RU2034082C1

RU2034082C1 - Method for production of metallic or cermet fibrous filtering material

Info

Publication number: RU2034082C1
Authority: RU
Inventors: А.К. Шиков; Н.Б. Калинин; Т.П. Горшков; О.В. Докман; Т.А. Чубакова; Н.А. Чирин
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им.акад.А.А.Бочвара
Priority date: 1991-06-27
Filing date: 1991-06-27
Publication date: 1995-04-30

Abstract

FIELD: production of metallic or cermet fibrous filtering materials. SUBSTANCE: method includes treatment of organic fiber, mainly, NITRON with solution of hydrazine, saponification, washing with water and drying. Method is distinguished by that after washing with water ion exchange is effected on fiber from solution of salts of nickel, copper, zirconium or silver for 0.5 h at room temperature, and after drying, heat treatment is carried out for 1 h in the air at temperature providing for removal of fiber organic base. EFFECT: higher efficiency. 9 cl

Description

Изобретение относится к изготовлению фильтрующих материалов и может быть использовано для тонкой очистки промышленных газов и стоков, расплавленных металлов, а также медицинских биохимических объектов. The invention relates to the manufacture of filter materials and can be used for fine purification of industrial gases and effluents, molten metals, as well as medical biochemical objects.

Известен способ изготовления изделий из металлических волокон, включающий пропитку искусственных органических волокон раствором металлсодержащего вещества, последующую сушку и термообработку до карбонизации и удаления органической основы и восстановления металла с получением изделия, например, из волокон серебра, никеля, нихрома [1]
Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления волокнистого фильтрующего материала в виде войлока или ткани из ионообменных волокон, включающий обработку органических волокон типа "Нитрон", в растворе гидразингидрата, их омыление раствором щелочи, промывку в обессоленной воде и сушку [2]
В результате этих операций получают тонковолокнистый ВИОН (новые ионообменные волокна) материал с развитой поверхностью и высокими фильтрующими свойствами, однако термостойкий только до 250-280^оС. Кроме того, данным способом не удается получить материал с заранее заданными (в широком диапазоне) физико-химическими и биохимическими свойствами.A known method of manufacturing products from metal fibers, including the impregnation of artificial organic fibers with a solution of a metal-containing substance, subsequent drying and heat treatment to carbonization and removal of the organic base and metal recovery to obtain products, for example, from silver, nickel, nichrome fibers [1]
Closest to the proposed is a method of manufacturing a fibrous filter material in the form of felt or fabric from ion-exchange fibers, including processing organic fibers of the Nitron type in a hydrazine hydrate solution, saponification with an alkali solution, washing in demineralized water and drying [2]
As a result of these operations, a fine fiber VION (new ion exchange fiber) material with a developed surface and high filtration properties, but resistant to only ^about 250-280 C. In addition, this method fails to obtain a material with predetermined (wide range) physico chemical and biochemical properties.

Целью изобретения является улучшение физико-химических и биохимических свойств известных фильтрующих материалов за счет совмещения достоинств металлокерамических, волокнистых полимерных и плетеных проволочных металлических фильтрующих материалов: тонковолокнистость, прочность, пластичность, развитая поверхность, термостойкость, высокие фильтрующие свойства и способность к регенерации. The aim of the invention is to improve the physicochemical and biochemical properties of known filtering materials by combining the advantages of cermet, fibrous polymer and woven wire metal filtering materials: fine fiber, strength, ductility, developed surface, heat resistance, high filtering properties and regeneration ability.

Предлагаемый способ отличается от известных тем, что после промывки проводят ионный обмен из раствора солей никеля, меди, циркония и серебра при комнатной температуре в течение 0,5 ч, а после сушки осуществляемой термообработку в течение 1 ч на воздухе при температуре удаления органической основы волокон. The proposed method differs from the known ones in that, after washing, an ion exchange is carried out from a solution of nickel, copper, zirconium and silver salts at room temperature for 0.5 h, and after drying, the heat treatment is carried out for 1 h in air at a temperature of removing the organic fiber base .

Причем использованию солей каждого из указанных выше металлов соответствуют определенные концентрация и температура термообработки. Moreover, the use of salts of each of the above metals corresponds to a certain concentration and heat treatment temperature.

Кроме того, для полного сохранения структуры исходного волокна после ионного обмена межволоконное пространство заполняют пастой, например, на основе карбоната натрия и воды, а после термообработки пасту вымывают раствором кислоты, например, уксусной концентрацией 5-15 г/л при комнатной температуре. In addition, to completely maintain the structure of the initial fiber after ion exchange, the interfiber space is filled with a paste, for example, based on sodium carbonate and water, and after heat treatment, the paste is washed with an acid solution, for example, with an acetic concentration of 5-15 g / l at room temperature.

Кроме того, для получения серебряно-палладиевого фильтрующего волокнистого материала в первом случае после проведения ионного обмена с использованием соли серебра проводят ионный обмен с использованием соли палладия концентрацией 7-12 г/л по палладию и термообработку при 750-800^оС; во втором случае после получения серебряный волокнистый материал обрабатывают в водном растворе хлорида палладия концентрацией 50-55 г/л, промывают водой и проводят термообработку при 800-850^оС.Furthermore, to obtain a silver-palladium fibrous filter material in the first case, after conducting the ion exchange using silver salt is carried out using ion exchange palladium salt concentration of 7-12 g / l of palladium and heat treatment at ^about 750-800 C; in the second case, after receiving the silver fibrous material is treated in an aqueous solution of palladium chloride with a concentration of 50-55 g / l, washed with water and heat treatment is carried out at 800-850 ^about C.

П р и м е р 1. Органическое волокно, преимущественно "Нитрон", обрабатывали в 25%-ном растворе гидразингидрата при 90^оС, омыляли 5-10%-ным раствором щелочи при 70^оС, промывали обессоленной водой при 50^оС. Полученный материал, или готовое ВИОН волокно, обрабатывали в водном растворе уксуснокислых (или азотнокислых) солей никеля, меди, серебра и хлористых солей циркония концентрацией 7-12; 8-13; 17-22; 13-18 г/л по металлу соответственно.EXAMPLES EXAMPLE 1. An organic fiber, preferably "Nitron", treated with a 25% solution of hydrazine hydrate at ⁹⁰ ° C, 5-10% saponified aqueous alkali solution at ⁷⁰ ° C, washed with demineralized water at 50 ^C. The resulting material, or the finished VION fiber, was treated in an aqueous solution of acetic acid (or nitric acid) salts of nickel, copper, silver and zirconium chloride with a concentration of 7-12; 8-13; 17-22; 13-18 g / l for metal, respectively.

Далее материалу придавали требуемую форму: параллельной, перекрестной намоткой (укладкой), переплетением волокон между собой или на форме (например, из ZrO₂) требуемых размеров, заполняли ячейки пастой на основе карбоната натрия и воды (или использовали без заполнения пастой) и подвергали термообработке на воздухе при 750-800; 650-700; 600-650; 1000-1400^оС соответственно в течение 1 ч. Далее, если использовали пасту, вымывали ее уксусной (или иной) кислотой концентрации 5-15 г/л, промывали водой и проводили сушку. Полученному материалу придавали требуемую форму (или оставляли без изменения) и использовали в качестве фильтрующего материала на фильтрах различных конструкций.Further, the material was given the desired shape: parallel, cross winding (stacking), interlacing the fibers with each other or on the form (for example, from ZrO ₂ ) of the required size, filled the cells with a paste based on sodium carbonate and water (or used without filling with a paste) and subjected to heat treatment in air at 750-800; 650-700; 600-650; 1000-1400 ^{° C,} respectively for 1 hour. Then, if the paste used, its acetic washed (a) with an acid concentration of 5-15 g / liter, washed with water, and drying was performed. The resulting material was given the desired shape (or left unchanged) and used as filter material on filters of various designs.

П р и м е р 2. Для получения серебряно-палладиевого материала после проведения ионного обмена с использованием соли серебра проводили ионный обмен с использованием соли палладия концентрацией 7-12 г/л по палладию в течение 0,5 ч при комнатной температуре. Полученную композицию промывали водой и проводили термообработку при 750-800^оС в течение 1 ч.PRI me R 2. To obtain a silver-palladium material after ion exchange using a silver salt, an ion exchange was carried out using a palladium salt with a concentration of 7-12 g / l for palladium for 0.5 h at room temperature. The resulting composition is washed with water and was heat-treated at 750-800 ^C for 1 h.

П р и м е р 3. Изготовленный по способу, приведенному в примере 1, серебряный материал обрабатывали в водном растворе хлоридом палладия концентрацией 50-55 г/л в течение 0,5 ч при комнатной температуре. Полученную композицию промывали водой и проводили термообработку при 800-850^оС в течение 1 ч. Полученный материал из серебряно-палладиевого сплава также использовали в качестве фильтрующего материала.PRI me R 3. Manufactured according to the method described in example 1, the silver material was treated in an aqueous solution with palladium chloride at a concentration of 50-55 g / l for 0.5 h at room temperature. The resulting composition is washed with water and was heat-treated at 800-850 ^C for 1 hour. The resulting material of silver-palladium alloy is also used as a filter material.

Использование предлагаемого способа получения волокнистых металлических и металлокерамических фильтрующих материалов обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества:
увеличение термостойкости и жаропрочности волокнистых материалов, повышение пластичности и снижение хрупкости керамических материалов, а также способности к регенерации, что значительно расширяет область их технического применения;
возможность варьирования биохимических свойств (например, бактерицидности) без снижения заданных физико-химических свойств материалов, что позволяет их использовать как в медицине и биотехнике, так и в химической, металлургической и других отраслях промышленности;
возможность в широком интервале варьировать структурой и формой материалов как в процессе производства, так и после их получения, что позволяет их использовать в фильтрах различных конструкций.Using the proposed method for producing fibrous metal and cermet filtering materials provides, in comparison with known methods, the following advantages:
an increase in the heat resistance and heat resistance of fibrous materials, an increase in ductility and a decrease in the fragility of ceramic materials, as well as the ability to regenerate, which greatly expands the field of their technical application;
the possibility of varying biochemical properties (for example, bactericidal activity) without reducing the specified physicochemical properties of materials, which allows them to be used both in medicine and biotechnology, as well as in the chemical, metallurgical and other industries;
the ability to vary in a wide range the structure and form of materials both in the production process and after their receipt, which allows them to be used in filters of various designs.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING METAL OR METALLO-CERAMIC FIBROUS FILTERING MATERIAL, including treating organic fiber predominantly Nitron in a hydrazine hydrate solution, saponification, washing with water, drying, characterized in that, after washing the fiber with water, nickel exchange is carried out on it with copper, nickel exchange zirconium or silver for 0.5 h at room temperature, and after drying, heat treatment is carried out for 1 h in air at a temperature of removal of the organic fiber base.

2. The method according to claim 1, characterized in that the ion exchange using nickel salts is carried out from its solution with a concentration of 7 12 g / l for nickel, and the heat treatment is carried out at 750 800 ^o C.

3. The method according to claim 1, characterized in that the ion exchange using a copper salt is carried out from its solution with a concentration of 8 13 g / l of copper, and the heat treatment is carried out at 650 700 ^o C.

4. The method according to claim 1, characterized in that the ion exchange using a zirconium salt is carried out from a solution of its inorganic salt with a concentration of 13
18 g / l zirconium, and heat treatment is carried out at 1000 1400 ^o C.

5. The method according to claim 1, characterized in that the ion exchange using a silver salt is carried out from its solution with a concentration of 17 22 g / l in silver, and heat treatment is carried out at 600 650 ^o C.

6. The method according to claim 5, characterized in that after conducting ion exchange using a silver salt, an ion exchange is carried out using a palladium salt with a concentration of 7 12 g / l for palladium, and the heat treatment is carried out at 750 800 ^o C.

7. The method according to claim 5, characterized in that after the heat treatment, the silver fibrous material is treated in an aqueous solution of palladium chloride with a concentration of 50 55 g / l, washed with water and re-heat treated at 800 850 ^o C.

8. The method according to claim 1, characterized in that when processing in a solution of hydrazine hydrate using a filamentous or woven organic fiber, and after ion exchange give it the necessary shape.

9. The method according to claim 1, characterized in that after ion exchange, the interfiber space is filled with a paste, for example, based on sodium carbonate and water, and after heat treatment, the paste is washed with a solution of acid, for example, acetic, at a concentration of 5-15 g / l and room temperature.