CN101289330A - 一种多孔炭基-陶瓷复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本项发明涉及一种多孔炭基—陶瓷复合材料的制备方法，其特征是：以毛竹加工后的竹屑废料为原料，采取磷酸浸渍、干燥、培烧、碾磨、过筛获得活性竹炭粉末；然后用硅溶胶和氢氧化铝制作抗氧化剂溶胶；接着取竹炭粉末和高岭土，掺入SiO2－Al2O3系列溶胶和小米混合成泥团形成干坯，将干坯填埋置焦炭中，放在陶瓷坩锅内，在900－1100℃条件下烧成，获得炭基——陶瓷复合材料。
Description
技术领域
本发明属于无机非金属材料制造技术领域，具体涉及一种多孔炭基-陶瓷复合材料的制备方法。
背景技术
随着我国改革开放不断深化，中国经济保持快速增长势头，但是，同时带来了严重的环境问题，大气污染日益严重，水体污染日益加剧。在解决环境污染问题的研究中，活性炭因其具有的吸附有害物质的能力而得到广泛应用。
由于活性竹炭存在大量的微孔，使其具有巨大的比表面积(比表面积在200～300m2/g)，但是，活性竹炭多孔的特点使得它机械强度较低，在某些应用领域难以达到理想的效果。怎样利用活性竹炭的优良特性，研制一种既保持竹炭材料比表面积大、活性高的特点，又兼具质轻、强度高、耐蚀性强的新型多孔材料，是本发明的主要任务。
发明内容
本发明主要目的是要在制备多孔炭基——陶瓷(以下简称炭基——陶瓷)复合材料过程中，在1100℃高温烧制莫来石陶瓷条件下，采取有效措施防止竹炭与氧气发生氧化反应而丢失.从而最大限度地保持材料中活性炭的含炭率。
本发明的技术方案是：以毛竹加工后的竹屑废料为原料，采取磷酸浸渍、干燥、培烧、碾磨、过筛获得活性竹炭粉末；然后用硅溶胶和氢氧化铝制作抗氧化剂溶胶；接着取竹炭粉末和高岭土，掺入SiO2-Al2O3系列溶胶和小米混合成泥团形成干坯，上述干坯主要成份重量配比如下：竹炭粉末70～75％，精制高岭土10～15％，SiO2-Al2O3溶胶5～10％，小米15～20％；将干坯填埋置焦炭中，放在陶瓷坩锅内，在900-1100℃条件下烧成，获得炭基——陶瓷复合材料。
本发明由于一方面在原料配方中掺入抗氧化剂(选用Sio2-AI2O3系列溶胶抗氧化剂)，在炭材料周围形成抗氧化保护膜，有效阻止部分炭与氧气发生反应，采用Sio2-AI2O3系列溶胶抗氧化剂，又有助于莫来石晶相的形成，提高炭基——陶瓷复合材料的机械强度.另一方面使用焦炭粉作为埋烧用填埋剂，可以在1100℃烧制过程中消耗氧气，进一步防止部分炭氧化，促进莫来石晶相的形成.
本项发明与现有技术相比较具有的显著优点：由非氧化物多孔活性竹炭和氧化物陶瓷组分构成的复合材料，大大强化了材料结构，兼具了竹炭、陶瓷两种材料的优点。这种环境友好型高效多孔炭基-陶瓷复合材料生物陶粒比表面积大，生物活性好，可以替代传统普通陶粒和塑料填料，大大降低污水处理成本，提高污水处理效率。
图1是本发明工艺流程图
图2是本实施例所得炭基-陶瓷复合材料扫描电子显微镜图片
图3是本实施例所得炭基-陶瓷复合材料X射线衍射图谱
具体实施方式
下面结合具体实施例来解释说明本发明：
1、竹炭的制取
我们采用磷酸活性法制取竹炭。具体制作过程(1)选取生长期三年以上毛竹竹屑；(2)配制浓度为15％的磷酸；(3)将竹屑废料在磷酸溶液中浸泡6小时；(4)取出浸泡后的竹屑，放入烘箱干燥(干燥温度80℃)(5)培烧干燥竹屑制成竹炭(6)碾碎、过筛获得活性竹炭。
2、原料混合、成形和干燥
分别取70克竹炭粉末，10克精制高岭土粉末和15克小米，干性均匀混合，然后加入5克SiO2-Al2O3系溶胶混合，稍稍搅拌，再加入适量蒸馏水，将混合干料逐渐和成泥团，将大块泥团制成直径7～12mm小泥球。
3、烧成
将球坯用焦炭粉包裹。放入陶瓷坩锅内，然后充填焦炭粉并加盖密封。将坩锅放入电炉中，加热烧制；在坩锅110～150℃、560～650℃温度区间升温速率要缓慢，过到900～1100℃温度范围时保温2h，最高温度为1100
4、结果检测
采用煮沸法测定炭基-陶瓷复合材料颗粒的显气孔率和体积密度，抗压强度利用抗力试验测得；并利用扫描电子显微镜(SEM)对样品进行结构形貌分析。从图2中可以看出孔径大小分布较均匀，其中最大的孔径约为100μm，从图3的X射线衍射(XRD)图中可以看出形成了较好的莫来石晶相。
Claims (1)
1、一种多孔炭基-陶瓷复合材料的制备方法，其特征是：以毛竹加工后的竹屑废料为原料，采取磷酸浸渍、干燥、培烧、碾磨、过筛获得活性竹炭粉末；然后用硅溶胶和氢氧化铝制作抗氧化剂溶胶；接着取竹炭粉末和高岭土，掺入SiO2-Al2O3系列溶胶和小米混合成泥团形成干坯，上述干坯主要成份重量配比如下：竹炭粉末70～75％，精制高岭土10～15％，SiO2-Al2O3溶胶5～10％，小米15～20％；将干坯填埋置焦炭中，放在陶瓷坩锅内，在900-1100℃条件下烧成，获得炭基——陶瓷复合材料。
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2007
- 2007-04-20 CN CNA2007101027410A patent/CN101289330A/zh active Pending
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