一种应用于悬浮污染处理的复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种应用于悬浮污染处理的复合材料及其制备方法，所述复合材料包括多孔性无机材料，所述多孔性无机材料经混合、制粉、成型、干燥、烧结工艺制备而成，在烧结好的多孔性无机材料上用化学处理方法来改变多孔性无机材料表面的憎水性能。本发明的应用于悬浮污染处理的复合材料通过在多孔性无机材料的表面进行化学改性，使它的表面变成亲水性或者憎水性，进而来增加对所要吸附的悬浮物的亲和力，而增加这种组合材料的过滤效率；具有对悬浮污染物的高选择性和高吸附量（污染物承载量）、易再生的特点；同时也特别适用于对含纳米级悬浮污染物的废水或者气流进行深度处理，使处理后水或气中的悬浮物含量可以达到生活饮用水和室内空气的标准。
【专利说明】一种应用于悬浮污染处理的复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种应用于悬浮污染处理的复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]2013年年初，我国近七分之一的国土面积相继被雾霾笼罩，严重的雾霾天气对大气、交通安全、人体健康等都带来了巨大的危害。全国74个监测城市中，有33个城市的部分检测站点PM2.5检测数据超过300，空气质量达到了严重污染。京津冀区域城市的80个国家网监测点位中半数以上出现空气质量连续超标现象，长三角区域城市的129个国家网监测点位约有三分之一出现空气质量连续超标现象。其他直辖市及省会城市的监测点位也有不同程度空气质量超标。其中北京市部分地区PM2.5实时数据还曾一度超过900，检测设备爆表，超过空气质量日均值标准(75yg/m3)的十倍以上，并超过AQI日报严重污染等级(500μ g/m3)的约一倍。首都一时之间变成“首毒”，国外的媒体甚至戏称，北京已经变成机场中的吸烟室。同样，液体废水中的悬浮物处理特别是譬如含纳米悬浮物的炭黑废水处理也是工业界面临的一大难题。雾霾或空气中纳米颗粒的清除和液体中纳米悬浮物去除一直都没有行之有效的处理技术。因此急需一种应用于悬浮污染处理的复合材料及其制备方法。
【发明内容】
[0003]为解决上述技术问题，本发明提供一种应用于悬浮污染处理的复合材料及其制备方法，能够清除液体或气流中的颗粒悬浮物。 [0004]本发明的应用于悬浮污染处理的复合材料，包括多孔性无机材料，所述多孔性无机材料经混合、制粉、成型、干燥、烧结工艺制备而成，在烧结好的多孔性无机材料上用化学处理方法来改变多孔性无机材料表面的憎水性能。
[0005]本发明的应用于悬浮污染处理的复合材料，所述多孔性无机材料选自瓷粉、釉料、煤炭粉、粘土、煤矸石、铝矾土、石英粉、方解石、钾长石、煅烧高岭土、滑石粉、石墨粉、膨润土、三聚磷酸钠中的一种或多种。
[0006]本发明的应用于悬浮污染处理的复合材料，所述化学处理方法分别采用以下几种方式:
1)通过稀酸使多孔性无机材料表面羟基化达到亲水的目的，所用的稀酸为稀硫酸、稀盐酸或稀硝酸；
2)通过改性剂将憎水碳链键合在多孔性无机材料表面，使其具有憎水性能，改性剂选
自辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷中的一种；
3)多孔性无机材料在高温下与氨气反应而生成氮化硅表面，使其具有憎水性能。
[0007]本发明的应用于悬浮污染处理的复合材料的制备方法，包括以下步骤:
O将多孔性无机材料和有机膜板材料混合成浆，然后通过轧浆、捏揉或喷雾干燥将该材料制成粉末或者通过挤压/滚动成球并干燥，最后在还原或者氧化气氛中，在500-1400 °C的温度下烧结；其粒径为0.05-8mm,孔隙率15-89%左右，孔径可分别是2nm_100 μ m ；
2)在烧结好的多孔性无机材料上用化学处理方法来改变基体表面的憎水性能，化学处理方法分别采用以下几种方式:
Ca)通过稀酸使多孔性无机材料表面羟基化达到亲水的目的，所用的稀酸为稀硫酸、稀盐酸或稀硝酸；
(b)通过改性剂将憎水碳链键合在多孔性无机材料表面，使其具有憎水性能，改性剂选
自辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷中的一种；
(c)多孔性无机材料在高温下与氨气反应而生成氮化硅表面，使其具有憎水性能。
[0008]本发明的应用于悬浮污染处理的复合材料的制备方法，在步骤I中，所述多孔性无机材料选自瓷粉、釉料、煤炭粉、粘土、煤矸石、铝矾土、石英粉、方解石、钾长石、煅烧高岭土、滑石粉、石墨粉、膨润土、三聚磷酸钠中的一种或多种。
[0009]本发明的应用于悬浮污染处理的复合材料的制备方法，在步骤I中，所述有机膜板材料选自淀粉、碳粉、煤炭中的一种。
[0010]与现有技术相比本发明的有益效果为:本发明的应用于悬浮污染处理的复合材料通过在多孔性无机材料的表面进行化学改性，使它的表面变成亲水性或者憎水性，进而来增加对所要吸附的悬浮物的亲和力，而增加这种组合材料的过滤效率；具有对悬浮污染物的高选择性和高吸附量(污染物承载量)、易再生的特点，可以广泛应用于工业废水去除悬浮物，包括纳米炭黑类污水、烟气除尘、空气除尘，也包括处理PM2.5气体颗粒；同时也特别适用于对含纳米级悬浮污染物的废水或者气流进行深度处理，使处理后水或气中的悬浮物含量可以达到生活饮用水和室内空气的标准。
【具体实施方式】
[0011]下面结合实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0012]实施例1
一种应用于悬浮污染处理的复合材料的制备方法，包括以下步骤:
O称取瓷粉65千克、釉料25千克、方解石10千克，然后再加水、球，它们配比为料:水:球=1: 0.8: 2，一起放入球磨罐里面进行球磨5小时，把球磨完成的浆料过50目筛网，倒入不锈钢盘内，然后一起放入烘箱进行烘干，把干燥完成的泥粉通过机械滚动成球，把球放入烘箱干燥，干燥水分低于0.8%，最后使用电炉烧成；
2)将烧成的原材料通过稀硫酸使多孔性无机材料表面羟基化达到亲水的目的。
[0013]实施例2
一种应用于悬浮污染处理的复合材料的制备方法，包括以下步骤:
I)称取瓷粉60千克、釉料20千克、煤炭20千克，然后再加水、球，它们配比为料:水:球=1: 0.8: 2，一起放入球磨罐里面进行球磨5小时，把球磨完成的浆料过50目筛网，倒入不锈钢盘内，然后一起放入烘箱进行烘干，把干燥完成的泥粉通过机械滚动成球，把球放入烘箱干燥，干燥水分低于0.8%，最后使用电炉烧成；
2)将烧成的原材料通过稀硫酸使多孔性无机材料表面羟基化达到亲水的目的。
[0014]实施例3
一种应用于悬浮污染处理的复合材料的制备方法，包括以下步骤:
1)称取石英粉40千克、铝矾土20千克、方解石8千克、煤炭32千克，然后再加水、球，它们配比为料:水:球=1: 0.8: 2，一起放入球磨罐里面进行球磨10小时，把球磨完成的浆料过50目筛网，倒入不锈钢盘内，然后一起放入烘箱进行烘干，把干燥完成的泥粉通过机械滚动成球，把球放入烘箱干燥，干燥水分低于0.8%，最后使用电炉烧成；
2)将烧成的原材料通过稀硫酸使多孔性无机材料表面羟基化达到亲水的目的。
[0015]实施例4
一种应用于悬浮污染处理的复合材料的制备方法，包括以下步骤:
1)称取煤矸石15千克、石英粉45千克、铝矾土20千克、方解石5千克、煤炭20千克、粘土 15千克，然后再加水、球，它们配比为料:水:球=1: 0.8: 2，一起放入球磨罐里面进行球磨8小时，把球磨完成的浆料过50目筛网，倒入不锈钢盘内，然后一起放入烘箱进行烘干，把干燥完成的泥粉通过机械滚动成球，把球放入烘箱干燥，干燥水分低于0.8%，最后使用电炉烧成；
2)将烧成的原材料在高温下与氨气反应而生成氮化硅表面，使其具有憎水性能。
[0016]实施例5
一种应用于悬浮污染处理的复合材料的制备方法，包括以下步骤:
O称取煤矸石65千克、石英粉20千克、铝矾土 5千克、方解石10千克，然后再加水、球，它们配比为料:水:球=1: 0.8: 2，一起放入球磨罐里面进行球磨14小时，把球磨完成的浆料过300目筛网，倒入不锈钢盘内，然后一起放入烘箱进行烘干，把干燥完成的泥粉通过机械滚动成球，把球放入烘箱干燥，干燥水分低于0.8%，最后使用电炉烧成；
2)将烧成的原材料在高温下与氨气反应而生成氮化硅表面，使其具有憎水性能。
[0017]实施例6
一种应用于悬浮污染处理的复合材料的制备方法，包括以下步骤:
1)称取粘土75千克、煤炭粉20千克、钾长石2.5千克、煅烧高岭土 2.5千克，然后再加水、球,它们配比为料:水:球=1: 0.8: 2，一起放入球磨罐里面进行球磨14小时，把球磨完成的浆料过300目筛网，倒入不锈钢盘内，然后一起放入烘箱进行烘干，把干燥完成的泥粉通过机械滚动成球，把球放入烘箱干燥，干燥水分低于0.8%，最后使用电炉烧成；
2)将烧成的原材料在高温下与氨气反应而生成氮化硅表面，使其具有憎水性能。
[0018]实施例7
一种应用于悬浮污染处理的复合材料的制备方法，包括以下步骤:
1)称取钾长石15千克、膨润土15千克、石英粉15千克、方解石4千克、滑石粉4千克、石墨粉10千克，然后再加水、球，它们配比为料:水:球=1: 0.8: 2，一起放入球磨罐里面进行球磨14小时，把球磨完成的浆料过300目筛网，倒入不锈钢盘内，然后一起放入烘箱进行烘干，把干燥完成的泥粉通过机械滚动成球，把球放入烘箱干燥，干燥水分低于0.8%，最后使用电炉烧成；
2)将烧成的原材料在高温下与氨气反应而生成氮化硅表面，使其具有憎水性能。[0019]试验
使用含炭黑厂的炭黑废水10L，分别将200g实施例1材料、200g实施例2材料、200g实施例3材料、200g实施例4材料、200g实施例5材料、200g实施例6材料、200g实施例7材料分别装进7根直径为2cm的层析柱，按实施例1材料到实施例7材料串联起来，然后用泵输送的这IOL炭黑废水溶液流过层析柱；该炭黑废水过层析柱后，其水溶液由深黑色变成了完全无色透明。
[0020]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种应用于悬浮污染处理的复合材料，其特征在于，包括多孔性无机材料，所述多孔性无机材料经混合、制粉、成型、干燥、烧结工艺制备而成，在烧结好的多孔性无机材料上用化学处理方法来改变多孔性无机材料表面的憎水性能。
2.根据权利要求1所述的应用于悬浮污染处理的复合材料，其特征在于:所述多孔性无机材料选自瓷粉、釉料、煤炭粉、粘土、煤矸石、铝矾土、石英粉、方解石、钾长石、煅烧高岭土、滑石粉、石墨粉、膨润土、三聚磷酸钠中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的应用于悬浮污染处理的复合材料，其特征在于:所述化学处理方法分别采用以下几种方式: 1)通过稀酸使多孔性无机材料表面羟基化达到亲水的目的，所用的稀酸为稀硫酸、稀盐酸或稀硝酸； 2)通过改性剂将憎水碳链键合在多孔性无机材料表面，使其具有憎水性能，改性剂选自辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷中的一种； 3)多孔性无机材料在高温下与氨气反应而生成氮化硅表面，使其具有憎水性能。
4.一种应用于悬 浮污染处理的复合材料的制备方法，特征在于，包括以下步骤: O将多孔性无机材料和有机膜板材料混合成浆，然后通过轧浆、捏揉或喷雾干燥将该材料制成粉末或者通过挤压/滚动成球并干燥，最后在还原或者氧化气氛中，在500-1400 °C的温度下烧结；其粒径为0.05-8mm,孔隙率15-89%左右，孔径可分别是2nm_100 μ m ； 2)在烧结好的多孔性无机材料上用化学处理方法来改变基体表面的憎水性能，化学处理方法分别采用以下几种方式: (a)通过稀酸使多孔性无机材料表面羟基化达到亲水的目的，所用的稀酸为稀硫酸、稀盐酸或稀硝酸； (b)通过改性剂将憎水碳链键合在多孔性无机材料表面，使其具有憎水性能，改性剂选自辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十六烷基三乙氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷中的一种； (c)多孔性无机材料在高温下与氨气反应而生成氮化硅表面，使其具有憎水性能。
5.根据权利要求4所述的应用于悬浮污染处理的复合材料的制备方法，特征在于，在步骤I中，所述多孔性无机材料选自瓷粉、釉料、煤炭粉、粘土、煤矸石、铝矾土、石英粉、方解石、钾长石、煅烧高岭土、滑石粉、石墨粉、膨润土、三聚磷酸钠中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的应用于悬浮污染处理的复合材料的制备方法，特征在于，在步骤I中，所述有机膜板材料选自淀粉、碳粉、煤炭中的一种。
【文档编号】B01J20/20GK104014303SQ201410193567
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2014年5月9日
【发明者】奉向东 申请人:奉向东