一種水質(zhì)凈化用活性炭復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水處理材料領(lǐng)域，具體是一種水質(zhì)凈化用活性炭復(fù)合材料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國是目前世界上最貧水的13個國家之一，隨著水體富營養(yǎng)化的日趨嚴(yán)重，我國 的水質(zhì)情況令人堪憂。據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織最新公布的《中國環(huán)境績效評估》報告，目前 流經(jīng)中國城市的超過75%的水體不適合飲用，30%以上的檢測河流水質(zhì)屬于劣V類。隨著 工業(yè)發(fā)展，城市生活飲用水水源受污染程度日益加劇，同時隨著生活水平的提高，人們對飲 用水質(zhì)的要求以及飲用水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格。
[0003] 目前市場上用于水處理的活性炭材料，其作用原理主要是通過物理吸附作用的方 式將污染物與水進(jìn)行分離?；钚蕴坑捎诰哂芯薮蟮谋缺砻娣e及發(fā)達(dá)的空隙結(jié)構(gòu)，因此對水 中溶解態(tài)有機(jī)物如酚類化合物等具有較強(qiáng)的吸附能力，適用于飲用水深度凈化。但采用活 性炭為水處理劑，存在一些問題，如活性炭的吸附量與成本的比值還需進(jìn)一步提高，且其吸 附為物理吸附，容易在吸附過程中脫附，造成二次污染。為了在這樣的用途中有效地發(fā)揮功 能，要求活性炭具有適當(dāng)?shù)奈镄?，提出了通過改良活性炭以提高各種特性的技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種吸附能力高、對重金屬吸附穩(wěn)定、無二次污染的一種 水質(zhì)凈化用活性炭復(fù)合材料及其制備方法，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問題。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案： 一種水質(zhì)凈化用活性炭復(fù)合材料，由以下按照重量份的原料組成：酸化活性炭15-20 份、速溶硅酸鈉0. 1-2份、硝酸鎳5-10份、聚乙烯醇0. 1-2份、甲殼質(zhì)1-5份、麥飯石20-30 份、鈦酸四丁酯1-3份。
[0006] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，本發(fā)明由以下按照重量份的原料組成：酸化活性炭 16-18份、速溶硅酸鈉0. 5-1. 5份、硝酸鎳6-8份、聚乙烯醇0. 5-1. 5份、甲殼質(zhì)2-4份、麥飯 石22-28份、鈦酸四丁酯1. 5-2. 5份。
[0007] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，本發(fā)明由以下按照重量份的原料組成：酸化活性炭17 份、速溶硅酸鈉1份、硝酸鎳7份、聚乙烯醇1份、甲殼質(zhì)3份、麥飯石25份、鈦酸四丁酯2 份。
[0008] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步方案，本發(fā)明的所述酸化后的活性炭的生產(chǎn)方法，具體步驟 為：（1)先將活性炭與凹凸棒石粘土、氧化鎂混合后粉碎成活性炭混合物粉末，緩慢加入稀 硫酸并不停攪拌進(jìn)行酸化處理；其中，按照重量份為：活性炭80-90份、凹凸棒石粘土 20-30 份、氧化鎂3-5份；（2)將酸化處理后的活性炭混合物粉末，通過對輥機(jī)擠壓為活性炭片狀 物，活性炭片狀物的厚度< 〇. 5毫米；（3)將活性炭片狀物輸送到回轉(zhuǎn)式烘干爐內(nèi)烘干活 化，烘干時間為5~6小時，烘干溫度控制在140~150°C，烘干后的活性炭片狀物含水量 < 8%，烘干后的活性炭片狀物為酸化后的活性炭半成品；（4)將酸化后的活性炭半成品輸 入磨機(jī)中磨粉，顆粒細(xì)度< 0. 074毫米，磨粉后的粉狀物為酸化活性炭成品。。
[0009] 本發(fā)明還提供一種水質(zhì)凈化用活性炭復(fù)合材料的制備方法，由以下步驟組成： 1) 將鈦酸四丁酯與酸化活性炭研磨，過100目篩，制得混合物A; 2) 將麥飯石與硝酸鎳混合后，再加入二者12-15倍質(zhì)量的蒸餾水，然后對其進(jìn)行超聲 處理，超聲處理?xiàng)l件為：溫度50°C，超聲功率400W，超聲時間55min;制得混合物B; 3) 將速溶硅酸鈉、聚乙烯醇與甲殼質(zhì)三者混合后，再加入三者5-8倍質(zhì)量的蒸餾水，然 后對其進(jìn)行超聲處理，超聲處理?xiàng)l件為：溫度60°C，超聲功率400W，超聲時間60min;制得混 合物C; 3) 將混合物A、B置入混合物C中，再對其進(jìn)行超聲處理，超聲處理?xiàng)l件為：溫度50°C， 超聲功率400W，超聲時間50min;制得混合物C; 4) 將混合物D置入100°C的烘箱中烘干，制得混合物E; 5) 將混合物E置入反應(yīng)釜中高溫煅燒6h，高溫煅燒溫度為650°C，再降至室溫，即得一 種水質(zhì)凈化用活性炭復(fù)合材料。
[0010] 水處理裝置，包括水處理劑和用以裝載水處理劑的容器，所述水處理劑含有上述 一種水質(zhì)凈化用活性炭復(fù)合材料。
[0011] 活性炭是一種含碳材料制成的外觀呈黑色，內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，比表面積大、吸附 能力強(qiáng)的一類碳素材料，是一種常用的吸附劑、催化劑或催化劑載體。活性炭有著廣泛的用 途，為了提高活性炭的應(yīng)用質(zhì)量，需要對采用物理法生產(chǎn)的活性炭進(jìn)行酸化處理，本發(fā) 明選用粉碎后的活性炭，活性炭的顆粒細(xì)度< 0.5毫米。
[0012] 凹凸棒石粘土具有獨(dú)特的層鏈狀結(jié)構(gòu)特征，晶體呈針狀，纖維狀或纖維集合狀。凹 凸棒石粘土具有獨(dú)特的分散、耐高溫、抗鹽堿等良好的膠體性質(zhì)和較高的吸附能力，并 具有一定的可塑性及粘結(jié)力，本發(fā)明選用粉碎后的凹凸棒石粘土，凹凸棒石粘土的顆粒細(xì) 度< 5毫米。
[0013] 氧化鎂具有堿性氧化物的通性，屬于膠凝材料，能提高凹凸棒石粘土的膠體性能。
[0014] 速溶硅酸鈉為白色粉狀物料，能快速溶解于水，具有粘結(jié)力強(qiáng)、強(qiáng)度較高，耐酸性、 耐熱性好，耐堿性和耐水性差的特點(diǎn)。
[0015] 聚乙烯醇系白色固體，外型分絮狀、顆粒狀、粉末狀三種；無毒無味、顆粒狀可在 80--90°C水中溶解，粉末狀的在其他粉料的預(yù)分散后可在常溫下溶解。具有較好的粘 稠度、聚合性、粘結(jié)性及保水性。
[0016] 麥飯石：（1)吸附力強(qiáng)：所謂吸附乃是具有多孔性、巨大表面積的固體全部溶化作 用，而發(fā)生化學(xué)的、物理的反應(yīng)。麥飯石作為中藥對皮膚病，特別是拔膿，效果很好。麥飯石 是多孔性的，吸附能力很強(qiáng)，因其主要成分為二氧化硅、氧化鋁從這點(diǎn)來考慮，是容易理解 的。在前面介紹的麥飯石微細(xì)粉末的電子顯微鏡照相中，已確認(rèn)是海綿狀多孔性的，是其 最大的原因。也就是說，因多孔性，那么表面就非常大，由于長石部分風(fēng)化，成高嶺土狀等， 故始終保持很強(qiáng)的吸附作用、交換作用。
[0017] (2)麥飯石對水的凈化作用：麥飯石是一種中性堿半火成巖，接近于火山巖。麥飯 石中包含的天然礦物質(zhì)易于釋放從麥飯石上無數(shù)的小孔中釋放出氧。通過吸收漂白粉和其 它有毒物質(zhì)凈化水。麥飯石中散發(fā)出的鈣、鐵、鈉等礦物質(zhì)可改良飲用水。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是： 酸化活性炭、速溶硅酸鈉、硝酸鎳、聚乙烯醇、甲殼質(zhì)、麥飯石以及鈦酸四丁酯經(jīng)過超 聲、煅燒等工藝后，形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的復(fù)合材料，具有吸附能力高、對重金屬吸附穩(wěn)定、無二次 污染的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的復(fù)合材料中鎳、鈦與活性炭、麥飯石具有高的結(jié)合強(qiáng)度，可以防止鎳、 鈦從活性炭、麥飯石上脫落，引起對水的二次污染。其中，酸化后的活性炭具有較好的吸附 性、觸變性、熱穩(wěn)定性、可塑性、粘結(jié)性和干壓強(qiáng)度高的特點(diǎn)，提高了水質(zhì)凈化效果。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對本發(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)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的 實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動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。
[0020] 實(shí)施例1 本發(fā)明實(shí)施例中，一種水質(zhì)凈化用活性炭復(fù)合材料，由以下按照重量份的原料組成：酸 化活性炭15份、速溶硅酸鈉0. 1份、硝酸鎳5份、聚乙烯醇0. 1份、甲殼質(zhì)1份、麥飯石20 份、鈦酸四丁酯1份。制備過程，1)將鈦酸四丁酯與酸化活性炭研磨，過100目篩，制得混合 物A; 2) 將麥飯石與硝酸鎳混合后，再加入二者12-15倍質(zhì)量的蒸餾水，然后對其進(jìn)行超聲 處理，超聲處理?xiàng)l件為：溫度50°C，超聲功率400W，超聲時間55min;制得混合物B; 3) 將速溶硅酸鈉、聚乙烯醇與甲殼質(zhì)三者混合后，再加入三者5-8倍質(zhì)量的蒸餾水，然 后對其進(jìn)行超聲處理，超聲處理?xiàng)l件為：溫度60°C，超聲功率400W，超聲時間60min;制得混 合物C; 3) 將混合物A、B置入混合物C中，再對其進(jìn)行超聲處理，超聲處理?xiàng)l件為：溫度50°C， 超聲功率400W，超聲時間50min;制得混合物C; 4) 將混合物D置入100°C的烘箱中烘干，制得混合物E; 5) 將混合物E置入反應(yīng)釜中高溫煅燒6h，高溫煅燒溫度為650°C，再降至室溫，即得一 種水質(zhì)凈化用活性炭復(fù)合材料。
[0021] 實(shí)施例2 本發(fā)明實(shí)施例中，一種水質(zhì)凈化用活性