CN101830729A - 多孔陶瓷过滤器及制备方法 - Google Patents

Abstract

一种多孔陶瓷过滤器及制备方法，将长石粉20～40%；石英粉15～25%；陶土30～50%；煅烧陶土10～20%；碳酸钙粉末1～10%；蒙脱石1～10%；锯末1～5%；按重量比进行混合，同时加入上述固体粉料总重量20%～40%的水，搅拌均匀；将搅拌均匀的原料放入模具中，挤压成型；待原料干燥后放入高温炉，升温至1100～1400℃，恒温1～3小时，随炉冷却即制得多孔陶瓷过滤器。本发明的多孔陶瓷过滤器有更好的耐高温性能和强度，生产工艺简单，原料成本低，过滤性能优良，特别适用于雨水过滤。

Description

多孔陶瓷过滤器及制备方法

技术领域

本发明涉及一种多孔陶瓷过滤器，特别是一种适合雨水过滤净化的多孔陶瓷过滤器。

背景技术

众所周知，水资源保护是新型绿色建筑设计的关键问题，针对于建筑规划区域内雨水的中水化处理能有效降低生活用水消耗量。多孔陶瓷材料为过滤介质的陶瓷微过滤装置不仅能解决高温高压介质强酸碱介质和化学溶剂介质等难过滤问题，而且本身由于具有过滤精度高、洁净状态好、容易清洗以及使用寿命长等特点而广泛的应用于水处理领域。

多孔陶瓷是一类含有较多孔洞的无机材料，其主要是利用材料中孔洞结构与材质相结合而具有的独特性质来达到所需要的各种功能。多孔陶瓷具有巨大的气孔表面积和巨大的气孔率，可调节的气孔形状、气孔孔径以及其分布气孔在三维空间的连通分布，因而具有优良的热、磁、光和化学等功能。正是由于其优良的性能及广泛的应用，多孔陶瓷引起了材料科学界的极大兴趣，近年来得到了迅速的发展。多孔陶瓷的性能与用途主要取决于其孔洞的结构。其孔结构参数有气孔率（孔隙率）、孔径、孔径分布、孔比表面积以及孔形状等。孔结构参数往往决定着多孔材料的性能以及应用。

用于污水过滤的多孔陶瓷主要成分是石英、长石和粘土，其中石英相当于瓷器的“骨架”，起到支撑的作用，其体积变化在煅烧前后变化不大，且化学性质相对稳定；长石则相当于陶瓷的“血液”，它将石英“骨架”和粘土“肉体”联系起来。其中粘土脱水收缩以及煅烧过程收缩均比较明显。

现有的多孔陶瓷原料成分较为单一，外加剂添加较少，产品还存在孔隙不均匀，耐高温性能差，易破碎的问题。多孔陶瓷产品多是作为上、下水净化或化工、制药领域的液体过滤使用，所用的原料成本较高，目前市场尚无适用于雨水过滤的多孔陶瓷产品。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔陶瓷过滤器及制备方法，要解决现有的多孔陶瓷过滤器过滤性能和抗压能力不好、成本高，不适用于雨水过滤的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

这种多孔陶瓷过滤器，由固体粉料加水搅拌均匀，经成型、干燥、高温煅烧而成，所述固体粉料按质量百分比配比如下：

长石粉       20～40%；

石英粉       15～25%；

陶土         30～50%；

煅烧陶土     10～20%；

碳酸钙粉末    1～10%；

蒙脱石        1～10%；

锯末           1～5%；

所述水的添加量为上述固体粉料总重量的20%～40%。

所述长石粉、石英粉和陶土的粒度均小于100目。

所述锯末的细度小于50目。

所述煅烧陶土是由陶土在1100～1200℃高温煅烧后研磨筛分制得，该煅烧陶土的粒度小于80目。

所述水为蒸馏水。

所述多孔陶瓷过滤器的元素组成及重量比为Si：60%～75%；AL：18%～28%；Ca：1%～2%；Mg、Na和K的总和：2%～5%。

所述多孔陶瓷过滤器的平均孔径为10～100μm。

所述多孔陶瓷过滤器的厚度为1～3cm。

这种多孔陶瓷过滤器的制备方法，制备步骤如下：

步骤一，将长石粉、石英粉、陶土、煅烧陶土、碳酸钙粉末、蒙脱石、锯末按重量比进行混合，同时加入水，搅拌均匀；

步骤二，将搅拌均匀的原料放入模具中，挤压成型；

步骤三，待原料干燥后放入高温炉，升温至1100～1400℃，恒温1～3小时，随炉冷却即制得多孔陶瓷过滤器。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明以最优的原料配比和制备方法，使多孔陶瓷过滤器具有更优良的性能。

本发明固体粉料中的石英主要成分是SiO₂；长石的主要成分是不含水的碱金属铝硅酸盐，主要起到熔剂的作用，能降低胚体熔点；粘土中的主要矿物是含水的铝硅酸盐，其主要化学组成为SiO₂、Al₂O₃以及H₂O，其可塑性是陶瓷成形的关键。

本发明与现有技术相比，由于采用了一种新的配方，在制作过程中选用碳酸钙和锯末为主要发泡剂，可使粉料高温煅烧时更好的发泡，形成的空隙更加均匀。

本发明还采用蒙脱石作为添加剂，蒙脱石是由颗粒极细的含水铝硅酸盐构成，添加蒙脱石可使粉料更好的粘结，从而使多孔陶瓷过滤器有更好的耐高温性能和强度，可避免在使用过程中发生的因机械冲击和热冲击而造成的破碎。

本发明还在配方中添加煅烧陶土，与单独添加陶土相比，能够提高产品的高温稳定性。

本发明的多孔陶瓷过滤器平均抗折强度为5.125Mpa，抗压强度P=F/S=8.9Mpa，其中F表示力，S表示受力面积。

多孔陶瓷过滤器用于雨水过滤效果如下表所示：

	总可溶性固体(mg/L)	浊度(NTU)	色度(度)	固体悬浮物(mg/L)	氨氮(mg/L)	五日生化需氧量(mg/L)	溶解氧(mg/L)	PH值
									进水	640	8.91	77	11.2	0.374	/	8.88	8.09
出水	620	1.2	39	1.0	0.081	1.36	8.15	8.33

本发明的多孔陶瓷过滤器生产工艺简单，原料成本低，过滤性能优良，特别适用于雨水过滤。

具体实施方式

实施例一，这种多孔陶瓷过滤器，由固体粉料加水搅拌均匀，经成型、干燥、高温煅烧而成，所述固体粉料按质量百分比配比如下：

长石粉       35%； 

石英粉       15%；

陶土         30%； 

煅烧陶土     10%； 

碳酸钙粉末    3%；

蒙脱石        6%；

锯末          1%；

所述水采用蒸馏水，蒸馏水的添加量为上述固体粉料总重量的35%。

实施例二，这种多孔陶瓷过滤器，由固体粉料加水搅拌均匀，经成型、干燥、高温煅烧而成，所述固体粉料按质量百分比配比如下：

长石粉       20%；

石英粉       15%；

陶土         40%；

煅烧陶土     15%；

碳酸钙粉末    6%；

蒙脱石        2%；

锯末          2%；

所述水采用蒸馏水，蒸馏水的添加量为上述固体粉料总重量的20%。

实施例三，这种多孔陶瓷过滤器，由固体粉料加水搅拌均匀，经成型、干燥、高温煅烧而成，所述固体粉料按质量百分比配比如下：

长石粉       25%；

石英粉       20%；

陶土         35%；

煅烧陶土     12%；

碳酸钙粉末   2%；

蒙脱石       4%；

锯末         2%；

所述水采用蒸馏水，蒸馏水的添加量为上述固体粉料总重量的30%。

上述实施例中的长石粉、石英粉和陶土的粒度均小于100目，锯末的细度小于50目。

上述实施例中的煅烧陶土是由陶土在1100～1200℃高温煅烧后研磨筛分制得，该煅烧陶土的粒度小于80目。

上述实施例中的固体粉料的元素组成及重量比按如下进行调整：

Si：60%～75%；AL：18%～28%；Ca：1%～2%；Mg、Na和K的总和：2%～5%。

上述实施例中的多孔陶瓷过滤器的平均孔径为10～100??m，多孔陶瓷过滤器的厚度为1～3cm。

这种多孔陶瓷过滤器的制备方法，制备步骤如下：

步骤一，将长石粉、石英粉、陶土、煅烧陶土、碳酸钙粉末、蒙脱石、锯末按重量比进行混合，同时加入水，搅拌均匀；

步骤二，将搅拌均匀的原料放入模具中，挤压成型；

步骤三，待原料干燥后放入高温炉，升温至1100～1400℃，恒温1～3小时，随炉冷却即制得多孔陶瓷过滤器，高温煅烧可采用洛阳神佳的1400^oC快速升温箱式电炉，升温均采用80%输出功率，保温采用60%输出功率。

Claims (9)

1.一种多孔陶瓷过滤器，由固体粉料加水搅拌均匀，经成型、干燥、高温煅烧而成，其特征在于：所述固体粉料按质量百分比配比如下：

长石粉       20～40%；

石英粉       15～25%；

陶土         30～50%；

煅烧陶土     10～20%；

碳酸钙粉末    1～10%；

蒙脱石        1～10%；

锯末           1～5%；

所述水的添加量为上述固体粉料总重量的20%～40%。

2.根据权利要求1所述的多孔陶瓷过滤器，其特征在于：所述长石粉、石英粉和陶土的粒度均小于100目。

3.根据权利要求1所述的多孔陶瓷过滤器，其特征在于：所述锯末的细度小于50目。

4.根据权利要求1所述的多孔陶瓷过滤器，其特征在于：所述煅烧陶土是由陶土在1100～1200℃高温煅烧后研磨筛分制得，该煅烧陶土的粒度小于80目。

5.根据权利要求1所述的多孔陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于：所述水为蒸馏水。

6.根据权利要求1所述的多孔陶瓷过滤器，其特征在于：所述多孔陶瓷过滤器的元素组成及重量比为Si：60%～75%；AL：18%～28%；Ca：1%～2%；Mg、Na和K的总和：2%～5%。

7.根据权利要求1所述的多孔陶瓷过滤器，其特征在于：所述多孔陶瓷过滤器的平均孔径为10～100μm。

8.根据权利要求1所述的多孔陶瓷过滤器，其特征在于：所述多孔陶瓷过滤器的厚度为1～3cm。

9.一种如权利要求1～8任意一项所述的多孔陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于制备步骤如下：

步骤一，将长石粉、石英粉、陶土、煅烧陶土、碳酸钙粉末、蒙脱石、锯末按重量百分比进行混合，同时加入水，搅拌均匀；

步骤二，将搅拌均匀的原料放入模具中，挤压成型；

步骤三，待原料干燥后放入高温炉，升温至1100～1400℃，恒温1～3小时，随炉冷却即制得多孔陶瓷过滤器。