CN205730918U - 一种新型陶瓷滤芯 - Google Patents

Abstract

一种新型陶瓷滤芯，属于污水处理设备领域，包括柱状的纳米碳晶支撑层，纳米碳晶支撑层外表面设有过渡层，过渡层外表面设有分离层，纳米碳晶支撑层内表面围城的空腔形成污水通道，纳米碳晶支撑层外表面设有楔形卡扣，过渡层内表面设有与楔形卡扣配合使用的凹槽。本实用新型将过渡层和分离层是一体设计不可分割，但是过渡层与纳米碳晶支撑层之间可以分离：通过楔形卡扣可以实现过渡层与支撑层的分离与结合，方便将支撑层拆下清洗或更换，提高滤芯的整体效率和使用周期。

Description

一种新型陶瓷滤芯

技术领域

本实用新型属于污水处理设备领域，具体涉及一种新型陶瓷滤芯。

背景技术

生活用水中污染物主要包括颗粒物质、微生物、有机溶解物以及重金属离子。自来水在处理过程中虽然可以将上述大量污染物去除，但是仍旧会残留部分有机物质，这些有机物质与游离氯结合形成致癌的诸如三氯甲烷等有机氯物质。此外，城市中的二次供水以及管网老化等原因，会导致自来水的二次污染，仍旧会带入上述污染物，从而影响了饮用水的品质，因此需要在个人家庭中加装饮用水净化器来提高水的引用品质确保人体健康。

陶瓷膜(ceramic membrane)又称无机陶瓷膜，是以无机陶瓷材料经特殊工艺制备而形成的非对称膜。陶瓷膜管壁密布微孔，在压力作用下，原料液在膜管内或膜外侧流动，小分子物质（或液体）透过膜，大分子物质（或固体）被膜截留，从而达到分离、浓缩、纯化和环保等目的。用于分离的陶瓷膜的结构通常为三明治式的：支撑层（又称载体层）、过渡层（又称中间层）、膜层（又称分离层）。目前陶瓷膜多为三层或多层同心圆柱体结构布局，虽然具有一定的过滤清理效果，但是还是存在分离过滤效率略低以及分离周期较长、寿命短的限制。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种过滤精度高的新型陶瓷滤芯。

基于上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种新型陶瓷滤芯，包括柱状的纳米碳晶支撑层，纳米碳晶支撑层外表面设有过渡层，过渡层外表面设有分离层，纳米碳晶支撑层内表面围城的空腔形成污水通道，纳米碳晶支撑层外表面设有楔形卡扣，过渡层内表面设有与楔形卡扣配合使用的凹槽。

进一步地，所述分离层包括第一分离层和第二分离层。

进一步地，所述过渡层、第一分离层和第二分离层为一体化结构。

进一步地，所述纳米碳晶支撑层的内表面上设有沟回。

进一步地，所述沟回交错设置。

进一步地，所述沟回的交错处为圆角。

进一步地，所述纳米碳晶支撑层的厚度为15mm，孔径为1~20μm，孔隙率为30%~60%；过渡层的的厚度为8mm，孔径为1μm，孔隙率为30%~50%；第一分离层的厚度为2mm，孔径为0.2μm，孔隙率为30%~40%；第二分离层的厚度为30μm，孔径为0.1μm，孔隙率为40%~50%。

上述纳米碳晶支撑层由硅藻土、碳化硅、纳米碳晶制备而成。

上述过渡层由纳米级硅藻土、碳化硅和纳米碳晶制备而成。

上述第一分离层由纳米碳晶、纳米钻石烯、硝酸银、纳米级硅藻土和碳化硅制备而成。

上述第二分离层由纳米碳晶、纳米钻石烯和纳米级硅藻土制备而成。

本实用新型具有以下优点：

（1）碳晶素是一种新型的碳纳米材料，它的表面活性强，单个颗粒粒径在2-5nm，颗粒之间的间隙在0.1-0.4nm之间，比表面积大，吸附能力强，非常容易将水中的细颗粒吸附，而且碳晶素无毒副作用，硬度高，可清洗；

（2）由于支撑层过滤较粗颗粒，长时间使用后容易因沟回磨损而降低了其自洁净功能，杂质沉淀易堵塞滤孔，最终需要清洗甚至更换，本实用新型将过渡层和分离层是一体设计不可分割，但是过渡层与纳米碳晶支撑层之间可以分离：通过楔形卡扣可以实现过渡层与支撑层的分离与结合，方便将支撑层拆下清洗或更换，提高滤芯的整体效率和使用周期；

（3）纳米碳晶支撑层不仅具备支撑作用，还有过滤作用；本实用新型设有两层分离层，提高了过滤精度和效率，

（4）纳米碳晶支撑层内表面设有沟回，一方面增加了污水与纳米碳晶支撑层内表面之间的接触面积，提高过滤量，另一方面交错的沟回（且交错处为圆角即圆滑处理））有利于液体流通且容易形成湍流，湍流可以将沉淀在纳米碳晶支撑层表面的杂质颗粒冲走，从而减少杂质对纳米碳晶支撑层内表面的附着和堵塞，使滤孔不易被堵塞，提高了过滤效率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的A-A剖面图；

图3是纳米碳晶支撑层的展开图；

其中，污水通道1，纳米碳晶支撑层2，过渡层3，第一分离层4，第二分离层5，沟回21，楔形卡扣22，凹槽31。

具体实施方式

纳米碳晶的制备参考专利CN2015107503345。

纳米钻石烯的制备参考专利CN2015107492073。

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

一种新型陶瓷滤芯，其结构如图1-3所示，包括柱状的具有支撑和过滤作用的纳米碳晶支撑层2，纳米碳晶支撑层2外表面设有过渡层3，过渡层3外表面设有第一分离层4，第一分离层4外表面设有第二分离层5，过渡层3、第一分离层4和第二分离层5为一体化结构；纳米碳晶支撑层2内表面围城的空腔形成污水通道1，纳米碳晶支撑层2外表面设有楔形卡扣22，过渡层3内表面设有与楔形卡扣22配合使用的凹槽31，纳米碳晶支撑层2的内表面上交错设置有沟回21，沟回21的交错处为圆角。

所述纳米碳晶支撑层的厚度为15mm，孔径为1~20μm，孔隙率为30%~60%；过渡层的的厚度为8mm，孔径为1μm，孔隙率为30%~50%；第一分离层的厚度为2mm，孔径为0.2μm，孔隙率为30%~40%；第二分离层的厚度为30μm，孔径为0.1μm，孔隙率为40%~50%。

上述新型陶瓷滤芯采用以下方法制备，步骤为：

（1）将硅藻土、碳化硅、纳米碳晶和水按照质量比1︰（0.8~1）︰（0.1~0.3）︰（0.5~0.9）混合、搅拌0.5~3h制得泥料，泥料经熟化、成型后制得生坯，在100~120℃下烘干得到纳米碳晶支撑层2；

（2）将纳米级硅藻土、碳化硅、纳米碳晶和水按照质量比1︰（0.5~0.8）︰（0.2~0.5）︰（0.6~1）混合、搅拌1~4h制得浆料，将熟化处理后是我浆料涂覆在步骤（1）所得的纳米碳晶支撑层2上，100~120℃烘干，在支撑层2表面形成过滤层；

（3）将纳米碳晶、纳米钻石烯、硝酸银、纳米级硅藻土、碳化硅和水按照质量比1︰1︰（0.05~0.08）︰（0.2~0. 5）︰（0.1~0.5）︰（0.6~1）混合、搅拌1~4h得浆料，将熟化后的浆料涂覆在过滤层表面，100~120℃烘干，在过滤层表面形成第一分离层4；

（4）将纳米碳晶、纳米钻石烯、纳米级硅藻土和水按照质量比1︰1︰（0.1~0.3）︰（0.5~0.7）混合、搅拌1~4h得浆料，将熟化后的浆料涂覆在第一分离层4表面，100~120℃烘干，在第一分离层4表面形成第二分离层5，得到陶瓷过滤芯生坯；

（5）以2~4℃/min的升温速度加热到500-600℃，在500-600℃下烧结 2.5~3.5h，采用阶梯式烘烤工艺进行，常温升温到80℃，保温30min，升温到120℃，保温30min，升温到180℃，保温30min，升温到240℃，保温30min，升温到400-500℃，保温4-5h，制得陶瓷过滤芯。

待处理污水进入污水通道1，依次经过纳米碳晶支撑层2、过渡层3、第一分离层4和第二分离层5，实现污水过滤处理过程。

由于纳米碳晶支撑层2过滤较粗颗粒，长时间使用后容易因沟回21磨损而降低了其自洁净功能，杂质沉淀易堵塞滤孔，最终需要清洗甚至更换，本实用新型将过渡层3和分离层是一体设计不可分割，但是过渡层3与纳米碳晶支撑层2之间可以分离：通过楔形卡扣22可以实现过渡层3与纳米碳晶支撑层2的分离与结合，方便将支撑层2拆下清洗或更换，提高滤芯的整体效率和使用周期。

纳米碳晶支撑层2内表面的沟回21，一方面增加了污水与纳米碳晶支撑层2内表面之间的接触面积，提高过滤量，另一方面交错的沟回21（且交错处为圆角即圆滑处理））有利于液体流通且容易形成湍流，湍流可以将沉淀在纳米碳晶支撑层2表面的杂质颗粒冲走，从而减少杂质对纳米碳晶支撑层2内表面的附着和堵塞，使滤孔不易被堵塞，提高了过滤效率。

Claims (7)

1.一种新型陶瓷滤芯，其特征在于，包括柱状的纳米碳晶支撑层，纳米碳晶支撑层外表面设有过渡层，过渡层外表面设有分离层，纳米碳晶支撑层内表面围城的空腔形成污水通道，纳米碳晶支撑层外表面设有楔形卡扣，过渡层内表面设有与楔形卡扣配合使用的凹槽。

2.根据权利要求1所述的新型陶瓷滤芯，其特征在于，所述分离层包括第一分离层和第二分离层。

3.根据权利要求2所述的新型陶瓷滤芯，其特征在于，所述过渡层、第一分离层和第二分离层为一体化结构。

4.根据权利要求2所述的新型陶瓷滤芯，其特征在于，所述纳米碳晶支撑层的内表面上设有沟回。

5.根据权利要求4所述的新型陶瓷滤芯，其特征在于，所述沟回交错设置。

6.根据权利要求5所述的新型陶瓷滤芯，其特征在于，所述沟回的交错处为圆角。

7.根据权利要求2-6任一所述的新型陶瓷滤芯，其特征在于，所述纳米碳晶支撑层的厚度为15mm，过渡层的厚度为8mm，第一分离层的厚度为2mm，第二分离层的厚度为30μm。