CN112830796A - 一种用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷，将水处理酶通过真空浸渍的方式负载于氮化硅泡沫陶瓷的孔洞表面，所述真空浸渍时还加入水处理酶浸渍液总质量1‑3%的助粘剂，其中氮化硅泡沫陶瓷由反应原料烧结而成，所述反应原料按质量份数配比由100份氮化硅、2‑4份羧甲基纤维素、3‑5份高温粘结剂、3‑8份分散剂、1‑5份丝瓜瓤和2‑10份造孔剂组成，其中丝瓜瓤洗净后在50‑80℃的温度条件下烘干，造孔剂是石墨；所述烧结条件是：通入氩气或氮气10‑60min，以3‑5℃/min的速率升温至300‑400℃并保温0.5‑2h，接着以2‑3℃/min的速率升温至600‑650℃并保温3‑4h，再以1‑2℃/min的速率升温至1300‑1500℃并保温2‑3h。

Description

一种用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明属于净化水领域，具体涉及一种用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展，工厂如雨后春笋般建立，但工业化程度的大幅提高导致了一些问题，如污水的排放，不合理的污水排放容易导致水体富营养化，这是由于污水中含有大量的有机质，在此基础下，滋生了大量的细菌、真菌或者是水生植物，极大的影响了水下生态系统的正常运转，因此需要对废水、污水进行处理，除去其中包含的有机质，绿化环境。
生物酶是一种能够将有机质分解的成分，通过生物酶的作用，可以降低水体的有机质含量，缓解富营养化的问题，将生物酶负载在多孔陶瓷表面，利用多孔陶瓷的表面积大，增大反应面积的同时能够提高生物酶的净化作用。
发明内容
为解决现有技术中水质污染严重，难以净化的问题，本发明提供一种用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷及其制备方法。
本发明采用的方案如下：
一种用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷，将水处理酶通过真空浸渍的方式负载于氮化硅泡沫陶瓷的孔洞表面，所述真空浸渍时还加入水处理酶浸渍液总质量1-3%的助粘剂，其中氮化硅泡沫陶瓷由反应原料烧结而成，所述反应原料按质量份数配比由100份氮化硅、2-4份羧甲基纤维素、3-5份高温粘结剂、3-8份分散剂、1-5份丝瓜瓤和2-10份造孔剂组成，其中丝瓜瓤洗净后在50-80℃的温度条件下烘干，造孔剂是石墨；
所述烧结条件是：通入氩气或氮气10-60min，以3-5℃/min的速率升温至300-400℃并保温0.5-2h，接着以2-3℃/min的速率升温至600-650℃并保温3-4h，再以1-2℃/min的速率升温至1300-1500℃并保温2-3h。
作为本发明的一种优选技术方案，所述助粘剂是醋酸乙烯基聚合物。
作为本发明的一种优选技术方案，所述高温粘结剂包括硅溶胶或聚乙烯醇缩丁醛。
作为本发明的一种优选技术方案，所述分散剂是十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酸铵、聚乙二醇其中的一种或几种的混合。
作为本发明的一种优选技术方案，所述石墨的粒径是10-80μm。
一种用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
A、将丝瓜瓤洗净后，在50-80℃的温度条件下烘干备用；
B、将氮化硅、羧甲基纤维素、高温粘结剂、分散剂、丝瓜瓤和造孔剂按所述质量份数配比混合，加入等同于其总质量1-2倍的研磨介质球磨6-12h，在60-80℃的温度条件下烘干；
C、将步骤A得到的干燥丝瓜瓤加入到步骤B得到的粉料中，放入超声波震荡机中超声震荡0.5-3h后转入到烧结容器中；
D、将烧结容器放入烧结炉中，通入氩气或氮气10-60min，以3-5℃/min的速率升温至300-400℃并保温0.5-2h，接着以2-3℃/min的速率升温至600-650℃并保温3-4h，再以1-2℃/min的速率升温至1300-1500℃并保温2-3h，冷却至室温后取出，得到氮化硅泡沫陶瓷；
E、采用真空浸渍的方式将水处理酶涂覆在氮化硅泡沫陶瓷表面，得到涂覆有水处理酶的氮化硅泡沫陶瓷。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤A所述研磨介质是水、乙醇、甲醇或丙酮。
作为本发明的一种优选技术方案，步骤B冷却至室温后研磨，并过60-180目筛网。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
（1）将生物酶负载在泡沫陶瓷上，通过设置泡沫陶瓷的位置来选择不同的净化水的区域，达到定位净化；
（2）泡沫陶瓷极高的孔隙率，加大了水体与生物酶的接触面积，增大反应面积，这样加大的催化效果；
（3）制备工艺简单，使用方法简单，是一种高效的净化水质的方案。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的描述，实施例仅用于对本发明进行说明，并不构成对权利要求范围的限制，本领域技术人员可以想到的其他替代手段，均在本发明权利要求范围内。
实施例1
一种用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷，将水处理酶溶液通过真空浸渍的方式负载于氮化硅泡沫陶瓷的孔洞表面，所述真空浸渍时还加入水处理酶浸渍液总质量1%的助粘剂，其中氮化硅泡沫陶瓷由反应原料烧结而成，所述反应原料按质量份数配比由100份氮化硅、2份羧甲基纤维素、3份高温粘结剂、3份分散剂、1份丝瓜瓤和2份造孔剂组成，其中丝瓜瓤洗净后在50℃的温度条件下烘干，造孔剂是石墨；
所述烧结条件是：通入氩气或氮气10min，以3℃/min的速率升温至300℃并保温0.5h，接着以2℃/min的速率升温至600℃并保温3h，再以1℃/min的速率升温至1300℃并保温2h。
具体地，所述助粘剂是醋酸乙烯基聚合物。
具体地，所述高温粘结剂是硅溶胶。
具体地，所述分散剂是十二烷基苯磺酸钠。
具体地，所述石墨的粒径是10-80μm。
用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
A、将丝瓜瓤洗净后，在50℃的温度条件下烘干备用；
B、将氮化硅、羧甲基纤维素、高温粘结剂、分散剂、丝瓜瓤和造孔剂按所述质量份数配比混合，加入等同于其总质量1倍的研磨介质球磨6h，在60℃的温度条件下烘干；
C、将步骤A得到的干燥丝瓜瓤加入到步骤B得到的粉料中，放入超声波震荡机中超声震荡0.5h后转入到烧结容器中；
D、将烧结容器放入烧结炉中，通入氩气或氮气10min，以3℃/min的速率升温至300℃并保温0.5h，接着以2℃/min的速率升温至600℃并保温3h，再以1℃/min的速率升温至1300℃并保温2h，冷却至室温后取出，得到氮化硅泡沫陶瓷；
E、采用真空浸渍的方式将水处理酶涂覆在氮化硅泡沫陶瓷表面，得到涂覆有水处理酶的氮化硅泡沫陶瓷。
具体地，步骤A所述研磨介质是水。
具体地，步骤B冷却至室温后研磨，并过60-180目筛网。
实施例2
一种用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷，将水处理酶通过真空浸渍的方式负载于氮化硅泡沫陶瓷的孔洞表面，所述真空浸渍时还加入水处理酶浸渍液总质量3%的助粘剂，其中氮化硅泡沫陶瓷由反应原料烧结而成，所述反应原料按质量份数配比由100份氮化硅、4份羧甲基纤维素、5份高温粘结剂、8份分散剂、5份丝瓜瓤和10份造孔剂组成，其中丝瓜瓤洗净后在80℃的温度条件下烘干，造孔剂是石墨；
所述烧结条件是：通入氩气或氮气60min，以5℃/min的速率升温至400℃并保温2h，接着以3℃/min的速率升温至650℃并保温4h，再以2℃/min的速率升温至1500℃并保温3h。
具体地，所述助粘剂是醋酸乙烯基聚合物。
具体地，所述高温粘结剂是聚乙烯醇缩丁醛。
具体地，所述分散剂是聚丙烯酸铵。
具体地，所述石墨的粒径是10-80μm。
用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
A、将丝瓜瓤洗净后，在80℃的温度条件下烘干备用；
B、将氮化硅、羧甲基纤维素、高温粘结剂、分散剂、丝瓜瓤和造孔剂按所述质量份数配比混合，加入等同于其总质量2倍的研磨介质球磨12h，在80℃的温度条件下烘干；
C、将步骤A得到的干燥丝瓜瓤加入到步骤B得到的粉料中，放入超声波震荡机中超声震荡3h后转入到烧结容器中；
D、将烧结容器放入烧结炉中，通入氩气或氮气60min，以5℃/min的速率升温至400℃并保温2h，接着以3℃/min的速率升温至650℃并保温4h，再以2℃/min的速率升温至1500℃并保温3h，冷却至室温后取出，得到氮化硅泡沫陶瓷；
E、采用真空浸渍的方式将水处理酶涂覆在氮化硅泡沫陶瓷表面，得到涂覆有水处理酶的氮化硅泡沫陶瓷。
具体地，步骤A所述研磨介质是乙醇。
具体地，步骤B冷却至室温后研磨，并过60-180目筛网。
实施例3
一种用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷，将水处理酶通过真空浸渍的方式负载于氮化硅泡沫陶瓷的孔洞表面，所述真空浸渍时还加入水处理酶浸渍液总质量2%的助粘剂，其中氮化硅泡沫陶瓷由反应原料烧结而成，所述反应原料按质量份数配比由100份氮化硅、3份羧甲基纤维素、4份高温粘结剂、5份分散剂、3份丝瓜瓤和5份造孔剂组成，其中丝瓜瓤洗净后在60℃的温度条件下烘干，造孔剂是石墨；
所述烧结条件是：通入氩气或氮气30min，以4℃/min的速率升温至350℃并保温1h，接着以2.5℃/min的速率升温至630℃并保温3.5h，再以1.5℃/min的速率升温至1400℃并保温2.5h。
具体地，所述助粘剂是醋酸乙烯基聚合物。
具体地，所述高温粘结剂是硅溶胶。
具体地，所述分散剂是十二烷基苯磺酸钠。
具体地，所述石墨的粒径是10-80μm。
用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
A、将丝瓜瓤洗净后，在60℃的温度条件下烘干备用；
B、将氮化硅、羧甲基纤维素、高温粘结剂、分散剂、丝瓜瓤和造孔剂按所述质量份数配比混合，加入等同于其总质量1.5倍的研磨介质球磨8h，在70℃的温度条件下烘干；
C、将步骤A得到的干燥丝瓜瓤加入到步骤B得到的粉料中，放入超声波震荡机中超声震荡2h后转入到烧结容器中；
D、将烧结容器放入烧结炉中，通入氩气或氮气30min，以4℃/min的速率升温至350℃并保温1h，接着以2.5℃/min的速率升温至630℃并保温3.5h，再以1.5℃/min的速率升温至1400℃并保温2.5h，冷却至室温后取出，得到氮化硅泡沫陶瓷；
E、采用真空浸渍的方式将水处理酶涂覆在氮化硅泡沫陶瓷表面，得到涂覆有水处理酶的氮化硅泡沫陶瓷。
具体地，步骤A所述研磨介质是甲醇。
具体地，步骤B冷却至室温后研磨，并过60-180目筛网。
实施例4
一种用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷，将水处理酶通过真空浸渍的方式负载于氮化硅泡沫陶瓷的孔洞表面，所述真空浸渍时还加入水处理酶浸渍液总质量1%的助粘剂，其中氮化硅泡沫陶瓷由反应原料烧结而成，所述反应原料按质量份数配比由100份氮化硅、4份羧甲基纤维素、5份高温粘结剂、3份分散剂、1份丝瓜瓤和8份造孔剂组成，其中丝瓜瓤洗净后在80℃的温度条件下烘干，造孔剂是石墨；
所述烧结条件是：通入氩气或氮气20min，以4℃/min的速率升温至350℃并保温2h，接着以2℃/min的速率升温至600℃并保温4h，再以1℃/min的速率升温至1500℃并保温3h。
具体地，所述助粘剂是醋酸乙烯基聚合物。
具体地，所述高温粘结剂是硅溶胶。
具体地，所述分散剂是聚乙二醇。
具体地，所述石墨的粒径是10-80μm。
用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
A、将丝瓜瓤洗净后，在80℃的温度条件下烘干备用；
B、将氮化硅、羧甲基纤维素、高温粘结剂、分散剂、丝瓜瓤和造孔剂按所述质量份数配比混合，加入等同于其总质量2倍的研磨介质球磨8h，在60℃的温度条件下烘干；
C、将步骤A得到的干燥丝瓜瓤加入到步骤B得到的粉料中，放入超声波震荡机中超声震荡2h后转入到烧结容器中；
D、将烧结容器放入烧结炉中，通入氩气或氮气20min，以4℃/min的速率升温至350℃并保温2h，接着以2℃/min的速率升温至600℃并保温4h，再以1℃/min的速率升温至1500℃并保温3h，冷却至室温后取出，得到氮化硅泡沫陶瓷；
E、采用真空浸渍的方式将水处理酶涂覆在氮化硅泡沫陶瓷表面，得到涂覆有水处理酶的氮化硅泡沫陶瓷。
具体地，步骤A所述研磨介质是丙酮。
具体地，步骤B冷却至室温后研磨，并过60-180目筛网。
实施例5
一种用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷，将水处理酶通过真空浸渍的方式负载于氮化硅泡沫陶瓷的孔洞表面，所述真空浸渍时还加入水处理酶浸渍液总质量1.5%的助粘剂，其中氮化硅泡沫陶瓷由反应原料烧结而成，所述反应原料按质量份数配比由100份氮化硅、2份羧甲基纤维素、3份高温粘结剂、7份分散剂、4份丝瓜瓤和4份造孔剂组成，其中丝瓜瓤洗净后在60℃的温度条件下烘干，造孔剂是石墨；
所述烧结条件是：通入氩气或氮气20min，以3.5℃/min的速率升温至350℃并保温1h，接着以2℃/min的速率升温至650℃并保温3h，再以1℃/min的速率升温至1300℃并保温3h。
具体地，所述助粘剂是醋酸乙烯基聚合物。
具体地，所述高温粘结剂是聚乙烯醇缩丁醛。
具体地，所述分散剂是聚乙二醇。
具体地，所述石墨的粒径是20-60μm。
用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
A、将丝瓜瓤洗净后，在60℃的温度条件下烘干备用；
B、将氮化硅、羧甲基纤维素、高温粘结剂、分散剂、丝瓜瓤和造孔剂按所述质量份数配比混合，加入等同于其总质量1.5倍的研磨介质球磨6h，在65℃的温度条件下烘干；
C、将步骤A得到的干燥丝瓜瓤加入到步骤B得到的粉料中，放入超声波震荡机中超声震荡1h后转入到烧结容器中；
D、将烧结容器放入烧结炉中，通入氩气或氮气20min，以3.5℃/min的速率升温至350℃并保温1h，接着以2℃/min的速率升温至650℃并保温3h，再以1℃/min的速率升温至1300℃并保温3h，冷却至室温后取出，得到氮化硅泡沫陶瓷；
E、采用真空浸渍的方式将水处理酶涂覆在氮化硅泡沫陶瓷表面，得到涂覆有水处理酶的氮化硅泡沫陶瓷。
具体地，步骤A所述研磨介质是甲醇。
具体地，步骤B冷却至室温后研磨，并过60-180目筛网。
上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷，其特征在于：将水处理酶通过真空浸渍的方式负载于氮化硅泡沫陶瓷的孔洞表面，所述真空浸渍时还加入水处理酶浸渍液总质量1-3%的助粘剂，其中氮化硅泡沫陶瓷由反应原料烧结而成，所述反应原料按质量份数配比由100份氮化硅、2-4份羧甲基纤维素、3-5份高温粘结剂、3-8份分散剂、1-5份丝瓜瓤和2-10份造孔剂组成，其中丝瓜瓤洗净后在50-80℃的温度条件下烘干，造孔剂是石墨；
所述烧结条件是：通入氩气或氮气10-60min，以3-5℃/min的速率升温至300-400℃并保温0.5-2h，接着以2-3℃/min的速率升温至600-650℃并保温3-4h，再以1-2℃/min的速率升温至1300-1500℃并保温2-3h。
2.根据权利要求1所述的用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷，其特征在于：所述助粘剂是醋酸乙烯基聚合物。
3.根据权利要求1所述的用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷，其特征在于：所述高温粘结剂包括硅溶胶或聚乙烯醇缩丁醛。
4.根据权利要求1所述的用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷，其特征在于：所述分散剂是十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酸铵、聚乙二醇其中的一种或几种的混合。
5.根据权利要求1所述的用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷，其特征在于：所述石墨的粒径是10-80μm。
6.一种权利要求1所述的用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、将丝瓜瓤洗净后，在50-80℃的温度条件下烘干备用；
B、将氮化硅、羧甲基纤维素、高温粘结剂、分散剂、丝瓜瓤和造孔剂按所述质量份数配比混合，加入等同于其总质量1-2倍的研磨介质球磨6-12h，在60-80℃的温度条件下烘干；
C、将步骤A得到的干燥丝瓜瓤加入到步骤B得到的粉料中，放入超声波震荡机中超声震荡0.5-3h后转入到烧结容器中；
D、将烧结容器放入烧结炉中，通入氩气或氮气10-60min，以3-5℃/min的速率升温至300-400℃并保温0.5-2h，接着以2-3℃/min的速率升温至600-650℃并保温3-4h，再以1-2℃/min的速率升温至1300-1500℃并保温2-3h，冷却至室温后取出，得到氮化硅泡沫陶瓷；
E、采用真空浸渍的方式将水处理酶涂覆在氮化硅泡沫陶瓷表面，得到涂覆有水处理酶的氮化硅泡沫陶瓷。
7.根据权利要求6所述的用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤A所述研磨介质是水、乙醇、甲醇或丙酮。
8.根据权利要求6所述的用于净化水的氮化硅泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤B冷却至室温后研磨，并过60-180目筛网。
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