CN113332768A - 一种用于泥浆电渗脱水的过滤袋及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于泥浆电渗脱水的过滤袋及其制备方法，包括制备硅藻土共混氯化铝、制备吡咯基聚苯乙烯、制备改性硅藻土以及制备过滤袋4个步骤，本发明采用的吡咯基聚苯乙烯具有高度π‑π共轭聚合链，属于导电聚合物，电子导电性好、电化学稳定性高，在通电过程中几乎没有降解，有利于电流的传输，并且还含有大量的极性基团，可从化学吸附的角度有效固定易逃逸的AlCl3成分，减少AlCl3的损失，此外，本发明提供的AlCl3在电渗透脱水中，易发生水解反应形成Al(OH)3胶体，在直流电场作用下发生迁移，能吸附污染物质，同时加速了电泳过程，有利于进行深度脱水，并且硅藻土的加入能够增强无纺布滤袋的耐热效果。
Description
技术领域
本发明涉及过滤袋制备技术领域，具体涉及一种用于泥浆电渗脱水的过滤袋及其制备方法。
背景技术
泥浆深度脱水技术中，污泥颗粒带负电荷而污泥中的水分带正电荷，在电场力的作用下，带负电的污泥颗粒向阳极移动，而带正电的水分向阴极移动，形成电渗透现象，实现了污泥中的泥水分离，在泥浆深度脱水技术中，滤袋的滤料作为袋式除尘的“心脏”，其性能的优劣决定了整个系统运行的稳定性。
专利文献(CN109502935A)公开了一种用于泥浆电渗脱水的导电过滤袋，包括袋的阳极袋层和阴极袋层，所述阳极袋层和阴极袋层均包括作为电极的耐腐蚀导电主体区域和处在耐腐蚀导电主体区域外围的绝缘区域，并在绝缘区域外围进行成袋连接；所述导电过滤袋设置有可封闭和打开的袋口；所述耐腐蚀导电主体区域设置有电连端，以实现耐腐蚀导电主体区域通电，本发明能够应用于泥浆电渗脱水，提高泥浆电渗脱水效率，但该导电过滤袋存在耐热性能低以及深度脱水能力差的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于泥浆电渗脱水的过滤袋及其制备方法，解决现有的过滤袋存在深度脱水能力差的技术问题。
为了实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种用于泥浆电渗脱水的过滤袋的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备硅藻土共混氯化铝：将硅藻土加入到无水乙醇中，进行搅拌、超声分散、洗涤和干燥，然后将干燥的硅藻土加入到AlCl3溶液中进行浸泡，接着取出晾干，即得到硅藻土共混氯化铝；
(2)制备吡咯基聚苯乙烯：将苯乙烯与1-(4-乙烯基苄基)吡咯烷溶解在己烷溶剂中，然后向其中加入四甲基乙二胺和正丁基锂进行聚合反应，待反应结束后，再向溶液中加入乙醇，随后蒸干溶剂，即得到吡咯基聚苯乙烯；
(3)制备改性硅藻土：将吡咯基聚苯乙烯溶解在四氯化碳中，然后向其中加入硅藻土共混氯化铝进行交联反应，待反应结束后，将反应产物进行过滤、洗涤、干燥，即得到改性硅藻土；
(4)制备过滤袋：将改性硅藻土、六次甲基四胺和无水乙醇搅拌混合均匀，然后进行超声分散，得到分散液，然后将无纺布滤布基体浸入上述分散液中，密封后进行反应，待反应结束后，将无纺布滤布基体取出并进行洗涤、干燥，即得到过滤袋。
优选的，步骤(1)中，硅藻土、无水乙醇和AlCl3溶液的质量比为10:60-80:85-100。
优选的，步骤(1)中，AlCl3溶液的质量分数为5-10％。
优选的，步骤(2)中，苯乙烯、1-(4-乙烯基苄基)吡咯烷、四甲基乙二胺和正丁基锂的质量比为100:15-40:30-40:18-22。
优选的，步骤(2)中，聚合反应的反应温度为50-80℃，反应时间为2-3h。
优选的，步骤(3)中，吡咯基聚苯乙烯、四氯化碳和硅藻土共混氯化铝的质量比为10:80-120:18-25。
优选的，步骤(3)中，交联反应的反应温度为75-90℃，反应时间为18-36h。
优选的，步骤(4)中，改性硅藻土、六次甲基四胺和无水乙醇的质量比为10:40-45:80-120。
优选的，步骤(4)中，反应温度为90-100℃，反应时间为3-5h。
本发明还提供一种由上述制备方法得到的用于泥浆电渗脱水的过滤袋。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提供一种用于泥浆电渗脱水的过滤袋及其制备方法，本发明采用的吡咯基聚苯乙烯具有高度π-π共轭聚合链，属于导电聚合物，电子导电性好、电化学稳定性高，在通电过程中几乎没有降解，有利于电流的传输，并且还含有大量的极性基团，可从化学吸附的角度有效固定易逃逸的AlCl3成分，减少AlCl3的损失。
(2)本发明提供一种用于泥浆电渗脱水的过滤袋及其制备方法，本发明提供的AlCl3在电渗透脱水中，易发生水解反应形成Al(OH)3胶体，在直流电场作用下发生迁移，能吸附污染物质，同时加速了电泳过程，有利于进行深度脱水，并且硅藻土的加入能够增强无纺布滤袋的耐热效果。
具体实施方式
以下通过具体较佳实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明并不仅限于以下的实施例。
需要说明的是，无特殊说明外，本发明中涉及到的化学试剂均通过商业渠道购买。
实施例1
一种用于泥浆电渗脱水的过滤袋的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备硅藻土共混氯化铝：将10g硅藻土加入到60g无水乙醇中，先搅拌30min后再超声分散1h，接着进行洗涤和干燥，然后将干燥的硅藻土加入到85g，5wt％的AlCl3溶液中进行浸泡24h，取出晾干，即得到硅藻土共混氯化铝；
(2)制备吡咯基聚苯乙烯：将10g苯乙烯与1.5g1-(4-乙烯基苄基)吡咯烷溶解在150g己烷溶剂中，然后向其中加入3g四甲基乙二胺和1.8g正丁基锂，在50℃下进行聚合反应2h，待反应结束后，再向溶液中加入50g乙醇，随后蒸干溶剂，即得到吡咯基聚苯乙烯；
(3)制备改性硅藻土：将10g吡咯基聚苯乙烯溶解在80g四氯化碳中，然后向其中加入18g硅藻土共混氯化铝，在75℃下进行交联反应18h，待反应结束后，将反应产物进行过滤、洗涤、干燥，即得到改性硅藻土；
(4)制备过滤袋：将10g改性硅藻土、40g六次甲基四胺和80g 无水乙醇搅拌混合均匀，然后超声分散30min，得到分散液，然后将无纺布滤布基体浸入上述分散液中，密封后置于95℃干燥箱内加热 4h，待反应结束后，将无纺布滤布基体取出并进行洗涤、干燥，即得到过滤袋。
实施例2
一种用于泥浆电渗脱水的过滤袋的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备硅藻土共混氯化铝：将10g硅藻土加入到70g无水乙醇中，先搅拌30min后再超声分散1h，接着进行洗涤和干燥，然后将干燥的硅藻土加入到90g，5wt％的AlCl3溶液中进行浸泡24h，取出晾干，即得到硅藻土共混氯化铝；
(2)制备吡咯基聚苯乙烯：将10g苯乙烯与1.8g1-(4-乙烯基苄基)吡咯烷溶解在150g己烷溶剂中，然后向其中加入3.2g四甲基乙二胺和2.0g正丁基锂，在60℃下进行聚合反应2h，待反应结束后，再向溶液中加入50g乙醇，随后蒸干溶剂，即得到吡咯基聚苯乙烯；
(3)制备改性硅藻土：将10g吡咯基聚苯乙烯溶解在100g四氯化碳中，然后向其中加入20g硅藻土共混氯化铝，在80℃下进行交联反应18h，待反应结束后，将反应产物进行过滤、洗涤、干燥，即得到改性硅藻土；
(4)制备过滤袋：将10g改性硅藻土、42g六次甲基四胺和85g 无水乙醇搅拌混合均匀，然后超声分散30min，得到分散液，然后将无纺布滤布基体浸入上述分散液中，密封后置于90℃干燥箱内加热 3h，待反应结束后，将无纺布滤布基体取出并进行洗涤、干燥，即得到过滤袋。
实施例3
一种用于泥浆电渗脱水的过滤袋的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备硅藻土共混氯化铝：将10g硅藻土加入到75g无水乙醇中，先搅拌30min后再超声分散1h，接着进行洗涤和干燥，然后将干燥的硅藻土加入到95g，8wt％的AlCl3溶液中进行浸泡24h，取出晾干，即得到硅藻土共混氯化铝；
(2)制备吡咯基聚苯乙烯：将10g苯乙烯与2.5g1-(4-乙烯基苄基)吡咯烷溶解在150g己烷溶剂中，然后向其中加入3.5g四甲基乙二胺和2.0g正丁基锂，在70℃下进行聚合反应2h，待反应结束后，再向溶液中加入50g乙醇，随后蒸干溶剂，即得到吡咯基聚苯乙烯；
(3)制备改性硅藻土：将10g吡咯基聚苯乙烯溶解在110g四氯化碳中，然后向其中加入22g硅藻土共混氯化铝，在80℃下进行交联反应24h，待反应结束后，将反应产物进行过滤、洗涤、干燥，即得到改性硅藻土；
(4)制备过滤袋：将10g改性硅藻土、43g六次甲基四胺和90g 无水乙醇搅拌混合均匀，然后超声分散30min，得到分散液，然后将无纺布滤布基体浸入上述分散液中，密封后置于95℃干燥箱内加热 4h，待反应结束后，将无纺布滤布基体取出并进行洗涤、干燥，即得到过滤袋。
实施例4
一种用于泥浆电渗脱水的过滤袋的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备硅藻土共混氯化铝：将10g硅藻土加入到80g无水乙醇中，先搅拌30min后再超声分散1h，接着进行洗涤和干燥，然后将干燥的硅藻土加入到100g，10wt％的AlCl3溶液中进行浸泡24h，取出晾干，即得到硅藻土共混氯化铝；
(2)制备吡咯基聚苯乙烯：将10g苯乙烯与3g1-(4-乙烯基苄基)吡咯烷溶解在150g己烷溶剂中，然后向其中加入4g四甲基乙二胺和2.0g正丁基锂，在80℃下进行聚合反应3h，待反应结束后，再向溶液中加入50g乙醇，随后蒸干溶剂，即得到吡咯基聚苯乙烯；
(3)制备改性硅藻土：将10g吡咯基聚苯乙烯溶解在120g四氯化碳中，然后向其中加入25g硅藻土共混氯化铝，在90℃下进行交联反应20h，待反应结束后，将反应产物进行过滤、洗涤、干燥，即得到改性硅藻土；
(4)制备过滤袋：将10g改性硅藻土、45g六次甲基四胺和120g 无水乙醇搅拌混合均匀，然后超声分散30min，得到分散液，然后将无纺布滤布基体浸入上述分散液中，密封后置于95℃干燥箱内加热 4h，待反应结束后，将无纺布滤布基体取出并进行洗涤、干燥，即得到过滤袋。
对比例1
一种过滤袋的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备硅藻土共混氯化铝：将10g硅藻土加入到60g无水乙醇中，先搅拌30min后再超声分散1h，接着进行洗涤和干燥，然后将干燥的硅藻土加入到85g，5wt％的AlCl3溶液中进行浸泡24h，取出晾干，即得到硅藻土共混氯化铝；
(2)制备过滤袋：将10g硅藻土共混氯化铝、40g六次甲基四胺和80g无水乙醇搅拌混合均匀，然后超声分散30min，得到分散液，然后将无纺布滤布基体浸入上述分散液中，密封后置于95℃干燥箱内加热4h，待反应结束后，将无纺布滤布基体取出并进行洗涤、干燥，即得到过滤袋。
对比例2
一种过滤袋的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备吡咯基聚苯乙烯：将10g苯乙烯与1.5g1-(4-乙烯基苄基)吡咯烷溶解在150g己烷溶剂中，然后向其中加入3g四甲基乙二胺和1.8g正丁基锂，在50℃下进行聚合反应2h，待反应结束后，再向溶液中加入50g乙醇，随后蒸干溶剂，即得到吡咯基聚苯乙烯；
(2)制备改性硅藻土：将10g吡咯基聚苯乙烯溶解在80g四氯化碳中，然后向其中加入18g硅藻土，在75℃下进行交联反应18h，待反应结束后，将反应产物进行过滤、洗涤、干燥，即得到改性硅藻土；
(3)制备过滤袋：将10g改性硅藻土、40g六次甲基四胺和80g 无水乙醇搅拌混合均匀，然后超声分散30min，得到分散液，然后将无纺布滤布基体浸入上述分散液中，密封后置于95℃干燥箱内加热 4h，待反应结束后，将无纺布滤布基体取出并进行洗涤、干燥，即得到过滤袋。
将实施例1-4和对比例1-2所制备的过滤袋进行脱水性能实验，具体步骤为：本实验装置采用有机玻璃材料制作的反应器 (100×50×30cm)，阳极材料为钛基钌铱涂层电极，阴极材料为多孔纯钛，反应电极平行放置，极板面积为80×40cm2，电源为稳压直流电源，污泥置于极板之间，两极板及污泥由滤布包裹，机械压力施加装置，反应装置底部有均匀排布的排水孔，脱除的水分由重力感应装置测量，污泥的初始含水率为81％，污泥的重量为1274.69g，测试电渗脱水后阳极污泥和阴极污泥的含水率，平行测试3次取平均值，实验结果如下表所示：
从表中可以看出，本实施例所制备得到过滤袋应用于泥浆电渗脱水时，阳极污泥和阴极污泥的含水率明显的下降，对比例1中没有添加吡咯基聚苯乙烯，对比例2中没有添加AlCl3，对比例1和对比例 2所制备的过滤袋的脱水效果均不如本实施例，可见同时加入吡咯基聚苯乙烯和AlCl3有利于进行深度脱水。
最后需要说明的是：以上实施例不以任何形式限制本发明。对本领域技术人员来说，在本发明基础上，可以对其作一些修改和改进。因此，凡在不偏离本发明精神的基础上所做的任何修改或改进，均属于本发明要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种用于泥浆电渗脱水的过滤袋的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制备硅藻土共混氯化铝：将硅藻土加入到无水乙醇中，进行搅拌、超声分散、洗涤和干燥，然后将干燥的硅藻土加入到AlCl3溶液中进行浸泡，接着取出晾干，即得到硅藻土共混氯化铝；
(2)制备吡咯基聚苯乙烯：将苯乙烯与1-(4-乙烯基苄基)吡咯烷溶解在己烷溶剂中，然后向其中加入四甲基乙二胺和正丁基锂进行聚合反应，待反应结束后，再向溶液中加入乙醇，随后蒸干溶剂，即得到吡咯基聚苯乙烯；
(3)制备改性硅藻土：将吡咯基聚苯乙烯溶解在四氯化碳中，然后向其中加入硅藻土共混氯化铝进行交联反应，待反应结束后，将反应产物进行过滤、洗涤、干燥，即得到改性硅藻土；
(4)制备过滤袋：将改性硅藻土、六次甲基四胺和无水乙醇搅拌混合均匀，然后进行超声分散，得到分散液，然后将无纺布滤布基体浸入上述分散液中，密封后进行反应，待反应结束后，将无纺布滤布基体取出并进行洗涤、干燥，即得到过滤袋。
2.根据权利要求1所述的用于泥浆电渗脱水的过滤袋的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，硅藻土、无水乙醇和AlCl3溶液的质量比为10:60-80:85-100。
3.根据权利要求1所述的用于泥浆电渗脱水的过滤袋的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，AlCl3溶液的质量分数为5-10％。
4.根据权利要求1所述的用于泥浆电渗脱水的过滤袋的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，苯乙烯、1-(4-乙烯基苄基)吡咯烷、四甲基乙二胺和正丁基锂的质量比为100:15-40:30-40:18-22。
5.根据权利要求1所述的用于泥浆电渗脱水的过滤袋的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，聚合反应的反应温度为50-80℃，反应时间为2-3h。
6.根据权利要求1所述的用于泥浆电渗脱水的过滤袋的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，吡咯基聚苯乙烯、四氯化碳和硅藻土共混氯化铝的质量比为10:80-120:18-25。
7.根据权利要求1所述的用于泥浆电渗脱水的过滤袋的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，交联反应的反应温度为75-90℃，反应时间为18-36h。
8.根据权利要求1所述的用于泥浆电渗脱水的过滤袋的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，改性硅藻土、六次甲基四胺和无水乙醇的质量比为10:40-45:80-120。
9.根据权利要求1所述的用于泥浆电渗脱水的过滤袋的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，反应温度为90-100℃，反应时间为3-5h。
10.由权利要求1-9任一项所述制备方法得到的用于泥浆电渗脱水的过滤袋。
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