CN107954497A - 一种用于去除水中亚硝酸盐的过滤介质的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于去除水中亚硝酸盐的过滤介质的制备方法，采用超高分子量聚乙烯、纳米二氧化锆、Bi4Ti3O12纳米材料、凹凸棒石粉、介孔二氧化钛纳米颗粒、改性纳米二氧化硅对亚硝酸盐具有吸附作用，因此，在上述原料的协同加合作用下，利用本发明提供的过滤介质制备得到的滤芯可以有效去除待处理水中的亚硝酸盐。实验结果表明，本发明提供的滤芯对亚硝酸盐的去除率较高，适用于家庭终端应用水处理的需要。

Description

一种用于去除水中亚硝酸盐的过滤介质的制备方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种用于去除水中亚硝酸盐的过滤介质的制备方法。
背景技术
近年来，随着工业的迅速发展，越来越多的工业废水排放到江河湖泊，我国的水资源受到破坏，地下水水质变差，水中产生很多对人体有害的物质。水污染问题的严重对饮用水安全构成严重威胁，对水污染的治理问题，尤其是对污水的处理问题已越来越受到人们的关注。
饮用水中亚硝酸盐问题已成为一个值得关注的问题。我国最新的生活饮用水卫生标准中虽然首次对亚硝酸盐指标限值作出了规定，但仅为生活饮用水水质参考指标。因此仍然有必要研究亚硝酸盐在给水系统中的迁移转化规律，以保障饮水健康安全。
地表水和地下水中亚硝酸盐污染主要是由于人类的工农业生产和其他社会活动造成的，主要来自以下几个方面：氮素化肥的施用、污水灌溉、固体废物的淋滤下渗、生活污水和含氮工业水的渗漏等。
目前，去除水中亚硝酸盐的方法很多，有化学法、生物法及物理法等几大类，其中，化学法包括氧化法和还原法两种，物理法则包括膜分离法和离子交换法等。但是，现有技术中的方法去除饮用水中的亚硝酸盐的效果不理想，因此需要提供一种对饮用水中的亚硝酸盐具有较高去除率的过滤介质。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种用于去除水中亚硝酸盐的过滤介质的制备方法，用于去除水中亚硝酸盐，去除率较高。
有鉴于此，本发明提供了一种用于去除水中亚硝酸盐的过滤介质的制备方法，包括以下步骤：将700-1000重量份超高分子量聚乙烯、20-40重量份纳米二氧化锆、5-10重量份Bi4Ti3O12纳米材料、80-120 重量份凹凸棒石粉、40-60重量份介孔二氧化钛纳米颗粒、20-40重量份食品级碳酸氢铵、10-30重量份改性纳米二氧化硅混合，搅拌，置于模压器中模压，在180-200℃下烧结40-80分钟，冷却后脱模，得到滤芯。
优选的，所述纳米二氧化锆的粒径为60-90nm。
优选的，纳米二氧化锆20-30重量份。
优选的，凹凸棒石粉为100-120重量份。
优选的，所述介孔二氧化钛纳米颗粒按照如下方法制备：将十六烷基三甲基溴化铵溶解于去离子水中，搅拌，滴加钛源化合物，加热，调节pH值，移入水热高压反应釜中，在180-190℃下反应，减压抽滤、洗涤，干燥，焙烧后得到介孔二氧化钛纳米颗粒。
优选的，介孔二氧化钛纳米颗粒为50-60重量份。
优选的，所述改性纳米二氧化硅按照如下方法制备：将环己烷、苯乙基酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚、正己醇和聚甘油油酸酯混合，搅拌后得到微乳液体系；依次向所述微乳液体系中加入去离子水、壳聚糖和正硅酸乙酯，搅拌，逐滴滴加氨水，加入乙二胺四乙酸二钠，搅拌，加入丙酮，然后加入1,2丙二醇，得到纳米二氧化硅；将纳米二氧化硅加入至去离子水和乙醇混合溶液中，搅拌后加入聚乙二醇，继续搅拌，滴加甲基丙烯酸氧化丙基甲基二甲氧基硅烷，反应后得到混合溶液；向步混合溶液中加入二氯化锡，搅拌后加入甲基丙烯酸环氧丙酯，反应后得到改性纳米二氧化硅。
优选的，改性纳米二氧化硅为10-20重量份。
相应的，本发明还提供一种由上述制备方法制备的用于去除水中亚硝酸盐的过滤介质。
相应的，本发明还提供一种由上述过滤介质构成的用于去除水中亚硝酸盐的滤芯。
本发明提供一种用于去除水中亚硝酸盐的过滤介质的制备方法，包括以下步骤：将700-1000重量份超高分子量聚乙烯、20-40重量份纳米二氧化锆、5-10重量份Bi4Ti3O12纳米材料、80-120重量份凹凸棒石粉、40-60重量份介孔二氧化钛纳米颗粒、20-40重量份食品级碳酸氢铵、10-30重量份改性纳米二氧化硅混合，搅拌，置于模压器中模压，在180-200℃下烧结40-80分钟，冷却后脱模，得到滤芯。与现有技术相比，本发明采用的超高分子量聚乙烯、纳米二氧化锆、Bi4Ti3O12纳米材料、凹凸棒石粉、介孔二氧化钛纳米颗粒、改性纳米二氧化硅对亚硝酸盐具有吸附作用，因此，在上述原料的协同加合作用下，利用本发明提供的过滤介质制备得到的滤芯可以有效去除待处理水中的亚硝酸盐。实验结果表明，本发明提供的滤芯对亚硝酸盐的去除率较高，适用于家庭终端应用水处理的需要。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明实施例公开了一种用于去除水中亚硝酸盐的过滤介质的制备方法，包括以下步骤：将700-1000重量份超高分子量聚乙烯、20-40 重量份纳米二氧化锆、5-10重量份Bi4Ti3O12纳米材料、80-120重量份凹凸棒石粉、40-60重量份介孔二氧化钛纳米颗粒、20-40重量份食品级碳酸氢铵、10-30重量份改性纳米二氧化硅混合，搅拌，置于模压器中模压，在180-200℃下烧结40-80分钟，冷却后脱模，得到滤芯。
与低分子量聚乙烯相比，超高分子量聚乙烯具有强大的静电吸附作用，可以吸附细微、超细微的颗粒。本发明采用的超高分子量聚乙烯可以采用国内生产厂家生产的超高分子量聚乙烯。
作为优选方案，所述纳米二氧化锆的粒径优选为60-90nm。纳米二氧化锆优选为20-30重量份。凹凸棒石粉优选为100-120重量份。
作为优选方案，所述介孔二氧化钛纳米颗粒按照如下方法制备：将十六烷基三甲基溴化铵溶解于去离子水中，搅拌，滴加钛源化合物，加热，调节pH值，移入水热高压反应釜中，在180-190℃下反应，减压抽滤、洗涤，干燥，焙烧后得到介孔二氧化钛纳米颗粒。介孔二氧化钛纳米颗粒优选为50-60重量份。
作为优选方案，所述改性纳米二氧化硅按照如下方法制备：将环己烷、苯乙基酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚、正己醇和聚甘油油酸酯混合，搅拌后得到微乳液体系；依次向所述微乳液体系中加入去离子水、壳聚糖和正硅酸乙酯，搅拌，逐滴滴加氨水，加入乙二胺四乙酸二钠，搅拌，加入丙酮，然后加入1,2丙二醇，得到纳米二氧化硅；将纳米二氧化硅加入至去离子水和乙醇混合溶液中，搅拌后加入聚乙二醇，继续搅拌，滴加甲基丙烯酸氧化丙基甲基二甲氧基硅烷，反应后得到混合溶液；向步混合溶液中加入二氯化锡，搅拌后加入甲基丙烯酸环氧丙酯，反应后得到改性纳米二氧化硅。改性纳米二氧化硅优选为 10-20重量份。
相应的，本发明还提供一种由上述制备方法制备得到的过滤介质。同时，还提供一种由上述过滤介质构成的用于去除水中亚硝酸盐的滤芯。本发明提供的滤芯的结构为本领域技术人员熟知的结构，对此本发明并无特别限制。
从以上方案可以看出，本发明采用超高分子量聚乙烯、纳米二氧化锆、Bi4Ti3O12纳米材料、凹凸棒石粉、介孔二氧化钛纳米颗粒、改性纳米二氧化硅对亚硝酸盐具有吸附作用，因此，在上述原料的协同加合作用下，利用本发明提供的过滤介质制备得到的滤芯可以有效去除待处理水中的亚硝酸盐。实验结果表明，本发明提供的滤芯对亚硝酸盐的去除率较高，适用于家庭终端应用水处理的需要。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
本发明实施例采用的原料均为市购。
实施例1
制备改性纳米二氧化硅：
1.将240g的环己烷、40g苯乙基酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚、40g正己醇、24g聚甘油油酸酯混合均匀，搅拌30分钟，加入20g去离子水，搅拌15分钟，然后加入2g壳聚糖和11g正硅酸乙酯，搅拌30分钟。
2.逐滴滴加氨水，加入2g乙二胺四乙酸二钠在室温下搅拌3小时。
3.加入160g丙酮破乳使纳米球沉淀出来，加入10g 1,2丙二醇进行超声处理，洗涤，得到纳米二氧化硅。
4.将10g纳米二氧化硅加入去离子水和乙醇混合溶液中，充分搅拌30分钟，加入16g聚乙二醇，继续搅拌30分钟。
5.在搅拌条件下，将4g甲基丙烯酸氧化丙基甲基二甲氧基硅烷逐滴加入到上述溶液中去，充分反应40分钟。
6.将5g二氯化锡加入到上述溶液中去，搅拌，再加入15g甲基丙烯酸环氧丙酯加入上述溶液中，搅拌，洗涤。
实施例2
介孔二氧化钛纳米颗粒的制备：
称取5g表面活性剂-十六烷基三甲基溴化铵溶解在去离子水中，搅拌，将40mL的TiCl4缓缓滴加到上述溶液中，滴定过程中保持溶液澄清。将澄清溶液移入三颈瓶中，加热，待溶液出现浑浊30rnin后，加入氨水调节pH值至8-9，再将其移入水,热高压反应釜中，在190℃下反应5h，减压抽滤、洗涤，干燥，得到粉末。放入马福炉内在400℃下焙烧1h，制得介孔二氧化钛纳米颗粒，介孔二氧化钛的孔径分布在 5nm，比表面积为370m2/g。
实施例3
制备滤芯：
称取800g分子量为670万的超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)、 30g粒径为80nm的纳米二氧化锆、5g Bi4Ti3O12纳米材料、100g凹凸棒石粉、50g介孔二氧化钛纳米颗粒、30g食品级碳酸氢铵、20g改性纳米二氧化硅混合，放入搅拌器中搅拌60分钟后，去除部分装入管状模具中，压制，在190℃下烧结90分钟，冷却后脱模，得到滤芯。
实施例4
制备滤芯：
称取1000g分子量为670万的超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)、20g粒径为80nm的纳米二氧化锆、10g Bi4Ti3O12纳米材料、120g凹凸棒石粉、40g介孔二氧化钛纳米颗粒、30g食品级碳酸氢铵、30g改性纳米二氧化硅混合，放入搅拌器中搅拌60分钟后，去除部分装入管状模具中，压制，在180℃下烧结90分钟，冷却后脱模，得到滤芯。
实施例5
制备滤芯：
称取700g分子量为670万的超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)、 40g粒径为80nm的纳米二氧化锆、8g Bi4Ti3O12纳米材料、80g凹凸棒石粉、40g介孔二氧化钛纳米颗粒、30g食品级碳酸氢铵、10g改性纳米二氧化硅混合，放入搅拌器中搅拌60分钟后，去除部分装入管状模具中，压制，在190℃下烧结90分钟，冷却后脱模，得到滤芯。
实施例6
取实施例3～5制备的滤芯，内衬两层无纺布，外包两层无纺布，再在外层裹上聚丙烯多孔网，滤芯两端粘结上连接端盖，然后放置于不锈钢壳体内处理饮用水。经检测，该滤芯对亚硝酸盐具有良好的去除效果。
表1使用实施例3～5制备的滤芯处理前后水中的亚硝酸盐的含量
从表1中可以看出，本发明提供的滤芯可以有效去除水中的亚硝酸盐，适用于家庭终端应用水处理的需要。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于去除水中亚硝酸盐的过滤介质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将700-1000重量份超高分子量聚乙烯、20-40重量份纳米二氧化锆、5-10重量份Bi4Ti3O12纳米材料、80-120重量份凹凸棒石粉、40-60重量份介孔二氧化钛纳米颗粒、20-40重量份食品级碳酸氢铵、10-30重量份改性纳米二氧化硅混合，搅拌，置于模压器中模压，在180-200℃下烧结40-80分钟，冷却后脱模，得到滤芯。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米二氧化锆的粒径为60-90nm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，纳米二氧化锆20-30重量份。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，凹凸棒石粉为100-120重量份。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述介孔二氧化钛纳米颗粒按照如下方法制备：
将十六烷基三甲基溴化铵溶解于去离子水中，搅拌，滴加钛源化合物，加热，调节pH值，移入水热高压反应釜中，在180-190℃下反应，减压抽滤、洗涤，干燥，焙烧后得到介孔二氧化钛纳米颗粒。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，介孔二氧化钛纳米颗粒为50-60重量份。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性纳米二氧化硅按照如下方法制备：
将环己烷、苯乙基酚聚氧丙烯聚氧乙烯醚、正己醇和聚甘油油酸酯混合，搅拌后得到微乳液体系；
依次向所述微乳液体系中加入去离子水、壳聚糖和正硅酸乙酯，搅拌，逐滴滴加氨水，加入乙二胺四乙酸二钠，搅拌，加入丙酮，然后加入1,2丙二醇，得到纳米二氧化硅；
将纳米二氧化硅加入至去离子水和乙醇混合溶液中，搅拌后加入聚乙二醇，继续搅拌，滴加甲基丙烯酸氧化丙基甲基二甲氧基硅烷，反应后得到混合溶液；
向步混合溶液中加入二氯化锡，搅拌后加入甲基丙烯酸环氧丙酯，反应后得到改性纳米二氧化硅。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，改性纳米二氧化硅为10-20重量份。
9.一种由权利要求1～8任意一项所述的制备方法制备的用于去除水中亚硝酸盐的过滤介质。
10.由权利要求9所述的过滤介质构成的用于去除水中亚硝酸盐的滤芯。
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