一種沸石分子篩復(fù)合累托石凈水陶瓷及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于多孔陶瓷過濾材料制備領(lǐng)域，特別涉及了一種基于地質(zhì)材料的沸石分子篩復(fù)合累托石凈水陶瓷的材料及其制造方法，用于解決飲用水處理問題。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展和礦業(yè)的大力開發(fā)，全國大部分地表水源水質(zhì)呈不斷惡化的趨勢。水是各類病菌傳播的主要載體，人類所患疾病的80%與水污染有關(guān)。目前地表水水源地和部分地區(qū)的地下水都存在不同程度的污染，水質(zhì)性的缺水問題已引起人們的廣泛關(guān)注。飲用水水源污染物主要由重金屬離子(例如汞、鉛和鎘等)和細(xì)菌和病毒(例如大腸桿菌)，有機(jī)物(例如石油類，揮發(fā)酚、苯類化合物)構(gòu)成。在城市飲用水運(yùn)輸過程中，高位水箱或者管道年久銹蝕也會(huì)引入泥沙，鐵銹等雜質(zhì)，導(dǎo)致家庭飲用水的二次污染。而家庭水龍頭過濾器的安裝可以有效地?cái)r截細(xì)菌和吸附水中殘留的有機(jī)物、重金屬離子，改善飲用水的質(zhì)量和口感。在家用水龍頭的下方安裝過濾器，是今后社會(huì)一個(gè)必然的趨勢和大眾的選擇。
[0003]目前市面上的各類凈水用多孔陶瓷濾芯，大多利用硅藻土等粘性土燒制而成，利用其天然孔道結(jié)構(gòu)可去除細(xì)菌和大分子有機(jī)物，但對去除水中的砷、鉛、鎘等重金屬離子效果不佳，不能很好得凈化水質(zhì)。此外，各類凈水濾芯只起到了單純的過濾作用，過濾后的水中并未達(dá)到礦物質(zhì)過濾的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種基于地質(zhì)材料的沸石分子篩復(fù)合累托石凈水陶瓷濾芯，解決了【背景技術(shù)】中的不足，該濾芯利用分子篩效應(yīng)與陽離子交換吸附除去水體中重金屬、TN、TP、細(xì)菌等污染物，同時(shí)釋放出特定的對人體有益元素。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的所采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種基于地質(zhì)材料的沸石分子篩復(fù)合累托石凈水陶瓷，該凈水陶瓷由主料和輔料組成，所述主料和輔料的粒徑均為220?1200目，其中主料的各組分以及各組分的質(zhì)量份為:改性累托石40?80份，沸石12?60份，改性高嶺土 25?50份；輔料的各組分以及各組分的質(zhì)量份為:滑石10?40份，α -Al2038?10份，陶土 4?8份，天青石8?15份，造孔劑15?30份，稀釋劑I?3份。
[0007]所述的改性累托石的制備方法如下:將天然累托石過220目篩，用去離子水在超聲波清洗儀中充分洗滌，在80 °C空氣氣氛中充分干燥，然后進(jìn)行預(yù)燒改性，將干燥后的樣品在空氣氣氛中570?800°C下焙燒4h，升溫速度為10°C /min ;待樣品冷卻后，充分研磨過220目篩，即得到改性處理的累托石。
[0008]所述的天然累托石采用湖北鐘祥天然累托石。
[0009]所述的改性高嶺土的制備方法如下:將天然高嶺土過220目篩，加入去離子水在超聲波清洗儀中充分洗滌，加入十六烷基三甲基溴化銨，在恒溫25°C下震蕩搖勻，然后將所得高嶺土置于80°C烘箱中烘干，研磨后220目過篩，將干燥樣品在空氣氣氛中570?800°C下焙燒4h，升溫速度為10°C /min，待樣品冷卻后，充分研磨過220目篩，即得到改性處理的尚嶺土。
[0010]所述的天然高嶺土產(chǎn)自龍巖高嶺土礦區(qū)，屬風(fēng)化殘余型高嶺土，其含鐵量低于0.3%，含鈦量低于0.02%，并含有低溫溶劑元素Li20。
[0011]所述的稀釋劑由硅酸鈉與碳酸鈉按照1:3的質(zhì)量比配比而成。
[0012]所述的天青石為湖北東部成礦帶黃石高品位天青石礦。
[0013]所述的造孔劑為過220目篩的玉米淀粉顆粒。
[0014]本發(fā)明還提供了一種上述基于地質(zhì)材料的沸石分子篩復(fù)合累托石凈水陶瓷的制備方法，包括以下步驟:
[0015](I)、原料處理:將天然累托石和天然高嶺土進(jìn)行改性處理，烘干過篩備用；
[0016](2)、配料:按上述質(zhì)量份數(shù)稱取主料和輔料；
[0017](3)、混合:將改性累托石、改性高嶺土、滑石、a -Al2O3、陶土、天青石以及造孔劑按比例均勻混合后，加入稀釋劑和去離子水，用磁力攪拌器攪拌，攪拌均勻后放置，制得泥漿；
[0018](4)、注漿成型:將具有流動(dòng)性的泥漿注入石膏模內(nèi)，多余漿料倒出，靜置然后把濾芯坯體從石膏模內(nèi)脫出，得到復(fù)合陶瓷濾芯生坯，并放入電干燥箱中干燥；
[0019](5)、燒制:把干燥后的陶瓷生坯放入熱壓窯爐中，控制升溫速率，并在280?320°C保溫，然后燒結(jié)成型，控制降溫速率，冷卻，制得陶瓷；
[0020](6)、沸石分子篩合成:取偏鋁酸鈉和氫氧化鈉加去離子水?dāng)嚢枋蛊淙芙?，然后加入白炭黑和乙醇攪拌，制成均一的凝膠，然后在凝膠中加入沸石晶種并攪拌使其分散均勻，然后將凝膠均勻附著到陶瓷表面，在110?130°C烘箱內(nèi)晶化，得到的產(chǎn)物用去離子水洗滌、烘干，即制得沸石分子篩復(fù)合累托石凈水陶瓷。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明以改性累托石代替?zhèn)鹘y(tǒng)的硅藻土，將其與一系列原料按一定配比燒制得到新型多孔陶瓷，其上附著生長有沸石分子篩膜，保持了原有的良好孔道結(jié)構(gòu)，可進(jìn)行陽離子吸附交換的同時(shí)擁有抗菌功能，同時(shí)濾芯采用反沖洗技術(shù)，可延長使用周期。該項(xiàng)產(chǎn)品能在不破壞天然水分子結(jié)構(gòu)的前提下，除去水體中重金屬、TN、TP、細(xì)菌等污染物，同時(shí)不同類型的礦化機(jī)能釋放出特定的對人體有益元素(如鍶、砸等)，且初步鑒定已經(jīng)達(dá)到國家富砸、富鋅礦泉水標(biāo)準(zhǔn)，與市場上相關(guān)產(chǎn)品相比，擁有明顯的優(yōu)勢，具有很大的推廣應(yīng)用價(jià)值。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做詳細(xì)具體的說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于以下實(shí)施例。
[0023]以下實(shí)施例中所采用的改性累托石的制備方法如下:將天然累托石過220目篩，用去離子水在超聲波清洗儀中充分洗滌，在80°C空氣氣氛中充分干燥，然后進(jìn)行預(yù)燒改性，將干燥后的樣品在空氣氣氛中570?800°C下焙燒4h，升溫速度為10°C /min ;待樣品冷卻后，充分研磨過220目篩，即得到改性處理的累托石。所述的天然累托石采用湖北鐘祥天然累托石。
[0024]所采用的改性高嶺土的制備方法如下:將天然高嶺土過220目篩，加入去離子水在超聲波清洗儀中充分洗滌，加入十六烷基三甲基溴化銨，在恒溫25°C下震蕩搖勻，然后將所得高嶺土置于80°C烘箱中烘干，研磨后220目過篩，將干燥樣品在空氣氣氛中570?800°C下焙燒4h，升溫速度為10°C/min，待樣品冷卻后，充分研磨過220目篩，即得到改性處理的高嶺土。所述的天然高嶺土產(chǎn)自龍巖高嶺土礦區(qū)，屬風(fēng)化殘余型高嶺土，其含鐵量低于
0.3%，含鈦量低于0.02%，并含有低溫溶劑元素Li2O,是多孔陶瓷的理想原料。
[0025]所采用的稀釋劑由硅酸鈉與碳酸鈉按照1:3的質(zhì)量比配比而成。所采用的沸石晶種采用內(nèi)蒙平頂山的天然沸石。所采用的天青石為湖北東部成礦帶黃石高品位天青石礦。所采用的造孔劑為過220目篩的玉米淀粉顆粒。
[0026]實(shí)施例1
[0027]本實(shí)施例中所提供的基于地質(zhì)材料的沸石分子篩復(fù)合累托石凈水陶瓷的制備方法如下:將改性累托石40份、改性高嶺土 33份、滑石10?40份、a -Al2O3S份、陶土 4份、天青石8份以及造孔劑20份按比例均勻混合后，加入稀釋劑I份和去離子水400g，每份的質(zhì)量為1g用磁力攪拌器攪拌，攪拌均勻后放置半小時(shí)，制得泥漿；將具有流動(dòng)性的泥漿注入石膏模內(nèi)，使泥漿分散地粘附在模型上，形成和模型相同形狀的坯泥層，并隨時(shí)間的延長而逐漸增厚，當(dāng)達(dá)到一定厚度時(shí)，將模具倒轉(zhuǎn)，漿料倒出，靜置0.5?I小時(shí)，把濾芯坯體從石膏模內(nèi)脫出，得到復(fù)合陶瓷濾芯生坯，并放入電干燥箱中在80?100°C下干燥8h ;把干燥后的陶瓷生坯放入熱壓窯爐中，控制升溫速率為5°C/min，并在300°C保溫2小時(shí)，然后燒結(jié)至1240°C成型，控制降溫速率在5°C /min，冷卻，制得陶瓷。
[0028]最后取6.4g偏鋁酸鈉和31.2g氫氧化鈉放入燒杯中，加入到200ml去離子水中，攪拌30分鐘使其溶解，然后加入72g白炭黑和55.4g乙醇攪拌2小時(shí)，使其形成均一的凝膠。然后在凝膠中加入3.6g沸石晶種并攪拌使其分散