申请日2014.03.27
公开(公告)日2014.07.02
IPC分类号B01J20/20; C02F1/28; B01J20/30; B01J20/28
摘要
本发明公开了一种水处理用复合陶瓷球的制备方法，包括如下步骤：(1)将苯酚和甲醛水溶液混合;(2)在所述步骤(1)处理后的溶液中加入氢氧化铝进行反应，然后，加入酸性溶液中和得到液态混合物;(3)在步骤(2)所得的液态混合物中加入发泡剂和固化剂，发泡并熟化，获得泡沫体;(4)将获得的泡沫体破碎，并用80~150目筛筛分，然后取通过筛目的物料，并将该物料投入造粒机中旋转造球;(5)将成型后的球料放入加热炉中炭化并活化。与现有技术相比，本发明将活性炭与活性氧化铝两种材料紧密地结合在一起，制备得到的活性炭牢固而均匀地固定在活性氧化铝中，解决了活性炭强度低、使用寿命短的缺点。
权利要求书
1.一种水处理用复合陶瓷球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将苯酚和甲醛水溶液混合，苯酚与甲醛的摩尔比为1：1~1：3，加热并搅拌，使苯酚全部溶解;(2)在所述步骤(1)处理后的溶液中加入氢氧化铝进行反应，所加氢氧化铝与苯酚的摩尔比0.3：1~1：1，然后，加入酸性溶液中和，使反应停止，冷却至室温并进行减压脱水，得到液态混合物;(3)在步骤(2)所得的液态混合物中加入发泡剂和固化剂，搅拌，发泡并熟化，获得泡沫体;(4)将获得的泡沫体破碎，并用80~150目筛筛分，然后取通过筛目的物料，并将该物料投入造粒机中，同时加入粘结剂，旋转造球;(5)将成型后的球料放入加热炉中炭化并活化，即可得到活性炭和氧化铝复合材料组成的水处理用复合陶瓷球。
2.根据权利要求1所述的水处理用复合陶瓷球的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，甲醛水溶液的质量百分浓度为30~40%，加热温度为60~90℃。
3.根据权利要求1所述的水处理用复合陶瓷球的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，加入氢氧化铝进行反应时在60~90℃的温度中反应2~4小时;所加的酸性溶液为盐酸、醋酸或硫酸中的一种;减压脱水至含水量为10~30%。
4.根据权利要求1所述的水处理用复合陶瓷球的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，发泡剂为二氯甲烷，其用量与液态混合物的体积比为1：20~1：4;所述固化剂为盐酸、醋酸或硫酸中的一种，其用量与液态混合物的体积比为1：10~1：3;所述发泡温度为50~90℃，发泡时间为0.5 ~2小时。
5.根据权利要求1所述的水处理用复合陶瓷球的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，粘结剂为羧甲基纤维素、聚乙烯醇或淀粉，其与筛分后泡沫体物料的质量比为1：10~1：20。
6.根据权利要求1-5任一所述的水处理用复合陶瓷球的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中，炭化温度为300~500℃，炭化时间为0.5~1h;活化温度为450~700℃，活化时间为0.5~2h，并利用水蒸气做为活化剂。
7.一种按照权利要求6所述的水处理用复合陶瓷球的制备方法制得的水处理用复合陶瓷球，其特征在于：所述水处理用复合陶瓷球的碘吸附值为295.1-463.2mg/g，平均孔径为2.52-5.27nm。
说明书
一种水处理用复合陶瓷球及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种净化水质的功能材料与复合材料，具体涉及一种水处理用复合陶瓷球及其制备方法。
背景技术
现有技术的水净化、矿化处理最常用的三类材料是麦饭石、活性炭和氧化铝矿化球。其中活性氧化铝是一种多孔性、高分散度的固体物料，具有抗破碎强度高、比表面积适中、孔径和孔隙可调等特点，广泛应用于水质处理。但其吸附性能与活性炭相比还存在一定的差距。随着环境治理的需要，对活性氧化铝的性能提出了许多新的要求。活性炭作为一种具有石墨微晶结构、孔隙发达、吸附能力强的炭质材料，已经广泛应用于废水废气处理等领域，但是随着人们对活性炭的需求和质量要求的不断提高，活性炭也显现出诸多的缺点，例如强度低，大多产品为粉状、粒状，使用寿命短，回收再生使用费用高，也已不能满足现代水质处理的需求。
社会各行业的发展和需求使得有必要将活性炭和活性氧化铝材料结合起来制备得到新型的净化水质的功能材料与复合材料。中国专利02149357.X公开了一种新型磁性活性炭的制备方法，提供了一种新的磁性活性炭在水处理中去除有机物及无机砷的应用方法，属于水处理应用技术领域。中国专利200910260302.1提供一种制备水处理用煤质活性炭的方法，在不使用粘接剂的情况下通过采用不同煤种混配技术、控制碳化以及分段活化的条件，能够获得对于天然水或有机物含量高的工业污水具有良好处理效果并且具有高强度和高耐磨性的煤质活性炭。中国专利200410072220.1涉及一种用于污水处理的除菌过滤装置及应用,具体地说,是一种用于污水处理的活性氧化铝静电除菌过滤装置及应用。中国专利201110182683.3涉及一种用活性氧化铝脱除硫酸锌溶液中氟的方法。但以上方法均是活性炭或活性氧化铝的单独应用，没有将两者的优点结合起来以提高材料净化水质功用的综合性能。因此，开发一种新型的活性炭和氧化铝复合陶瓷球用于水处理具有重要的现实意义和经济价值。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种水处理用复合陶瓷球的制备方法，将活性炭和活性氧化铝复合起来，原料易得，极大的提高了活性氧化铝的吸附性能，制得的复合陶瓷球应用于水处理具有活性好、再生能力强，使用寿命长的优点。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种水处理用复合陶瓷球的制备方法， 包括如下步骤：(1)将苯酚和甲醛水溶液混合，苯酚与甲醛的摩尔比为1：1~1：3，加热并搅拌，使苯酚全部溶解;(2)在所述步骤(1)处理后的溶液中加入氢氧化铝进行反应，所加氢氧化铝与苯酚的摩尔比0.3：1~1：1，然后，加入酸性溶液中和，使反应停止，冷却至室温并进行减压脱水，得到液态混合物;(3)在步骤(2)所得的液态混合物中加入发泡剂和固化剂，搅拌，发泡并熟化，获得泡沫体;(4)将获得的泡沫体破碎，并用80~150目筛筛分，然后取通过筛目的物料，并将该物料投入造粒机中，同时加入粘结剂，旋转造球;(5)将成型后的球料放入加热炉中炭化并活化，即可得到活性炭和氧化铝复合材料组成的水处理用复合陶瓷球。
所述步骤(1)中，甲醛水溶液的质量百分浓度为30~40%，加热温度为60~90 oC。
所述步骤(2)中，加入氢氧化铝进行反应时在60~90 oC的温度中反应2~4小时;所加的酸性溶液为盐酸、醋酸或硫酸中的一种;减压脱水至含水量为10~30%。
所述步骤(3)中，发泡剂为二氯甲烷，其用量与液态混合物的体积比为1：20~1：4;所述固化剂为盐酸、醋酸或硫酸中的一种，其用量与液态混合物的体积比为1：10~1：3，发泡温度为50~90 oC，发泡时间为0.5 ~2小时。
所述步骤(4)中，粘结剂为羧甲基纤维素、聚乙烯醇或淀粉，其与筛分后泡沫体物料的质量比为1：10~1：20。
所述步骤(5)中，炭化温度为300~500 oC，炭化时间为0.5~1h;活化温度为450~700 oC，活化时间为0.5~2h，并利用水蒸气做为活化剂。
一种按照水处理用复合陶瓷球的制备方法制得的水处理用复合陶瓷球，其特征在于：所述水处理用复合陶瓷球的碘吸附值为295.1-463.2mg/g，平均孔径为2.52-5.27nm。
与现有技术相比，本发明有以下优点：①将活性炭与活性氧化铝两种材料紧密地结合在一起，制备得到的活性炭牢固而均匀地固定在活性氧化铝中，解决了活性炭强度低、使用寿命短的缺点;②制备方法简单易行，成本低廉，适合大规模工业化生产;③在充分发挥活性炭和活性氧化铝优良特性的基础上，极大的提高了复合陶瓷球的吸附性能;④制得的复合陶瓷球应用于水处理具有活性好，再生能力强，使用寿命长等特点。