專(zhuān)利名稱(chēng)：高效飲水除砷氟復(fù)合微孔濾芯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種除水中有害元素的成型過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，具體為一種高效飲 水除砷氟復(fù)合微孔濾芯的制備方法。
背景技術(shù)：
砷是一種原生質(zhì)毒物，具有廣泛的生物效應(yīng)。美國(guó)疾病預(yù)防控制中心和國(guó)際癌癥 研究機(jī)構(gòu)(IARC)已將其確定為第一致癌物質(zhì)。目前，全國(guó)有數(shù)百萬(wàn)口水#含有砷，近20年 來(lái)約有8500萬(wàn)人長(zhǎng)期飲用。目前已查明，地方性飲水型砷中毒病區(qū)涉及全國(guó)8個(gè)省區(qū)，38個(gè)縣，62個(gè)鄉(xiāng)，454個(gè) 村，覆蓋人口 33萬(wàn)多；全國(guó)地方性飲水型氟中毒病區(qū)覆蓋28省，1181縣，5636個(gè)鄉(xiāng)，107563 個(gè)村，約9200萬(wàn)人。病區(qū)居民因長(zhǎng)期飲用高砷氟水，皮膚、牙齒、骨骼不同程度地受到危害，嚴(yán)重地影 響了居民身體健康。多年以來(lái)政府投入大量的人力、財(cái)力用以解決高砷氟病區(qū)人畜安全飲 水問(wèn)題，取得了巨大成績(jī)。但高砷氟病區(qū)飲水再凈化在技術(shù)等各方面仍需研究探討，特別是 新的高效除砷氟材料的研究開(kāi)發(fā)仍是目前國(guó)內(nèi)外研究開(kāi)發(fā)的重要課題。飲水除砷降氟國(guó)內(nèi)外研究報(bào)道主要集中在三方面，一、混凝沉淀法，報(bào)道最多的混 凝劑有鐵鹽，如三氯化鐵，硫酸亞鐵和氯化鐵；鋁鹽，如硫酸鋁，堿式氯化鋁，聚合鋁；還有 硅酸鹽，碳酸鹽等等。眾多的研究表明，鐵鹽除砷氟效果好于鋁鹽，而且經(jīng)鐵鹽絮凝后再經(jīng) 砂濾，效果更好。二、吸附法，研究最多的吸附劑如骨炭、活性氧化鋁、改性沸石及各種硅酸 鹽礦物和稀土元素的氫氧化物如堿式碳酸釔。這種除砷具有高性能，低價(jià)格的優(yōu)點(diǎn)，能夠 選擇合適的除砷材料，將是以后民用發(fā)展的主要方向。三、人工合成的螯合樹(shù)脂交換法， Linbinka等用流動(dòng)離子交換除砷裝置進(jìn)行了飲水除砷試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)離子交換過(guò)程對(duì)飲水除砷 幾乎無(wú)效，而用Cu活化了的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂則顯示出較佳的除砷效果。靜態(tài)試驗(yàn)中對(duì)五價(jià) 砷的吸附容量高達(dá)7. 79mg/L,對(duì)三價(jià)砷的吸附容量為4. 37mg/L，但動(dòng)態(tài)試驗(yàn)所顯示的除砷 容量卻降低了 16倍。以上各種絮凝劑、吸附劑和人工合成的螯合樹(shù)脂雖然研究很多，但用 于現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，都存在效率降低的問(wèn)題，再者，技術(shù)復(fù)雜，要求過(guò)高，價(jià)格昂貴，易造成二次污染， 居民不愿接受。因而大多數(shù)研究成果被停留在實(shí)驗(yàn)室。由于各種絮凝劑、吸附劑以及人工合成的螯合樹(shù)脂除砷降氟機(jī)理、效率、應(yīng)用條 件、實(shí)用范圍各不相同，因而對(duì)其單一的研究很難達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的目的。近年來(lái)，一些學(xué) 者利用多種吸附劑的協(xié)同作用將其裝入同一柱內(nèi)進(jìn)行除砷或降氟，大大提高了吸附效 率。如凌波等人以粉末活性炭和不同產(chǎn)地骨炭作骨架，改性后加工成的強(qiáng)化凈水劑，除砷 容量和效率比原材料提高了 50倍，比市售材料高10倍，而且具有高度選擇性。申請(qǐng)?zhí)?200410010501. 4為公開(kāi)的除氟、除砷水質(zhì)凈化劑及其制備方法由凹凸棒礦石粉和活性炭 以及氧化鋁制成，在該技術(shù)方案中，提供了以下方法，凹凸棒用焙燒活化或者酸堿活化，制成粉劑應(yīng)用。還有李樹(shù)猷等人研制的無(wú)機(jī)高分子混凝劑聯(lián)合鐵(GC)，保持了三氯化鐵的吸 附容量，成本卻降低了 40%;《浙江預(yù)防醫(yī)學(xué)》2002 -14-7 “飲用水除砷設(shè)備裝置效果觀(guān)察”， 公開(kāi)了利用純度(99. 99%)銅鋅合金細(xì)粒(KDF55)作為三價(jià)砷氧化為五價(jià)砷的催化劑100kg 與其他吸附劑一起裝入濾柱內(nèi)，不再需其他濾料和設(shè)備，可重復(fù)循環(huán)使用，不須再生，合金 顆?？墒谷齼r(jià)砷轉(zhuǎn)化為五價(jià)砷，而且使用壽命很長(zhǎng)。還有更多的人研究用不同的無(wú)機(jī)鹽如 鐵鹽或鋁鹽對(duì)沸石或其他硅酸鹽進(jìn)行科學(xué)改性，大大提高了吸附砷氟的容量，而且易于再 生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決我國(guó)高砷氟地區(qū)飲水凈化的問(wèn)題而提供了一種以改性天然沸石 粉和高純度銅鋅合金粉、超高分子量聚乙烯為主要原料的一種高效飲水除砷氟復(fù)合微孔濾 芯的制備方法。本發(fā)明是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種高效飲水除砷氟復(fù)合微孔濾芯的制備方 法，以改性沸石粉、銅鋅合金粉、超高分子量聚乙烯粉為原料，制作高效飲水除砷氟復(fù)合微 孔濾芯，制作工藝將聚乙烯、改性沸石、銅鋅合金粉，按照一定質(zhì)量比例混合，裝模，燒結(jié)， 燒結(jié)溫度170— 250°C，燒結(jié)時(shí)間1 一3小時(shí)，升溫方式階梯升溫。選擇分子量為200-400萬(wàn)的超高分子量聚乙烯、沸石粉、銅鋅合金粉過(guò)100-200目 標(biāo)準(zhǔn)篩并按照40—70 20—50 5—15的質(zhì)量比混合，裝模，在170—250°C溫度下，燒結(jié)1 一 3小時(shí)制作除砷氟復(fù)合微孔濾芯，所采用的銅鋅合金粉其銅/鋅質(zhì)量比為40-85:60-15。天然沸石的改性方法
①沸石活化處理采集斜發(fā)沸石，粉碎，粒度為100-200目，清洗掉沸石表面的可溶性 無(wú)機(jī)雜質(zhì)，再放入馬弗爐，在350—550°C焙燒2—3小時(shí)，以便除去其中的有機(jī)物。冷卻至 室溫，密封保存?zhèn)溆?。②沸石改性處?1)將活化處理好的沸石粉浸泡于0. 05-0. 5mol/L鹽酸溶液中， 室溫下攪拌1-2小時(shí)，取出，用去離子水沖洗直至用PH試紙?jiān)囼?yàn)為中性為止。(2)將步驟 (1)處理好的沸石粉浸泡于0. 05-0. 5mol/L氫氧化鈉溶液中，室溫下攪拌1_2小時(shí)，取出， 用去離子水沖洗直至用PH試紙?jiān)囼?yàn)為中性為止。(3)將步驟(2)處理好的沸石粉浸泡于飽 和食鹽水中，在70— 75°C條件下加熱1一3小時(shí)，并不時(shí)攪拌，使其轉(zhuǎn)化為NaM型沸石。取 出，用去離子水沖洗至少5遍，于115°C烘干。(4)再將NaM型沸石浸泡于0.05—0. 5mol/L 的三氯化鐵溶液中，調(diào)節(jié)為PH5-8 ；并在40— 75°C條件下加熱、攪拌1一3小時(shí)，進(jìn)行改性處 理。取出，再用去離子水沖洗至少5遍，于110— 120°C烘干，密封備用。按照本發(fā)明所述的方法制成的過(guò)濾材料，例如微孔濾管，其主要性能檢測(cè)如下外 觀(guān)光潔、無(wú)裂痕、無(wú)任何瑕疵、無(wú)任何異物和雜質(zhì)；孔徑10_20微米；純水通量>3000L/ m2h0. 05Mpa ；工作壓力:Z 0. lOMpa ；工作溫度90°C;砷去除率98%以上；氟去除率98% 以上；再生容量恢復(fù)率85%以上；可以應(yīng)用于飲水中砷氟以及重金屬離子等的凈化過(guò)濾。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)1、將沸石改性后，增加了對(duì)砷氟的吸附選 擇性和吸附容量；2、由高純度銅鋅合金粉末與改性沸石混合制作的復(fù)合微孔濾芯，用于飲 水除砷不需添加任何氧化劑即可實(shí)現(xiàn)三價(jià)砷的原位氧化，通過(guò)高純度銅鋅合金與改性沸石 的聯(lián)合作用大大提高了砷的去除效率，而且可以反復(fù)再生使用；3、以高純度銅鋅合金粉末、
4改性沸石粉末、超高分子量聚乙烯為原料制作的復(fù)合微孔濾芯，用于高砷氟地區(qū)飲水凈化， 效率高，使用方便，運(yùn)行成本低，克服了散型濾料容易流失，不便管理，所用設(shè)備龐大，占地 面積大的眾多缺點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 一種高效飲水除砷氟復(fù)合微孔濾芯的制備方法，選擇分子量為200萬(wàn)的 超高分子量聚乙烯、改性沸石、99. 9%的高純度銅鋅合金按照質(zhì)量比為60 30 10混合。制作工藝超高分子量聚乙烯、改性沸石、高純度銅鋅合金過(guò)200目篩，按照質(zhì)量 比例配料，裝模，在170—250°C溫度下，采用階梯式升溫方式。燒結(jié)時(shí)間1一3小時(shí)制作濾 芯。階梯升溫方式為將燒結(jié)爐溫度加溫到130— 155°C，將帶有不銹鋼模具的膜材料放入燒 結(jié)爐，保溫1一2小時(shí)，然后再將爐溫加熱到170—250°C，再保溫1一2小時(shí)。性能測(cè)試孔徑:10微米；純水通量:>3000L/ m2h0. 05Mpa ；工作壓力:Z0. lOMpa ； 砷去除率98%以上；氟去除率98%以上；再生容量恢復(fù)率85%以上。實(shí)施例2 高效飲水除砷氟復(fù)合微孔濾芯的制備方法，選擇分子量為300萬(wàn)的超高 分子量聚乙烯、改性沸石、99. 9%的高純度銅鋅合金按照質(zhì)量比為70 25 5混合，
制作工藝超高分子量聚乙烯、改性沸石、高純度銅鋅合金過(guò)150目篩，按照質(zhì)量比例 配料，裝模，燒結(jié)成型。性能測(cè)試孔徑15微米；純水通量:>3000L/ m2h0. 05Mpa ；工作壓力:Z0. lOMpa。 砷去除率98%以上；氟去除率98%以上；再生容量恢復(fù)率85%以上。實(shí)施例3，高效飲水除砷氟復(fù)合微孔濾芯的制備方法，選擇分子量為400萬(wàn)的超高 分子量聚乙烯、改性沸石99. 9%的高純度銅鋅合金按照質(zhì)量比為40 50 15混合，
制作工藝超高分子量聚乙烯、改性沸石、高純度銅鋅合金過(guò)100目篩，按照質(zhì)量比例 配料，裝模，階梯式升溫?zé)Y(jié)成型。性能測(cè)試孔徑:20微米；純水通量:>3000L/ m2h0. 05Mpa ；工作壓力:Z0. lOMpa。 砷去除率98%以上；氟去除率98%以上；再生容量恢復(fù)率85%以上。
權(quán)利要求
一種高效飲水除砷氟復(fù)合微孔濾芯的制備方法，其特征在于以改性沸石粉、銅鋅合金粉、超高分子量聚乙烯粉為原料,制作高效飲水除砷氟復(fù)合微孔濾芯，制作工藝將聚乙烯、改性沸石、銅鋅合金粉,按照一定質(zhì)量比例混合，裝模，燒結(jié)，燒結(jié)溫度170—250℃，燒結(jié)時(shí)間1—3小時(shí)，升溫方式階梯升溫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效飲水除砷氟復(fù)合微孔濾芯的制備方法，其特征在于改性 沸石的制備方法為將天然斜發(fā)沸石粉碎，過(guò)100-200目篩，在350-550°C焙燒2_3小時(shí)活 化；再經(jīng)0. 05-0. 5mol/L鹽酸浸泡、攪拌1-2小時(shí)，再經(jīng)0. 05-0. 5mol/L氫氧化鈉浸泡、攪拌 1-2小時(shí)，再經(jīng)飽和氯化鈉浸泡、攪拌1-3小時(shí)，然后浸泡于0. 05—0. 5mol/L三氯化鐵溶液 中，加熱40— 75 °C，攪拌1一 3小時(shí)，進(jìn)行改性處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效飲水除砷氟復(fù)合微孔濾芯的制備方法，其特征在于 選擇分子量為200-400萬(wàn)的超高分子量聚乙烯粉改性沸石銅鋅合金粉混合質(zhì)量比為 40-70 20-50 5—15 ；所采用的銅鋅合金粉其銅/鋅質(zhì)量比為40-85:60-15。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種除水中有害元素的成型過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，具體為一種高效飲水除砷氟復(fù)合微孔濾芯的制備方法。解決我國(guó)高砷氟地區(qū)飲水凈化的問(wèn)題。以改性沸石粉、銅鋅合金粉、超高分子量聚乙烯粉為原料,制作高效飲水除砷氟復(fù)合微孔濾芯，制作工藝將聚乙烯、改性沸石、銅鋅合金粉,按照一定質(zhì)量比例混合，裝模，燒結(jié)，燒結(jié)溫度170—250℃，燒結(jié)時(shí)間1—3小時(shí)，升溫方式階梯升溫。用于高砷氟地區(qū)飲水凈化，效率高，使用方便，運(yùn)行成本低，克服了散型濾料容易流失，不便管理，所用設(shè)備龐大，占地面積大的眾多缺點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D39/20GK101905103SQ201010278369
公開(kāi)日2010年12月8日 申請(qǐng)日期2010年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月11日
發(fā)明者張永平 申請(qǐng)人:太原海力豐科技發(fā)展有限公司