专利名称：改性陶瓷滤料及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种改性陶瓷滤料及其应用。
背景技术：
改性滤料即是在载体滤料表面通过物理化学反应涂上一层改性剂，从而改变原滤料表面物理化学性质，从而提高滤料的截污能力，提高滤料对某些特殊物质的吸附能力，改善出水水质。改性陶瓷滤料作为改性滤料在近些年来受到广泛应用。改性剂的研究也有相当大的进展，改性剂的选取应符合易负载、不溶解、无毒无害等条件。目前，改性剂种类繁多，制备方法各异，但仍需进一步探究，找寻制备简单、对有机氯化物利用吸附和过滤方式去除效果显著的改性剂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制备方法简单、对有机氯化物去除效果显著的改性陶瓷滤料及其应用。为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是:· 改性陶瓷滤料，其特征在于，它可由下述方法制备:
1)预处理陶瓷滤料:将陶瓷滤料冲洗后HCl溶液浸泡，然后用水冲洗直至冲洗水的pH值接近中性，再将陶瓷滤料干燥；
2)配制改性溶液:将环糊精溶解于二甲基甲酰胺溶剂中，得到环糊精溶液；将所述环糊精溶液加入至反应器内，所述反应器置于30-40°C的水浴中；按照环糊精与异氰酸酯的摩尔比为1:7-8将异氰酸酯滴加至反应器中与环糊精溶液混合并搅拌，同时进行紫外光引发；其中，紫外光的功率为2-6kw，反应8-15分钟；反应结束后对产物进行洗涤、干燥，得到环糊精-异氰酸酯共聚物；按照所述共聚物与水的质量比为0.1-0.15:1将所述共聚物与水混合，并搅拌得到悬浮物溶液，调节所述悬浮物溶液的PH值为6.5-7.5 ；
3)取步骤I)所得的陶瓷滤料，然后加入步骤2)所得的悬浮物溶液，所述悬浮物溶液的加入量以能封住陶瓷滤料为准，然后搅拌、干燥、焙烧，焙烧温度为450-650°C，焙烧时间为2h，即得到改性陶瓷滤料。上述方案中，所述步骤I)中的陶瓷滤料的粒径为1.0-1.25mm。上述方案中，所述步骤I)中的HCl溶液的浓度为0.1-0.2mol/L，浸泡时间为12-24h。上述方案中，所述步骤I)中的干燥温度为100_120°C，干燥时间为l_2h。上述方案中，所述步骤2)中的异氰酸酯与环糊精溶液混合搅拌的转速为120r/min0上述方案中，所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、或甲苯二异氰酸酯。上述改性陶瓷滤料在去除水中氯苯的应用。
上述方案中，所述的改性陶瓷滤料去除水中氯苯的方式为深床过滤。上述方案中，所述改性陶瓷滤料滤层厚度为150-350mm，滤速为2-8m/h。上述方案中,所述滤层厚度为350mm,滤速为4m/h时。本发明的有益效果在于:紫外光引发合成的异氰酸酯-环糊精共聚物的制备过程中，在高能紫外光的作用下，反应物能迅速被激发出活性基团，加速合成反应的进行，大大缩短常规制备方法所用时间，制备所得共聚物负载于陶瓷滤料表面得到改性陶瓷滤料。此法所得改性陶瓷滤料制备工艺简单，反应速度迅速，滤料机械强度高，使用寿命长，对氯苯废水处理效果显著，实用性强，前景广泛。
具体实施例方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。实施例1 :
本实施例提供一种改性陶瓷滤料，它可由下述方法制备:
1)预处理陶瓷滤料:将粒径为1.0-1.25mm的陶瓷滤料置于桶中，用自来水反复冲洗干净，用浓度为0.2mol/L的HCl溶液浸泡24h，然后用蒸馏水冲洗干净，直至冲洗水的pH值接近中性，再将陶瓷滤料置于托盘中在120°C干燥箱中烘干2h ；
2)配制改性溶液:在室温下取2.643X10_3mol环糊精，滴加DMF溶剂并搅拌至环糊精全部溶解，得到环糊精溶液；将所述环糊精溶液加入至反应器内，将反应器置于30-40°C的水浴中；将20.428xl0_3mol高分子单体二苯基甲烷二异氰酸酯滴加至反应器中与环糊精溶液混合并搅拌，同时进行紫外光引发；其中，紫外光的功率为4KW，调整搅拌转速为120r/min，使充分接触反应；反应后，使用DMF溶剂洗涤所得到的固体产物，并使用蒸馏水再次洗涤，最后使用真空干燥，得到共聚物；取7.5g共聚物置于烧杯中并加入50mL蒸馏水，将烧杯放置在磁力搅拌器上搅拌得到悬浮物溶液，用浓度为lOmol/L的NaOH控制溶液pH值为7.5 ;
3)取步骤I)所得的陶瓷滤料于烧杯中，然后加入步骤2)所得的悬浮物溶液，所述悬浮物溶液的加入量以能封住陶瓷滤料为准，然后搅拌6h，将烧杯中物质转移入坩埚，放入烘箱中将水分蒸发干，然后移入马福炉中焙烧，焙烧温度定为650°C，焙烧时间定为2h，得到改性陶瓷滤料。实施例2:
本实施例提供一种改性陶瓷滤料，它可由下述方法制备:
1)预处理陶瓷滤料:将粒径为1.0-1.25mm的陶瓷滤料置于桶中，用自来水反复冲洗干净，用浓度为0.lmol/L的HCl溶液浸泡24h，然后用蒸馏水冲洗干净，直至冲洗水的pH值接近中性，再将陶瓷滤料置于托盘中在110°C干燥箱中烘干2h ；
2)配制改性溶液:取实施例1中步骤2)方法制备所得的共聚物5g置于烧杯中并加入50mL蒸馏水，将烧杯放置在磁力搅拌器上搅拌得到悬浮物溶液，用浓度为lOmol/L的NaOH控制溶液PH值为7.0 ;
3)取步骤I)所得的陶瓷滤料于烧杯中，然后加入步骤2)所得的悬浮物溶液，所述悬浮物溶液的加入量以能封住陶瓷滤料为准，然后搅拌6h，将烧杯中物质转移入坩埚，放入烘箱中将水分蒸发干，然后移入马福炉中焙烧，焙烧温度定为550°C，焙烧时间定为2h，得到改性陶瓷滤料。在本实施例中，异氰酸酯选用六亚甲基二异氰酸酯。实施例3:
本实施例提供一种改性陶瓷滤料，它可由下述方法制备:
1)预处理陶瓷滤料:将粒径为1.0-1.25mm的陶瓷滤料置于桶中，用自来水反复冲洗干净，用浓度为0.lmol/L的HCl溶液浸泡24h，然后用蒸馏水冲洗干净，直至冲洗水的pH值接近中性，再将陶瓷滤料置于托盘中在100°C干燥箱中烘干2h ；
2)配制改性溶液:取实施例1中步骤2)方法制备所得的共聚物5g置于烧杯中并加入50mL蒸馏水，将烧杯放置在磁力搅拌器上搅拌得到悬浮物溶液，用浓度为lOmol/L的NaOH控制溶液PH值为6.5 ;
3)取步骤I)所得的陶瓷滤料于烧杯中，然后加入步骤2)所得的悬浮物溶液，所述悬浮物溶液的加入量以能封住陶瓷滤料为准，然后搅拌6h，将烧杯中物质转移入坩埚，放入烘箱中将水分蒸发干，然后移入马福炉中焙烧，焙烧温度定为450°C，焙烧时间定为2h，得到改性陶瓷滤料。在本实施例中，异氰酸酯选用甲苯二异氰酸酯。根据以上实施例，选取实施例1-3条件下制备的改性陶瓷滤料，将得到的滤料用于研究含氯苯废水的处理效果，具体实验及结果如下:
实验装置:· 采用直径为25mm，高1500mm的透明有机玻璃柱为模型滤柱。滤柱中采取改性陶瓷滤料粒径1.0-1.25mm,滤层厚度150-350mm,滤速2_8m/h。米用碌石作为承托层,从上到下粒径逐渐增大，总厚度100mm。原水的配制:取氯苯标样溶于蒸馏水中制备模拟废水。(I)不同浓度氯苯废水的处理实验:
取氯苯标样用蒸懼水配制成浓度为5mg/L、20mg/L、50mg/L的待处理水样各四份,分别编号为A、B。A水样采用的实验装置滤柱中滤料为改性前的陶瓷滤料，作为对比例，B采用本发明实施例2改性后的陶瓷滤料，实验装置滤柱中滤层厚度取350mm，滤速取4m/h，两水样分别经过滤柱过滤。过滤中尽量保持进、出水流量稳定。氯苯浓度为5mg/L时,氯苯去除结果见下表1:
表I
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氯苯浓度为20mg/L时,氯苯去除结果见下表2:
表2
—=—:.................................................:::...........................................................................................................:.....::........................................................:...................................................................................!氯苯浓度为50mg/L时,氯苯去除结果见下表3:
表权利要求
1.改性陶瓷滤料，其特征在于，它可由下述方法制备: 1)预处理陶瓷滤料:将陶瓷滤料冲洗后HCl溶液浸泡，然后用水冲洗直至冲洗水的pH值接近中性，再将陶瓷滤料干燥； 2)配制改性溶液:将环糊精溶解于二甲基甲酰胺溶剂中，得到环糊精溶液；将所述环糊精溶液加入至反应器内，所述反应器置于30-40°C的水浴中；按照环糊精与异氰酸酯的摩尔比为1:7-8将异氰酸酯滴加至反应器中与环糊精溶液混合并搅拌，同时进行紫外光引发；其中，紫外光的功率为2-6kw，反应8-15分钟；反应结束后对产物进行洗涤、干燥，得到环糊精-异氰酸酯共聚物；按照所述共聚物与水的质量比为0.1-0.15:1将所述共聚物与水混合，并搅拌得到悬浮物溶液，调节所述悬浮物溶液的PH值为6.5-7.5 ； 3)取步骤I)所得的陶瓷滤料，然后加入步骤2)所得的悬浮物溶液，所述悬浮物溶液的加入量以能封住陶瓷滤料为准，然后搅拌、干燥、焙烧，焙烧温度为450-650°C，焙烧时间为2h，即得到改性陶瓷滤料。
2.如权利要求1所述的改性陶瓷滤料，其特征在于，所述步骤I)中的陶瓷滤料的粒径为 1.0-1.25mm。
3.如权利要求1所述的改性陶瓷滤料，其特征在于，所述`步骤I)中的HCl溶液的浓度为 0.1-0.2mol/L，浸泡时间为 12_24h。
4.如权利要求1所述的改性陶瓷滤料，其特征在于，所述步骤I)中的干燥温度为100-120°C，干燥时间为l_2h。
5.如权利要求1所述的改性陶瓷滤料，其特征在于，所述步骤2)中的异氰酸酯与环糊精溶液混合搅拌的转速为120r/min。
6.如权利要求1所述的改性陶瓷滤料，其特征在于，所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、或甲苯二异氰酸酯。
7.如权利要求1-6任一项所述的改性陶瓷滤料在去除水中氯苯的应用。
8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述的改性陶瓷滤料去除水中氯苯的方式为深床过滤。
9.如权利要求7所述的应用，其特征在于，所述改性陶瓷滤料滤层厚度为150-350mm，滤速为2_8m/h。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述滤层厚度为350mm，滤速为4m/h时。
全文摘要
本发明提供一种改性陶瓷滤料及其应用。该改性陶瓷滤料可由下述方法制备1)预处理陶瓷滤料；2)配制改性溶液将环糊精溶解于二甲基甲酰胺溶剂中，得到环糊精溶液；按照环糊精与异氰酸酯的摩尔比为1:7-8将异氰酸酯滴加至反应器中与环糊精溶液混合并搅拌，同时进行紫外光引发；反应结束后对产物进行洗涤、干燥，得到环糊精-异氰酸酯共聚物；按照所述共聚物与水混合，并搅拌得到悬浮物溶液；3)取陶瓷滤料，然后加入步骤2)所得的悬浮物溶液，所述悬浮物溶液的加入量以能封住陶瓷滤料为准，然后搅拌干燥、焙烧，即得到改性陶瓷滤料。此法所得改性陶瓷滤料制备工艺简单，反应迅速，滤料机械强度高，使用寿命长，对氯苯废水处理效果显著，实用性强，前景广泛。
文档编号B01D39/06GK103230705SQ20131015475
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月28日 优先权日2013年4月28日
发明者李孟, 张彦卿 申请人:武汉理工大学