本發(fā)明涉及石英砂加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改性石英砂制備方法。
背景技術(shù)：
石英砂是石英石經(jīng)破碎加工而成的石英顆粒。石英石是一種非金屬礦物質(zhì)，是一種堅(jiān)硬、耐磨、化學(xué)性能穩(wěn)定的硅酸鹽礦物，其主要礦物成分是sio2。石英砂的顏色為乳白色、或無(wú)色半透明狀，莫氏硬度7。
石英砂是重要的工業(yè)礦物原料，非化學(xué)危險(xiǎn)品，廣泛用于玻璃、鑄造、陶瓷及防火材料、冶煉硅鐵、冶金熔劑、冶金、建筑、化工、塑料、橡膠、磨料，濾料等工業(yè)。
石英砂的表面改性是對(duì)石英砂的性質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化，來(lái)開(kāi)拓新的應(yīng)用領(lǐng)域，提高其工業(yè)價(jià)值和附加價(jià)值。目前對(duì)石英砂的表面改性難以做到均勻改性，改性后的性能達(dá)不到理想效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
(一)解決的技術(shù)問(wèn)題
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種改性石英砂制備方法，使得改性后的石英砂具有性質(zhì)均勻性。
(二)技術(shù)方案
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
一種改性石英砂制備方法，包括以下步驟：
(1)擦洗：采用機(jī)械擦洗機(jī)對(duì)石英砂進(jìn)行擦洗；
(2)球磨篩分：對(duì)石英砂進(jìn)行濕法球磨，球磨后過(guò)100目篩，得到石英砂粉體；
(3)包覆改性：將石英砂粉體和改性劑混合均勻，在90-95℃條件下攪拌2-3h；
所述改性劑包括鄰苯二胺、對(duì)甲基苯磺酸、硅酸鈉、鋁酸三芐酯和助劑，改性劑制備方法為：將助劑加熱到40-45℃，加入對(duì)甲基苯磺酸和鋁酸三芐酯混合均勻，將混合液溫度升高到55-60℃，加入鄰苯二胺，攪拌，混勻，將硅酸鈉放入120-150℃烘箱中烘制1-2h，取出后立即放入混合液中，攪拌均勻，制得所述改性劑；
所述助劑包括甲基二苯乙炔基硅烷、乙醇、硅油和堿液，所述堿液制備方法為：稱取15g氫氧化鈉溶解于500ml去離子水中，溶解完全后加入6g碳酸氫鈉，攪拌均勻，最后加入3g乙二胺，混合均勻，將混合液放入冰水中冷卻10-15min，制得所述助劑；
(4)烘干：將步驟(3)處理后的石英砂粉體置于150-160℃烘箱中烘干3-4h；
(5)燒結(jié)：將烘干后的石英砂粉體放入氮?dú)獗Ｗo(hù)爐中燒結(jié)，制得改性石英砂。
優(yōu)選的，所述步驟(2)中球磨助劑選用乙醇，石英砂、球和乙醇的質(zhì)量比為1:1.2:0.9。
優(yōu)選的，所述步驟(3)中石英砂粉體和改性劑的質(zhì)量比為1：(0.05-0.07)。
優(yōu)選的，所述步驟(3)改性劑中甲基苯磺酸、硅酸鈉、鋁酸三芐酯和助劑的質(zhì)量比為7:5:3:5。
優(yōu)選的，所述步驟(5)中燒結(jié)溫度為500-600℃，燒結(jié)時(shí)間2-3h。
(三)有益效果
本發(fā)明提供了一種改性石英砂制備方法，其有益效果為：
(1)改性前采用球磨工藝將石英砂球磨到更小粒度，有利于石英砂粉體更好的分散，從而增加改性均勻性，提高改性質(zhì)量；
(2)在較高溫度攪拌作用下對(duì)石英砂粉體進(jìn)行包覆改性，使得所有石英砂被包覆的概率是一致的，改性劑中物質(zhì)之間的協(xié)同作用能提高石英砂的表面活性，有利于石英砂基體和改性劑的充分結(jié)合，順利進(jìn)行包覆；
(3)燒結(jié)過(guò)程能夠?qū)⒏男詣┲械膿]發(fā)性物質(zhì)去除，同時(shí)使得包覆材料組織更加致密，與石英砂基體結(jié)合力更強(qiáng)，不容易從石英砂表面脫落，從而使改性石英砂性質(zhì)穩(wěn)定。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
實(shí)施例1：
一種改性石英砂制備方法，包括以下步驟：
(1)擦洗：采用機(jī)械擦洗機(jī)對(duì)石英砂進(jìn)行擦洗；
(2)球磨篩分：對(duì)石英砂進(jìn)行濕法球磨，球磨后過(guò)100目篩，得到石英砂粉體；
(3)包覆改性：將石英砂粉體和改性劑混合均勻，在90℃條件下攪拌2h；
所述改性劑包括鄰苯二胺、對(duì)甲基苯磺酸、硅酸鈉、鋁酸三芐酯和助劑，改性劑制備方法為：將助劑加熱到42℃，加入對(duì)甲基苯磺酸和鋁酸三芐酯混合均勻，將混合液溫度升高到55℃，加入鄰苯二胺，攪拌，混勻，將硅酸鈉放入150℃烘箱中烘制1h，取出后立即放入混合液中，攪拌均勻，制得所述改性劑；
所述助劑包括甲基二苯乙炔基硅烷、乙醇、硅油和堿液，所述堿液制備方法為：稱取15g氫氧化鈉溶解于500ml去離子水中，溶解完全后加入6g碳酸氫鈉，攪拌均勻，最后加入3g乙二胺，混合均勻，將混合液放入冰水中冷卻10min，制得所述助劑；
(4)烘干：將步驟(3)處理后的石英砂粉體置于150℃烘箱中烘干4h；
(5)燒結(jié)：將烘干后的石英砂粉體放入氮?dú)獗Ｗo(hù)爐中燒結(jié)，制得改性石英砂。
所述步驟(2)中球磨助劑選用乙醇，石英砂、球和乙醇的質(zhì)量比為1:1.2:0.9。
所述步驟(3)中石英砂粉體和改性劑的質(zhì)量比為1：0.05。
所述步驟(3)改性劑中甲基苯磺酸、硅酸鈉、鋁酸三芐酯和助劑的質(zhì)量比為7:5:3:5。
所述步驟(5)中燒結(jié)溫度為580℃，燒結(jié)時(shí)間2h。
實(shí)施例2：
一種改性石英砂制備方法，包括以下步驟：
(1)擦洗：采用機(jī)械擦洗機(jī)對(duì)石英砂進(jìn)行擦洗；
(2)球磨篩分：對(duì)石英砂進(jìn)行濕法球磨，球磨后過(guò)100目篩，得到石英砂粉體；
(3)包覆改性：將石英砂粉體和改性劑混合均勻，在95℃條件下攪拌2h；
所述改性劑包括鄰苯二胺、對(duì)甲基苯磺酸、硅酸鈉、鋁酸三芐酯和助劑，改性劑制備方法為：將助劑加熱到40℃，加入對(duì)甲基苯磺酸和鋁酸三芐酯混合均勻，將混合液溫度升高到56℃，加入鄰苯二胺，攪拌，混勻，將硅酸鈉放入140℃烘箱中烘制2h，取出后立即放入混合液中，攪拌均勻，制得所述改性劑；
所述助劑包括甲基二苯乙炔基硅烷、乙醇、硅油和堿液，所述堿液制備方法為：稱取15g氫氧化鈉溶解于500ml去離子水中，溶解完全后加入6g碳酸氫鈉，攪拌均勻，最后加入3g乙二胺，混合均勻，將混合液放入冰水中冷卻15min，制得所述助劑；
(4)烘干：將步驟(3)處理后的石英砂粉體置于155℃烘箱中烘干3h；
(5)燒結(jié)：將烘干后的石英砂粉體放入氮?dú)獗Ｗo(hù)爐中燒結(jié)，制得改性石英砂。
所述步驟(2)中球磨助劑選用乙醇，石英砂、球和乙醇的質(zhì)量比為1:1.2:0.9。
所述步驟(3)中石英砂粉體和改性劑的質(zhì)量比為1：0.06。
所述步驟(3)改性劑中甲基苯磺酸、硅酸鈉、鋁酸三芐酯和助劑的質(zhì)量比為7:5:3:5。
所述步驟(5)中燒結(jié)溫度為500℃，燒結(jié)時(shí)間3h。
實(shí)施例3：
一種改性石英砂制備方法，包括以下步驟：
(1)擦洗：采用機(jī)械擦洗機(jī)對(duì)石英砂進(jìn)行擦洗；
(2)球磨篩分：對(duì)石英砂進(jìn)行濕法球磨，球磨后過(guò)100目篩，得到石英砂粉體；
(3)包覆改性：將石英砂粉體和改性劑混合均勻，在90℃條件下攪拌3h；
所述改性劑包括鄰苯二胺、對(duì)甲基苯磺酸、硅酸鈉、鋁酸三芐酯和助劑，改性劑制備方法為：將助劑加熱到45℃，加入對(duì)甲基苯磺酸和鋁酸三芐酯混合均勻，將混合液溫度升高到58℃，加入鄰苯二胺，攪拌，混勻，將硅酸鈉放入130℃烘箱中烘制1h，取出后立即放入混合液中，攪拌均勻，制得所述改性劑；
所述助劑包括甲基二苯乙炔基硅烷、乙醇、硅油和堿液，所述堿液制備方法為：稱取15g氫氧化鈉溶解于500ml去離子水中，溶解完全后加入6g碳酸氫鈉，攪拌均勻，最后加入3g乙二胺，混合均勻，將混合液放入冰水中冷卻10min，制得所述助劑；
(4)烘干：將步驟(3)處理后的石英砂粉體置于160℃烘箱中烘干4h；
(5)燒結(jié)：將烘干后的石英砂粉體放入氮?dú)獗Ｗo(hù)爐中燒結(jié)，制得改性石英砂。
所述步驟(2)中球磨助劑選用乙醇，石英砂、球和乙醇的質(zhì)量比為1:1.2:0.9。
所述步驟(3)中石英砂粉體和改性劑的質(zhì)量比為1：0.07。
所述步驟(3)改性劑中甲基苯磺酸、硅酸鈉、鋁酸三芐酯和助劑的質(zhì)量比為7:5:3:5。
所述步驟(5)中燒結(jié)溫度為600℃，燒結(jié)時(shí)間2h。
實(shí)施例4：
一種改性石英砂制備方法，包括以下步驟：
(1)擦洗：采用機(jī)械擦洗機(jī)對(duì)石英砂進(jìn)行擦洗；
(2)球磨篩分：對(duì)石英砂進(jìn)行濕法球磨，球磨后過(guò)100目篩，得到石英砂粉體；
(3)包覆改性：將石英砂粉體和改性劑混合均勻，在95℃條件下攪拌3h；
所述改性劑包括鄰苯二胺、對(duì)甲基苯磺酸、硅酸鈉、鋁酸三芐酯和助劑，改性劑制備方法為：將助劑加熱到40℃，加入對(duì)甲基苯磺酸和鋁酸三芐酯混合均勻，將混合液溫度升高到60℃，加入鄰苯二胺，攪拌，混勻，將硅酸鈉放入120℃烘箱中烘制2h，取出后立即放入混合液中，攪拌均勻，制得所述改性劑；
所述助劑包括甲基二苯乙炔基硅烷、乙醇、硅油和堿液，所述堿液制備方法為：稱取15g氫氧化鈉溶解于500ml去離子水中，溶解完全后加入6g碳酸氫鈉，攪拌均勻，最后加入3g乙二胺，混合均勻，將混合液放入冰水中冷卻12min，制得所述助劑；
(4)烘干：將步驟(3)處理后的石英砂粉體置于155℃烘箱中烘干3h；
(5)燒結(jié)：將烘干后的石英砂粉體放入氮?dú)獗Ｗo(hù)爐中燒結(jié)，制得改性石英砂。
所述步驟(2)中球磨助劑選用乙醇，石英砂、球和乙醇的質(zhì)量比為1:1.2:0.9。
所述步驟(3)中石英砂粉體和改性劑的質(zhì)量比為1：0.05。
所述步驟(3)改性劑中甲基苯磺酸、硅酸鈉、鋁酸三芐酯和助劑的質(zhì)量比為7:5:3:5。
所述步驟(5)中燒結(jié)溫度為550℃，燒結(jié)時(shí)間2h。
為了表征石英砂改性后的性能，做了如下實(shí)驗(yàn)：
(1)除濁實(shí)驗(yàn)：
將改性石英砂和普通石英砂分別裝入內(nèi)徑為12mm的pvc柱中，砂層厚度為300mm，待濾原水通過(guò)高位水箱流入濾柱中，濾速為2m/h，原水取自靈劍溪，濁度為35.44ntu，加水調(diào)節(jié)到21.03ntu。采用濁度計(jì)直接測(cè)量渾濁度。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3和實(shí)施例4相比于普通石英砂對(duì)濁度的去除率分別高出17.2％、17.4％、17.2％和17.3％。
(2)除氟實(shí)驗(yàn)：
配制f-離子濃度為3.8mg/l的naf溶液，用改性石英砂和普通石英砂過(guò)濾1h后，采用gb7483-81氟試劑分光光度法測(cè)量f-離子濃度，結(jié)果顯示：實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3和實(shí)施例4制備的改性石英砂除氟率分別為79.2％、79.6％、79.5％和79.3％，而普通石英砂是沒(méi)有除氟效果的。
(3)除鋅實(shí)驗(yàn)
配制zn2+離子濃度為2.2mg/l的zncl2溶液，用改性石英砂和普通石英砂過(guò)濾5h后，采用gb7475-87原子吸收分光光度法測(cè)量zn2+離子濃度，結(jié)果顯示：實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3和實(shí)施例4制備的改性石英砂除鋅率分別為85.3％、85.9％、85.4％和85.6％，而普通石英砂的除鋅率僅為52.3％。
由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，本發(fā)明制備的改性石英砂改性性能較好，適合多領(lǐng)域應(yīng)用。
需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。