CN104790262A - 一种活性炭滤纸及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种活性炭滤纸，由长纤维木浆、短纤维木浆、PET纤维、改性活性炭、阳离子聚丙烯酰胺I、阳离子聚丙烯酰胺II制备而成，改性活性炭是将100目～200目的植物源活性炭加入到60℃～80℃热水中，在超声频率30Hz～50Hz、超声功率90KWH～120KWH的条件下超声30min～60min，之后过滤、洗涤、干燥得到。本发明还公开了其制备方法和应用。本发明对活性炭同时进行热改性和超声改性，不仅降低了不稳定的含氧官能团，还减少了表面灰分含量。同时增大比表面积和孔径分布，使其具有更好的吸附性能。制备出的活性炭滤纸，吸附性能高，用于水处理滤芯，能有效去除水中的有机物质、余氯等有毒有害物质。

Description

一种活性炭滤纸及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及滤纸技术领域，具体涉及一种活性炭滤纸及其制备方法和应用。
背景技术
目前，自来水厂常规水处理工艺有：混凝、沉淀、过滤、消毒，但不能有效去除水中微量可溶性有机污染物，并且氯化消毒过程中又会产生许多卤代有机物，这其中有许多致癌、致畸、致突变的物质。传统的饮用水处理工艺已经无法满足人们的健康要求，需要对自来水进行深度处理以达到直饮标准。传统的净水模式中，主要是利用活性炭颗粒的多孔性，采用制作活性炭柱或活性炭滤层的方式来处理自来水。近年来，由于对家用净水器提出了小型化、便捷化的要求，在欧美等发达国家开始制作净水器专用活性炭滤纸。
活性炭过滤纸是以纤维纸浆作为载体，将活性炭粉末等加入纸浆中抄造而成的具有多孔网络结构的一种功能性过滤材料，具有浓缩、回收、除臭、脱色、净化、分离等多项功能，具有广阔的市场前景。在水净化方面，其能去除水中的余氯和有机污染物等。目前对活性炭滤纸的研究仅处于初级阶段，生产出的活性炭滤纸的吸附性能、过滤性能和安全性有待进一步提高，而且生产成本较高，不利于推广使用。
发明内容
本发明目的是提供一种吸附性能和过滤性能高、生产成本低的活性炭滤纸，以解决现有技术的不足。本发明还提供了该吸附滤纸的制备方法和应用。
本发明采用以下技术方案：
一种活性炭滤纸，按质量百分比计，由以下组分制备而成：
其中，所述改性活性炭由以下方法制备得到：将100目～200目的植物源活性炭加入到60℃～80℃热水中，在超声频率30Hz～50Hz、超声功率90KWH～120KWH的条件下超声30min～60min，之后过滤、洗涤、干燥，得到所述改性活性炭；
所述阳离子聚丙烯酰胺I的相对分子量为800万～1000万，阳离子单体含量为20wt％～25wt％；所述阳离子聚丙烯酰胺II的相对分子量为40万～50万，阳离子单体含量为10wt％～15wt％。
进一步地，所述长纤维木浆为针叶木浆，短纤维木浆为阔叶木浆。
进一步地，所述植物源活性炭包括木质活性炭或果壳活性炭。
上述活性炭滤纸的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、将配方量的长纤维木浆、短纤维木浆和PET纤维按常规条件加入到碎浆机中碎浆，再经过双盘磨浆机在线打磨得到纸浆浆料；
步骤二、将配方量的阳离子聚丙烯酰胺I加入到步骤一制备的纸浆浆料中，混合均匀，再加入配方量的改性活性炭，混合均匀，之后加入配方量的阳离子聚丙烯酰胺II，搅拌均匀，得到成浆；
步骤三、将步骤二得到的成浆按常规条件上网抄造，之后烘干得到所述活性炭滤纸。
进一步地，步骤三中烘干为常压下热蒸汽烘干，蒸汽温度为100～105℃，时间为1～2min。
上述活性炭滤纸在净化饮用水中的应用。
本发明的有益效果：
1、普通活性炭往往存在灰分高、孔容小、孔分布不均匀、比表面积小等原因，从而对活性炭的吸附性能产生影响。本发明对活性炭同时进行热改性和超声改性，不仅降低了不稳定的含氧官能团，还减少了表面灰分含量。同时增大比表面积和孔径分布，使其具有更好的吸附性能。用该改性活性炭制备出的活性炭滤纸，吸附性能高，用于水处理滤芯，能更有效去除水中的有机物质、余氯等有毒有害物质，满足国家规定的饮用水质标准。
2、本发明采用两种类型的阳离子聚丙烯酰胺，并分两个阶段进行添加，第一阶段起助留剂的作用，第二阶段起增强剂的作用，用阳离子聚丙烯酰胺同时具备了助留剂和增强剂的作用，避免了其他助剂的使用，使制备出的活性炭滤纸安全性更高。
3、本发明采用长纤维木浆、短纤维木浆和化学纤维混合制备纸浆浆料，成纸过滤性能高。
4、本发明采用的活性炭为植物源活性炭，其对人体无毒无害，其它原料也没有任何或产生任何有毒有害物质，保证了制备的活性炭滤纸的安全性。
5、本发明各原料成本合理，生产工艺简单、便于控制，利于推广使用。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
本实施例涉及的改性活性炭的制备过程如下：将100目的木质活性炭加入到70℃热水中，在超声频率40Hz、超声功率100KWH的条件下超声45min，之后过滤、洗涤、干燥，得到所述改性活性炭。阳离子聚丙烯酰胺I的相对分子量为900万，阳离子单体含量为23wt％。阳离子聚丙烯酰胺II的相对分子量为45万，阳离子单体含量为12wt％。
1、将23kg针叶木浆、12kg阔叶木浆和17.4kgPET纤维以相同速率加入到碎浆机中碎浆，经过碎浆的浆料通过输浆泵进入浆池，再泵送到双盘磨浆机进行在线磨浆达到打浆度45°SR；
2、将0.25kg的阳离子聚丙烯酰胺I加入到步骤1制备的纸浆浆料中，混合均匀，再加入47kg改性活性炭，混合均匀，之后加入0.35kg阳离子聚丙烯酰胺II，搅拌均匀，得到成浆；
3、将步骤2得到的成浆经过斜网成形，再经橡胶导辊挤压，之后在常压下用热蒸汽烘干，蒸汽温度为105℃，时间为1min。
检测活性炭滤纸的性能，检测结果，见表1。
实施例2
本实施例涉及的改性活性炭的制备过程如下：将150目的木质活性炭加入到60℃热水中，在超声频率30Hz、超声功率90KWH的条件下超声30min，之后过滤、洗涤、干燥，得到所述改性活性炭。阳离子聚丙烯酰胺I的相对分子量为800万，阳离子单体含量为20wt％。阳离子聚丙烯酰胺II的相对分子量为40万，阳离子单体含量为10wt％。
1、将24.5kg针叶木浆、15kg阔叶木浆和20kgPET纤维以相同速率加入到碎浆机中碎浆，经过碎浆的浆料通过输浆泵进入浆池，再泵送到双盘磨浆机进行在线磨浆达到打浆度45°SR；
2、将0.2kg的阳离子聚丙烯酰胺I加入到步骤1制备的纸浆浆料中，混合均匀，再加入40kg改性活性炭，混合均匀，之后加入0.3kg阳离子聚丙烯酰胺II，搅拌均匀，得到成浆；
3、将步骤2得到的成浆经过斜网成形，再经橡胶导辊挤压，之后在常压下用热蒸汽烘干，蒸汽温度为105℃，时间为1min。
检测活性炭滤纸的性能，检测结果，见表1。
实施例3
本实施例涉及的改性活性炭的制备过程如下：将200目的果壳活性炭加入到80℃热水中，在超声频率50Hz、超声功率120KWH的条件下超声60min，之后过滤、洗涤、干燥，得到所述改性活性炭。阳离子聚丙烯酰胺I的相对分子量为1000万，阳离子单体含量为25wt％。阳离子聚丙烯酰胺II的相对分子量为50万，阳离子单体含量为15wt％。
1、将20kg针叶木浆、14.4kg阔叶木浆和15kgPET纤维以相同速率加入到碎浆机中碎浆，经过碎浆的浆料通过输浆泵进入浆池，再泵送到双盘磨浆机进行在线磨浆达到打浆度45°SR；
2、将0.25kg的阳离子聚丙烯酰胺I加入到步骤1制备的纸浆浆料中，混合均匀，再加入50kg改性活性炭，混合均匀，之后加入0.35kg阳离子聚丙烯酰胺II，搅拌均匀，得到成浆；
3、将步骤2得到的成浆经过斜网成形，再经橡胶导辊挤压，之后在常压下用热蒸汽烘干，蒸汽温度为100℃，时间为2min。
检测活性炭滤纸的性能，检测结果，见表1。
对比例1
直接使用未改性的100目的木质活性炭，其他条件和实施例1相同。检测活性炭滤纸的性能，检测结果，见表1。
对比例2
直接使用未改性的150目的木质活性炭，其他条件和实施例2相同。检测活性炭滤纸的性能，检测结果，见表1。
对比例3
直接使用未改性的200目的果壳活性炭，其他条件和实施例3相同。检测活性炭滤纸的性能，检测结果，见表1。
上述实施例性能测试证明，与对比例的活性炭滤纸相比，各实施例活性炭滤纸具有优异的吸附性能和过滤性能。
表1

Claims (6)

1.一种活性炭滤纸，其特征在于，按质量百分比计，由以下组分制备而成：
其中，所述改性活性炭由以下方法制备得到：将100目～200目的植物源活性炭加入到60℃～80℃热水中，在超声频率30Hz～50Hz、超声功率90KWH～120KWH的条件下超声30min～60min，之后过滤、洗涤、干燥，得到所述改性活性炭；
所述阳离子聚丙烯酰胺I的相对分子量为800万～1000万，阳离子单体含量为20wt％～25wt％；所述阳离子聚丙烯酰胺II的相对分子量为40万～50万，阳离子单体含量为10wt％～15wt％。
2.根据权利要求1所述的活性炭滤纸，其特征在于，所述长纤维木浆为针叶木浆，短纤维木浆为阔叶木浆。
3.根据权利要求1所述的活性炭滤纸，其特征在于，所述植物源活性炭包括木质活性炭或果壳活性炭。
4.权利要求1-3任一权利要求所述的活性炭滤纸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、将配方量的长纤维木浆、短纤维木浆和PET纤维按常规条件加入到碎浆机中碎浆，再经过双盘磨浆机在线打磨得到纸浆浆料；
步骤二、将配方量的阳离子聚丙烯酰胺I加入到步骤一制备的纸浆浆料中，混合均匀，再加入配方量的改性活性炭，混合均匀，之后加入配方量的阳离子聚丙烯酰胺II，搅拌均匀，得到成浆；
步骤三、将步骤二得到的成浆按常规条件上网抄造，之后烘干得到所述活性炭滤纸。
5.根据权利要求4所述的活性炭滤纸的制备方法，其特征在于，步骤三中烘干为常压下热蒸汽烘干，蒸汽温度为100～105℃，时间为1～2min。
6.权利要求1-3任一权利要求所述的活性炭滤纸在净化饮用水中的应用。
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