CN104016657A - 超高比表面积陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超高比表面积陶瓷材料及其制备方法，所述超高比表面积陶瓷材料由包括以下重量份数的原料经球磨、混合、成型和烧结而成：钾长石10-18，高岭土30-50，石英粉10-20，方解石3-6，滑石粉2-5，石墨粉10-17。本发明的超高比表面积陶瓷材料具有多孔性、超高比表面积、机械强度高、化学稳定性好等特点，制备方法简单，生产成本低；在其表面进行不同的化学改性，所制得超高比表面积陶瓷材料可吸收水、大气、土壤里面的油污、重金属离子、悬浮物等，从而达到油污、重金属离子、悬浮物与水、大气、土壤分离的目的，最终达到有效治理环境污染。

Description

超高比表面积陶瓷材料及其制备方法

技术领域

 本发明涉及一种超高比表面积陶瓷材料及其制备方法。

 

背景技术

目前重金属污染对人类生存带来极大的危害，它主要包括环境污染和人体伤害，各地重金属污染事件也层出不穷，人民生命财产造成极大损失。随着全球工业化的推进，重金属污染问题正在成为全人类生存发展的所必须面对的严峻问题。在我国，工业污染已经致使我国1/5的耕地、80.1%的江河湖库底质遭受重金属污染，水体和土壤重金属严重危害人类健康的群体事件频发。2011年国务院批复了第一个“十二五”专项规划《重金属污染综合防治“十二五”规划》，在“十二五”期间，中央财政将以千亿元为单位增加对重金属污染防治的投资。环境保护部协调有关部门设立了重金属污染防治专项资金，2012年该专项资金共有1600亿元，重点支持铅、汞、镉、铬、砷等重金属污染企业综合整治、污染防治新技术示范和推广等项目。治理重金属污染首先需要从控制工业废水的排放入手，进而开展对被污染水体、烟尘、土壤、固体废弃物等的综合治理。目前一般采用化学沉淀法、电解法、吸附法、离子交换法、膜分离法等去除工业废水中的重金属离子，但处理效果不理想、处理费用高，全球的重金属污染问题正在进一步恶化

尽管重金属污染对人类染危害性如此严重，但是对于其有效治理人类一直无能为力。为此人们一直在寻找一种可行材料和方法来治理重金属污染。目前关于重金属吸收的陶瓷材料且具有高比面积的专利和论文尚未出现。

 

发明内容

 为解决上述技术问题，本发明提供一种超高比表面积陶瓷材料及其制备方法。 

本发明的超高比表面积陶瓷材料，由包括以下重量份数的原料经球磨、混合、成型和烧结而成：钾长石10-18，高岭土30-50，石英粉10-20，方解石3-6，滑石粉2-5，石墨粉10-17。

本发明的超高比表面积陶瓷材料，优先选用各组分重量份数为：钾长石14，高岭土48，石英粉14，方解石5，滑石粉4，石墨粉15。

本发明的超高比表面积陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

1）主体混合料的称量配比：首先将钾长石、高岭土、石英粉、方解石和滑石粉按比例混合，其中各组分含量为：钾长石10-18，高岭土30-50，石英粉10-20，方解石3-6，滑石粉2-5。

2）主体混合料的球磨混合：向步骤1）所称量配得的料中加水、分散剂、球磨介质，它们配比为料∶水∶球∶分散剂=1∶0.8∶2∶0.003，一起放入球磨罐里面进行球磨18小时；

3）主体混合料的干燥：把球磨完成的浆料过300目筛网，倒入不锈钢盘内，然后一起放入烘箱进行烘干；

4）陶瓷混合料的制备：将步骤3）制得的主体混合料粉碎成粉状，过100目筛网，再加石墨粉，配比为：主体混合料85%、石墨粉15%，然后一起混合。

5）陶瓷材料坯体成型：将步骤4）制得的粉料通过滚球机进行成型，成型为直径大小可控的球体。

6）陶瓷坯体的干燥：将步骤5）制得的原料放入烘箱干燥，干燥温度为120℃，干燥水分低于0.8%；

7）陶瓷坯体烧成：将步骤6）干燥后的原料投入气氛电炉中进行烧成，烧成前期用氩保护气氛，烧成后期使用氧化气氛。

本发明的超高比表面积陶瓷材料的制备方法，各组分重量份数为：钾长石14，高岭土48，石英粉14，方解石5，滑石粉4，石墨粉15。

与现有技术相比本发明的有益效果为：本发明的超高比表面积陶瓷材料具有多孔性、高比面积、机械强度高、化学稳定性好等特点，在其表面进行化学改性，制备方法简单，生产成本低，所制得超高比表面积陶瓷材料可吸收油污、重金属、悬浮物，从而达到油污、重金属、悬浮物与水分离的目的，最终达到有效治理水污染。

附图说明

图1是本发明实施例所述的一种超高比表面积陶瓷材料的制备方法中陶瓷坯体烧成步骤的烧成制度曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

一种超高比表面积陶瓷材料，由包括以下重量份数的原料经球磨、混合、成型和烧结而成：钾长石10-18，高岭土30-50，石英粉10-20，方解石3-6，滑石粉2-5，石墨粉10-17。

本发明的超高比表面积陶瓷材料，各组分重量份数为：钾长石14，高岭土48，石英粉14，方解石5，滑石粉4，石墨粉15。

本发明的超高比表面积陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

1）主体混合料的称量配比：首先将钾长石、高岭土、石英粉、方解石和滑石粉按比例混合，其中各组分含量为：钾长石10-18，高岭土30-50，石英粉10-20，方解石3-6，滑石粉2-5。

2）主体混合料的球磨混合：向步骤1）所称量配得的料中加水、分散剂、球磨介质，它们配比为料∶水∶球∶分散剂=1∶0.8∶2∶0.003，一起放入球磨罐里面进行球磨18小时；

3）主体混合料的干燥：把球磨完成的浆料过300目筛网，倒入不锈钢盘内，然后一起放入烘箱进行烘干；

4）陶瓷混合料的制备：将步骤3）制得的主体混合料粉碎成粉状，过100目筛网，再加石墨粉，配比为：主体混合料85%、石墨粉15%，然后一起混合。

5）陶瓷材料坯体成型：将步骤4）制得的粉料通过滚球机进行成型，成型为直径大小可控的球体。

6）陶瓷坯体的干燥：将步骤5）制得的原料放入烘箱干燥，干燥温度为120℃，干燥水分低于0.8%；

7）陶瓷坯体烧成：将步骤6）干燥后的原料投入气氛电炉中进行烧成，烧成前期用氩保护气氛，烧成后期使用氧化气氛，烧成制度曲线如图1所示。

本发明的超高比表面积陶瓷材料的制备方法，各组分重量份数为：钾长石14，高岭土48，石英粉14，方解石5，滑石粉4，石墨粉15。

本发明的超高比表面积陶瓷材料具有多孔性、超高比表面积、机械强度高、化学稳定性高等特点（详见表1：超高比表面积陶瓷材料的测试结果），在其表面进行不同的化学改性，所制得超高比表面积陶瓷材料可吸收水、大气、土壤里面的油污、重金属离子、悬浮物等，从而达到油污、重金属离子、悬浮物与水、大气、土壤分离的目的，最终达到有效治理环境污染。

表1 高比表面积陶瓷材料的测试结果

吸水率

气孔率

体积密度

机械强度

化学稳定性

平均孔径

比表面积

65.67%

68.82%

1.162g/cm3

在10KN恒压500s破碎率：6%

在强酸或者强碱环境溢出量1.82%

孔径分布服从正态分布   平均孔径16nm

≥650m2/g

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种超高比表面积陶瓷材料，其特征在于，由包括以下重量份数的原料经球磨、混合、成型和烧结而成：钾长石10-18，高岭土30-50，石英粉10-20，方解石3-6，滑石粉2-5，石墨粉10-17。

2.根据权利要求1所述的超高比表面积陶瓷材料，其特征在于优先选用各组分重量份数为：钾长石14，高岭土48，石英粉14，方解石5，滑石粉4，石墨粉15。

3.根据权利要求1所述的超高比表面积陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）主体混合料的称量配比：首先将钾长石、高岭土、石英粉、方解石和滑石粉按比例混合，其中各组分含量为：钾长石10-18，高岭土30-50，石英粉10-20，方解石3-6，滑石粉2-5；

2）主体混合料的球磨混合：向步骤1）所称量配得的料中加水、分散剂、球磨介质，它们配比为料∶水∶球∶分散剂=1∶0.8∶2∶0.003，一起放入球磨罐里面进行球磨18小时；

3）主体混合料的干燥：把球磨完成的浆料过300目筛网，倒入不锈钢盘内，然后一起放入烘箱进行烘干；

4）陶瓷混合料的制备：将步骤3）制得的主体混合料粉碎成粉状，过100目筛网，再加石墨粉，配比为：主体混合料85%、石墨粉15%，然后一起混合；

5）陶瓷材料坯体成型：将步骤4）制得的粉料通过滚球机进行成型，成型为直径大小可控的球体；

6）陶瓷坯体的干燥：将步骤5）制得的原料放入烘箱干燥，干燥温度为120℃，干燥水分低于0.8%；

7）陶瓷坯体烧成：将步骤6）干燥后的原料投入气氛电炉中进行烧成，烧成前期用氩保护气氛，烧成后期使用氧化气氛。

4.根据权利要求3所述的高比面积陶瓷材料的制备方法，其特征在于各组分重量份数为：钾长石14，高岭土48，石英粉14，方解石5，滑石粉4，石墨粉15。