CN111530136B - 高性能活性炭净化成型滤芯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能活性炭净化成型滤芯，包括以下重量份组分的原料：50‑70重量份的活性炭粉、10‑15重量份的蛭石、5‑10重量份的坡缕石黏土、10‑30重量份的分子筛、1‑3重量份的抑菌剂、1‑5重量份的粘接剂。包括以下重量份组分的原料：60重量份的活性炭粉、12重量份的蛭石、8重量份的坡缕石黏土、20重量份的分子筛、2重量份的抑菌剂、3重量份的粘接剂。本发明通过在活性炭中加入蛭石、坡缕石黏土、抑菌剂可有效去除水中重金属及抑菌，提高滤芯过滤效率，实现全面净化水质。

Description

高性能活性炭净化成型滤芯

技术领域

本发明涉及滤芯技术领域。更具体地说，本发明涉及一种高性能活性炭净化成型滤芯。

背景技术

活性炭是由木质、煤质和石油焦等含碳的原料经炭化、活化加工制备而成。活性炭具有发达的孔隙结构、较大的比表面、丰富的表面官能基团和较强的特异性吸附能力，广泛应用于国防、制药、化工、食品和环境保护等方面。活性炭的吸附作用藉物理及化学的吸咐力而成，其外观色泽呈黑色。其成份除了主要的炭以外，还包含了少量的氢、氧和灰分，其结构由石墨微晶、单一平面网状碳和无定形碳三部分组成。近年来随着工业化的进程不断加快，各种环境问题造成我们日常生活用水受到污染，特别是我们的饮用水受到污染，由于水中污染物成分和数目越来越复杂、越来越难以去除，运用以前常规的净水工艺无法达到国家标准，必须对饮用水深度处理，在水的深度处理工艺中利用活性炭滤芯进行处理是比较有效且成本低廉的一种方法。但是目前所用的活性炭材料吸附性能有限，尤其是对水中重金属的滤除、细菌抑制的效果较差。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种高性能活性炭净化成型滤芯，其通过在活性炭中加入蛭石、坡缕石黏土、抑菌剂可有效去除及抑菌，提高滤芯过滤效率，实现全面净化水质。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种高性能活性炭净化成型滤芯，包括以下重量份组分的原料：

50-70重量份的活性炭粉、10-15重量份的蛭石、5-10重量份的坡缕石黏土、10-30重量份的分子筛、1-3重量份的抑菌剂、1-5重量份的粘接剂。

优选的是，包括以下重量份组分的原料：60重量份的活性炭粉、12重量份的蛭石、8重量份的坡缕石黏土、20重量份的分子筛、2重量份的抑菌剂、3重量份的粘接剂。

优选的是，还包括5重量份的微孔粉，微孔粉包括质量比为1:2:1的膨润土、改性二氧化硅、陶瓷粉；

其中，改性二氧化硅的制备方法为：

A1、向二氧化硅中加入二氧化硅总质量5倍量的无水乙醇，然后滴加入0.1倍量的浓氨水，置于40-45℃条件下搅拌65min，得到预处理二氧化硅；

A2、向预处理二氧化硅中加入二氧化硅总质量4倍量的氨丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌10h，然后离心分离得到第一沉淀物，第一沉淀物用无水乙醇清洗3次，用水浸泡5h，得到表面修饰的二氧化硅；

A3、向表面修饰的二氧化硅中加入表面修饰的二氧化硅总质量5倍量的N,N-二甲基甲酰胺，将体系至于0℃条件下搅拌15min，在-20℃条件下加入对甲基苯磺酸搅拌20min，然后加入表面修饰的二氧化硅总质量1倍量的丙酮继续搅拌10min，升温至40-45℃并加入表面修饰的二氧化硅总质量0.8倍量的亚磷酸二乙酯搅拌8h，过滤得到第二沉淀物，第二沉淀物用无水乙醇清洗3次，用水浸泡3h，即得到改性二氧化硅。

优选的是，陶瓷粉进行改性处理，改性方法为：将陶瓷粉体进行球磨细化处理，得到陶瓷粉末，向陶瓷粉末中加入陶瓷粉末总质量2倍量无水乙醇混合，然后在搅拌的条件下向陶瓷粉末总质量3倍量的硅烷偶联剂，然后用无水乙醇清洗3次，用水浸泡1h，得到改性陶瓷粉。

优选的是，硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种。

优选的是，微孔粉的制备方法为：

B1、将膨润土、改性二氧化硅、陶瓷粉分别粉碎，且均使用100目筛进行过滤处理；

B2、向膨润土中加入膨润土总质量1倍量的无水乙醇、0.1倍量的稀硝酸混合，并置于50℃条件下搅拌1h，然后将1/2量的改性二氧化硅分5次等量加入膨润土中，每次间隔20min，加入完毕后升温至70℃继续搅拌2h，然后真空冷冻干燥12h，得到第一混合粉末；

B3、向陶瓷粉中加入陶瓷粉总质量5倍量的水及剩余的改性二氧化硅，置于50℃条件下搅拌3h，然后真空冷冻干燥12h，得到第二混合粉末；

B4、将第一混合粉末、第二混合粉末混合，并加入第一混合粉末总质量2倍量的无水乙醇、0.05倍量的稀硝酸，置于70℃条件下搅拌7h，用水清洗5次，然后真空冷冻干燥24h，粉碎并过200目筛，得到微孔粉。

本发明至少包括以下有益效果：

第一、本发明的活性炭滤芯具有高效的去除水中重金属及抑菌，提高滤芯过滤效率，全面净化水质，保留水中有益元素，改善口感。

第二、本发明的微孔粉不仅可增加滤芯的孔隙率，而且通过将二氧化硅中的部分硅羟基与进行改性，使二氧化硅上含有膦酸酯基集团，增加滤芯的过滤效率。

第三、本发明微孔粉的制备方法通过先将膨润土与改性二氧化硅混合，陶瓷粉与改性二氧化硅混合，这种处理方法可有效提高膨润土、改性二氧化硅、陶瓷粉之间的结合力，提高滤芯的重金属的过滤效率。

第四、本发明陶瓷粉的处理方法可有效提高陶瓷粉与改性二氧化硅的结合力，避免陶瓷粉与改性二氧化硅脱离出现陶瓷粉沉降的现象。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

<实施例1>

高性能活性炭净化成型滤芯，包括以下重量份组分的原料：

50重量份的活性炭粉、10重量份的蛭石、5重量份的坡缕石黏土、10重量份的分子筛、1重量份的抑菌剂、1重量份的粘接剂。

<实施例2>

高性能活性炭净化成型滤芯，包括以下重量份组分的原料：

60重量份的活性炭粉、12重量份的蛭石、8重量份的坡缕石黏土、20重量份的分子筛、2重量份的抑菌剂、3重量份的粘接剂。

<实施例3>

高性能活性炭净化成型滤芯，包括以下重量份组分的原料：

70重量份的活性炭粉、15重量份的蛭石、10重量份的坡缕石黏土、30重量份的分子筛、3重量份的抑菌剂、5重量份的粘接剂。

<实施例4>

高性能活性炭净化成型滤芯，包括以下重量份组分的原料：

60重量份的活性炭粉、12重量份的蛭石、8重量份的坡缕石黏土、20重量份的分子筛、2重量份的抑菌剂、3重量份的粘接剂；

还包括5重量份的微孔粉，微孔粉包括质量比为1:2:1的膨润土、改性二氧化硅、陶瓷粉；

其中，改性二氧化硅的制备方法为：

A1、向二氧化硅中加入二氧化硅总质量5倍量的无水乙醇，然后滴加入0.1倍量的浓氨水，置于40-45℃条件下搅拌65min，得到预处理二氧化硅；

A2、向预处理二氧化硅中加入二氧化硅总质量4倍量的氨丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌10h，然后离心分离得到第一沉淀物，第一沉淀物用无水乙醇清洗3次，用水浸泡5h，得到表面修饰的二氧化硅；

A3、向表面修饰的二氧化硅中加入表面修饰的二氧化硅总质量5倍量的N,N-二甲基甲酰胺，将体系至于0℃条件下搅拌15min，在-20℃条件下加入对甲基苯磺酸搅拌20min，然后加入表面修饰的二氧化硅总质量1倍量的丙酮继续搅拌10min，升温至40-45℃并加入表面修饰的二氧化硅总质量0.8倍量的亚磷酸二乙酯搅拌8h，过滤得到第二沉淀物，第二沉淀物用无水乙醇清洗3次，用水浸泡3h，即得到改性二氧化硅。

<实施例5>

还包括5重量份的微孔粉，微孔粉包括质量比为1:2:1的膨润土、改性二氧化硅、陶瓷粉；

其中，改性二氧化硅的制备方法为：

A1、向二氧化硅中加入二氧化硅总质量5倍量的无水乙醇，然后滴加入0.1倍量的浓氨水，置于40-45℃条件下搅拌65min，得到预处理二氧化硅；

A2、向预处理二氧化硅中加入二氧化硅总质量4倍量的氨丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌10h，然后离心分离得到第一沉淀物，第一沉淀物用无水乙醇清洗3次，用水浸泡5h，得到表面修饰的二氧化硅；

A3、向表面修饰的二氧化硅中加入表面修饰的二氧化硅总质量5倍量的N,N-二甲基甲酰胺，将体系至于0℃条件下搅拌15min，在-20℃条件下加入对甲基苯磺酸搅拌20min，然后加入表面修饰的二氧化硅总质量1倍量的丙酮继续搅拌10min，升温至40-45℃并加入表面修饰的二氧化硅总质量0.8倍量的亚磷酸二乙酯搅拌8h，过滤得到第二沉淀物，第二沉淀物用无水乙醇清洗3次，用水浸泡3h，即得到改性二氧化硅。

陶瓷粉进行改性处理，改性方法为：将陶瓷粉体进行球磨细化处理，得到陶瓷粉末，向陶瓷粉末中加入陶瓷粉末总质量2倍量无水乙醇混合，然后在搅拌的条件下向陶瓷粉末总质量3倍量的硅烷偶联剂，然后用无水乙醇清洗3次，用水浸泡1h，得到改性陶瓷粉。

硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷。

<实施例6>

还包括5重量份的微孔粉，微孔粉包括质量比为1:2:1的膨润土、改性二氧化硅、陶瓷粉；

其中，改性二氧化硅的制备方法为：

A1、向二氧化硅中加入二氧化硅总质量5倍量的无水乙醇，然后滴加入0.1倍量的浓氨水，置于40-45℃条件下搅拌65min，得到预处理二氧化硅；

A2、向预处理二氧化硅中加入二氧化硅总质量4倍量的氨丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌10h，然后离心分离得到第一沉淀物，第一沉淀物用无水乙醇清洗3次，用水浸泡5h，得到表面修饰的二氧化硅；

A3、向表面修饰的二氧化硅中加入表面修饰的二氧化硅总质量5倍量的N,N-二甲基甲酰胺，将体系至于0℃条件下搅拌15min，在-20℃条件下加入对甲基苯磺酸搅拌20min，然后加入表面修饰的二氧化硅总质量1倍量的丙酮继续搅拌10min，升温至40-45℃并加入表面修饰的二氧化硅总质量0.8倍量的亚磷酸二乙酯搅拌8h，过滤得到第二沉淀物，第二沉淀物用无水乙醇清洗3次，用水浸泡3h，即得到改性二氧化硅。

陶瓷粉进行改性处理，改性方法为：将陶瓷粉体进行球磨细化处理，得到陶瓷粉末，向陶瓷粉末中加入陶瓷粉末总质量2倍量无水乙醇混合，然后在搅拌的条件下向陶瓷粉末总质量3倍量的硅烷偶联剂，然后用无水乙醇清洗3次，用水浸泡1h，得到改性陶瓷粉。

硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中。

微孔粉的制备方法为：

B1、将膨润土、改性二氧化硅、陶瓷粉分别粉碎，且均使用100目筛进行过滤处理；

B2、向膨润土中加入膨润土总质量1倍量的无水乙醇、0.1倍量的稀硝酸混合，并置于50℃条件下搅拌1h，然后将1/2量的改性二氧化硅分5次等量加入膨润土中，每次间隔20min，加入完毕后升温至70℃继续搅拌2h，然后真空冷冻干燥12h，得到第一混合粉末；

B3、向陶瓷粉中加入陶瓷粉总质量5倍量的水及剩余的改性二氧化硅，置于50℃条件下搅拌3h，然后真空冷冻干燥12h，得到第二混合粉末；

B4、将第一混合粉末、第二混合粉末混合，并加入第一混合粉末总质量2倍量的无水乙醇、0.05倍量的稀硝酸，置于70℃条件下搅拌7h，用水清洗5次，然后真空冷冻干燥24h，粉碎并过200目筛，得到微孔粉。

<对比例1>

采用现有技术制备滤芯，即滤芯的组分包括：活性炭粉80份，粘结剂20份

<实验数据表征>

分析实施例2、实施例4-6、对比例1所得到滤芯的孔隙率、过滤效率、重金属去除率、除菌率，结果如表1所示；

表1为效果表征

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (5)

1.高性能活性炭净化成型滤芯，其特征在于，包括以下重量份组分的原料：

50-70重量份的活性炭粉、10-15重量份的蛭石、5-10重量份的坡缕石黏土、10-30重量份的分子筛、1-3重量份的抑菌剂、1-5重量份的粘接剂；

还包括5重量份的微孔粉，微孔粉包括质量比为1:2:1的膨润土、改性二氧化硅、陶瓷粉；

其中，改性二氧化硅的制备方法为：

A1、向二氧化硅中加入二氧化硅总质量5倍量的无水乙醇，然后滴加入0.1倍量的浓氨水，置于40-45℃条件下搅拌65min，得到预处理二氧化硅；

A2、向预处理二氧化硅中加入二氧化硅总质量4倍量的氨丙基三甲氧基硅烷，继续搅拌10h，然后离心分离得到第一沉淀物，第一沉淀物用无水乙醇清洗3次，用水浸泡5h，得到表面修饰的二氧化硅；

A3、向表面修饰的二氧化硅中加入表面修饰的二氧化硅总质量5倍量的N,N-二甲基甲酰胺，将体系至于0℃条件下搅拌15min，在-20℃条件下加入对甲基苯磺酸搅拌20min，然后加入表面修饰的二氧化硅总质量1倍量的丙酮继续搅拌10min，升温至40-45℃并加入表面修饰的二氧化硅总质量0.8倍量的亚磷酸二乙酯搅拌8h，过滤得到第二沉淀物，第二沉淀物用无水乙醇清洗3次，用水浸泡3h，即得到改性二氧化硅。

2.如权利要求1所述的高性能活性炭净化成型滤芯，其特征在于，包括以下重量份组分的原料：60重量份的活性炭粉、12重量份的蛭石、8重量份的坡缕石黏土、20重量份的分子筛、2重量份的抑菌剂、3重量份的粘接剂。

3.如权利要求1所述的高性能活性炭净化成型滤芯，其特征在于，陶瓷粉进行改性处理，改性方法为：将陶瓷粉体进行球磨细化处理，得到陶瓷粉末，向陶瓷粉末中加入陶瓷粉末总质量2倍量无水乙醇混合，然后在搅拌的条件下向陶瓷粉末总质量3倍量的硅烷偶联剂，然后用无水乙醇清洗3次，用水浸泡1h，得到改性陶瓷粉。

4.如权利要求1所述的高性能活性炭净化成型滤芯，其特征在于，硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种。

5.如权利要求1所述的高性能活性炭净化成型滤芯，其特征在于，微孔粉的制备方法为：

B1、将膨润土、改性二氧化硅、陶瓷粉分别粉碎，且均使用100目筛进行过滤处理；

B2、向膨润土中加入膨润土总质量1倍量的无水乙醇、0.1倍量的稀硝酸混合，并置于50℃条件下搅拌1h，然后将1/2量的改性二氧化硅分5次等量加入膨润土中，每次间隔20min，加入完毕后升温至70℃继续搅拌2h，然后真空冷冻干燥12h，得到第一混合粉末；

B3、向陶瓷粉中加入陶瓷粉总质量5倍量的水及剩余的改性二氧化硅，置于50℃条件下搅拌3h，然后真空冷冻干燥12h，得到第二混合粉末；

B4、将第一混合粉末、第二混合粉末混合，并加入第一混合粉末总质量2倍量的无水乙醇、0.05倍量的稀硝酸，置于70℃条件下搅拌7h，用水清洗5次，然后真空冷冻干燥24h，粉碎并过200目筛，得到微孔粉。