CN101125269A - 用于去除水中铁离子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

Abstract

一种过滤介质的制备方法，包括将改性沸石粉与超高分子量聚乙烯和活性炭均匀混合，在180～280℃温度下烧结60～180分钟后冷却；混合物的重量比为活性炭∶超高分子量聚乙烯∶改性沸石粉＝20～45％∶50～75％∶1～10％。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铁离子。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、高效率地用于去除铁离子。经测试，采用本发明的滤芯后饮用水的铁离子的去除效率在80～95％。

Description

用于去除水中铁离子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铁离子的方法。

背景技术

铁元素是人体生活必需的微量元素，人体缺铁，会导致贫血、体力下降、甚至诱发各种疾病等。但由于现在的工业废水排放和环境污染，很多地方的水源中含铁量过量甚至超标。虽然铁对人和动物的毒性较小，但水体中铁化合物的浓度为0.1～0.3毫克/升时，就会影响水的色、嗅、味等感官指标。铁离子含量过高，若长时间饮用，对人体健康将产生危害。工业用水中铁含量过高，对纺织、印染、造纸、食品等部门的生产都将产生不良影响，也容易腐蚀输水管道设施。现在，我国很多地区水中的铁含量都超标，需要进行除铁处理。

公开号为CN1911829A的专利申请公布了一种用接触氧化法除铁的方法，包括有中和、沉淀的工艺过程外，还具有对沉淀后所排出的含有二价铁离子的废水继续处理的过程；循环接触氧化是把中和沉淀后排出的废水通入循环接触氧化装置，经接触氧化反应后使溶于废水中的二价铁离子与水和氧气反应成不溶于水的三价铁离子；再经二次沉淀，使废水中的三价铁完全沉淀，排出清水回用。这种方法仅适用于工业水处理，容易堵塞滤料，滤料需要频繁反冲洗，并且一般只适用于铁含量较低的原水，出水的水质也不稳定。

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、过滤效率高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上述的过滤介质或滤芯去除水中铁离子的方法。

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

a)将粒径为150～840微米的斜发沸石粉用1～10wt％的盐酸进行酸浸；

b)用碱中和，洗涤，再用沸水煮0.5～3小时；

c)将步骤b)得到的沸石粉烘干，在350～500℃温度下焙烧1～5小时，冷却、粉碎，得到改性沸石粉；

d)将步骤c)得到的改性沸石粉与超高分子量聚乙烯和活性炭混合，混合的重量比为，活性炭∶超高分子量聚乙烯∶改性沸石粉＝20～45％∶50～75％∶1～10％；

e)将步骤d)所得的混合物在模具中压制，在180～280℃温度下烧结，冷却。

作为优选，步骤a)中酸浸时间为在搅拌的状态下浸渍0.5～2小时。在步骤b)中，可以选用氢氧化钠或碳酸氢钠或碳酸钠进行中和处理。

作为优选，步骤c)中沸石粉的烘干工艺参数为，在60～150℃温度下干燥0.5～6小时。

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。

沸石种类很多，分为天然沸石和人工合成沸石，天然沸石又可以分为斜发沸石、丝光沸石、片沸石、钙十字沸石、毛沸石、菱沸石等，人工合成沸石主要有4A沸石、Y型沸石、X型沸石。在本发明中，沸石优选为天然斜发沸石；改性沸石粉的粒径范围以44～124微米尤佳。

沸石经盐酸改性处理后，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，增大其接触面积，从而提高沸石的吸附、离子交换等性质，尤其是经过本发明所提供的方法处理过的斜发沸石，显示出了其对铁离子的强烈的选择吸附作用。

活性炭对铁离子有很强的吸附作用，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。

改性沸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；活性炭也存在同样的规律。

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。

在本发明中，超高分子量聚乙烯还起到粘结和形成过滤介质骨架的作用。

作为优选，超高分子量聚乙烯的粒径为74～350微米。

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，此过滤介质可构成滤芯；过滤介质和滤芯可用于去除水中铁离子。

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、高效率地用于去除铁离子。经化学分析表明，采用本发明的滤芯后饮用水的铁离子的去除效率在80～95％。

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。本发明参照如下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

沸石的处理工艺

取粒度为140～200目之间的斜发沸石粉50克与1wt％的盐酸450毫升加入玻璃搅拌器中，搅拌3小时，用苛性碱中和，过滤出来，再沸水煮0.5小时，用去离子水洗涤2次，然后在120℃温度下干燥1小时，再在450℃温度下加热2小时，冷却至室温。

实施例2

沸石的处理工艺

取粒度为230～325目之间的斜发沸石粉50克与5wt％的盐酸400毫升加入机械搅拌器中，搅拌1.5小时，用苛性碱中和，过滤出来，再沸水煮0.5小时，用去离子水洗涤2次，然后在120℃温度下干燥3小时，再在450℃温度下加热2小时，冷却至室温。

实施例3

沸石的处理工艺

取粒度为230～325目之间的斜发沸石粉50克与3wt％的盐酸450毫升加入搪瓷搅拌器中，搅拌100分钟，用苛性碱中和，过滤出来，再沸水煮3小时，用去离子水洗涤2次，然后在110℃温度下干燥4小时，再在420℃温度下加热3小时，冷却至室温。

实施例4

沸石的处理工艺

取粒度为230～325目之间的斜发沸石粉50克与10wt％的盐酸250毫升加入机械搅拌器中，搅拌60分钟，用苛性碱中和，过滤出来，再沸水煮1小时，用去离子水洗涤2次，然后在85℃温度下干燥6小时，再在350℃温度下加热4小时，冷却至室温。

实施例5

制备用于去除水中的铁离子的滤芯

称取实施例1所得的沸石粉20克与100～140目之间的、分子量为350万的超高分子量聚乙烯180克和140～170目之间的活性炭100克放入机械搅拌器中搅拌90分钟后，取部分混合物装入管状模具中，压制成型，在245℃温度下烧结90分钟后，冷却至40℃脱模，可得成多微细孔的管状滤芯。

实施例6

制备用于去除水中的铁离子的滤芯

称取实施例2所得的沸石粉15克与100～140目之间的、分子量为350万的超高分子量聚乙烯180克和140～170目之间的活性炭140克放入可调速的机械搅拌器中搅拌80分钟后，取部分混合物装入管状模具中，压制成型，在240℃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。

实施例7

制备用于去除水中的铁离子的滤芯

称取实施例3所得的沸石粉15克与100～140目之间的、分子量为350万的超高分子量聚乙烯225克和140～170目之间的活性炭60克放入可调速的机械搅拌器中搅拌60分钟后，取部分混合物装入管状模具中，压制成型，在240℃温度下烧结180分钟后，冷却至40℃脱模，可得成多微细孔的管状滤芯。

实施例8

制备用于去除水中的铁离子的滤芯

称取实施例4所得的沸石粉15克与100～140目之间的、分子量为350万的超高分子量聚乙烯165克和140～170目之间的活性炭120克放入可调速的机械搅拌器中搅拌60分钟后，取部分混合物装入管状模具中，压制成型，在235℃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。

使用实施例5～8所得到的滤芯对含有铁离子的水进行了净化处理，并对其中所含有的铁离子进行了定量分析，结果表明，4种滤芯对铁离子的过滤效率分别为93％、85％、95％和90％，取得了良好的过滤效果。

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 (9)

1.一种过滤介质的制备方法，包括

a)将粒径为150～840微米的斜发沸石粉用1～10wt％的盐酸进行酸浸；

b)用碱中和，洗涤，再用沸水煮0.5～3小时；

c)将步骤b)得到的沸石粉烘干，在350～500℃温度下焙烧1～5小时，冷却、粉碎，得到改性沸石粉；

d)将步骤c)得到的改性沸石粉与超高分子量聚乙烯和活性炭混合，混合的重量比为，活性炭∶超高分子量聚乙烯∶改性沸石粉＝20～45％∶50～75％∶1～10％；

e)将步骤d)所得的混合物在模具中压制，在180～280℃温度下烧结，冷却。

2.如权利要求1所述的制备方法，其中步骤a)中酸浸时间为在搅拌的状态下浸渍0.5～2小时。

3.如权利要求1所述的制备方法，其中步骤c)中沸石粉的烘干工艺参数为，在60～150℃温度下干燥0.5～6小时。

4.如权利要求1所述的制备方法，其中超高分子量聚乙烯的分子量为250～400万。

5.如权利要求4所述的制备方法，其中超高分子量聚乙烯的粒径为74～350微米。

6.如权利要求1所述的制备方法，其中活性炭为粒径为47～200微米的医用活性炭。

7.如权利要求1所述的制备方法得到的过滤介质。

8.由权利要求7所述的过滤介质构成的滤芯。

9.一种去除水中铁离子的方法，包括使用权利要求7所述的过滤介质或权利要求8所述的滤芯。