用于去除饮用水中苯胺的过滤介质、滤芯以及制备方法_2

文档序号:9655149阅读:来源:国知局
明中,优选选择粒径为74~89微米的沸石分子筛。
[0030] 13X沸石分子筛是一种极性吸附剂,它的强吸附能力是由色散力与静电力,与活性 炭完全靠色散力吸附不同,由于分子筛孔穴中阳离子的存在给出一个较强的局部电场,这 种静电力使其对极性、不饱和与易极化的分子具有优先选择吸附作用。本发明人发现,苯胺 可以与沸石分子筛发生强烈的吸附作用,吸附效果良好。
[0031]本发明对于所述有机膨润土来源不进行限定,市售即可。
[0032]膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿。蒙脱石的化学成分为:(Al2,Mg3)[Si 4O10] [0Η]2 · ηΗ20,由于它具有特殊的性质。如膨润性、粘结性、吸附性、催化性、触变性、悬浮性以 及阳离子交换性。所以广泛用于各个工业领域。膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金 属矿产,蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2:1型晶体结构,由于蒙 脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子,如〇!、1^、似、1(等,且这些阳离子与蒙脱石晶胞 的作用很不牢固,易被其它阳离子交换,故具有较好的离子交换性。
[0033]本发明所述发孔剂是一类易分解产生大量气体而引起发孔作用的物质,其中偶氮 类化合物、碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸铵、磺酰腈类化合物、草酸等是其典型的代表。作为优 选,发孔剂为偶氮二甲酰胺、食品级碳酸氢铵、草酸中的至少一种。其中,食品级碳酸氢铵也 称食用级碳酸氢铵,与工业级碳酸氢铵相区别。虽然工业级碳酸氢铵也有发孔的作用,但是 它可能会含有对健康有害的杂质,不宜用作饮用水过滤介质的生产原料。
[0034]超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、13X沸石分子筛、有机膨润土粉和发孔剂烧结后, 形成的网状结及电荷性质增强了对苯胺的吸附作用。通过这五种原料的相互配合和相互作 用,共同使得对于饮用水中的苯胺的去除率高,效果好。
[0035]在本发明中,优选还包括三水铝石粉,所述三水铝石粉与所述超高分子量聚乙烯 粉、活性炭粉、13X沸石分子筛、有机膨润土粉和发孔剂的重量比优选为100~150: 200~ 300:40 ~80:100 ~150:40 ~80:50 ~100,更优选为 110 ~140:210 ~290:50 ~70:110 ~140: 50 ~70:60 ~90。
[0036]本发明人创造性的发现,三水铝石粉与超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、13X沸石 分子筛、有机膨润土粉和发孔剂经烧结后,形成相互协同作用,进一步大大增强了对苯胺的 吸附作用。
[0037]本发明对于所述三水铝石粉等原料的来源不进行限定,可以为市售。
[0038]在本发明中,优选还包括酸处理粉煤灰。
[0039] 粉煤灰中含有二氧化硅、氧化铝等活性成分,可在结构表面形成A1-0-A1键以及 Si-0-Si键,这些化学键可以与极性分子产生偶极-偶极键的吸附;粉煤灰中次生的带正电 荷的硅酸盐会与阴离子发生离子交换或者离子对的吸附;粉煤灰中含有的Fe3+、A13+具有一 定的混凝作用,可以与吸附作用构成协同作用,对本发明的苯胺进行良好的吸附。
[0040] 本发明优选使用盐酸酸化处理粉煤灰,使得表面孔穴更多,电荷增强,从而对苯胺 进行更好的吸附。
[0041 ]所述盐酸酸化优选具体为:
[0042]使用lmol/L的盐酸溶液在50°C下对粉煤灰进行浸泡,浸泡时间为24h。
[0043]所述酸处理粉煤灰与所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、13X沸石分子筛、有机 膨润土粉和发孔剂的重量比优选为100~150: 200~300:40~80:100~150:40~80:50~ 100,更优选为 110 ~140:210 ~290:50 ~70:110 ~140:50 ~70:60 ~90。
[0044]本发明人创造性的发现,经过酸处理粉煤灰与超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、 13X沸石分子筛、有机膨润土粉和发孔剂经烧结后,形成相互协同作用,进一步大大增强了 对苯胺的吸附作用。
[0045] 在本发明中,对于上述原料的来源和纯度没有特殊限制,优选为市售。
[0046] 本发明对于上述制备方法中步骤a)中所用的几种原料进行了较为详尽的描述,在 这几种原料的协同加合作用下,水中的苯胺可以被充分吸附。
[0047] 在本发明中,对于上述原料的混合没有任何限制,可以为任何不会显著改变粉体 粒径和粒度分布的低剪切混合器或搅拌器,优选可以为钝的叶轮叶片的搅拌器、滚筒式混 合器、螺旋式搅拌器等。对于上述混合器和搅拌器的转速要视混合器的类型而定,对此不进 行限制,优选为避免扬起粉尘。
[0048] 将上述原料混合后,将步骤a)所得的混合物在模具中压制、烧结、冷却。
[0049] 具体为,将混合后的粉体填装入预先设计好的模具中,通过加压将其压实,压力优 选不大于2MPa,更优选为0.4~l.OMPa,且与所用模具的材质相适应;模具可以由苯胺、铸 铁、钢或任何适当的能承受相应压力和温度的材料制造。可以在模具内表面涂敷脱模剂,可 选用硅氧烷油或任何其他的几乎不会吸附到过滤介质上的市售脱模剂,也可以使用脱模 纸。烧结温度为190°C~240°C,更优选为200°C~230°C;烧结时间为90分钟~120分钟,烧结 后冷却至40°C~60°C脱模。
[0050] 本发明还提供了以下技术方案:一种由上述过滤介质构成的去除饮用水中苯胺的 滤芯。
[0051] 本发明还提供了以下技术方案:一种净水装置,包括上述的过滤介质或者滤芯。
[0052]本发明还提供了一种包括上述净水装置的饮水机。
[0053]本发明在上述原料的协同作用下,制备得到的过滤介质对水中苯胺的去除率高, 方法简单,适用于受其污染的饮用水,免除苯胺对人体产生的伤害,使用简便,成本低,另外 由于使用的是滤芯,不是粉体,所以无需后续处理,适合家庭终端饮水处理。经检测该过滤 介质对饮用水中苯胺的去除率在97.0%以上。
[0054]为了进一步说明本发明,以下结合实施例对本发明提供的去除饮用水苯胺的过滤 介质进行详细描述。
[0055] 实施例1
[0056] (1)称取粒径为80μπι超高分子量聚乙烯粉200g,所述超高分子量聚乙烯为北京东 方石油化工有限公司助剂二厂的M-Ι型产品,其分子量为150万;
[0057] (2)称取粒径为100μπι的医用活性炭粉40g,所述医用活性炭的比表面积为800m2/ g;
[0058] (3)称取粒径为80μπι的13X沸石分子筛100g;
[0059] (4)称取有机膨润土粉40g;
[0060] (5)称取发孔剂50g;
[0061] (6)将上述五种粉末放入机械搅拌器中搅拌10分钟混合均匀;
[0062] (7)将混合后的粉末装填入管状模具中,在0.7MPa的液压压力下压制,在230°C温 度下烧结120分钟;
[0063] (8)自然冷却至50°C然后用硅氧烷铀脱模剂脱模,即得滤芯。
[0064] 实施例2
[0065] (1)称取超高分子量聚乙烯粉250g,所述超高分子量聚乙烯为北京东方石油化工 有限公司助剂二厂的M-III型产品,其分子量为350万;
[0066] (2)称取医用活性炭粉60g,所述医用活性炭的比表面积为1500m2/g;
[0067] (3)称取粒径为80μπι的13X沸石分子筛120g;
[0068] (4)称取有机膨润土粉60g;
[0069] (5)称取发孔剂75g;
[0070] (6)将上述五种粉末放入螺旋式搅拌器中搅拌10分钟混合均匀;
[0071] (7)将混合后的粉末装填入管状模具中,在0.6MPa的液压压力下压制,在230°C温 度下烧结100分钟;
[0072] (8)自然冷却至50°C然后用硅氧烷铀脱模剂脱模,即得滤芯。
[0073] 实施例3
[0074] (1)称取超高分子量聚乙烯粉300g,所述超高分子量聚乙烯为北京东方石油化工 有限公司助剂二厂的M-IV型产品,其分子量为450万;
[0075] (2)称取医用活性炭粉80g,所述医用活性炭的比表
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