专利名称：沸石分子筛净水滤水材料及其制备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于去除饮水中含有的有害于人体健康物质的用沸石分子筛为主要原料的沸石分子筛净水滤水材料及其制备方法。
由于工业污染日益严重，既使经过水厂的消毒处理，从自来水管末端流出的水仍然可能含有害人体健康的物质，放射性物质，与致癌有关的化合物，重金属毒素，以及各种细菌。煮沸可杀死细菌，但开水中仍可能含有危害身体健康的物质，例如砷、苯、三氢乙烯等。此外，为了杀菌，水厂常在自来水中加入氯气，水中含有过多多余氯会产生气味和不美的口味。为解决上述问题，目前市场上售有各种净水器，其基本原理是在自来水龙头末端加装一个过滤装置，内装合适的净水滤水材料，使得水流经其中时，所用滤水材料可截留大部分有毒生化物质，并杀灭细菌，从而使自来水进一步得到净化，以达到直接饮用的目的。这些市售净水器，所使用的滤水材料最有代表性的是活性炭，中空纤维膜或是这两种材料的配合使用。
活性炭是用含碳的有机物或矿物为原料，经水蒸气高温处理而制成的多孔疏松物质，水中溶解的氧气，有机物等能被活性炭表面吸附而除去。中空纤维膜是表面含有微米尺度的微孔中空纤维管，水从中渗透出来时，细菌、杂质等被其截留，从而被净化。但是无论是活性炭还是中空纤维膜，对水中可能含有的重金属离子如铅、汞、镉等基本无作用，对农药，杀虫剂，除草剂中可能含有的磷，砷等毒素离子的滤除作用，也基本没有。另外，活性炭虽然可以除去氯，但除去余氯以后，净水器内死角处的水中可能有杂菌繁殖，造成水质的再污染。现在发明了一种载银活性炭，利用载银活性炭可以抑制和杀灭细菌，但由于技术问题，银在活性炭上的载附不牢，开始使用时溶出很快，经过一段时间后银离子就溶完了而失去了杀菌作用。
另外，就中空纤维膜而言，在过滤含杂质较多的水时，膜中微孔十分容易被杂质堵死，造成净水流量变小，流速变慢，当用过高的压力增加水流量时，容易造成纤维膜薄弱处破裂，失去过滤的作用。此外这种材料不耐高温，使用水温须低于40℃。
本发明的目的就是利用具有较高吸附性能和通过离子交换易于改变性质的沸石分子筛为基本原料，根据不同水质的需求，制备出适于不同环境水质净化用的净水滤水材料，弥补活性炭和中空纤维膜的不足。
本发明的技术方案是选择NaA、NaX和NaY型沸石粉作为制备沸石分子筛净水滤水材料的主要原料。这是因为沸石分子筛是一种笼形孔网骨架的晶体，内部空穴十分丰富，具有很好的内表面积，可以容纳相当数量的吸附质分子，同时晶体内表面高度极化，晶穴内部有强大的静电场起作用，有利于吸附极性物质。沸石分子筛还易于通过离子交换调节分子筛晶体内的电场，表面酸性，使交换得到的离子比较牢固地结合载附在分子筛骨架上。选上述沸石分子筛中任何一种作为载体进行下面的离子交换过程，其颗粒大小为1-2微米，交换离子可以选Ag+，Cu+2，Mg+2，Zn+2，NH+4等中任何一种或数种，交换容量为原料沸石中Na+离子数的1-20%。经离子交换后的沸石粉经过洗涤，干燥后，在400-550℃下焙烧，焙烧后加入10-25%的重量百分比的粘合剂，1-3%的润滑剂，1-2%的表面活性剂进行混料。粘合剂为活性白土，硅溶胶，硅酸钠、聚丙烯酰胺等中的一种或数种。润滑剂为石墨粉或硬脂酸等。表面活性剂为常用的阴离子或阳离子表面活性剂。粉料配好后，加入适量的水在双轴捏合机中进行捏合，然后再进行造粒，颗粒大小为0.1-5mm。2-3mm以上的粗颗粒用模压成型法制成柱状颗粒，2mm以下的颗粒用挤压筛分法制得，成形后的颗粒放入马弗炉中在600℃左右煅烧2小时。
取内直径为1.5cm，长度为60cm的玻璃管一支，内装填本发明所述的沸石分子筛净水滤水材料，有效装填高度为20-50cm，竖直固定。从玻璃管上端注入特殊酸制的含有各种有害生化物质的水，取从管下端自然流出的净化水进行分析，定义净化率为净化前水中杂质的绝对含量W1与净化后该种杂质的绝对含量W2之差与净化前水中杂质中杂质绝对含量的比值，即ε＝(W1-W2)/W1，随着装填高度、颗粒大小的不同，所得净化率结果见表1。
表1沸石分子筛净水滤水材料对有害生化物质的净化率项目 净化率有害菌 90-99%铁 60-83%钙 52-80%氯化物 85-92%铜 82-95%镉 50-83%铅 71-92%汞 95-98%从以上表中可以看出，沸石分子筛对有害生化物质的去除能力是十分明显的。
实施例1本实施例是一个制备Na(Ag)Y净化灭菌沸石分子筛的实施过程。
取Si/Ae为3-4，结晶度大于90%的NaY型分子筛粉1000克，AgNO3固体100克进行离子交换。首先将AgNO3放入1升无离子水中溶解，然后放入NaY沸石，在80℃温度下恒温搅拌约2小时，静置过液。然后除去残液，用无离子水充分洗涤，过滤、干燥后送入马弗炉焙烧，焙烧温度为550℃，恒温2小时。取活性白土200克，浓度为20%的硅溶胶800ml，与上述Na(Ag)Y沸石粉混合均匀。取硬脂酸20克，十二烷基苯磺酸钠15克，放在研钵中研细，然后加入上述混合湿料中，充分搅拌均匀，然后放入烘箱中烘烤至适当温度，烘烤温度为200℃。烘好的料再磨细过50目筛，然后作为原料送冲压机冲模成形为Φ3.5×5mm的小圆柱体。压好的颗粒送马弗炉煅烧，煅烧温度为605℃，恒温2小时，随炉冷却即获得Na(Ag)Y沸石分子筛净水滤水材料颗粒。
取上述颗粒进行净化率测试，装填高度为50cm，测得结果见表2。
表2.Na(Ag)Y沸石分子筛灭菌净水效果测试结果项目 净化前 净化后 净化率细菌总数 34000(个/ml) 400(个/ml) 99%大肠菌群 110(个/ml) 3(个/ml) 97%铬 0.3(mg/l) 0.04(mg/l) 87%铅 0.22(mg/l) 0.03(mg/l) 86%实施例2本实施例为一个HX软水净化沸石分子筛的制备过程。
以13X分子筛(分子式Na2O.Al2O3.2～3SiO3.6.0H2O)为原料，同8%的NH4Cl溶液进行离子交换同反应，交换温度为90℃，固液比为1∶15，经过两次离子交换反应后，用去离子水充分洗涤，然后在500℃下焙烧2小时，制得HX分子筛原粉。然后加入硅酸钠和聚丙烯酰胺作为粘合剂，石墨粉作为润滑剂，十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂，加入量分别为HX分子筛原粉重量的1.5%。(重量百分比)用与实施例1同样的工艺进行混料，捏合，挤条成形，制得小颗粒沸石分子筛滤料，颗粒尺寸为1-3mm，灼烧温度为600℃，恒温2小时。取该颗粒进行净化率测试，装填高度为40cm，所得结果见表3。
表3.HX沸石分子筛软水净水效果测试项目 净化前 净化后 净化率钙 260mg/l 31mg/l 88%镁 43mg/l 7mg/l 84%钠 59mg/l 11mg/l 81%铁 2.4mg/l 0.37mg/l 85%铜 1.54mg/l 0.41mg/l 73%锌 3.20mg/l 0.55mg/l 83%锰 0.92mg/l 0.26mg/l 72%
权利要求
1.一种沸石分子筛净水滤水材料，其特征在于它是由NaA，NaX，Nay型沸石分子筛中任一种与Ag+，Cu+，Mg+，Zn+，NH4+等离子中任何一种或数种经过离子交换而构成。
2.一种沸石分子筛净水滤水材料的制备方法，其特征在于(1)取NaX，NaA，NaY型沸石分子筛中任一种与Ag+，Cu+，Mg+，Zn+，NH+4等离子中任何一种或数种进行离子交换，沸石分子筛颗粒大小为1-2微米，交换容量为原料沸石中Na+离子数目的1-20%;(2)将经过离子交换后的沸石粉经过洗涤，干燥，焙烧，焙烧温度为400-550℃;(3)在焙烧后的沸石粉中加入粘合剂，润滑剂，表面活性剂，剂量分别为(重量百分比)10-25%，1-3%，1-2%;(4)粉料配好后，加入适量水在双轴捏合机中进行捏合，然后进行造粒，颗粒大小为0.1-5mm;(5)成形后的颗粒放入马弗炉中煅烧，煅烧温度为600℃，煅烧时间2小时;
3.根据权利要求2所述的一种沸石分子筛净水滤水材料的制备方法，其特征在于所用的粘合剂为活性白土，硅溶胶，硅酸钠，聚丙烯酰胺等中的一种或数种;
4.根据权利要求2所述的一种沸石分子筛净水滤水材料的制备方法，其特征在于所用的润滑剂为石墨粉或硬脂酸;
5.根据权利要求2所述的一种沸石分子筛净水滤水材料的制备方法，其特征在于所用的表面活性剂为常用的阴离子或阳离子表面活性剂。
全文摘要
本发明涉及一种用于去除饮用水中含有的有害于人体健康物质的净水滤水材料及其制备方法，其特点是本材料是由沸石分子筛NaA、NaX和NaY之中任一种与Ag
文档编号C02F1/28GK1113480SQ9510672
公开日1995年12月20日 申请日期1995年6月20日 优先权日1995年6月20日
发明者许建 申请人:北京新奇材料研究所