CN106731239A - 一种海水淡化滤芯及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海水淡化滤芯，主要由如下重量百分比的原料制备而成：100目～300目的凹凸棒土10％‑35％，石墨烯35％～60％，100目～300目的纤维粘合剂10％～35％。采用上述技术方案后，本发明一种海水淡化滤芯，以凹凸棒土、石墨烯和纤维粘合剂为原料制作而成，凹凸棒土具有吸附作用和离子交换能力，能脱色、除臭去味等；石墨烯结构较薄，通水量大，机械强度好，便于吸附矿盐；纤维粘合剂有助于成型，防止成品在使用过程中变形缩水等，且在加工后呈纤维状，较好保留了滤芯微孔的结构。

Description

一种海水淡化滤芯及其制作方法
技术领域
本发明属于过滤材料技术领域，涉及一种海水淡化滤芯。
背景技术
水处理系统中，常采用活性炭对水进行预处理，市场上常见的水处理过滤芯品种较为单一，通常为活性炭滤芯。传统的活性炭滤芯虽然具有良好的吸附作用，能有效去除水中的余氯、异味和颜色等，但是其去除重金属离子和农药等能力非常有限。此外，传统的水处理过滤芯的机械拦截能力较差等。
目前，海水淡化常采用反渗透膜等进行处理，反渗透膜的通水量较少，即过滤效率较低，且清洗和维护的成本高。
石墨烯是目前发现的最薄且强度最大的一种新型纳米材料。
凹凸棒土是指以凹凸棒石为主要组分的一种粘土矿物，凹凸棒土又称坡缕石或坡缕缟石，是一种具链层状结构的含水富镁铝硅酸盐粘土矿物。由于凹凸棒石具有独特的晶体结构，使之具有阳离子可交换性、吸水性、吸附脱色性，大的比表面积以及胶质价和膨胀容等物化性能和工艺性能。
因此，凹凸棒土和石墨烯在水处理的应用上具有很大的应用前景。
传统的滤芯的加工方法通常采用挤压成型或者烧结成型的加工方法。在挤压成型加工中，通常加有胶水辅助固型，此胶水容易堵塞滤芯微孔，能破坏70％的微孔，滤材对水的阻力变大。通水量变小，亲水性变差，导致通过挤压成型加工后的滤芯，其通水量低，过滤效率低。在烧结成型加工中，通常采用粘结剂辅助固型，在经高温活化后，堵塞滤芯微孔，对水的阻力变大。通水量变小，亲水性变差，导致滤芯的过滤效率低，效果差。
因此，有必要研究一种能较大程度保持滤芯微孔，亲水性较好的滤芯的加工方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种海水淡化滤芯，可滤除海水中的浊度、色度、异味、氯化物、盐分和重金属离子等，且过滤速度快。
为了达成上述目的，本发明的技术方案是：
一种海水淡化滤芯，主要由如下重量百分比的原料制备而成：
100目～300目的凹凸棒土10％-35％；
石墨烯35％～60％；
100目～300目的纤维粘合剂10％～35％。
主要由如下重量百分比的原料制备而成：
100目～300目的所述凹凸棒土20％-30％；
所述石墨烯45％～55％；
100目～300目的所述纤维粘合剂20％～30％。
主要由如下重量百分比的原料制备而成：
100目～300目的凹凸棒土30％-35％；
所述石墨烯50％～60％；
100目～300目的纤维粘合剂10％～15％。
所述纤维粘合剂品名BiPUL 50 TWG，由日本东洋纺株式会社提供。
一种海水淡化滤芯的制作方法，包括以下步骤：
(1)准备100目～300目的凹凸棒土、石墨烯和100目～300目的纤维粘合剂；
(2)搅拌：将所述原料投入暂存罐进行混合搅拌均匀，暂存罐内加有纯净水，所述纯净水的量与原料投入总量比值为15-22：1，搅拌后形成黏稠状的原浆料；
(3)成型：将步骤2)所得的原浆料通过管道输送系统输送至湿式成型装置依次进行吸料和整型，进而成型，得到初品；或者，将步骤2)所得的原浆料通过管道输送系统输送至造型机进行成型处理，得到初品；
(4)烘干：将步骤2)所得的初品传送至烘箱，于100～150℃的温度下，烘6～10小时，得到成品。
所述湿式成型装置采用真空吸料机，在所述吸料的过程中，根据吸料量和真空度控制吸料的时间。
在所述搅拌过程中，所述纯净水的量与所述原料投入总量比值为18～19：1；在所述烘干步骤中，所述初品于120～125℃的所述烘箱中，烘7.5～8.5h，得到成品。
所述成品为管状或者片状。
采用上述技术方案后，本发明一种海水淡化滤芯，以凹凸棒土、石墨烯和纤维粘合剂为原料制作而成，凹凸棒土具有吸附作用和离子交换能力，能脱色、除臭去味等；石墨烯结构较薄，通水量大，机械强度好，便于吸附矿盐；纤维粘合剂有助于成型，防止成品在使用过程中变形缩水等。与传统反渗透膜相比，本发明的过滤速度快，是传统反渗透膜的5倍以上，压力是传统反渗透膜的1/3，不用排废水，环保，且成本较低。
本发明一种海水淡化滤芯的制作方法，经过混合搅拌、成型和烘干步骤，工艺简单，在烘干的时候控制烘的温度，使得纤维粘合剂的胶质能熔化且不焦化，加工后依旧呈纤维状，保证成品品质。与传统的技术相比，本发明采用湿式成型的制作方法，通过纤维粘合剂制成的过滤芯，在成品滤芯中纤维粘合剂也呈纤维状，不易堵塞滤芯微孔，这样成型的滤芯保留了滤芯微孔，即不破坏微孔，不堵塞微孔，既能减少滤芯过滤时受到的阻力，过滤通畅，又能形成较大的通水量，在具有良好亲水性的同时还能延长滤芯的使用寿命。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。本发明中，凹凸棒土采用凹凸棒纤维状粉。
一、滤芯制作
实施例一
一种海水淡化滤芯，主要由如下重量百分比的原料制备而成：
100目的凹凸棒土20％；
石墨烯60％；
100目的纤维粘合剂20％。
该海水淡化滤芯的制作方法，包括如下步骤：
(1)原料准备：准备100目的凹凸棒土、石墨烯和100目的纤维粘合剂；
(2)混合搅拌：将步骤(1)中的原料按上述比例，投入暂存罐中，暂存罐装设有自动搅拌装置，暂存罐中加有纯净水，纯净水的量与投入原料投入总量的比值为19:1，搅拌后形成黏稠状的原浆料；
(3)成型：将步骤2)所得的原浆料通过管道输送系统输送至真空吸料机的浆料槽，在真空吸料机的固定工位上安装有圆环状的滤芯筒，该滤芯筒开设有微孔，便于原浆料在真空作用下被吸附成圆筒状的滤芯。为了防止原浆料穿过微孔，在滤芯筒的外侧壁上包覆有一层无纺布，然后，滤芯基材被吸附于滤芯筒上至一定厚度。该厚度可依据实际需求进行适应性调整。进一步地，将吸料后的滤芯进行整型，进而成型，得到初品；需要说明的是，本发明中，滤芯还可制成管状或者片状等。不同形状和规格的滤芯在真空吸料机中的吸料时间不同，可依据实际情况进行适应性调整；
(4)烘干：将步骤3)所得的初品传送至烘箱，于115℃的温度下，烘8小时，得到成品，即该海水淡化滤芯。
实施例二
一种海水淡化滤芯，主要由如下重量百分比的原料制备而成：
250目的凹凸棒土25％；
石墨烯50％；
250目的纤维粘合剂25％。
该海水淡化滤芯的制作方法，包括如下步骤：
(1)原料准备：准备250目的凹凸棒土、250目的纤维粘合剂和石墨烯；
(2)混合搅拌：将步骤(1)中的原料按上述比例，投入暂存罐中，暂存罐装设有自动搅拌装置，暂存罐中加有纯净水，纯净水的量与投入原料投入总量的比值为18:1，搅拌后形成黏稠状的原浆料；
(3)成型：将步骤2)所得的原浆料通过管道输送系统输送至真空吸料机的浆料槽，在真空吸料机的固定工位上安装有圆环状的滤芯筒，该滤芯筒开设有微孔，便于原浆料在真空作用下被吸附成圆筒状的滤芯。为了防止原浆料穿过微孔，在滤芯筒的外侧壁上包覆有一层无纺布，然后，滤芯基材被吸附于滤芯筒上至一定厚度。该厚度可依据实际需求进行适应性调整。进一步地，将吸料后的滤芯进行整型，进而成型，得到初品；需要说明的是，本发明中，滤芯还可制成管状或者片状等。不同形状和规格的滤芯在真空吸料机中的吸料时间不同，可依据实际情况进行适应性调整；
(4)烘干：将步骤3)所得的初品传送至烘箱，于125℃的温度下，烘7.5小时，得到成品，即该海水淡化滤芯。
实施例三
一种海水淡化滤芯，主要由如下重量百分比的原料制备而成：
200目的凹凸棒土15％；
石墨烯53％；
200目的纤维粘合剂32％。
该海水淡化滤芯的制作方法，包括如下步骤：
(1)原料准备：准备200目的凹凸棒土、300目的纤维粘合剂和石墨烯；
(2)混合搅拌：将步骤(1)中的原料按上述比例，投入暂存罐中，暂存罐装设有自动搅拌装置，暂存罐中加有纯净水，纯净水的量与投入原料投入总量的比值为21:1，搅拌后形成黏稠状的原浆料；
(3)成型：将步骤2)所得的原浆料通过管道输送系统输送至真空吸料机的浆料槽，在真空吸料机的固定工位上安装有圆环状的滤芯筒，该滤芯筒开设有微孔，便于原浆料在真空作用下被吸附成圆筒状的滤芯。为了防止原浆料穿过微孔，在滤芯筒的外侧壁上包覆有一层无纺布，然后，滤芯基材被吸附于滤芯筒上至一定厚度。该厚度可依据实际需求进行适应性调整。进一步地，将吸料后的滤芯进行整型，进而成型，得到初品；需要说明的是，本发明中，滤芯还可制成管状或者片状等。不同形状和规格的滤芯在真空吸料机中的吸料时间不同，可依据实际情况进行适应性调整；
(4)烘干：将步骤3)所得的初品传送至烘箱，于120℃的温度下，烘8小时，得到成品，即该海水淡化滤芯。
实施例四
一种海水淡化滤芯，主要由如下重量百分比的原料制备而成：
200目的凹凸棒土33％；
石墨烯55％；
200目的纤维粘合剂12％。
该海水淡化滤芯的制作方法，包括如下步骤：
(1)原料准备：准备200目的凹凸棒土、300目的纤维粘合剂和石墨烯；
(2)混合搅拌：将步骤(1)中的原料按上述比例，投入暂存罐中，暂存罐装设有自动搅拌装置，暂存罐中加有纯净水，纯净水的量与投入原料投入总量的比值为21:1，搅拌后形成黏稠状的原浆料；
(3)成型：将步骤2)所得的原浆料通过管道输送系统输送至真空吸料机的浆料槽，在真空吸料机的固定工位上安装有圆环状的滤芯筒，该滤芯筒开设有微孔，便于原浆料在真空作用下被吸附成圆筒状的滤芯。为了防止原浆料穿过微孔，在滤芯筒的外侧壁上包覆有一层无纺布，然后，滤芯基材被吸附于滤芯筒上至一定厚度。该厚度可依据实际需求进行适应性调整。进一步地，将吸料后的滤芯进行整型，进而成型，得到初品；需要说明的是，本发明中，滤芯还可制成管状或者片状等。不同形状和规格的滤芯在真空吸料机中的吸料时间不同，可依据实际情况进行适应性调整；
(4)烘干：将步骤3)所得的初品传送至烘箱，于120℃的温度下，烘8小时，得到成品，即该海水淡化滤芯。
实施例五
本实施例与实施例一～实施例四任一实施例的区别在于：海水淡化滤芯的制作方法中的步骤(3)，本实施例中，步骤(3)成型中通过造型机将原浆料造成片状等初品。
需要说明的是，本发明中的100目～300目凹凸棒土可为市售所得，也可通过购买凹凸棒土进行切割研磨进而达到相应颗粒大小要求。本发明中，纤维粘合剂，以及石墨烯均为市售所得，其中，纤维粘合剂品名BiPUL 50 TWG，由日本东洋纺株式会社提供。
二、性能测试
将上述实施例一至实施例四所制作得到的滤芯，分别对海水采样进行水处理测试。表1为实施例四所制得到的一种海水淡化滤芯对采样的海水进行水处理过滤测试得到的测试结果报告，结果表明：经处理后，浑浊度低，肉眼可见物几乎除去，本发明一种海水淡化滤芯具有较好的吸附能力，离子交换能力，且过滤速度快，压力大。
需要说明的是，实施例四为本发明的优选方案，本发明中其他实施例所制得的滤芯所测试的各项目相应的测试结果均符合技术要求，其测试结果与下表相同或相近。
表1测试结果报告
上述实施例并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (8)

1.一种海水淡化滤芯，其特征在于，主要由如下重量百分比的原料制备而成：
100目～300目的凹凸棒土10％-35％；
石墨烯35％～60％；
100目～300目的纤维粘合剂10％～35％。
2.根据权利要求1所述的一种海水淡化滤芯，其特征在于，主要由如下重量百分比的原料制备而成：
100目～300目的所述凹凸棒土20％-30％；
所述石墨烯45％～55％；
100目～300目的所述纤维粘合剂20％～30％。
3.根据权利要求1所述的一种海水淡化滤芯，其特征在于：主要由如下重量百分比的原料制备而成：
100目～300目的凹凸棒土30％-35％；
所述石墨烯50％～60％；
100目～300目的纤维粘合剂10％～15％。
4.根据权利要求1－3中任一项所述的一种海水淡化滤芯，其特征在于：所述纤维粘合剂品名BiPUL 50TWG，由日本东洋纺株式会社提供。
5.根据权利要求1所述的海水淡化滤芯的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)准备100目～300目的凹凸棒土、石墨烯和100目～300目的纤维粘合剂；
(2)搅拌：将所述原料投入暂存罐进行混合搅拌均匀，暂存罐内加有纯净水，所述纯净水的量与原料投入总量比值为15-22：1，搅拌后形成黏稠状的原浆料；
(3)成型：将步骤2)所得的原浆料通过管道输送系统输送至湿式成型装置依次进行吸料和整型，进而成型，得到初品；或者，将步骤2)所得的原浆料通过管道输送系统输送至造型机进行成型处理，得到初品；
(4)烘干：将步骤2)所得的初品传送至烘箱，于100～150℃的温度下，烘6～10小时，得到成品。
6.根据权利要求4所述的海水淡化滤芯的制作方法，其特征在于：所述湿式成型装置采用真空吸料机，在所述吸料的过程中，根据吸料量和真空度控制吸料的时间。
7.根据权利要求4所述的海水淡化滤芯的制作方法，其特征在于：在所述搅拌过程中，所述纯净水的量与所述原料投入总量比值为18～19：1；在所述烘干步骤中，所述初品于120～125℃的所述烘箱中，烘7.5～8.5h，得到成品。
8.根据权利要求5或7所述的海水淡化滤芯的制作方法，其特征在于：所述成品为管状或者片状。
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