CN107500731A - 一种微孔陶瓷过滤净化材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微孔陶瓷过滤净化材料，以高铝细粉作为主原料，添加了粉煤灰、贝壳粉等廉价易得原料，不仅降低了对环境的污染，还大大降低了成本；改性稻草纤维以稻草作为原料，来源广且成本低，形成的多孔碳纤维结构可以有效降低陶瓷净化材料的热膨胀系数，保证尺寸稳定性和力学性能；制备的微孔陶瓷过滤材料能吸附空气中的甲醛、苯、氨等有害气体和水中的有害并将，既可以净化除菌，除味，释放负离子等有利身体健康的物质，净化效率高，功能多，质量轻、节能环保、过滤通量大等优点；制备方法简单，成本低，环保无毒，不会产生污染环境的有害物质。

Description

一种微孔陶瓷过滤净化材料
技术领域
本发明涉及陶瓷净化材料技术领域，特别是一种微孔陶瓷过滤净化材料。
背景技术
陶瓷过滤材料广泛应用在净化设备中，用于去除异物及杂质或者改善净化水的味道。目前市场上长采用维细玻璃纤维、纸等作为过滤介质的HEPA或PP喷绒材料或纸喷绒材料等，实现空气中细小颗粒过滤，生产工序和工艺复杂，成本高，能耗大，而且会对环境造成污染等问题；部分采用陶瓷过滤净化材料也存在工程工序和工艺复杂，成本高等问题，而且强度不够，热膨胀系数高、净化效果不好等问题。
发明内容
发明目的：为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种微孔陶瓷过滤净化材料。
发明内容：一种微孔陶瓷过滤净化材料，包括以下重量份的组分：高铝细粉30-50份、长石粉20-30份、高岭土20-30份、粉煤灰25-35份、石英粉15-25份、椰壳活性炭20-30份、电气石粉10-20份、贝壳粉8-12份、改性稻草纤维30-40份、粘土10-20份、纳米Nb2O58-12份、氧化锆6-10份、发泡剂5-10份、催化剂3-5份。
优选地，所述的高铝细粉为铝矿石经高温煅烧后所得，其中氧化铝含量大于80％，100-200目。
优选地，所述的发泡剂为碳酸钙或碳酸镁，催化剂为氧化镁或氧化锌。
优选地，所述的微孔陶瓷过滤净化材料制备方法，包括以下方法步骤：
(1)制备贝壳粉，将贝壳于400-600℃条件下进行一次煅烧1-3h，冷却至室温后进行一次研磨分散均匀后再于600-800℃进行二次煅烧1-3h，冷却至室温进行二次研磨分散，直至贝壳粉粒径为300-400目；
(2)选取稻草秸秆，将其洗净晾干，切成10-15cm长后粉碎至10-15mm长的稻草纤维，再加入10倍重量的浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌混合置于50-55℃水浴加热2-4h，冷却至室温并陈化8-10h后过滤收集滤饼，用去离子水洗涤3-5次后，在60-65℃条件下干燥5-7h制得改性稻草纤维。
(3)称取配方量的高铝细粉、长石粉、高岭土、粉煤灰、石英粉、椰壳活性炭、电气石粉、步骤(1)的贝壳粉、步骤(2)的改性稻草纤维、粘土、纳米Nb2O5、氧化锆、发泡剂、催化剂，放入球磨罐中，球磨并过100-150目筛网至得到1-3μm均匀颗粒；
(4)将步骤(3)球磨后的均匀颗粒在60-80℃边烧制边混炼，得到可塑性均匀的陶瓷混合材料；
(5)用成型模具成型，成型后再85℃下烘干后用填埋法放入到电窑中炭化，炭化温度为850℃，升温速率为150℃/min，保温1h，冷却；
(6)将炭化后的陶瓷混合材料用活化剂进行浸泡，并在真空干燥箱中浸泡4h，完成后再次放入85℃烘箱中烘干即得。
优选地，所述的步骤(1)中贝壳粉制备方法中一次煅烧气氛为氩气，二次煅烧气氛为氧气。
优选地，所述的步骤(1)中贝壳粉制备方法中一次研磨分散时搅拌速度为400-600r/min，二次研磨分散时搅拌速度为600-800r/min。
优选地，所述步骤(6)中活化剂为ZnCl2.
优选地，所述步骤(6)中活化剂用量为炭化后的陶瓷混合材料总量的15％，活化温度为800℃。
本发明的有益效果在于：本发明的一种微孔陶瓷过滤净化材料，以高铝细粉作为主原料，添加了粉煤灰、贝壳粉等廉价易得原料，不仅降低了对环境的污染，还大大降低了成本；改性稻草纤维以稻草作为原料，来源广且成本低，形成的多孔碳纤维结构可以有效降低陶瓷净化材料的热膨胀系数，保证尺寸稳定性和力学性能；制备的微孔陶瓷过滤材料能吸附空气中的甲醛、苯、氨等有害气体和水中的有害并将，既可以净化除菌，除味，释放负离子等有利身体健康的物质，净化效率高，功能多，质量轻、节能环保、过滤通量大等优点；制备方法简单，成本低，环保无毒，不会产生污染环境的有害物质。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的实施例。
表1为本发明实施例所述的微孔陶瓷过滤净化材料组成成分表。
表1.实施例所述的微孔陶瓷过滤净化材料成分(单位：份)
实施例1 实施例2 实施例3
高铝细粉 30 50 40
长石粉 20 30 25
高岭土 20 30 25
粉煤灰 25 35 30
石英粉 15 25 20
椰壳活性炭 20 30 25
电气石粉 10 20 15
贝壳粉 8 12 10
改性稻草纤维 30 40 35
粘土 10 20 15
纳米Nb2O5 8 12 10
氧化锆 6 10 8
发泡剂 5 10 8
催化剂 3 5 4
实施例1
一种微孔陶瓷过滤净化材料，所述的高铝细粉为铝矿石经高温煅烧后所得，其中氧化铝含量大于80％，100目。
所述的发泡剂为碳酸钙或碳酸镁，催化剂为氧化镁或氧化锌。
所述的微孔陶瓷过滤净化材料制备方法，包括以下方法步骤：
(1)制备贝壳粉，将贝壳于400℃条件下进行一次煅烧1h，冷却至室温后进行一次研磨分散均匀后再于600℃进行二次煅烧1h，冷却至室温进行二次研磨分散，直至贝壳粉粒径为300目；
(2)选取稻草秸秆，将其洗净晾干，切成10cm长后粉碎至10mm长的稻草纤维，再加入10倍重量的浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌混合置于50℃水浴加热2h，冷却至室温并陈化8h后过滤收集滤饼，用去离子水洗涤3次后，在60℃条件下干燥5h制得改性稻草纤维。
(3)称取配方量的高铝细粉、长石粉、高岭土、粉煤灰、石英粉、椰壳活性炭、电气石粉、步骤(1)的贝壳粉、步骤(2)的改性稻草纤维、粘土、纳米Nb2O5、氧化锆、发泡剂、催化剂，放入球磨罐中，球磨并过100目筛网至得到1μm均匀颗粒；
(4)将步骤(3)球磨后的均匀颗粒在60-80℃边烧制边混炼，得到可塑性均匀的陶瓷混合材料；
(5)用成型模具成型，成型后再85℃下烘干后用填埋法放入到电窑中炭化，炭化温度为850℃，升温速率为150℃/min，保温1h，冷却；
(6)将炭化后的陶瓷混合材料用活化剂进行浸泡，并在真空干燥箱中浸泡4h，完成后再次放入85℃烘箱中烘干即得。
所述的步骤(1)中贝壳粉制备方法中一次煅烧气氛为氩气，二次煅烧气氛为氧气。
所述的步骤(1)中贝壳粉制备方法中一次研磨分散时搅拌速度为400r/min，二次研磨分散时搅拌速度为600r/min。
所述步骤(6)中活化剂为ZnCl2.
所述步骤(6)中活化剂用量为炭化后的陶瓷混合材料总量的15％，活化温度为800℃。
实施例2
一种微孔陶瓷过滤净化材料，所述的高铝细粉为铝矿石经高温煅烧后所得，其中氧化铝含量大于80％，200目。
所述的发泡剂为碳酸钙或碳酸镁，催化剂为氧化镁或氧化锌。
所述的微孔陶瓷过滤净化材料制备方法，包括以下方法步骤：
(1)制备贝壳粉，将贝壳于600℃条件下进行一次煅烧3h，冷却至室温后进行一次研磨分散均匀后再于800℃进行二次煅烧3h，冷却至室温进行二次研磨分散，直至贝壳粉粒径为400目；
(2)选取稻草秸秆，将其洗净晾干，切成15cm长后粉碎至15mm长的稻草纤维，再加入10倍重量的浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌混合置于55℃水浴加热4h，冷却至室温并陈化10h后过滤收集滤饼，用去离子水洗涤5次后，在65℃条件下干燥7h制得改性稻草纤维。
(3)称取配方量的高铝细粉、长石粉、高岭土、粉煤灰、石英粉、椰壳活性炭、电气石粉、步骤(1)的贝壳粉、步骤(2)的改性稻草纤维、粘土、纳米Nb2O5、氧化锆、发泡剂、催化剂，放入球磨罐中，球磨并过150目筛网至得到3μm均匀颗粒；
(4)将步骤(3)球磨后的均匀颗粒在60-80℃边烧制边混炼，得到可塑性均匀的陶瓷混合材料；
(5)用成型模具成型，成型后再85℃下烘干后用填埋法放入到电窑中炭化，炭化温度为850℃，升温速率为150℃/min，保温1h，冷却；
(6)将炭化后的陶瓷混合材料用活化剂进行浸泡，并在真空干燥箱中浸泡4h，完成后再次放入85℃烘箱中烘干即得。
所述的步骤(1)中贝壳粉制备方法中一次煅烧气氛为氩气，二次煅烧气氛为氧气。
所述的步骤(1)中贝壳粉制备方法中一次研磨分散时搅拌速度为600r/min，二次研磨分散时搅拌速度为800r/min。
所述步骤(6)中活化剂为ZnCl2.
所述步骤(6)中活化剂用量为炭化后的陶瓷混合材料总量的15％，活化温度为800℃。
实施例3
一种微孔陶瓷过滤净化材料，所述的高铝细粉为铝矿石经高温煅烧后所得，其中氧化铝含量大于80％，150目。
所述的发泡剂为碳酸钙或碳酸镁，催化剂为氧化镁或氧化锌。
所述的微孔陶瓷过滤净化材料制备方法，包括以下方法步骤：
(1)制备贝壳粉，将贝壳于500℃条件下进行一次煅烧2h，冷却至室温后进行一次研磨分散均匀后再于700℃进行二次煅烧2h，冷却至室温进行二次研磨分散，直至贝壳粉粒径为350目；
(2)选取稻草秸秆，将其洗净晾干，切成13cm长后粉碎至13mm长的稻草纤维，再加入10倍重量的浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌混合置于53℃水浴加热3h，冷却至室温并陈化9h后过滤收集滤饼，用去离子水洗涤4次后，在63℃条件下干燥6h制得改性稻草纤维。
(3)称取配方量的高铝细粉、长石粉、高岭土、粉煤灰、石英粉、椰壳活性炭、电气石粉、步骤(1)的贝壳粉、步骤(2)的改性稻草纤维、粘土、纳米Nb2O5、氧化锆、发泡剂、催化剂，放入球磨罐中，球磨并过125目筛网至得到2μm均匀颗粒；
(4)将步骤(3)球磨后的均匀颗粒在70℃边烧制边混炼，得到可塑性均匀的陶瓷混合材料；
(5)用成型模具成型，成型后再85℃下烘干后用填埋法放入到电窑中炭化，炭化温度为850℃，升温速率为150℃/min，保温1h，冷却；
(6)将炭化后的陶瓷混合材料用活化剂进行浸泡，并在真空干燥箱中浸泡4h，完成后再次放入85℃烘箱中烘干即得。
所述的步骤(1)中贝壳粉制备方法中一次煅烧气氛为氩气，二次煅烧气氛为氧气。
所述的步骤(1)中贝壳粉制备方法中一次研磨分散时搅拌速度为500r/min，二次研磨分散时搅拌速度为700r/min。
所述步骤(6)中活化剂为ZnCl2.
所述步骤(6)中活化剂用量为炭化后的陶瓷混合材料总量的15％，活化温度为800℃。
以上实施例仅用以说明本发明的优选技术方案，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，所做出的若干改进或等同替换，均视为本发明的保护范围，仍应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (8)

1.一种微孔陶瓷过滤净化材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：高铝细粉30-50份、长石粉20-30份、高岭土20-30份、粉煤灰25-35份、石英粉15-25份、椰壳活性炭20-30份、电气石粉10-20份、贝壳粉8-12份、改性稻草纤维30-40份、粘土10-20份、纳米Nb2O58-12份、氧化锆6-10份、发泡剂5-10份、催化剂3-5份。
2.根据权利要求1所述的一种微孔陶瓷过滤净化材料，其特征在于，所述的高铝细粉为铝矿石经高温煅烧后所得，其中氧化铝含量大于80%，100-200目。
3.根据权利要求1所述的一种微孔陶瓷过滤净化材料，其特征在于，所述的发泡剂为碳酸钙或碳酸镁，催化剂为氧化镁或氧化锌。
4.根据权利要求1所述的一种微孔陶瓷过滤净化材料，其特征在于，所述的微孔陶瓷过滤净化材料制备方法，包括以下方法步骤：
（1）制备贝壳粉，将贝壳于400-600℃条件下进行一次煅烧1-3h，冷却至室温后进行一次研磨分散均匀后再于600-800℃进行二次煅烧1-3h，冷却至室温进行二次研磨分散，直至贝壳粉粒径为300-400目；
（2）选取稻草秸秆，将其洗净晾干，切成10-15cm长后粉碎至10-15mm长的稻草纤维，再加入10倍重量的浓度为0.5mol/L的氢氧化钠溶液，搅拌混合置于50-55℃水浴加热2-4h，冷却至室温并陈化8-10h后过滤收集滤饼，用去离子水洗涤3-5次后，在60-65℃条件下干燥5-7h制得改性稻草纤维；
（3）称取配方量的高铝细粉、长石粉、高岭土、粉煤灰、石英粉、椰壳活性炭、电气石粉、步骤（1）的贝壳粉、步骤（2）的改性稻草纤维、粘土、纳米Nb2O5、氧化锆、发泡剂、催化剂，放入球磨罐中，球磨并过100-150目筛网至得到1-3μm均匀颗粒；
（4）将步骤（3）球磨后的均匀颗粒在60-80℃边烧制边混炼，得到可塑性均匀的陶瓷混合材料；
（5）用成型模具成型，成型后再85℃下烘干后用填埋法放入到电窑中炭化，炭化温度为850℃，升温速率为150℃/min，保温1h，冷却；
（6）将炭化后的陶瓷混合材料用活化剂进行浸泡，并在真空干燥箱中浸泡4h，完成后再次放入85℃烘箱中烘干即得。
5.根据权利要求4所述的一种微孔陶瓷过滤净化材料，其特征在于，所述的步骤（1）中贝壳粉制备方法中一次煅烧气氛为氩气，二次煅烧气氛为氧气。
6.根据权利要求4所述的一种微孔陶瓷过滤净化材料，其特征在于，所述的步骤（1）中贝壳粉制备方法中一次研磨分散时搅拌速度为400-600r/min，二次研磨分散时搅拌速度为600-800r/min。
7.根据权利要求4所述的一种微孔陶瓷过滤净化材料，其特征在于，所述步骤（6）中活化剂为ZnCl2。
8.根据权利要求4所述的一种微孔陶瓷过滤净化材料，其特征在于，所述步骤（6）中活化剂用量为炭化后的陶瓷混合材料总量的15%，活化温度为800℃。
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