專(zhuān)利名稱(chēng)：具有吸附與離子交換過(guò)濾特性的深層過(guò)濾介質(zhì)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有吸附與離子交換過(guò)濾特性的深層過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，尤其是一種主要應(yīng)用于水處理、生物制藥及化工等以水相為過(guò)濾液體、油相為過(guò)濾液體和氣相過(guò)濾場(chǎng)合的過(guò)濾介質(zhì)。
背景技術(shù)：
過(guò)濾一般有濾餅過(guò)濾和深層過(guò)濾二種。深層過(guò)濾由于被過(guò)濾物質(zhì)通過(guò)多孔性過(guò)濾介質(zhì)內(nèi)部孔道表面吸附而有效去除，容易實(shí)現(xiàn)過(guò)濾的選擇性和高效性。對(duì)水相為過(guò)濾液體、油相為過(guò)濾液體和氣相過(guò)濾的三種過(guò)濾情況下，過(guò)濾器必須有效地截留過(guò)濾物料中存在的懸浮物質(zhì)，而使濾液或氣體通過(guò)過(guò)濾器。不僅如此，過(guò)濾器還要能夠有效地截留溶解于液體或氣體中的“有害物質(zhì)”，而過(guò)濾液或氣體順利通過(guò)過(guò)濾器。所以，過(guò)濾介質(zhì)必須具有選擇性吸附、離子交換及膜過(guò)濾功能中的一種或幾種功能。所需的選擇性吸附包括了物理選擇和化學(xué)選擇，物理選擇是通過(guò)物理篩選和物理吸附完成。離子交換是通過(guò)離子交換樹(shù)脂來(lái)完成。膜過(guò)濾是通過(guò)多孔性超濾或微濾來(lái)實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種具有吸附與離子交換過(guò)濾特性的深層過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，得到具有高孔隙率和均勻的孔徑分布的過(guò)濾介質(zhì)。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述具有吸附與離子交換過(guò)濾特性的深層過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，特征是，組份比例按重量份數(shù)計(jì)，包括以下工藝步驟
(1)將2飛0份細(xì)微纖維和1(Γ95份顆粒物質(zhì)充分混合，然后加入5 30份液體粘合劑， (Γ30份溶劑，在5飛0°C的溫度條件下混合均勻，制得混合物；所述顆粒物質(zhì)為吸附性顆?；螂x子交換樹(shù)脂；
(2)將混合物倒入淺槽中，用刮刀將混合物刮平，在淺槽中形成澆漿層E1，所述澆漿層 El的厚度為0. Γ10毫米；
(3)重復(fù)步驟(1廣(2)，重復(fù)次數(shù)為i次，i為廣9的整數(shù)，依次得到澆漿層E2 E10，澆漿層El的粒徑為廣500 μ m,澆漿層ElO的孔徑為0. 5 100 μ m,所述澆漿層El ElO從下往上顆粒粒徑依次減小，澆漿層EfElO的孔徑在20ηπΓ 00μπι之間呈梯度依次遞減；所述澆漿層EfElO中，至少一層澆漿層中含有離子交換樹(shù)脂顆粒，至少一層澆漿層中含有吸附性顆粒；所述淺槽的底部通過(guò)金屬管與真空泵連接，用真空泵將澆漿層中的水或溶劑從淺槽底部的金屬管排走，所述真空度為廣90KPa，抽真空的時(shí)間為0. 5、小時(shí)；
(4)將淺槽放入烘箱中進(jìn)行烘干，烘箱溫度為3(T10(TC，時(shí)間為0.5^40小時(shí)；烘干后從淺槽中脫出固體，即得到所述的過(guò)濾介質(zhì)。所述細(xì)微纖維為生物纖維、高分子合成纖維、無(wú)機(jī)纖維或金屬絲；所述生物纖維為紙漿纖維、棉纖維、麻纖維或蠶絲纖維；所述高分子合成纖維為聚酯纖維、聚氨酯纖維、尼龍纖維、醋酸纖維、聚砜纖維、聚乙烯纖維或聚丙烯纖維；所述無(wú)機(jī)纖維為石棉、玻璃纖維或碳纖維；所述金屬絲為銅絲、鐵絲或不銹鋼絲。所述吸附性顆粒為石英砂、錳砂、活性炭、硅藻土、改性海泡石、膨潤(rùn)土、多孔硅膠、 沸石、活性氧化鋁、凹凸棒土、無(wú)機(jī)納米材料、蒙脫石或殼聚糖；所述無(wú)機(jī)納米材料為納米碳材料、納米二氧化鈦、納米氧化亞銅、納米金屬銀、負(fù)載型納米金屬銀或納米氧化鎂。所述液體粘合劑為液體環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑、液體聚氨酯粘合劑、液態(tài)不飽和聚酯樹(shù)脂粘合劑、液體酚醛樹(shù)脂粘合劑或液體氨基樹(shù)脂粘合劑。所述溶劑為有機(jī)溶劑或水，所述有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、乙酸甲酯或乙
酸乙酯。所述離子交換樹(shù)脂為陽(yáng)離子型交換樹(shù)脂、陰離子型交換樹(shù)脂或二者的混合物。所述淺槽的高度為2 100mm。所述細(xì)微纖維的直徑為0. 0Γ0. 1mm,長(zhǎng)度為廣500mm。所述顆粒物質(zhì)的粒徑為0. Oflmm。本發(fā)明可以達(dá)到高效分離的目的，過(guò)濾介質(zhì)具有高孔隙率和均勻的孔徑分布，具備所需的抗壓性能；本發(fā)明所采用的材料具有選擇性吸附、離子交換和膜過(guò)濾等功能，能夠有效地去除懸浮物、有害離子、溶解性有害物質(zhì)，達(dá)到高效的分離效果。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。以物理機(jī)理來(lái)達(dá)到分離功能的方法是多方面的。本發(fā)明所采用的材料是纖維、固體顆粒和納米材料等?？墒褂玫睦w維類(lèi)型很多，常用的生物纖維素如紙漿、布匹、絲綢均可用于過(guò)濾介質(zhì)?？梢允褂玫幕瘜W(xué)纖維，其中包括了所有可用高分子材料的纖維，其高分子材料包括聚酯、聚胺酯、尼龍、醋酸纖維、聚砜類(lèi)、聚乙烯、聚丙烯類(lèi)等高分子合成材料。必須指出，本發(fā)明所用的高分子材料遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)上述的數(shù)種?？梢允褂脽o(wú)機(jī)類(lèi)材料制作纖維和顆粒包括石棉、陶土、玻璃纖維和金屬材料等?？傊@些有機(jī)和無(wú)機(jī)材料得以加工成型制得帶有孔隙的過(guò)濾介質(zhì)。孔隙的形成是通過(guò)纖維或者顆粒堆積所產(chǎn)生的，為深層物理吸附提供足夠大的吸附面積。為了達(dá)到高效的分離目的，過(guò)濾器的過(guò)濾介質(zhì)必須達(dá)到高孔隙率和均勻的孔徑分布，還必須具備所需的抗壓性能。為了達(dá)到高效的分離效果，本發(fā)明所采用的材料也包括了納米纖維和納米顆粒，多孔性材料包括陶土、分子篩、硅藻土、活性炭等。所制得的過(guò)濾器有很高的孔隙率和物理吸附表面積，能夠有效地去除懸浮物、溶解性有害物質(zhì)?？梢园凑詹煌呐浞街瞥珊胁煌腆w的混合物，其中含纖維多、顆粒直徑大的混合物制成較大孔徑的深層過(guò)濾介質(zhì)。相反，當(dāng)混合物含有較少纖維和較小顆粒制得孔徑較小的深層過(guò)濾介質(zhì)。離子交換機(jī)理是通過(guò)離子交換樹(shù)脂去除液體中的陽(yáng)離子和陰離子。本發(fā)明是通過(guò)吸附性材料和離子交換樹(shù)脂制備具有選擇性吸附與離子交換功能的深層過(guò)濾介質(zhì)，以達(dá)到過(guò)濾液體中的懸浮物、溶解性有害物質(zhì)的同時(shí)，也過(guò)濾有害離子的目的。本發(fā)明所述的離子交換樹(shù)脂包括陽(yáng)離子型交換樹(shù)脂和陰離子型交換樹(shù)脂，離子交換官能團(tuán)可以是胺類(lèi)的伯胺、仲胺和叔胺基團(tuán)中的一種或幾種，也可以是磺酸、磷酸和碳酸基團(tuán)中的一種或幾種。本發(fā)明所使用的無(wú)機(jī)納米材料包括納米碳材料、納米二氧化鈦、納米氧化亞銅、納米金屬銀、負(fù)載型納米金屬銀或納米氧化鎂。
實(shí)施例一一種具有吸附與離子交換過(guò)濾特性的深層過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，包括以下工藝步驟
(1)將2g直徑為0.Olmm,長(zhǎng)度為20mm的尼龍纖維和30g粒徑為0. 5mm的石英沙充分混合，然后加入5g液體環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑、2g水，在15°C的溫度條件下混合均勻，制得混合物 El ；
(2)將2g直徑為0.Olmm,長(zhǎng)度為IOmm的玻璃纖維和IOg粒徑為0. Imm的活性炭充分混合，然后加入5g液體環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑、2g水，在15°C的溫度條件下混合均勻，制得混合物 E2 ；
(3)將3g直徑為0.02mm,長(zhǎng)度為15mm的聚酯纖維和12g粒徑為0. 02mm的大孔強(qiáng)酸性苯乙烯陽(yáng)離子交換樹(shù)脂充分混合，然后加入6g液體不飽和聚酯粘合劑、3g甲醇，在20°C 的溫度條件下混合均勻，制得混合物E3 ；
(4)將3g直徑為0.02mm,長(zhǎng)度為15mm的聚酯纖維和12g粒徑為0. 02mm的強(qiáng)堿性季銨型陰離子交換樹(shù)脂充分混合，然后加入6g液體不飽和聚酯粘合劑、3g甲醇，在20°C的溫度條件下混合均勻，制得混合物E4 ；
(5)將4g直徑為0.04mm,長(zhǎng)度為4mm的纖維和14g粒徑為IOOnm的納米二氧化鈦充分混合，然后加入8g液體環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑、4g乙醇，在22°C的溫度條件下混合均勻，制得混合物E5 ；
(6)將步驟(1)得到的混合物El倒入淺槽中，用刮刀將混合物刮平，在淺槽中形成澆漿層E1，再按相同的方法，分布將步驟(2廣步驟(5)得到的混合物倒入淺槽中，分布形成澆漿層ΕΓΕ5;所述淺槽的底部通過(guò)金屬管與真空泵連接，用真空泵將澆漿層中的溶劑和水從淺槽底部的金屬管排走，所述真空度為30KPa，抽真空的時(shí)間為4小時(shí)；
(7)將淺槽放入烘箱中進(jìn)行烘干，烘箱溫度為60°C，時(shí)間為15小時(shí)；烘干后從淺槽中脫出固體，即得到所述的過(guò)濾介質(zhì)。實(shí)施例二 一種具有吸附與離子交換過(guò)濾特性的深層過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，包括以下工藝步驟
(1)將3g直徑為0. 05mm,長(zhǎng)度為20mm的玻璃纖維和20g粒徑為0. 4mm的錳砂充分混合，然后加入5g液體酚醛樹(shù)脂粘合劑、2g水，在25°C的溫度條件下混合均勻，制得混合物 El ；
(2)將2g直徑為0.03mm,長(zhǎng)度為IOmm的聚丙烯纖維和IOg粒徑為0. Imm的活性炭充分混合，然后加入5g液體環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑、2g水，在25°C的溫度條件下混合均勻，制得混合物E2 ；
(3)將3g直徑為0.02mm,長(zhǎng)度為15mm的聚乙烯纖維和16g粒徑為0. 2mm的羧酸型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂與弱堿性丙烯酰胺型陰離子交換樹(shù)脂以體積比為1:1形成的混和樹(shù)脂充分混合，然后加入IOg液體不飽和聚酯粘合劑、6g乙醇，在25°C的溫度條件下混合均勻，制得混合物E3 ；
(4)將步驟(1)得到的混合物El倒入淺槽中，用刮刀將混合物刮平，在淺槽中形成澆漿層E1，再按相同的方法，分別將步驟(2)、步驟(3)得到的混合物倒入淺槽中，分布形成澆漿層E2、E3。所述淺槽的底部通過(guò)金屬管與真空泵連接，用真空泵將澆漿層中的溶劑和水從淺槽底部的金屬管排走，所述真空度為60KPa，抽真空的時(shí)間為2小時(shí)；(5)將淺槽放入烘箱中在真空條件下固化，烘箱溫度為60°C，時(shí)間為12小時(shí)；燒干后從淺槽中脫出固體，即得到所述的過(guò)濾介質(zhì)。所得過(guò)濾介質(zhì)具有去除水體中的懸浮物、有機(jī)物、放射性污染物等性能。
權(quán)利要求
1.一種具有吸附與離子交換過(guò)濾特性的深層過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，其特征是，組份比例按重量份數(shù)計(jì)，包括以下工藝步驟(1)將2飛0份細(xì)微纖維和1(Γ95份顆粒物質(zhì)充分混合，然后加入5 30份液體粘合劑， (Γ30份溶劑，在5飛0°C的溫度條件下混合均勻，制得混合物；所述顆粒物質(zhì)為吸附性顆?；螂x子交換樹(shù)脂；(2)將混合物倒入淺槽中，用刮刀將混合物刮平，在淺槽中形成澆漿層E1，所述澆漿層 El的厚度為0. Γ10毫米；(3)重復(fù)步驟(1廣(2)，重復(fù)次數(shù)為i次，i為廣9的整數(shù)，依次得到澆漿層E2飛10，澆漿層El的粒徑為廣500 μ m,澆漿層ElO的孔徑為0. 5 100 μ m,所述澆漿層El ElO從下往上顆粒粒徑依次減小，澆漿層EfElO的孔徑在20ηπΓ 00 μ m之間呈梯度依次遞減；所述澆漿層EfElO中，至少一層澆漿層中含有離子交換樹(shù)脂顆粒，至少一層澆漿層中含有吸附性顆粒；所述淺槽的底部通過(guò)金屬管與真空泵連接，用真空泵將澆漿層中的水或溶劑從淺槽底部的金屬管排走，所述真空度為廣90KPa，抽真空的時(shí)間為0. 5、小時(shí)；(4)將淺槽放入烘箱中進(jìn)行烘干，烘箱溫度為3(T10(TC，時(shí)間為0.5^40小時(shí)；烘干后從淺槽中脫出固體，即得到所述的過(guò)濾介質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的具有吸附與離子交換過(guò)濾特性的深層過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，其特征是，所述細(xì)微纖維為生物纖維、高分子合成纖維、無(wú)機(jī)纖維或金屬絲；所述生物纖維為紙漿纖維、棉纖維、麻纖維或蠶絲纖維；所述高分子合成纖維為聚酯纖維、聚氨酯纖維、尼龍纖維、醋酸纖維、聚砜纖維、聚乙烯纖維或聚丙烯纖維；所述無(wú)機(jī)纖維為石棉、玻璃纖維或碳纖維；所述金屬絲為銅絲、鐵絲或不銹鋼絲。
3.如權(quán)利要求1所述的具有吸附與離子交換過(guò)濾特性的深層過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，其特征是，所述吸附性顆粒為石英砂、錳砂、活性炭、硅藻土、改性海泡石、膨潤(rùn)土、多孔硅膠、 沸石、活性氧化鋁、凹凸棒土、無(wú)機(jī)納米材料、蒙脫石或殼聚糖；所述無(wú)機(jī)納米材料為納米碳材料、納米二氧化鈦、納米氧化亞銅、納米金屬銀、負(fù)載型納米金屬銀或納米氧化鎂。
4.如權(quán)利要求1所述的具有吸附與離子交換過(guò)濾特性的深層過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，其特征是，所述液體粘合劑為液體環(huán)氧樹(shù)脂粘合劑、液體聚氨酯粘合劑、液態(tài)不飽和聚酯樹(shù)脂粘合劑、液體酚醛樹(shù)脂粘合劑或液體氨基樹(shù)脂粘合劑。
5.如權(quán)利要求1所述的具有吸附與離子交換過(guò)濾特性的深層過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，其特征是，所述離子交換樹(shù)脂為陽(yáng)離子型交換樹(shù)脂、陰離子型交換樹(shù)脂或二者的混合物。
6.如權(quán)利要求1所述的具有吸附與離子交換過(guò)濾特性的深層過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，其特征是，所述溶劑為有機(jī)溶劑或水，所述有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、丙酮、乙酸甲酯或乙酸乙酯。
7.如權(quán)利要求1所述的具有吸附與離子交換過(guò)濾特性的深層過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，其特征是，所述顆粒物質(zhì)的粒徑為0. Oflmm。
8.如權(quán)利要求1所述的具有吸附與離子交換過(guò)濾特性的深層過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，其特征是，所述淺槽的高度為2 100mm。
9.如權(quán)利要求1所述的具有吸附與離子交換過(guò)濾特性的深層過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，其特征是，所述細(xì)微纖維的直徑為ο. 000Γ0. 1mm，長(zhǎng)度為廣200mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有吸附與離子交換過(guò)濾特性的深層過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，特征是，包括以下工藝步驟(1)將細(xì)微纖維和顆粒物質(zhì)混合，加入液體粘合劑，溶劑，混合，制得混合物；(2)將混合物倒入淺槽中，在淺槽中形成澆漿層E1；(3)重復(fù)步驟(1)~(2)，依次得到澆漿層E2~E10，所述澆漿層E1~E10從下往上顆粒粒徑依次減小，澆漿層E1~E10的孔徑在100μm~20nm之間呈梯度依次遞減；所述淺槽的底部通過(guò)金屬管與真空泵連接，用真空泵將澆漿層中的水或溶劑從淺槽底部的金屬管排走；(4)將淺槽放入烘箱中進(jìn)行烘干，干后從淺槽中脫出固體，即得到所述的過(guò)濾介質(zhì)。本發(fā)明可以達(dá)到高效分離的目的，具有高孔隙率和均勻的孔徑分布，具備所需的抗壓性能。
文檔編號(hào)B01J20/30GK102500159SQ201110384740
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者孫余憑, 繆福度 申請(qǐng)人:無(wú)錫格瑞普爾膜科技有限公司