一种提高金属纤维毡过滤精度的方法与流程

本发明属于过滤分离技术领域，具体涉及一种提高金属纤维毡过滤精度的方法。

背景技术：

金属纤维毡是具有高的孔隙率(最高达90％)，耐高温、耐腐蚀的多孔材料。近些年来社会在环保法中对工业污水排放、生活饮用水标准等都有了更加严格的要求，这就要求金属纤维毡达到更高的过滤精度。

由于受到纤维丝经的限制，目前国内市场上纤维毡的最高精度为5μm，并且价格昂贵。传统的覆膜工艺是在多孔材料表面制备一定厚度的陶瓷膜(Al₂O₃或TiO₂等)，但是金属纤维毡材质较软，并且热膨胀系数和陶瓷材料差异较大，在使用过程中容易造成膜层与基体的分离开裂，影响其过滤效果。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种提高金属纤维毡过滤精度的方法，解决了由于受到纤维丝经的限制，现有纤维毡的最高精度为5μm且价格昂贵的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种提高金属纤维毡过滤精度的方法，将金属纤维毡依次经过除油、酸洗活化后，在金属纤维毡表面依次进行闪镀镍和化学镀镍，然后用去离子水清洗。

本发明的特点还在于，

除油液由NaOH、NaCO₃和Na₃PO₄的水溶液组成，其中1L水中含15～35g NaOH、20～35gNaCO₃和24～30g Na₃PO₄。

酸洗活化是将除油后的金属纤维毡放入酸洗液中，浸泡25～30s后用去离子水快速冲洗一遍，再放入5％的硫酸水溶液中活化25～30s。

酸洗液由HCl和H₂O组成，其中HCl和H₂O的体积比为3：7。

闪镀液由NiCl₂和HCl的水溶液组成，其中1L水中含有200～250g NiCl₂和180～250g ml HCl。

闪镀镍时，阳极为镍板，纤维毡阴极，调节电镀镍电流密度为3.5～7.5A/dm²，电镀时间1～2min。

化学镀镍是将化学镀液加热至60～80℃，采用H₂SO₄溶液将调节pH值到5，然后将闪镀镍后的金属纤维毡放入化学镀液中进行处理，化学镀时间为10～30min。

化学镀液由NiSO₄·6H₂O、CH₃(OH)COOH、NaH₂PO₂·H₂O、CH₃COONa和(CH3COO)₂Pb的水溶液组成，其中1L水中含有20～40g NiSO₄·6H₂O、15～25g CH₃(OH)COOH、20～30g NaH₂PO₂·H₂O、5～10g CH₃COONa和0.09～0.12g(CH3COO)₂Pb。

化学镀液的具体配制方法为首先将NiSO₄·6H₂O和CH₃(OH)COOH采用去离子水溶解后混合搅拌均匀，然后按顺序依次加入NaH₂PO₂·H₂O、CH₃COONa和(CH3COO)₂Pb并充分搅拌均匀。

本发明的有益效果是，本发明提高金属纤维毡过滤精度的方法，能够有效增加纤维的尺寸，减小孔径，从而提高金属纤维毡过滤精度，克服了金属纤维丝径对过滤精度的限制，可以将精度5μm的纤维毡提高到3μm，并能保持良好的透气性能，改善了纤维表面状态，处理后的纤维毡可以抵抗大气、碱和某些酸的腐蚀，并且提高纤维毡表面的耐磨性，极大程度上促进了纤维毡在高精过滤分离领域的应用。

附图说明

图1为本发明实施例1镀镍前纤维毡的纤维组织图。

图2为本发明实施例1镀镍后纤维毡的纤维组织图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提高金属纤维毡过滤精度的方法，将金属纤维毡依次经过除油、酸洗活化后，在金属纤维毡表面依次进行闪镀镍和化学镀镍，然后用去离子水清洗。

具体按照以下步骤实施：

步骤1，将金属纤维毡用水冲洗后浸渍到除油液(除油液由NaOH、NaCO₃和Na₃PO₄的水溶液组成，其中1L水中含15～20gNaOH、20～30gNaCO₃和24～30g Na₃PO₄中，如此反复操作，直至油除净为止，然后放入酸洗液(酸洗液由HCl和H₂O组成，其中HCl和H₂O的体积比为3：7，浸泡25～30s后用去离子水快速冲洗一遍，放入5％的硫酸水溶液中活化25～30s；

步骤2，将步骤1处理后的金属纤维毡放入闪镀液中进行闪镀镍，闪镀液由NiCl₂和HCl的水溶液组成，其中1L水中含有200～250g NiCl₂和180～250g ml HCl；闪镀镍时，阳极为镍板，纤维毡阴极，调节电镀镍电流密度为3.5～7.5A/dm²，电镀时间1～2min；

步骤3，将化学镀液加热至60～80℃，然后采用H₂SO₄溶液将调节pH值到5，将步骤2闪镀镍后的金属纤维毡放入化学镀液中进行处理，化学镀时间为10～30min，用去离子水冲洗。

步骤4，采用气泡法对本发明方法处理过的金属纤维毡进行测试，与未处理的纤维毡进行对比，其中浸润液体为异丙醇，将纤维毡完全浸润后，使纤维毡中开孔隙完全饱和，然后用气体将试样孔隙中浸入的液体缓缓推出，记录冒出第一个气泡点的压力，试样表面高度和液体温度，计算出纤维毡的等效过滤精度。

其中化学镀液由NiSO₄·6H₂O、CH₃(OH)COOH、NaH₂PO₂·H₂O、CH₃COONa和(CH3COO)₂Pb的水溶液组成，其中1L水中含有20～40g NiSO₄·6H₂O、15～25g CH₃(OH)COOH、20～30g NaH₂PO₂·H₂O、5～10g CH₃COONa和0.09～0.12g(CH3COO)₂Pb。

化学镀液的具体配制方法为首先将NiSO₄·6H₂O和CH₃(OH)COOH采用去离子水溶解后混合搅拌均匀，然后按顺序依次加入NaH₂PO₂·H₂O、CH₃COONa和(CH3COO)₂Pb并充分搅拌均匀。

该化学镀液的主盐为NiSO₄，这是由于镍具有很强的钝化能力，在表面能迅速生成一层极薄的钝化膜，能抵抗大气、碱和某些酸的腐蚀，并且镍镀层的硬度比较高，可以提高制品表面的耐磨性，其中络合剂CH₃(OH)COOH作用就是防止镀液析出沉淀，增加镀液稳定性并延长使用寿命，也可以提高沉积速度。还原剂NaH₂PO₂·H₂O主要使纤维表面靠自催化的还原作用而进行的镍层的沉积过程。由于化学镀镍过程中有氢离子产生，使溶液pH值随施镀进程而逐渐降低，为了稳定镀速及保证镀层质量，化学镀镍体系必须具备PH值缓冲能力，醋酸钠具备络合镍离子的能力，而且具有缓冲性能，其工作原理是它部分与溶液中的氢离子结合成弱酸，形成弱酸-弱酸盐体系。化学镀镍溶液是一个热力学不稳定体系，由于种种原因，如局部过热、pH值提高，或某些杂质影响，不可避免的会在镀液中出现一些活性微粒催化核心，使镀液发生激烈的均向自催化反应，产生大量Ni－P黑色粉末，导致镀液短期内发生分解，逸出大量气泡，稳定剂(CH3COO)₂Pb的作用就在于抑制镀液的自发分解，使施镀过程在控制下有序进行。

由于纤维毡材质一般为不锈钢，纤维表面上有一层钝化膜，若按常规钢铁件表面预处理的方式进行前处理，化学镀层的结合强度很差，很难保证结合力，所以在一般除油后要附加在酸中进行活化，以改善镀层的结合强度。为可靠起见，还需要进行预镀镍，本发明预镀就是采用较大的阴极电流密度在很短时间内将纤维表面闪镀上一层镍，为后续的主镀镍层打底，以保证镀层与基体的结合力。

实施例1

采用精度5μm的不锈钢纤维毡进行化学镀镍试验，材质为316L，通过气泡法测试其泡点压力7500Pa。

步骤1，将不锈钢纤维毡用水冲洗后浸渍到NaOH(18g/L)、NaCO₃(32g/L)和Na₃PO₄(35g/L)组成的除油液中，如此反复操作，直至油除净为止，取出后放入HCl和H₂O体积比为3：7的酸洗溶液中，浸泡25s后用去离子水快速冲洗一遍，放入5％的硫酸水溶液中活化30s后快速放进镀液进行闪镀镍；

步骤2，将步骤1中处理后的纤维毡进行表面闪镀镍时，镀液配方为NiCl₂(220g/L)和HCl(180ml/L)，阳极为镍板，纤维毡阴极，调节电镀镍电流电流密度为4A/dm²，控制电镀时间1min后取出；

步骤3，加热化学镀液至60℃后放入步骤2处理后的纤维毡，用H₂SO₄溶液将调节pH值到5，化学镀时间15min，用去离子水冲洗样品并晾干。化学镀液配方：1L水中含有17g NiSO₄·6H₂O、15g CH₃(OH)COOH、20g NaH₂PO₂·H₂O、7g CH₃COONa和0.09g(CH3COO)₂Pb。

采用气泡法测试实施例1处理后的金属纤维毡，得到泡点压力为8700Pa，相当于过滤精度为4.2μm。

从图1和图2可以看出，镀镍前纤维丝径较细，表面凹凸不平，镀镍后的纤维表面光滑，丝径明显变粗，孔径减小，达到了提高精度的效果。

实施例2

采用精度5μm的不锈钢纤维毡进行化学镀镍试验，材质为316L，通过气泡法测试其泡点压力7500Pa。

步骤1，将不锈钢纤维毡用水冲洗后浸渍到NaOH(20g/L)、NaCO₃(30g/L)和Na₃PO₄(30g/L)组成的除油液中，如此反复操作，直至油除净为止，取出后放入HCl和H₂O体积比为3：7的酸洗溶液中，浸泡30s后用去离子水快速冲洗一遍，放入5％的硫酸水溶液中活化30s后快速放进镀液进行闪镀镍；

步骤2将步骤1中处理后的纤维毡进行表面闪镀镍时，镀液配方为NiCl₂(240g/L)和HCl(320ml/L)，阳极为镍板，纤维毡为阴极，调节电镀镍电流电流密度为5A/dm²，控制电镀时间2min后取出；

步骤3加热化学镀液至70℃后放入步骤2处理后的纤维毡，用H₂SO₄溶液将调节pH值到5，化学镀时间20min，用去离子水冲洗样品并擦晾干。化学镀液配方：1L水中含有30g NiSO₄·6H₂O、20g CH₃(OH)COOH、25g NaH₂PO₂·H₂O、5g CH₃COONa和0.1g(CH3COO)₂Pb。

采用气泡法测试实施例2处理后的金属纤维毡，得到泡点压力为9500Pa，相当于过滤精度为3.5μm。

实施例3

采用精度5μm的不锈钢纤维毡进行化学镀镍试验，材质为316L，通过气泡法测试其泡点压力7500Pa。

步骤1，将不锈钢纤维毡用水冲洗后浸渍到NaOH(30g/L)、NaCO₃(35g/L)和Na₃PO₄(28g/L)组成的除油液中，如此反复操作，直至油除净为止，取出后放入HCl和H₂O体积比为3：7的酸洗溶液中，浸泡30s后用去离子水快速冲洗一遍，放入5％的硫酸水溶液中活化25s后快速放进镀液进行闪镀镍；

步骤2，将步骤1中处理后的纤维毡进行表面闪镀镍时，镀液配方为NiCl₂(220g/L)和HCl(220ml/L)，阳极为镍板，纤维毡为阴极，调节电镀镍电流电流密度为7A/dm²，控制电镀时间2min后取出；

步骤3，加热化学镀液至80℃后放入步骤2处理后的纤维毡，用H₂SO₄溶液将调节pH值到5，化学镀时间30min，用去离子水冲洗样品并晾干。化学镀液配方：1L水中含有40g NiSO₄·6H₂O、25g CH₃(OH)COOH、30g NaH₂PO₂·H₂O、10g CH₃COONa和0.12g(CH3COO)₂Pb。

采用气泡法测试实施例3处理后的金属纤维毡，得到泡点压力为12000Pa，相当于过滤精度为3μm。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，非对本发明做任何限制，凡是根据发明实质对以上实施例所做的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。