用活性炭90克，分子量为300万、粒度为100～140目的超高分子量聚乙烯200克，粒度为170～200目的改性沸石粉30克，粒度140～170目的湖北钟祥产累托石粉20克，食品级碳酸氢铵40克，放入有冷却装置的搅拌器中慢速搅拌90分钟后，装入管状模具中，挤压成型，在220℃温度下烧结120分钟后，冷却至40℃脱模，可得成多微细孔的管状滤芯。
实施例2
粒度为120～140目的医用活性炭80克，分子量为250万的超高分子量聚乙烯150克，粒度为140～170目的改性沸石份10克，粒度为170～200目的湖南耒阳产累托石粉40克，食品级碳酸氢铵45克，放入有冷却装置的搅拌器中慢速搅拌90分钟后，装入管状模具中，挤压成型，在210℃温度下烧结150分钟后，冷却至40℃脱模，可得成多微细孔的管状滤芯。
以上对本发明所提供的过滤介质及其制备方法、以及由该过滤介质制成的滤芯进行了详细介绍。本说明书中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想在具体实施方式及应用范围上可能在实施过程中会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种过滤介质的制备方法，包括将60～500重量份的超高分子量聚乙烯、20～300重量份的活性炭、10～150重量份的累托石粉、5～200重量份的改性沸石粉、0～50重量份的发孔剂充分混合，压制，然后在180～280℃温度下烧结60～150分钟后冷却。
2.根据权利要求1所述的制备方法，发孔剂为偶氮二甲酰胺、食品级碳酸氢铵、草酸中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，累托石粉的粒径为44～124微米。
4.根据权利要求1所述的制备方法，改性沸石粉的粒径为44～124微米。
5.根据权利要求1所述的制备方法，超高分子量聚乙烯的分子量为250～400万。
6.根据权利要求5所述的制备方法，超高分子量聚乙烯的粒径为74～420微米。
7.根据权利要求1所述的制备方法，活性炭为粒径为44～178微米的医用活性炭。
8.根据权利要求1所述的制备方法得到的过滤介质。
9.由权利要求8所述的过滤介质构成的滤芯。
10.一种去除水中微囊藻毒素的方法，包括使用权利要求8所述的过滤介质或权利要求9所述的滤芯。
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