CN109626487A

CN109626487A - 一种新型纳米复合滤料及其制备方法

Info

Publication number: CN109626487A
Application number: CN201811651057.2A
Authority: CN
Inventors: 朱河山; 高大伟; 王春霞; 王丽丽; 陆振乾; 邱文娟; 贾高鹏; 陈郯; 贝新宇; 东汤春; 牛力恒; 章学如
Original assignee: Yangcheng Institute of Technology
Current assignee: Yangcheng Institute of Technology; Yancheng Institute of Technology
Priority date: 2018-12-31
Filing date: 2018-12-31
Publication date: 2019-04-16

Abstract

本发明公开了一种新型纳米复合滤料及其制备方法，主要组分及其对应质量份如下：聚乳酸10～20份，聚丙乙烯25～35份，海泡石15～20份，玄武岩纤维20～25份，泡沫镍10～15份，海藻泥1～5份，纳米电气石20～30份，沸石粉8～12份，锗酸锶纳米棒13～18份，磷酸铋纳米棒10～15份，纳米二氧化钛35～40份，介孔二氧化硅4～8份，膨胀珍珠岩20～26份，硅烷偶联剂1~3份，碳化农作物秸秆5~8份。可以有效去除异味，提升味觉，且处理过程简单，水处理用矿物质组合物可以反复使用，使用寿命长久，且制造成本低。

Description

一种新型纳米复合滤料及其制备方法

技术领域

本发明属于净水技术领域，具体涉及一种新型纳米复合滤料及其制备方法。

背景技术

水是人体必不可缺的物质，水在物理学术上体现在氧化还原电位、分子集团和pH值三个方面。在我们的人体里面每天将消耗掉2.5公升的水，在尿液方面的消耗为1.5公升，排汗量为0.5公升，用在呼吸上的是0.5公升。在现代工业中，没有一个工业部门是不用水的，也没有一项工业不和水直接或间接发生关系。水还常常用来作为洗涤剂，如漂洗原料或产品，清洗设备或地面，每个工厂都要利用水的各种作用来维护正常生产，几乎每一个生产环节都有水的参与。所以，水作为大自然赋予人类的宝贵财富，早就被人们关注。

目前，随着化学工业的发展，地表水和地下水的污染变得越来越严重，利用传统的自来水净化方法来进行自来水的处理已经不能够提供品质优良的饮用水了。与此同时，随着人们生活水平的提高，对于饮用水的品质及净水设备的性能要求也越来越高，目前常用的自来水净水系统中的净水滤芯虽然能够滤除原水中的大部分有害物质，但是过滤后的水却通常含有异味，且味道不佳。

因此，如何能够提高自来水净水系统所制出的饮用水品质是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

针对现有问题的不足，本发明的第一个目的是提供一种新型纳米复合滤料。可以有效去除异味，提升味觉，且处理过程简单，水处理用矿物质组合物可以反复使用，使用寿命长久，且制造成本低。

本发明的第二个目的是提供一种新型纳米复合滤料的制备方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：

一种新型纳米复合滤料，主要组分及其对应质量份如下：聚乳酸10～20份，聚丙乙烯25～35份，海泡石15～20份，玄武岩纤维20～25份，泡沫镍10～15份，海藻泥1～5份，纳米电气石20～30份，沸石粉8～12份，锗酸锶纳米棒13～18份，磷酸铋纳米棒10～15份，纳米二氧化钛35～40份，介孔二氧化硅4～8份，膨胀珍珠岩20～26份，硅烷偶联剂1～3份，碳化农作物秸秆5～8份。

作为本申请的优选技术方案，主要组分及对应质量份如下：聚乳酸颗粒16份，聚丙乙烯29份，海泡石18份，玄武岩纤维22份，泡沫镍13份，海藻泥3份，纳米电气石25份，沸石粉10份，锗酸锶纳米棒15份，磷酸铋纳米棒12份，纳米二氧化钛38份，介孔二氧化硅6份，膨胀珍珠岩23份，硅烷偶联剂2份，碳化农作物秸秆6份。

上述新型纳米复合滤料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，分别称取相应质量份的原料组分；将海泡石、膨胀珍珠岩、纳米电气石、沸石粉在500～800℃下进行煅烧，煅烧时间为4～6h，然后将经过煅烧后的相应原料组分冷却至室温，粉碎，控制粒径范围为200～600μm，混合，得第一滤料；

步骤2，将称取锗酸锶纳米棒、聚丙乙烯、磷酸铋纳米棒溶于水，强力搅拌或者超声30～60min，得分散液，将碳化农作物秸秆、玄武岩纤维100～105℃干燥12～24h，粉碎过筛，加入分散液中，再次混合均匀，揉制成型，1000～1500℃高温处理0.5～2h，得第二滤料；

步骤3，聚乳酸颗粒，泡沫镍，海藻泥，纳米二氧化钛，介孔二氧化硅，硅烷偶联剂混合，搅拌均匀后投入双螺杆挤压机中在150～200℃下熔融挤出造粒，得改性聚乳酸，经熔喷处理，得聚乳酸熔喷非织造材料，即第三滤料；

步骤4，将所得第一滤料、第二滤料、第三滤料分别作为第一滤层、第二滤层、第三滤层组合在一起，即得。

作为本申请的优选技术方案，所述步骤3中，熔喷处理的模头温度为180～220℃，喷丝孔直径为50～80μm。

作为本申请的优选技术方案，所述步骤3中，硅烷偶联剂为KH550。

有益效果

本发明提供的新型纳米复合滤料及其制备方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明的滤料由三个滤层组成，其中关键的原料组分均已粉碎至纳微米级别，具有很高的比表面积和微孔吸附性，滤料表面能够产生静电场，两者结合可以影响水分子团的结构，使得氢键断裂，使水分子团变小，从而提高水的活性，还可以让流动体的能量增强，提升味觉；同时各滤料层都具有较强的吸附能力，能够完成对水中有毒有害物质的吸附，去除水中异味。

本发明添加了安全无毒的光催化材料，协同去除水中异味。

本发明的制备方法制得的净水滤料，可直接净化普通水质的水，具有去异味和提升味觉的双重功能，能够有效杀菌，且能够去除水中余氯及有害的溶解性有机物，并具有活化净水的功能，能够在处理水的过程中释放多种对人体有益的矿物质和微量元素。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步详细说明。所用试剂或者仪器设备未注明生产厂商的，均视为可以通过市场购买的常规产品。

实施例1：

一种新型纳米复合滤料，主要组分及对应质量份如下：聚乳酸颗粒16份，聚丙乙烯29份，海泡石18份，玄武岩纤维22份，泡沫镍13份，海藻泥3份，纳米电气石25份，沸石粉10份，锗酸锶纳米棒15份，磷酸铋纳米棒12份，纳米二氧化钛38份，介孔二氧化硅6份，膨胀珍珠岩23份，硅烷偶联剂KH550 2份，碳化农作物秸秆6份。

上述新型纳米复合滤料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，分别称取相应质量份的原料组分；将海泡石、膨胀珍珠岩、纳米电气石、沸石粉在500℃下进行煅烧，煅烧时间为6h，然后将经过煅烧后的相应原料组分冷却至室温，粉碎，控制粒径范围为200μm，混合，得第一滤料；

步骤2，将称取锗酸锶纳米棒、聚丙乙烯、磷酸铋纳米棒溶于水，强力搅拌或者超声30min，得分散液，将碳化农作物秸秆、玄武岩纤维100～105℃干燥12h，粉碎过筛，加入分散液中，再次混合均匀，揉制成型，1000℃高温处理2h，得第二滤料；

步骤3，聚乳酸颗粒，泡沫镍，海藻泥，纳米二氧化钛，介孔二氧化硅，硅烷偶联剂混合，搅拌均匀后投入双螺杆挤压机中在150℃下熔融挤出造粒，得改性聚乳酸，经熔喷处理，得聚乳酸熔喷非织造材料，即第三滤料，其中，熔喷处理的模头温度为180℃，喷丝孔直径为80μm；

实施例2

一种新型纳米复合滤料，主要组分及其对应质量份如下：聚乳酸10份，聚丙乙烯25份，海泡石15份，玄武岩纤维20份，泡沫镍10份，海藻泥1份，纳米电气石30份，沸石粉12份，锗酸锶纳米棒18份，磷酸铋纳米棒15份，纳米二氧化钛40份，介孔二氧化硅8份，膨胀珍珠岩26份，硅烷偶联剂KH550 3份，碳化农作物秸秆8份。

上述新型纳米复合滤料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，分别称取相应质量份的原料组分；将海泡石、膨胀珍珠岩、纳米电气石、沸石粉在600℃下进行煅烧，煅烧时间为5h，然后将经过煅烧后的相应原料组分冷却至室温，粉碎，控制粒径范围为400μm，混合，得第一滤料；

步骤2，将称取锗酸锶纳米棒、聚丙乙烯、磷酸铋纳米棒溶于水，强力搅拌或者超声40min，得分散液，将碳化农作物秸秆、玄武岩纤维100～105℃干燥16h，粉碎过筛，加入分散液中，再次混合均匀，揉制成型，1300℃高温处理1h，得第二滤料；

步骤3，聚乳酸颗粒，泡沫镍，海藻泥，纳米二氧化钛，介孔二氧化硅，硅烷偶联剂混合，搅拌均匀后投入双螺杆挤压机中在170℃下熔融挤出造粒，得改性聚乳酸，经熔喷处理，得聚乳酸熔喷非织造材料，即第三滤料，其中，熔喷处理的模头温度为200℃，喷丝孔直径为60μm；

实施例3

一种新型纳米复合滤料，主要组分及其对应质量份如下：聚乳酸10～20份，聚丙乙烯35份，海泡石20份，玄武岩纤维25份，泡沫镍15份，海藻泥1份，纳米电气石20份，沸石粉8份，锗酸锶纳米棒13份，磷酸铋纳米棒10份，纳米二氧化钛35份，介孔二氧化硅4份，膨胀珍珠岩20份，硅烷偶联剂KH550 1份，碳化农作物秸秆5份。

上述新型纳米复合滤料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，分别称取相应质量份的原料组分；将海泡石、膨胀珍珠岩、纳米电气石、沸石粉在800℃下进行煅烧，煅烧时间为4h，然后将经过煅烧后的相应原料组分冷却至室温，粉碎，控制粒径范围为600μm，混合，得第一滤料；

步骤2，将称取锗酸锶纳米棒、聚丙乙烯、磷酸铋纳米棒溶于水，强力搅拌或者超声30～60min，得分散液，将碳化农作物秸秆、玄武岩纤维100～105℃干燥24h，粉碎过筛，加入分散液中，再次混合均匀，揉制成型，1500℃高温处理0.5h，得第二滤料；

步骤3，聚乳酸颗粒，泡沫镍，海藻泥，纳米二氧化钛，介孔二氧化硅，硅烷偶联剂2份混合，搅拌均匀后投入双螺杆挤压机中在200℃下熔融挤出造粒，得改性聚乳酸，经熔喷处理，得聚乳酸熔喷非织造材料，即第三滤料，其中，熔喷处理的模头温度为220℃，喷丝孔直径为80μm；

实施例4

一种新型纳米复合滤料，主要组分及其对应质量份如下：聚乳酸17份，聚丙乙烯32份，海泡石18份，玄武岩纤维23份，泡沫镍13份，海藻泥3份，纳米电气石16份，沸石粉10份，锗酸锶纳米棒15份，磷酸铋纳米棒13份，纳米二氧化钛38份，介孔二氧化硅6份，膨胀珍珠岩23份，硅烷偶联剂KH550 3份，碳化农作物秸秆6份。

上述新型纳米复合滤料的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，分别称取相应质量份的原料组分；将海泡石、膨胀珍珠岩、纳米电气石、沸石粉在700℃下进行煅烧，煅烧时间为5h，然后将经过煅烧后的相应原料组分冷却至室温，粉碎，控制粒径范围为500μm，混合，得第一滤料；

步骤2，将称取锗酸锶纳米棒、聚丙乙烯、磷酸铋纳米棒溶于水，强力搅拌或者超声50min，得分散液，将碳化农作物秸秆、玄武岩纤维100～105℃干燥20h，粉碎过筛，加入分散液中，再次混合均匀，揉制成型，1300℃高温处理1h，得第二滤料；

步骤3，聚乳酸颗粒，泡沫镍，海藻泥，纳米二氧化钛，介孔二氧化硅，硅烷偶联剂2份混合，搅拌均匀后投入双螺杆挤压机中在180℃下熔融挤出造粒，得改性聚乳酸，经熔喷处理，得聚乳酸熔喷非织造材料，即第三滤料，其中，熔喷处理的模头温度为180～220℃，喷丝孔直径为50～80μm；

对照组

普通市售石英砂滤料。

性能测试：

采用本发明实施例1～4以及对照组，对自来水进行15min净化处理，效果如下表所示：

项目	重金属去除率	除菌率
			对照组	80％	60％
实施例1	95％	92％
			实施例2	93％	93％
实施例3	91％	91％
			实施例4	90％	94％

本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求为保护范围。

Claims

1.一种新型纳米复合滤料，其特征在于，主要组分及其对应质量份如下：聚乳酸10～20份，聚丙乙烯25～35份，海泡石15～20份，玄武岩纤维20～25份，泡沫镍10～15份，海藻泥1～5份，纳米电气石20～30份，沸石粉8～12份，锗酸锶纳米棒13～18份，磷酸铋纳米棒10～15份，纳米二氧化钛35～40份，介孔二氧化硅4～8份，膨胀珍珠岩20～26份，硅烷偶联剂1~3份，碳化农作物秸秆5~8份。

2.根据权利要求1所述的新型纳米复合滤料，其特征在于，主要组分及对应质量份如下：聚乳酸颗粒16份，聚丙乙烯29份，海泡石18份，玄武岩纤维22份，泡沫镍13份，海藻泥3份，纳米电气石25份，沸石粉10份，锗酸锶纳米棒15份，磷酸铋纳米棒12份，纳米二氧化钛38份，介孔二氧化硅6份，膨胀珍珠岩23份，硅烷偶联剂2份，碳化农作物秸秆6份。

3.权利要求1所述的新型纳米复合滤料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，分别称取相应质量份的原料组分；将海泡石、膨胀珍珠岩、纳米电气石、沸石粉在500～800 ℃下进行煅烧，煅烧时间为4～6 h，然后将经过煅烧后的相应原料组分冷却至室温，粉碎，控制粒径范围为200~600 μm，混合，得第一滤料；

步骤2，将称取锗酸锶纳米棒、聚丙乙烯、磷酸铋纳米棒溶于水，强力搅拌或者超声30~60 min，得分散液，将碳化农作物秸秆、玄武岩纤维100~105 ℃干燥12~24 h，粉碎过筛，加入分散液中，再次混合均匀，揉制成型，1000~1500 ℃高温处理0.5~2 h，得第二滤料；

步骤3，聚乳酸颗粒，泡沫镍，海藻泥，纳米二氧化钛，介孔二氧化硅，硅烷偶联剂混合，搅拌均匀后投入双螺杆挤压机中在150~200 ℃下熔融挤出造粒，得改性聚乳酸，经熔喷处理，得聚乳酸熔喷非织造材料，即第三滤料；

4. 根据权利要求3所述的新型纳米复合滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，熔喷处理的模头温度为180~220 ℃，喷丝孔直径为50~80 μm。

5.根据权利要求4所述的新型纳米复合滤料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，硅烷偶联剂为KH550。