本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種吸附廢水雜質(zhì)的陶瓷顆粒。

背景技術(shù)：

多孔陶瓷是水處理中常用的過濾材料。一般的運(yùn)行過程是：在壓力作用下讓廢水通過過濾材料，過濾得到凈水；運(yùn)行一段時間之后，要通過反洗來凈化過濾器。反洗就是對過濾器施加與廢水來的方向相反的壓力，讓凈水反向通過過濾器，將積累在過濾器中的雜質(zhì)沖洗掉。

過濾用的陶瓷一般做成多孔結(jié)構(gòu)，這樣可以更多的吸附廢水中的雜質(zhì)。但是多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷在吸附雜質(zhì)時比較容易，在反洗脫附時卻比較難，這不僅是因?yàn)榇罅靠锥措y以全部均勻受到反向壓力沖擊使雜質(zhì)脫附，而且還是因?yàn)槎嗫滋沾傻目锥磧?nèi)部本身有大量的活性表面基團(tuán)，與雜質(zhì)通過氫鍵或者范德華力結(jié)合后很難脫開。想要脫開孔洞表面和雜質(zhì)之間的結(jié)合力，必須加大反向壓力，壓力過大容易直接破壞多孔陶瓷的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使其開裂坍塌，無法繼續(xù)使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本申請人提供了一種吸附廢水雜質(zhì)的陶瓷顆粒。本發(fā)明制備得到的陶瓷顆粒具有雙層構(gòu)造，既容易正向吸附廢水雜質(zhì)，也容易反洗脫附，且脫附壓力小，脫附效果好，大大提高了過濾水的效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種吸附廢水雜質(zhì)的陶瓷顆粒，由內(nèi)外兩層組成，其中外層由以下重量份數(shù)的原料組成：

活性氧化鋁：35～45份；煅燒高嶺土：25～35份；銳鈦礦型二氧化鈦：25～30份；玻璃纖維：4～6份；蛭石：1～3份；所述外層的各原料平均粒徑為50～80微米；

內(nèi)層由以下重量份數(shù)的原料組成：

普通氧化鋁：45～55份；普通高嶺土：25～35份；金紅石型二氧化鈦：15～20份；石英：3～8份；預(yù)處理后的石墨烯：2～4份；所述內(nèi)層的各原料平均粒徑為10～30微米；

所述預(yù)處理石墨烯的方法為：將質(zhì)量為石墨烯6～8％的羥乙基六氫均三嗪與石墨烯一起加入濃度為3～5wt％的丙酮溶液，在攪拌的情況下超聲分散40～60分鐘，然后干燥成粉末。

具體的制備方法為：

(1)將內(nèi)層原料混合，然后加入表面活性劑、粘結(jié)劑、造孔劑以及去離子水混合均勻；以內(nèi)層原料重量和為一個整體，所述表面活性劑為這個整體質(zhì)量的1～2％，粘結(jié)劑為這個整體質(zhì)量的2～5％，造孔劑為這個整體質(zhì)量的20～25％；去離子水為這個整體質(zhì)量的20～35％；

(2)將步驟(1)所得的混合材料進(jìn)行噴霧干燥，制備成平均粒徑為50～80微米的微球；

(3)將外層原料混合，然后加入表面活性劑、粘結(jié)劑、造孔劑以及去離子水混合均勻；以過外層原料重量和為一個整體，所述表面活性劑為這個整體質(zhì)量的1～3％，粘結(jié)劑為這個整體質(zhì)量的20～30％，造孔劑為這個整體質(zhì)量的15～18％；去離子水為這個整體質(zhì)量的25～35％；

(4)將步驟(3)得到的混合材料與步驟(2)得到的微球混合均勻，使步驟(3)得到的混合材料在步驟(2)得到的微球上包裹100～150微米；

(5)將步驟(4)得到的顆粒高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為1360～1420℃，保溫時間為2～5小時。

所述表面活性劑為油酸、硬脂酸、硬脂酸鈉的一種。

所述粘結(jié)劑為甲基纖維素或羥丙基甲基纖維素。

所述造孔劑為碳粉、苯甲酸、酚醛樹脂球或其他常規(guī)造孔劑，所述造孔劑的粒徑為10～20微米。

本發(fā)明有益的技術(shù)效果在于：

本發(fā)明的外層是常規(guī)的容易吸附雜質(zhì)的多孔陶瓷結(jié)構(gòu)，而內(nèi)層則是在與外層保持基本一致的化學(xué)組成的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了降活性處理。內(nèi)層的第一個特點(diǎn)是微孔尺寸比外層小，可以進(jìn)一步阻止更小尺寸的雜質(zhì)通過過濾顆粒，提高了凈水能力。

第二個特點(diǎn)是活性低，即使有雜質(zhì)進(jìn)入內(nèi)層的微孔，也無法產(chǎn)生氫鍵或者范德華力的結(jié)合作用；特別是添加了預(yù)處理過的石墨烯，大大降低了其活性，在反洗過程中雜質(zhì)在小壓力作用下即可脫附，被反洗水沖到外層的微孔中；高速流動的雜質(zhì)沖擊外層的微孔，起到了物理沖刷的作用，與反洗水的壓力結(jié)合起來，相當(dāng)于兩份力量作用于吸附在外層的微孔中的雜質(zhì)，使它們更快、更徹底的被反洗出去。

第三個特點(diǎn)是與外層的晶體結(jié)構(gòu)基本相似，與外層的結(jié)合自然而緊密，不會因?yàn)榫屯蝗桓淖儗?dǎo)致在兩層結(jié)合處產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行具體描述。

實(shí)施例1

一種吸附廢水雜質(zhì)的陶瓷顆粒，由內(nèi)外兩層組成，其中外層由以下重量份數(shù)的原料組成：

活性氧化鋁：35份；煅燒高嶺土：25份；銳鈦礦型二氧化鈦：25份；玻璃纖維：4份；蛭石：1份；所述外層的各原料平均粒徑為50微米；

內(nèi)層由以下重量份數(shù)的原料組成：

普通氧化鋁：45份；普通高嶺土：25份；金紅石型二氧化鈦：15份；石英：3份；預(yù)處理后的石墨烯：2份；所述內(nèi)層的各原料平均粒徑為10微米；

所述預(yù)處理石墨烯的方法為：將質(zhì)量為石墨烯6％的羥乙基六氫均三嗪與石墨烯一起加入濃度為3wt％的丙酮溶液，在攪拌的情況下超聲分散40分鐘，然后干燥成粉末。

具體的制備方法為：

(1)將內(nèi)層原料混合，然后加入表面活性劑油酸、粘結(jié)劑羥丙基甲基纖維素、造孔劑苯甲酸，所述造孔劑的粒徑為10微米，以及去離子水混合均勻；以內(nèi)層原料重量和為一個整體，所述表面活性劑為這個整體質(zhì)量的1％，粘結(jié)劑為這個整體質(zhì)量的2％，造孔劑為這個整體質(zhì)量的20％；去離子水為這個整體質(zhì)量的20％；

(2)將步驟(1)所得的混合材料進(jìn)行噴霧干燥，制備成平均粒徑為50微米的微球；

(3)將外層原料混合，然后加入表面活性劑硬脂酸、粘結(jié)劑甲基纖維素、造孔劑酚醛樹脂球，所述造孔劑的粒徑為10微米，以及去離子水混合均勻；以過外層原料重量和為一個整體，所述表面活性劑為這個整體質(zhì)量的1％，粘結(jié)劑為這個整體質(zhì)量的20％，造孔劑為這個整體質(zhì)量的15％；去離子水為這個整體質(zhì)量的25％；

(4)將步驟(3)得到的混合材料與步驟(2)得到的微球混合均勻，使步驟(3)得到的混合材料在步驟(2)得到的微球上包裹100微米；

(5)將步驟(4)得到的顆粒高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為1360℃，保溫時間為5小時。

實(shí)施例2

一種吸附廢水雜質(zhì)的陶瓷顆粒，由內(nèi)外兩層組成，其中外層由以下重量份數(shù)的原料組成：

活性氧化鋁：40份；煅燒高嶺土：30份；銳鈦礦型二氧化鈦：28份；玻璃纖維：5份；蛭石：2份；所述外層的各原料平均粒徑為60微米；

內(nèi)層由以下重量份數(shù)的原料組成：

普通氧化鋁：50份；普通高嶺土：30份；金紅石型二氧化鈦：17份；石英：6份；預(yù)處理后的石墨烯：3份；所述內(nèi)層的各原料平均粒徑為20微米；

所述預(yù)處理石墨烯的方法為：將質(zhì)量為石墨烯7％的羥乙基六氫均三嗪與石墨烯一起加入濃度為4wt％的丙酮溶液，在攪拌的情況下超聲分散50分鐘，然后干燥成粉末。

具體的制備方法為：

(1)將內(nèi)層原料混合，然后加入表面活性劑硬脂酸、粘結(jié)劑甲基纖維素、造孔劑碳粉，所述造孔劑的粒徑為15微米，以及去離子水混合均勻；以內(nèi)層原料重量和為一個整體，所述表面活性劑為這個整體質(zhì)量的1.5％，粘結(jié)劑為這個整體質(zhì)量的3％，造孔劑為這個整體質(zhì)量的23％；去離子水為這個整體質(zhì)量的30％；

(2)將步驟(1)所得的混合材料進(jìn)行噴霧干燥，制備成平均粒徑為60微米的微球；

(3)將外層原料混合，然后加入表面活性劑硬脂酸、粘結(jié)劑甲基纖維素、造孔劑苯甲酸，所述造孔劑的粒徑為15微米，以及去離子水混合均勻；以過外層原料重量和為一個整體，所述表面活性劑為這個整體質(zhì)量的2％，粘結(jié)劑為這個整體質(zhì)量的25％，造孔劑為這個整體質(zhì)量的17％；去離子水為這個整體質(zhì)量的30％；

(4)將步驟(3)得到的混合材料與步驟(2)得到的微球混合均勻，使步驟(3)得到的混合材料在步驟(2)得到的微球上包裹120微米；

(5)將步驟(4)得到的顆粒高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為1400℃，保溫時間為4小時。

實(shí)施例3

一種吸附廢水雜質(zhì)的陶瓷顆粒，由內(nèi)外兩層組成，其中外層由以下重量份數(shù)的原料組成：

活性氧化鋁：45份；煅燒高嶺土：35份；銳鈦礦型二氧化鈦：30份；玻璃纖維：6份；蛭石：3份；所述外層的各原料平均粒徑為80微米；

內(nèi)層由以下重量份數(shù)的原料組成：

普通氧化鋁：55份；普通高嶺土：35份；金紅石型二氧化鈦：20份；石英：8份；預(yù)處理后的石墨烯：4份；所述內(nèi)層的各原料平均粒徑為30微米；

所述預(yù)處理石墨烯的方法為：將質(zhì)量為石墨烯8％的羥乙基六氫均三嗪與石墨烯一起加入濃度為5wt％的丙酮溶液，在攪拌的情況下超聲分散60分鐘，然后干燥成粉末。

具體的制備方法為：

(1)將內(nèi)層原料混合，然后加入表面活性劑硬脂酸、粘結(jié)劑甲基纖維素、造孔劑酚醛樹脂球，所述造孔劑的粒徑為20微米，以及去離子水混合均勻；以內(nèi)層原料重量和為一個整體，所述表面活性劑為這個整體質(zhì)量的2％，粘結(jié)劑為這個整體質(zhì)量的5％，造孔劑為這個整體質(zhì)量的25％；去離子水為這個整體質(zhì)量的35％；

(2)將步驟(1)所得的混合材料進(jìn)行噴霧干燥，制備成平均粒徑為80微米的微球；

(3)將外層原料混合，然后加入表面活性劑油酸、粘結(jié)劑甲基纖維素、造孔劑酚醛樹脂球，所述造孔劑的粒徑為20微米，以及去離子水混合均勻；以過外層原料重量和為一個整體，所述表面活性劑為這個整體質(zhì)量的3％，粘結(jié)劑為這個整體質(zhì)量的30％，造孔劑為這個整體質(zhì)量的18％；去離子水為這個整體質(zhì)量的35％；

(4)將步驟(3)得到的混合材料與步驟(2)得到的微球混合均勻，使步驟(3)得到的混合材料在步驟(2)得到的微球上包裹150微米；

(5)將步驟(4)得到的顆粒高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為1420℃，保溫時間為5小時。

測試?yán)?：對實(shí)施例2制備得到的陶瓷顆粒進(jìn)行性能測試，測試結(jié)果如表1所示。

表1

測試?yán)?：本發(fā)明制備得到的廢水過濾器，可以作為廢水處理裝置中的中級過濾環(huán)節(jié)。先對廢水進(jìn)行絮凝處理和粗過濾，將其中的雜質(zhì)變?yōu)樾鯛?，并將其中粒度大?00微米的雜質(zhì)過濾掉，剩下粒徑小于100微米的雜質(zhì)，然后采用本過濾器進(jìn)行二級過濾。

采用實(shí)施例2制備得到的過濾器對涂裝廢水和生活污水進(jìn)行二級過濾，過濾前后的水指標(biāo)如表2所示。

表2