本發(fā)明屬于陶瓷材料領(lǐng)域，特別涉及一種用于水過(guò)濾的陶瓷材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
陶瓷材料指的是以天然或合成化合物為原料，經(jīng)過(guò)成形和高溫?zé)Y(jié)等工藝制備而成的一類(lèi)無(wú)機(jī)非金屬材料。其具有高熔點(diǎn)、高硬度、高耐磨性、高耐氧化性等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于生活的各個(gè)方面。多孔陶瓷則是一種具有開(kāi)孔孔徑、高開(kāi)口氣孔率的一種陶瓷材料，其具有以下特點(diǎn)：（1）氣孔率高。多孔陶瓷的重要特征是具有中較多的均勻可控的氣孔。氣孔有開(kāi)口氣孔和閉口氣孔之分，開(kāi)口氣孔具有過(guò)濾、吸收、吸附、消除回聲等作用，而閉口氣孔則有利于阻隔熱量、聲音以及液體與固體微粒傳遞。（2）強(qiáng)度高。多孔陶瓷材料一般由金屬氧化物、二氧化硅、碳化硅等經(jīng)過(guò)高溫煅燒而成，這些材料本身具有較高的強(qiáng)度，煅燒過(guò)程中原料顆粒邊界部分發(fā)生融化而粘結(jié)，形成了具有較高強(qiáng)度的陶瓷。（3）物理和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。多孔陶瓷材料可以耐酸、堿腐蝕，也能夠承受高溫、高壓，自身潔凈狀態(tài)好，不會(huì)造成二次污染，是一種綠色環(huán)保的功能材料。（4）過(guò)濾精度高，再生性能好。用作過(guò)濾材料的多孔陶瓷材料具有較窄的孔徑分布范圍和較高的氣孔率與比表面積，被過(guò)濾物與陶瓷材料充分接觸，其中的懸浮物、膠體物及微生物等污染物質(zhì)被阻截在過(guò)濾介質(zhì)表面或內(nèi)部，過(guò)濾效果良好。多孔陶瓷過(guò)濾材料經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后，用氣體或者液體進(jìn)行反沖洗，即可恢復(fù)原有的過(guò)濾能力。由于其具有上述優(yōu)點(diǎn)，可以適用于各種介質(zhì)的精密過(guò)濾與分離、高壓氣體排氣消音、氣體分布及電解隔膜等。
水作為人類(lèi)賴(lài)以生存的資源，伴隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高，在水體的凈化、處理等方面越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。爆炸式發(fā)展的工業(yè)技術(shù)，一方面帶給人們生活質(zhì)量的大幅度提高，然而，另一方面也對(duì)環(huán)境造成了很大污染，特別是對(duì)水體污染。因此，通過(guò)以多孔陶瓷材料為本體制備得到過(guò)濾水的陶瓷材料具有不同尋常的意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種用于水過(guò)濾的陶瓷材料及其制備方法，通過(guò)以多孔陶瓷材料作為本體，將過(guò)濾組分附著于陶瓷材料的孔隙和表面，獲得過(guò)濾效果好的新型陶瓷材料。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種用于水過(guò)濾的陶瓷材料，包括多孔陶瓷本體和過(guò)濾組分；所述過(guò)濾組分附著在多孔陶瓷本體孔內(nèi)和表面；所述多孔陶瓷本體由下列重量組份的各物質(zhì)組成：氮化硅25-40份、鈦酸鎂10-15份、碳化釩10-15份、堇青石8-12份、硼化鑭5-10份、氧化銦錫3-8份和衣康酸酯10-20份；所述過(guò)濾組分包括2-乙基己酸鋅5-8份、四異丙基鈦酸酯10-20份、烯唑醇4-7份和月桂酰胺3-6份。
進(jìn)一步的，所述過(guò)濾組分和多孔陶瓷本體的體積配比為20-40：1。
進(jìn)一步的，所述多孔陶瓷本體中氮化硅35份、鈦酸鎂12份、碳化釩14份、堇青石10份、硼化鑭8份、氧化銦錫5份和衣康酸酯15份；所述過(guò)濾組分中2-乙基己酸鋅7份、四異丙基鈦酸酯15份、烯唑醇6份和月桂酰胺4份。
一種用于水過(guò)濾的陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：
S1：多孔陶瓷本體的制備：將氮化硅25-40份、鈦酸鎂10-15份、碳化釩10-15份、堇青石8-12份、硼化鑭5-10份、氧化銦錫3-8份混合并研磨至100-200目；隨后加入衣康酸酯10-20份在溫度80-120℃下攪拌反應(yīng)30-45min；隨后將反應(yīng)產(chǎn)物在溫度500-600℃燒結(jié)反應(yīng)15-20min，隨后在溫度1100-1300℃下燒結(jié)反應(yīng)1-2h，待反應(yīng)冷卻后即可得到所述多孔陶瓷本體；
S2：過(guò)濾組分的制備：將2-乙基己酸鋅5-8份、四異丙基鈦酸酯10-20份、烯唑醇4-7份和月桂酰胺3-6份混合，超聲處理20-30min，隨后經(jīng)微波處理10-15min；制備得到過(guò)濾組分；
S3：陶瓷材料的制備：將過(guò)濾組分和多孔陶瓷本體按照體積配比為20-40：1混合，在溫度120-150℃下先攪拌反應(yīng)20-40min；隨后再靜止保溫反應(yīng)1-3h；待反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)物放入馬弗爐中在溫度300-400℃下焙燒20-35min；冷卻后即可得到所述陶瓷材料。
進(jìn)一步的，步驟S1中研磨至120目；在溫度105℃下攪拌反應(yīng)35min；隨后將反應(yīng)產(chǎn)物在溫度550℃燒結(jié)反應(yīng)15min，隨后在溫度1250℃下燒結(jié)反應(yīng)1.5h。
進(jìn)一步的，步驟S2中以功率2500W超聲處理25min，隨后在功率3500W下微波處理15min。
進(jìn)一步的，步驟S3中在溫度135℃下先攪拌反應(yīng)30min；靜止保溫反應(yīng)2h；馬弗爐中在溫度350℃下焙燒30min。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為：
本發(fā)明所述一種用于水過(guò)濾的陶瓷材料的制備方法，以氮化硅、鈦酸鎂、硼化鑭和氧化銦錫等材料制得多孔陶瓷材料本體，以2-乙基己酸鋅、四異丙基鈦酸酯等物質(zhì)制得過(guò)濾組分，進(jìn)而兩者結(jié)合得到用于水過(guò)濾的陶瓷材料；該陶瓷材料相比現(xiàn)有技術(shù)而言，提高了水處理陶瓷材料的硬度，防止再生過(guò)程中孔隙坍塌；同時(shí)比表面積增加、孔徑增大，比表面積為1300-1550m2/g，孔容為1-2.5ml/g，平均孔直徑為10-15nm，能夠容納更多的過(guò)濾組分，提高過(guò)濾效率和質(zhì)量，菌類(lèi)總數(shù)明顯下降。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例1
S1：多孔陶瓷本體的制備：將氮化硅25份、鈦酸鎂10份、碳化釩10份、堇青石8份、硼化鑭5份、氧化銦錫3份混合并研磨至100目；隨后加入衣康酸酯10份在溫度80℃下攪拌反應(yīng)30min；隨后將反應(yīng)產(chǎn)物在溫度500℃燒結(jié)反應(yīng)15min，隨后在溫度1100℃下燒結(jié)反應(yīng)1h，待反應(yīng)冷卻后即可得到所述多孔陶瓷本體；
S2：過(guò)濾組分的制備：將2-乙基己酸鋅5份、四異丙基鈦酸酯10份、烯唑醇4份和月桂酰胺3份混合，功率2500W下超聲處理20min，隨后經(jīng)功率3500W微波處理10min；制備得到過(guò)濾組分；
S3：陶瓷材料的制備：將過(guò)濾組分和多孔陶瓷本體按照體積配比為20：1混合，在溫度120℃下先攪拌反應(yīng)20min；隨后再靜止保溫反應(yīng)1h；待反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)物放入馬弗爐中在溫度300℃下焙燒20min；冷卻后即可得到所述陶瓷材料。
對(duì)上述陶瓷材料檢測(cè)，結(jié)果表明：比表面積為1300m2/g，孔容為1ml/g，平均孔直徑為10nm，菌類(lèi)總數(shù)25CFU/mL。
實(shí)施例2
S1：多孔陶瓷本體的制備：將氮化硅40份、鈦酸鎂15份、碳化釩15份、堇青石12份、硼化鑭10份、氧化銦錫8份混合并研磨至200目；隨后加入衣康酸酯20份在溫度120℃下攪拌反應(yīng)45min；隨后將反應(yīng)產(chǎn)物在溫度600℃燒結(jié)反應(yīng)20min，隨后在溫度1300℃下燒結(jié)反應(yīng)2h，待反應(yīng)冷卻后即可得到所述多孔陶瓷本體；
S2：過(guò)濾組分的制備：將2-乙基己酸鋅8份、四異丙基鈦酸酯20份、烯唑醇7份和月桂酰胺6份混合，功率2500W下超聲處理30min，隨后經(jīng)功率3500W微波處理15min；制備得到過(guò)濾組分；
S3：陶瓷材料的制備：將過(guò)濾組分和多孔陶瓷本體按照體積配比為40：1混合，在溫度150℃下先攪拌反應(yīng)40min；隨后再靜止保溫反應(yīng)3h；待反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)物放入馬弗爐中在溫度400℃下焙燒35min；冷卻后即可得到所述陶瓷材料。
對(duì)上述陶瓷材料檢測(cè)，結(jié)果表明：比表面積為1400m2/g，孔容為1.5ml/g，平均孔直徑為12nm，菌類(lèi)總數(shù)22CFU/mL。
實(shí)施例3
S1：多孔陶瓷本體的制備：將氮化硅30份、鈦酸鎂12份、碳化釩12份、堇青石8份、硼化鑭8份、氧化銦錫6份混合并研磨至100目；隨后加入衣康酸酯12份在溫度90℃下攪拌反應(yīng)35min；隨后將反應(yīng)產(chǎn)物在溫度500℃燒結(jié)反應(yīng)15min，隨后在溫度1150℃下燒結(jié)反應(yīng)1h，待反應(yīng)冷卻后即可得到所述多孔陶瓷本體；
S2：過(guò)濾組分的制備：將2-乙基己酸鋅6份、四異丙基鈦酸酯12份、烯唑醇5份和月桂酰胺4份混合，功率2500W下超聲處理25min，隨后經(jīng)功率3500W微波處理15min；制備得到過(guò)濾組分；
S3：陶瓷材料的制備：將過(guò)濾組分和多孔陶瓷本體按照體積配比為30：1混合，在溫度120℃下先攪拌反應(yīng)30min；隨后再靜止保溫反應(yīng)1.5h；待反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)物放入馬弗爐中在溫度350℃下焙燒25min；冷卻后即可得到所述陶瓷材料。
對(duì)上述陶瓷材料檢測(cè)，結(jié)果表明：比表面積為1450m2/g，孔容為2.0ml/g，平均孔直徑為12.5nm，菌類(lèi)總數(shù)20CFU/mL。
實(shí)施例4
S1：多孔陶瓷本體的制備：將氮化硅35份、鈦酸鎂14份、碳化釩15份、堇青石10份、硼化鑭10份、氧化銦錫4份混合并研磨至200目；隨后加入衣康酸酯16份在溫度110℃下攪拌反應(yīng)45min；隨后將反應(yīng)產(chǎn)物在溫度600℃燒結(jié)反應(yīng)20min，隨后在溫度1300℃下燒結(jié)反應(yīng)2h，待反應(yīng)冷卻后即可得到所述多孔陶瓷本體；
S2：過(guò)濾組分的制備：將2-乙基己酸鋅8份、四異丙基鈦酸酯15份、烯唑醇7份和月桂酰胺5份混合，功率2500W下超聲處理30min，隨后經(jīng)功率3500W微波處理12min；制備得到過(guò)濾組分；
S3：陶瓷材料的制備：將過(guò)濾組分和多孔陶瓷本體按照體積配比為35：1混合，在溫度140℃下先攪拌反應(yīng)40min；隨后再靜止保溫反應(yīng)2.5h；待反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)物放入馬弗爐中在溫度450℃下焙燒30min；冷卻后即可得到所述陶瓷材料。
對(duì)上述陶瓷材料檢測(cè)，結(jié)果表明：比表面積為1500m2/g，孔容為2.3ml/g，平均孔直徑為13.5nm，菌類(lèi)總數(shù)17CFU/mL。
實(shí)施例5
S1：多孔陶瓷本體的制備：將氮化硅35份、鈦酸鎂12份、碳化釩14份、堇青石10份、硼化鑭8份、氧化銦錫5份混合并研磨至120目；隨后加入衣康酸酯15份在溫度105℃下攪拌反應(yīng)35min；隨后將反應(yīng)產(chǎn)物在溫度550℃燒結(jié)反應(yīng)15min，隨后在溫度1250℃下燒結(jié)反應(yīng)1.5h，待反應(yīng)冷卻后即可得到所述多孔陶瓷本體；
S2：過(guò)濾組分的制備：將2-乙基己酸鋅7份、四異丙基鈦酸酯15份、烯唑醇6份和月桂酰胺4份混合，功率2500W下超聲處理25min，隨后經(jīng)功率3500W微波處理15min；制備得到過(guò)濾組分；
S3：陶瓷材料的制備：將過(guò)濾組分和多孔陶瓷本體按照體積配比為30：1混合，在溫度135℃下先攪拌反應(yīng)30min；隨后再靜止保溫反應(yīng)2h；待反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)物放入馬弗爐中在溫度350℃下焙燒30min；冷卻后即可得到所述陶瓷材料。
對(duì)上述陶瓷材料檢測(cè)，結(jié)果表明：比表面積為1550m2/g，孔容為2.5ml/g，平均孔直徑為15nm，菌類(lèi)總數(shù)15CFU/mL。
現(xiàn)有技術(shù)中用于水凈化的陶瓷材料的比表面積為780m2/g，孔容為0.6ml/g，平均孔直徑為7nm，菌類(lèi)總數(shù)50CFU/mL；經(jīng)對(duì)比，本發(fā)明所述陶瓷材料性能顯著提高。
本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。