CN108671631A - 一种三维石墨烯陶瓷过滤板的制作方法 - Google Patents

一种三维石墨烯陶瓷过滤板的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种三维石墨烯陶瓷过滤板的制作方法，其包括以下步骤：1）先将石墨烯加至丙酮溶液中，搅拌均匀后，再加入纳米二氧化钛，继续搅拌均匀，得到一级混料；2）将一级混料加至环氧树脂溶液中，搅拌均匀，得到二级混料；3）将二级混料加热除去丙酮，得到三级混料；4）先将活性稀释剂加至三级混料中，搅拌均匀后，再加入固化剂，继续搅拌均匀，静置熟化，得到石墨烯涂料；5）将石墨烯涂料喷涂在多孔陶瓷表面或者将多孔陶瓷浸渍于石墨烯涂料中，以在多孔陶瓷表面形成石墨烯涂料层，得到三维石墨烯陶瓷过滤板半成品；6）将三维石墨烯陶瓷过滤板半成品烘干，得到三维石墨烯陶瓷过滤板成品。

Description

一种三维石墨烯陶瓷过滤板的制作方法
技术领域
本发明涉及过滤板材技术领域，尤其是涉及一种三维石墨烯陶瓷过滤板的制作方法。
背景技术
多孔陶瓷用作过滤器早有应用，但普通的多孔陶瓷过滤器吸附除污能力并不强。
石墨烯是一种单原子厚度的二维蜂窝状结构新型碳材料，由于其独特而奇异的各种性能，如单层石墨烯具有超凡的电子性质、热学、力学性能以及巨大的比表面积（高达2965m2/g ）而受到科学家们的广泛关注与研究。特别是石墨烯巨大的比表面积在吸附除污领域具有广阔的应用前景，但二维平面石墨烯吸附能力有限。
发明内容
本发明的目的在于利用多孔陶瓷具有的三维孔网状结构，提供一种设计合理，制作简单，成本低廉的三维石墨烯陶瓷过滤板的制作方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种三维石墨烯陶瓷过滤板的制作方法，其包括以下步骤：
1）按照每毫升丙酮溶液添加石墨烯0.5-1.5mg以及纳米二氧化钛0.05-1.0mg的配比，先将石墨烯加至丙酮溶液中，搅拌均匀后，再加入纳米二氧化钛，继续搅拌均匀，得到一级混料；
2）按照一级混料与环氧树脂溶液的体积比为0.5-2%的配比，将一级混料加至环氧树脂溶液中，搅拌均匀，得到二级混料；
3）将二级混料加热除去丙酮，得到三级混料；
4）按照每毫升三级混料添加活性稀释剂0.05-0.2ml以及固化剂0.06-0.1ml的配比，先将活性稀释剂加至三级混料中，搅拌均匀后，再加入固化剂，继续搅拌均匀，静置熟化，得到石墨烯涂料；
5）将石墨烯涂料喷涂在多孔陶瓷表面或者将多孔陶瓷浸渍于石墨烯涂料中，以在多孔陶瓷表面形成石墨烯涂料层，得到三维石墨烯陶瓷过滤板半成品；
6）将三维石墨烯陶瓷过滤板半成品烘干，得到三维石墨烯陶瓷过滤板成品。
作为优选，步骤3）中加热的温度为60-70℃。
作为优选，步骤4）中活性稀释剂为缩水甘油醚。
作为优选，步骤4）中固化剂为低分子聚酰胺。
作为优选，步骤4）中静置熟化时间为15-30分钟。
作为优选，步骤5）中多孔陶瓷由碳化硅、氧化铝或者氧化锆材料制成孔径为10-60ppi且厚度为10-50mm的多孔结构。
作为优选，步骤5）中石墨烯涂料层的厚度为0.005-0.5mm。
作为优选，步骤5）中在喷涂或者浸渍前，先用去离子水超声清洗除去多孔陶瓷表面杂质，超声频率为20KHz，再置于温度为50-60℃的环境下烘干15-20分钟。
作为优选，步骤6）中烘干的温度为60-70℃，烘干的时间为10-15分钟。
作为优选，所述搅拌为超声搅拌，所述搅拌为超声搅拌或者机械搅拌，搅拌的时间为15-25分钟。
作为优选，所述搅拌为超声搅拌时，超声频率为30-40KHz。
本发明采用以上技术方案，经石墨烯涂料喷涂或者浸渍后的多孔陶瓷，其内部孔贯通形成三维石墨烯结构，能够充分发挥石墨烯优异的吸附能力和除污作用，同时，加入的纳米二氧化钛，在过滤污水时能够杀死表面的细菌。本发明设计合理，制作简单，成本低廉，适于推广应用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
本发明的三维石墨烯陶瓷过滤板的制作方法，其包括以下步骤：
1）按照每毫升丙酮溶液添加石墨烯0.5-1.5mg以及纳米二氧化钛0.05-1.0mg的配比，先将石墨烯加至丙酮溶液中，搅拌均匀后，再加入纳米二氧化钛，继续搅拌均匀，得到一级混料；
2）按照一级混料与环氧树脂溶液的体积比为0.5-2%的配比，将一级混料加至环氧树脂溶液中，搅拌均匀，得到二级混料；
3）将二级混料加热除去丙酮，得到三级混料；
4）按照每毫升三级混料添加活性稀释剂0.05-0.2ml以及固化剂0.06-0.1ml的配比，先将活性稀释剂加至三级混料中，搅拌均匀后，再加入固化剂，继续搅拌均匀，静置熟化，得到石墨烯涂料；
5）将石墨烯涂料喷涂在多孔陶瓷表面或者将多孔陶瓷浸渍于石墨烯涂料中，以在多孔陶瓷表面形成石墨烯涂料层，得到三维石墨烯陶瓷过滤板半成品；
6）将三维石墨烯陶瓷过滤板半成品烘干，得到三维石墨烯陶瓷过滤板成品。
作为优选，步骤3）中加热的温度为60-70℃。
作为优选，步骤4）中活性稀释剂为缩水甘油醚。
作为优选，步骤4）中固化剂为低分子聚酰胺。
作为优选，步骤4）中静置熟化时间为15-30分钟。
作为优选，步骤5）中多孔陶瓷由碳化硅、氧化铝或者氧化锆材料制成孔径为10-60ppi且厚度为10-50mm的多孔结构。
作为优选，步骤5）中石墨烯涂料层的厚度为0.005-0.5mm。
作为优选，步骤5）中在喷涂或者浸渍前，先用去离子水超声清洗除去多孔陶瓷表面杂质，超声频率为20KHz，再置于温度为50-60℃的环境下烘干15-20分钟。
作为优选，步骤6）中烘干的温度为60-70℃，烘干的时间为10-15分钟。
作为优选，所述搅拌为超声搅拌或者机械搅拌，搅拌的时间为15-25分钟。
作为优选，所述搅拌为超声搅拌时，超声频率为30-40KHz。
实施例1
一种三维石墨烯陶瓷过滤板的制作方法，其包括以下步骤：
1）先将5mg石墨烯加至10ml丙酮溶液中，超声搅拌15分钟后，再加入0.5mg纳米二氧化钛，继续搅拌15分钟使其分散均匀，得到一级混料；
2）取5ml一级混料加至1000ml环氧树脂溶液中，搅拌20分钟使其分散均匀，得到二级混料；
3）将二级混料加热除去丙酮，加热的温度为60℃，得到三级混料；
4）在1000ml三级混料中，先加入50ml缩水甘油醚，超声搅拌15分钟后，再加入60ml低分子聚酰胺，继续搅拌15分钟，静置熟化15分钟，得到石墨烯涂料；
5）将石墨烯涂料喷涂在多孔陶瓷表面，以在多孔陶瓷表面形成石墨烯涂料层，得到三维石墨烯陶瓷过滤板半成品；
6）将三维石墨烯陶瓷过滤板半成品烘干，烘干的温度为60℃，烘干的时间为10分钟，得到三维石墨烯陶瓷过滤板成品。
其中，多孔陶瓷由碳化硅材料制成孔径为10ppi且厚度为10mm的多孔结构。
实施例2
一种三维石墨烯陶瓷过滤板的制作方法，其包括以下步骤：
1）先将10mg石墨烯加至10ml丙酮溶液中，超声搅拌20分钟后，再加入5mg纳米二氧化钛，继续搅拌20分钟使其分散均匀，得到一级混料；
2）取10ml一级混料加至1000ml环氧树脂溶液中，搅拌20分钟使其分散均匀，得到二级混料；
3）将二级混料加热除去丙酮，加热的温度为65℃，得到三级混料；
4）在1000ml三级混料中，先加入100ml缩水甘油醚，超声搅拌20分钟后，再加入80ml低分子聚酰胺，继续搅拌25分钟，静置熟化20分钟，得到石墨烯涂料；
5）将石墨烯涂料喷涂在多孔陶瓷表面，以在多孔陶瓷表面形成石墨烯涂料层，得到三维石墨烯陶瓷过滤板半成品；
6）将三维石墨烯陶瓷过滤板半成品烘干，烘干的温度为65℃，烘干的时间为15分钟，得到三维石墨烯陶瓷过滤板成品。
其中，多孔陶瓷由氧化铝材料制成孔径为30ppi且厚度为30mm的多孔结构。
实施例3
一种三维石墨烯陶瓷过滤板的制作方法，其包括以下步骤：
1）先将15mg石墨烯加至10ml丙酮溶液中，超声搅拌25分钟后，再加入10mg纳米二氧化钛，继续搅拌25分钟使其分散均匀，得到一级混料；
2）取10ml一级混料加至500ml环氧树脂溶液中，搅拌25分钟使其分散均匀，得到二级混料；
3）将二级混料加热除去丙酮，加热的温度为60-70℃，得到三级混料；
4）在500ml三级混料中，先加入100ml缩水甘油醚，超声搅拌25分钟后，再加入50ml低分子聚酰胺，继续搅拌25分钟，静置熟化30分钟，得到石墨烯涂料；
5）将多孔陶瓷浸渍于石墨烯涂料中，以在多孔陶瓷表面形成石墨烯涂料层，得到三维石墨烯陶瓷过滤板半成品；
6）将三维石墨烯陶瓷过滤板半成品烘干，烘干的温度为70℃，烘干的时间为15分钟，得到三维石墨烯陶瓷过滤板成品。
其中，多孔陶瓷由氧化锆材料制成孔径为60ppi且厚度为50mm的多孔结构。
以上描述不应对本发明的保护范围有任何限定。

Claims (10)

1.一种三维石墨烯陶瓷过滤板的制作方法，其特征在于：其包括以下步骤：
1）按照每毫升丙酮溶液添加石墨烯0.5-1.5mg以及纳米二氧化钛0.05-1.0mg的配比，先将石墨烯加至丙酮溶液中，搅拌均匀后，再加入纳米二氧化钛，继续搅拌均匀，得到一级混料；
2）按照一级混料与环氧树脂溶液的体积比为0.5-2%的配比，将一级混料加至环氧树脂溶液中，搅拌均匀，得到二级混料；
3）将二级混料加热除去丙酮，得到三级混料；
4）按照每毫升三级混料添加活性稀释剂0.05-0.2ml以及固化剂0.06-0.1ml的配比，先将活性稀释剂加至三级混料中，搅拌均匀后，再加入固化剂，继续搅拌均匀，静置熟化，得到石墨烯涂料；
5）将石墨烯涂料喷涂在多孔陶瓷表面或者将多孔陶瓷浸渍于石墨烯涂料中，以在多孔陶瓷表面形成石墨烯涂料层，得到三维石墨烯陶瓷过滤板半成品；
6）将三维石墨烯陶瓷过滤板半成品烘干，得到三维石墨烯陶瓷过滤板成品。
2.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯陶瓷过滤板的制作方法，其特征在于：步骤3）中加热的温度为60-70℃。
3.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯陶瓷过滤板的制作方法，其特征在于：步骤4）中活性稀释剂为缩水甘油醚。
4.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯陶瓷过滤板的制作方法，其特征在于：步骤4）中固化剂为低分子聚酰胺。
5.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯陶瓷过滤板的制作方法，其特征在于：步骤4）中静置熟化时间为15-30分钟。
6.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯陶瓷过滤板的制作方法，其特征在于：步骤5）中多孔陶瓷由碳化硅、氧化铝或者氧化锆材料制成孔径为10-60ppi且厚度为10-50mm的多孔结构。
7.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯陶瓷过滤板的制作方法，其特征在于：步骤5）中石墨烯涂料层的厚度为0.005-0.5mm。
8.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯陶瓷过滤板的制作方法，其特征在于：步骤5）中在喷涂或者浸渍前，先用去离子水超声清洗除去多孔陶瓷表面杂质，超声频率为20KHz，再置于温度为50-60℃的环境下烘干15-20分钟。
9.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯陶瓷过滤板的制作方法，其特征在于：步骤6）中烘干的温度为60-70℃，烘干的时间为10-15分钟。
10.根据权利要求1所述的一种三维石墨烯陶瓷过滤板的制作方法，其特征在于：所述搅拌为超声搅拌或者机械搅拌，搅拌的时间为15-25分钟。
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