專利名稱：一種多功能多孔凈化陶瓷顆粒材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境凈化材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種具有三維體型彎曲孔道結(jié)構(gòu)及不同孔徑梯度的多功能多孔凈化陶瓷顆粒材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的進(jìn)步和人民生活水平的提高，人們對(duì)生活品質(zhì)提出了更高的要求。百姓購(gòu)房，居室裝修，以及石油、煤、天然氣、化工制品、汽車等的應(yīng)用與推廣，在提高我們的生活水平的同時(shí)給我們的室內(nèi)和室外空氣帶來一定程度的污染，尤其近年來室內(nèi)裝修日益豪華，家用化學(xué)品大量使用、吸煙、烹飪等人為活動(dòng)造成的室內(nèi)外空氣污染問題已不容忽視，而環(huán)境的好壞直接影響著人們的身體健康。與活性炭、竹炭、椰殼炭和傳統(tǒng)多孔陶瓷相比，本多孔凈化陶瓷顆粒材料具有更大的比表面積，因此能與空氣中的污染物充分接觸，可以更快速、高效地消除空氣中的污染物，殺菌除味等，但是目前具有此功能的陶瓷材料很少，而且吸附率、細(xì)菌抑制率等方面都很低，對(duì)人的身體健康起不到很大的益處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種具有三維體型結(jié)構(gòu)孔道、不同孔徑梯度、吸附性能強(qiáng)、殺菌抑菌效果好、可循環(huán)使用的環(huán)境友好型多孔凈化陶瓷材料及其制備方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種多功能多孔 凈化陶瓷顆粒材料，包括以下組分及重量份含量:埃洛石30 50、沸石10 20、硅藻土 20 30、氧化鋁10 20、納米光催化復(fù)合材料I 3。所述的納米光催化復(fù)合材料選自納米氧化鈦、氧化鎢、氧化鋅、氧化鑭或氧化鈰中的一種或多種。一種多功能多孔凈化陶瓷顆粒材料的制備方法，包括以下步驟:(I)按照以下組分及重量份含量備料:埃洛石30 50、沸石10 20、硅藻土 20 30、氧化鋁10 20、納米光催化復(fù)合材料I 3 ;(2)球磨:將原料埃洛石、沸石、硅藻土、氧化鋁分別采用球體為石材的球磨機(jī)進(jìn)行球磨粉碎；(3)泥漿過篩:向上述磨碎的原料中加入水后繼續(xù)加工至含顆粒細(xì)度為200目的泥漿；(4)造孔:將孔隙率為80 100PPI的聚氨酯泡沫顆?；蚺菽褰肽酀{中，待聚氨酯泡沫吸附飽和后取出；(5)陰干:將取出的顆?；虬宀姆胖糜陉幇堤?，形成胚品；
(6)表面處理:將胚品進(jìn)行表面打磨處理；(7)高溫煅燒:采用1100°C以上的溫度對(duì)打磨處理后的胚品進(jìn)行煅燒，使聚氨酯泡沫氣化分解，得到煅燒好的顆?；虬宀模?8)浸潰:將煅燒好的顆?；虬宀慕牒屑{米光催化材料的母液中，飽和后取出；(9)低溫煅燒:采用500 600°C的溫度對(duì)將浸潰過的顆?；虬宀倪M(jìn)行低溫煅燒，即得到多功能多孔凈化陶瓷顆粒材料。所述的打磨處理后的胚品的表面粗糙度Ra < 500 μ m。所述的納米光催化材料的母液的濃度小于20mol/L。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):(I)具有復(fù)雜的三維體型結(jié)構(gòu)的彎曲孔道而且具有不同梯度的孔徑。本陶瓷顆粒的孔道直徑范圍在200 500nm，且孔壁為具有2 IOnm的多孔材料，這種具有不同梯度孔徑的孔道同時(shí)存在使得本凈化陶瓷顆粒具有相比其他產(chǎn)品更高的比表面積，其吸附力和催化活性，其環(huán)境凈化性能與傳統(tǒng)多孔材料相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。(2)本發(fā)明合成得到的多功能多孔凈化陶瓷材料其微孔為三維體型結(jié)構(gòu)的細(xì)孔占孔容積的95%或95%以上，保證了材料的高效率和高吸附量。三維體型結(jié)構(gòu)的細(xì)孔區(qū)別于傳統(tǒng)的單孔道結(jié)構(gòu)，單孔道結(jié)構(gòu)吸附量小、易飽和、重復(fù)利用率低、凈化效率低。而本發(fā)明的凈化陶瓷顆粒發(fā)達(dá)的三維體型的結(jié)構(gòu)解決了這些問題。(3)采用了埃洛石、氧化鋁、硅藻土、沸石為壁材骨料。埃洛石是天然納米管狀硅酸鹽粘土礦物，特點(diǎn)是具 有碳納米管相似的中空管狀結(jié)構(gòu)、很高的比表面積、獨(dú)特的吸附性、優(yōu)良的生物相容性以及化學(xué)和熱穩(wěn)定性。埃洛石其特殊的結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)使其具有優(yōu)異的抗菌、吸附性能，并具有良好的復(fù)合、摻雜性能。氧化鋁同樣具有多孔結(jié)構(gòu)，是很好的催化劑載體，同時(shí)具有很高的比表面積、吸附性能和較高的物理強(qiáng)度。硅藻土具有孔隙度大、吸收性強(qiáng)、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、耐磨、耐熱等特點(diǎn)，是一種優(yōu)異的吸附材料，吸附有機(jī)揮發(fā)物能力強(qiáng)。沸石具有極佳的吸附性、離子交換性、催化和耐酸耐熱等性能，被廣泛用作吸附劑、離子交換劑和催化劑，也可用于氣體的干燥、凈化水質(zhì)等方面。(4)采用的催化復(fù)合材料中的晶格缺陷及空位電子能與有害的有機(jī)揮發(fā)物形成化學(xué)鍵，吸附并分解有機(jī)揮發(fā)物，并且能夠激發(fā)光催化材料，提高光催化材料的催化活性，提高凈化效率。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例1一種多功能多孔凈化陶瓷材料的工藝流程，按其前后順序分為六道工序:原料、球磨、泥漿過篩、造孔、陰干、表面處理、高溫煅燒、浸潰、低溫煅燒；原料埃洛石40kg、沸石15kg、娃藻土 25kg、氧化招20kg、納米光催化材料3kg,所述納米光催化材料為納米氧化鈦/氧化鑭復(fù)合材料；球磨:將原料埃洛石、沸石、硅藻土、氧化鋁分別采用球體為石材的球磨機(jī)進(jìn)行球磨粉碎；
泥漿過篩:將磨碎的原料與一定比例的水加工至細(xì)度達(dá)200目；造孔:將孔隙率為80PP1、直徑為5mm的聚氨酯泡沫顆粒浸入泥漿中，待聚氨酯泡沫吸附飽和后取出；陰干:將取出的顆粒放置于陰暗處，形成胚品；表面處理:將胚品進(jìn)行表面打磨處理，使規(guī)格符合使用要求；高溫煅燒:采用1100°C的溫度對(duì)胚品進(jìn)行煅燒，聚氨酯泡沫氣化分解；浸潰:將煅燒好的顆粒浸入含有納米光催化材料的母液中，飽和后取出；低溫煅燒:采用500°C的溫度對(duì)將浸潰過的顆粒進(jìn)行低溫煅燒；所得產(chǎn)品為:球形陶瓷顆粒，孔徑約350nm,直徑為4 5mm。實(shí)施例2本發(fā)明一種多功能多孔凈化陶瓷材料的工藝流程，按其前后順序分為六道工序:原料、球磨、泥漿過篩、造孔、陰干、高溫煅燒、浸潰、低溫煅燒；原料埃洛石45kg、沸石15kg、娃藻土 25kg、氧化招15kg、納米光催化材料2kg,所述納米光催化材料為納米氧化鎢/氧化鐠復(fù)合材料；球磨:將原料埃洛石、沸石、硅藻土、氧化鋁分別采用球體為石材的球磨機(jī)進(jìn)行球磨粉碎；泥漿過篩:將磨碎的原料與一定比例的水加工至細(xì)度達(dá)200目；造孔:將孔隙率為90PP1、規(guī)格為20X20X2.5cm的聚氨酯板材浸入泥漿中，待聚氨酯泡沫吸附飽和后取出；陰干:將取出的板材放置于陰暗處，形成胚品；表面處理:將胚品進(jìn)行表面打磨處理，使規(guī)格符合使用要求；高溫煅燒:采用1150°C的溫度對(duì)胚品進(jìn)行煅燒，聚氨酯泡沫氣化分解；浸潰:將煅燒好的顆粒浸入含有納米光催化材料的母液中，飽和后取出；低溫煅燒:采用550°C的溫度對(duì)將浸潰過的顆粒進(jìn)行低溫煅燒；所得產(chǎn)品為:長(zhǎng)方體陶瓷板，孔徑約300nm，規(guī)格為20X20X2.5cm。實(shí)施例3一種多功能多孔凈化陶瓷材料的工藝流程，按其前后順序分為六道工序:原料、球磨、泥漿過篩、造孔、陰干、表面處理、高溫煅燒、浸潰、低溫煅燒；原料埃洛石50kg、沸石20kg、娃藻土 20kg、氧化招10kg、納米光催化材料3kg,所述納米光催化材料為納米氧化鋅/氧化鈰復(fù)合材料；球磨:將原料埃洛石、沸石、硅藻土、氧化鋁分別采用球體為石材的球磨機(jī)進(jìn)行球磨粉碎；泥漿過篩:將磨碎的原料與一定比例的水加工至細(xì)度達(dá)200目；造孔:將孔隙率為100PP1、直徑為IOmm的聚氣酷泡沫顆粒浸入泥衆(zhòng)中，待聚氣酷泡沫吸附飽和后取出；陰干:將取出的顆粒放置于陰暗處，形成胚品；

表面處理:將胚品進(jìn)行表面打磨處理，使規(guī)格符合使用要求；高溫煅燒:采用1200°C的溫度對(duì)胚品進(jìn)行煅燒，聚氨酯泡沫氣化分解；浸潰:將煅燒好的顆粒浸入含有納米光催化復(fù)合材料的母液中，飽和后取出；
低溫煅燒:采用600°C的溫度對(duì)將浸潰過的顆粒進(jìn)行低溫煅燒；所得產(chǎn)品為:球形陶瓷顆粒，孔徑約250nm，直徑為9 10mm。以下是本發(fā)明關(guān)于去甲醛和抗菌性能在中國(guó)建材院所測(cè)試的有關(guān)數(shù)據(jù):甲醛凈化效率測(cè)試結(jié)果(環(huán)監(jiān))字2011-W-0207號(hào)
權(quán)利要求
1.一種多功能多孔凈化陶瓷顆粒材料，其特征在于，該材料包括以下組分及重量份含量: 埃洛石30 50、沸石10 20、硅藻土 20 30、氧化鋁10 20、納米光催化復(fù)合材料I 3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能多孔凈化陶瓷顆粒材料，其特征在于，所述的納米光催化復(fù)合材料選自納米氧化鈦、氧化鎢、氧化鋅、氧化鑭或氧化鈰中的一種或多種。
3.一種根據(jù)如權(quán)利要求1所述的多功能多孔凈化陶瓷顆粒材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)按照以下組分及重量份含量備料: 埃洛石30 50、沸石10 20、硅藻土 20 30、氧化鋁10 20、納米光催化復(fù)合材料I 3 ; (2)球磨:將原料埃洛石、沸石、硅藻土、氧化鋁分別采用球體為石材的球磨機(jī)進(jìn)行球磨粉碎； (3)制作泥漿:向上述磨碎的原料中加入水后繼續(xù)加工至含顆粒細(xì)度為200目的泥漿； (4)造孔:將孔隙率為80 100PPI的聚氨酯泡沫顆?；蚺菽褰肽酀{中，待聚氨酯泡沫吸附飽和后取出； (5)陰干:將取出的顆粒或板材放置于陰暗處，形成胚品； (6)表面處理:將胚品進(jìn)行表面打磨處理； (7)高溫煅燒:采用1100°C以上的溫度對(duì)打磨處理后的胚品進(jìn)行煅燒，使聚氨酯泡沫氣化分解，得到煅燒好的顆?；虬宀?； (8)浸潰:將煅燒好的顆粒或板材浸入含有納米光催化材料的母液中，飽和后取出； (9)低溫煅燒:采用500 600°C的溫度對(duì)將浸潰過的顆?；虬宀倪M(jìn)行低溫煅燒，即得到多功能多孔凈化陶瓷顆粒材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多功能多孔凈化陶瓷顆粒材料的制備方法，其特征在于，所述的打磨處理后的胚品的表面粗糙度Ra < 500 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多功能多孔凈化陶瓷顆粒材料的制備方法，其特征在于，所述的納米光催化材料的母液的濃度小于20mol/L。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多功能多孔凈化陶瓷顆粒材料及其制備方法，材料包括以下組分及重量份含量埃洛石30～50、沸石10～20、硅藻土20～30、氧化鋁10～20、納米光催化復(fù)合材料1～3，包括備料、球磨、泥漿過篩、造孔、陰干、表面處理、高溫煅燒、浸漬及低溫煅燒工藝。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有三維體型結(jié)構(gòu)孔道、不同孔徑梯度的特性，具有吸附性能強(qiáng)、殺菌抑菌效果好、可循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C04B35/622GK103172402SQ20111043110
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月20日
發(fā)明者田小兵 申請(qǐng)人:上海風(fēng)享環(huán)?？萍加邢薰?br>