本发明涉及水处理材料
技术领域：
，具体是一种水过滤材料及其制备方法和应用及其水处理装置。
背景技术：
：随着工业发展，城市生活饮用水水源受污染程度日益加剧，同时随着生活水平的提高，人们对饮用水质的要求以及饮用水质标准越来越严格。目前市场上用于水处理的活性炭材料，其作用原理主要是通过物理吸附作用的方式将污染物与水进行分离。活性炭由于具有巨大的比表面积及发达的空隙结构，因此对水中溶解态有机物如酚类化合物等具有较强的吸附能力，适用于饮用水深度净化。但采用活性炭为水处理剂，存在一些问题，如活性炭的吸附量与成本的比值还需进一步提高，且其吸附为物理吸附，容易在吸附过程中脱附，造成二次污染。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种高吸附能力、热稳定性、可塑性、抗压强度高的水过滤材料及其制备方法和应用及其水处理装置，以解决上述
背景技术：
中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种水过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：活性炭18-26份、环氧硬脂酸辛酯1-8份、高岭石29-37份、双氧水40-50份、氢氧化铜5-12份。作为本发明进一步的方案：所述水过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：活性炭20-24份、环氧硬脂酸辛酯3-6份、高岭石31-35份、双氧水42-48份、氢氧化铜7-10份。作为本发明进一步的方案：所述水过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：活性炭22份、环氧硬脂酸辛酯5份、高岭石33份、双氧水45份、氢氧化铜8份。本发明的另一目的是提供一种水过滤材料的制备方法，由以下步骤组成：1)将高岭石与环氧硬脂酸辛酯分别研磨，过120目筛，混合后，加入双氧水，在44-46℃下加热搅拌处理20-25min，再加入双氧水质量2.5-3倍的去离子水，升温至50-52℃，并在该温度下加热搅拌处理40-45min，即得预处理料；2)将活性炭粉碎、过150目筛，置入预处理料中，并在58-60℃下加热搅拌处理25-30min，然后升温至120-125℃加热搅拌烘干，制得混合物A；3)将混合物A与氢氧化铜混合，并研磨过120目筛制得混合物B；4)将混合物B置入反应釜中，在氢气氛围下、25-30min的时间内从室温升温至120℃，并在该温度下保温20-25min，然后升温至300℃，并在该温度下保温4h，再降至室温，即得水过滤材料。本发明的又一目的是提供所述水过滤材料在水处理装置中的应用。本发明的又一目的是提供一种水处理装置，采用上述水过滤材料制成。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中利用双氧水对高岭石与环氧硬脂酸辛酯进行预处理，再与活性炭、氢氧化铜混合，经高温煅烧还原，使氢氧化铜还原为铜，并使其均匀、稳定的分散在活性炭、高岭石上，使制得的水过滤材料具有能够有效的吸附重金属，提高了水质净化效果、无二次污染，具有高吸附能力、热稳定性、可塑性、抗压强度高等优点，极小的用量即能获得极好的处理效果，可以将其制成相应的水处理装置等。制备过程简单、易操作，制备参数稳定，制得的水过滤材料性能稳定，制备成本低，适于工业化生产。具体实施方式下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例1本发明实施例中，一种水过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：活性炭18份、环氧硬脂酸辛酯1份、高岭石29份、双氧水40份、氢氧化铜5份。将高岭石与环氧硬脂酸辛酯分别研磨，过120目筛，混合后，加入双氧水，在44℃下加热搅拌处理20min，再加入双氧水质量2.5倍的去离子水，升温至50℃，并在该温度下加热搅拌处理40min，即得预处理料。将活性炭粉碎、过150目筛，置入预处理料中，并在58℃下加热搅拌处理25min，然后升温至120℃加热搅拌烘干，制得混合物A。将混合物A与氢氧化铜混合，并研磨过120目筛制得混合物B。将混合物B置入反应釜中，在氢气氛围下、25min的时间内从室温升温至120℃，并在该温度下保温20min，然后升温至300℃，并在该温度下保温4h，再降至室温，即得水过滤材料。实施例2本发明实施例中，一种水过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：活性炭26份、环氧硬脂酸辛酯8份、高岭石37份、双氧水50份、氢氧化铜12份。将高岭石与环氧硬脂酸辛酯分别研磨，过120目筛，混合后，加入双氧水，在46℃下加热搅拌处理25min，再加入双氧水质量3倍的去离子水，升温至52℃，并在该温度下加热搅拌处理45min，即得预处理料。将活性炭粉碎、过150目筛，置入预处理料中，并在60℃下加热搅拌处理30min，然后升温至125℃加热搅拌烘干，制得混合物A。将混合物A与氢氧化铜混合，并研磨过120目筛制得混合物B。将混合物B置入反应釜中，在氢气氛围下、30min的时间内从室温升温至120℃，并在该温度下保温25min，然后升温至300℃，并在该温度下保温4h，再降至室温，即得水过滤材料。实施例3本发明实施例中，一种水过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：活性炭20份、环氧硬脂酸辛酯3份、高岭石31份、双氧水42份、氢氧化铜7份。将高岭石与环氧硬脂酸辛酯分别研磨，过120目筛，混合后，加入双氧水，在45℃下加热搅拌处理22min，再加入双氧水质量2.8倍的去离子水，升温至51℃，并在该温度下加热搅拌处理42min，即得预处理料。将活性炭粉碎、过150目筛，置入预处理料中，并在59℃下加热搅拌处理28min，然后升温至122℃加热搅拌烘干，制得混合物A。将混合物A与氢氧化铜混合，并研磨过120目筛制得混合物B。将混合物B置入反应釜中，在氢气氛围下、28min的时间内从室温升温至120℃，并在该温度下保温22min，然后升温至300℃，并在该温度下保温4h，再降至室温，即得水过滤材料。实施例4本发明实施例中，一种水过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：活性炭24份、环氧硬脂酸辛酯6份、高岭石35份、双氧水48份、氢氧化铜10份。将高岭石与环氧硬脂酸辛酯分别研磨，过120目筛，混合后，加入双氧水，在45℃下加热搅拌处理22min，再加入双氧水质量2.8倍的去离子水，升温至51℃，并在该温度下加热搅拌处理42min，即得预处理料。将活性炭粉碎、过150目筛，置入预处理料中，并在59℃下加热搅拌处理28min，然后升温至122℃加热搅拌烘干，制得混合物A。将混合物A与氢氧化铜混合，并研磨过120目筛制得混合物B。将混合物B置入反应釜中，在氢气氛围下、28min的时间内从室温升温至120℃，并在该温度下保温22min，然后升温至300℃，并在该温度下保温4h，再降至室温，即得水过滤材料。实施例5本发明实施例中，一种水过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：活性炭22份、环氧硬脂酸辛酯5份、高岭石33份、双氧水45份、氢氧化铜8份。将高岭石与环氧硬脂酸辛酯分别研磨，过120目筛，混合后，加入双氧水，在45℃下加热搅拌处理22min，再加入双氧水质量2.8倍的去离子水，升温至51℃，并在该温度下加热搅拌处理42min，即得预处理料。将活性炭粉碎、过150目筛，置入预处理料中，并在59℃下加热搅拌处理28min，然后升温至122℃加热搅拌烘干，制得混合物A。将混合物A与氢氧化铜混合，并研磨过120目筛制得混合物B。将混合物B置入反应釜中，在氢气氛围下、28min的时间内从室温升温至120℃，并在该温度下保温22min，然后升温至300℃，并在该温度下保温4h，再降至室温，即得水过滤材料。实施例6将5mg的实施例1-5制备的水过滤材料各自与10mL浓度为5ppm的汞离子、5ppm的铅离子的水溶液混合，搅拌反应8h。处理后的水溶液中汞离子、铅离子浓度通过电感耦合等离子体质谱(ThermoICP-MSXII)检测，汞离子浓度均小于1.3ppb，铅离子浓度均小于2.2ppb。实施例1-5处理污水的结果如表1所示。表1名称处理的污染物的种类与用量处理后污染物的含量(ppb)实施例1-510ml汞元素浓度为5ppm的水溶液汞元素＜1.3ppb实施例1-510ml铅元素浓度为5ppm的水溶液铅元素＜2.2ppb从表1可以看出，水过滤材料可以高效地除去水中的重金属离子。实施例7将5mg的实施例1-5制备的水过滤材料各自与10mL浓度为5ppm的汞离子、5ppm的铅离子的水溶液混合，调节上述溶液的pH值至7，搅拌反应5h。处理后的水溶液中汞离子、铅离子浓度通过电感耦合等离子体质谱(THERMOICP-MSXII)检测，汞离子浓度均小于1.3ppb，铅离子浓度均小于2.2ppb。实施例8采用实施例7相同的步骤，不同的是，调节水过滤材料与汞离子、铅离子水溶液混合液的pH值至5。实施例9采用实施例7相同的步骤，不同的是，调节水过滤材料与汞离子、铅离子水溶液混合液的pH值至3。实施例7-9处理污水的结果如表2所示。表2从表2的结果可以看出，采用本发明制备得到的水过滤材料，在不同的pH值条件下均具有良好的水处理效果。对比例1将20mg的颗粒活性炭(GAC，20-40目，Sigma-Aldrich公司购买)，其余步骤同实施例6，处理结果为：汞元素165ppb，铅元素230ppb。对比例2将20mg的对比例2，其中对比例2无活性炭，其余配方及制备过程与实施例5一致，处理步骤同实施例6，处理结果为：汞元素485ppb，铅元素625ppb。对比例3将20mg的对比例3，对比例3无氢氧化铜，其余配方及制备过程与实施例5一致，处理步骤同实施例6，处理结果为：汞元素132ppb，铅元素186ppb。对比例4将20mg的对比例4，对比例4无活性炭、氢氧化铜，其余配方及制备过程与实施例5一致，处理步骤同实施例6，处理结果为：汞元素1125ppb，铅元素1358ppb。实施例6与对比例1的处理汞离子、铅离子的结果如表3所示。表3从表3的结果可以看出，实施例6中采用本发明的水过滤材料处理汞离子、铅离子的效果明显优于对比例1中采用颗粒活性炭(GAC，20-40目)处理汞离子、铅离子的效果。对比例2-3的结果表明，在活性炭与氢氧化铜的相互作用下，并配合其它原料使得本发明具有优异的处理汞离子、铅离子的能力。对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。当前第1页1 2 3