專利名稱：用于去除水中二噁英的過濾介質(zhì)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水處理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種用于去除水中二噁英的過濾介質(zhì)及其制備方法以及由該過濾介質(zhì)制成的濾芯。
背景技術(shù)：
多氯二苯并二噁英(P⑶Ds)和多氯二苯并呋喃(P⑶Fs)總稱為二噁英，由2個(gè)氧原子聯(lián)結(jié)2個(gè)被氯原子取代的苯環(huán)為多氯二苯并二噁英(PCDDs)；由1個(gè)氧原子聯(lián)結(jié)2個(gè)被氯原子取代的苯環(huán)為多氯二苯并呋喃(PCDFs)。由于每個(gè)苯環(huán)上都可以取代1 4個(gè)氯原子，因此，二噁英具有眾多的異構(gòu)體，其中PCDDs有75種異構(gòu)體，PCDFs有135種異構(gòu)體。二噁英廣泛分布于地球環(huán)境中，例如，美國、德國、荷蘭、法國和瑞典等國家的一些造紙廠下游河中已檢出二噁英；我國北方一些造紙廠下游的水中二噁英含量明顯高于工業(yè)化國家；我國鴨兒湖地區(qū)已被二噁英嚴(yán)重污染。相關(guān)研究人員認(rèn)為，氯堿工業(yè)是我國環(huán)境中二噁英的主要來源之一，另外，燃料化工、殺蟲劑、除草劑、落葉劑、防腐劑和垃圾焚燒等均可以帶來二噁英污染。二噁英在環(huán)境中穩(wěn)定性高，難于生物降解，因此，環(huán)境中的二噁英很難自然降解消除。同時(shí)，二噁英的毒性巨大，是砒霜的900倍，有“世紀(jì)之毒”之稱，萬分之一克甚至億分之一克的二噁英就會(huì)給健康帶來嚴(yán)重的危害。其中，2，3，7，8-4氯代二苯并對(duì)二噁英(TCDD) 在目前已知的化合物中毒性最大，具有強(qiáng)致癌性，另外，二噁英除了具有致癌毒性以外，還具有生殖毒性和遺傳毒性，直接危害子孫后代的健康和生活。常規(guī)的用于去除水中二噁英的方法包括熱分解法、化學(xué)分解法、臭氧分解法、光解法、生物分解法、催化氧化法、臨界水分解法和反滲透法等，上述方法均工藝復(fù)雜且很難去除水中的二噁英；另外，反滲透法產(chǎn)生的廢水還會(huì)引發(fā)新的難題。由于采用濾芯對(duì)待處理水進(jìn)行處理具有過程簡單、易操作、成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此，本發(fā)明人考慮，提供一種用于去除水中二噁英的過濾介質(zhì)及其制備方法以及由該過濾介質(zhì)制成的濾芯，該濾芯可以有效去除水中的二噁英。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于去除水中二噁英的過濾介質(zhì)及其制備方法以及由該過濾介質(zhì)制成的濾芯，該濾芯可以有效去除水中的二噁英。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于去除水中二噁英的過濾介質(zhì)的制備方法，包括以下步驟在惰性氣體保護(hù)下，將混合物置于模壓器中模壓，然后在160 220°C下燒結(jié)50 80分鐘，冷卻、脫模后得到過濾介質(zhì)，所述混合物包括300 500重量份的活性炭、3 10 重量份的鋁粉、50 70重量份的油酸改性的二氧化鈦納米材料、80 150重量份的改性的天然碳酸鈣，所述改性的天然碳酸鈣是天然碳酸鈣、二氧化碳和草酸的反應(yīng)產(chǎn)物。優(yōu)選的，所述活性炭為比表面積為1000 1500m2/g的醫(yī)用活性炭。
優(yōu)選的，所述鋁粉的粒徑為180 250目。優(yōu)選的，所述鋁粉的粒徑為180 220目。優(yōu)選的，所述天然碳酸鈣為大理石、方解石、石灰石和白云石中的一種或幾種。優(yōu)選的，所述改性的天然碳酸鈣按照如下方法制備在硅酸鹽或二氧化硅存在的條件下，將天然碳酸鈣與二氧化碳和草酸反應(yīng)。優(yōu)選的，所述混合物還包括30 50重量份的納米級(jí)鈦硅分子篩。優(yōu)選的，所述活性炭為350 400重量份，所述鋁粉為3 5重量份，所述油酸改性的二氧化鈦納米材料為50 60重量份，所述改性的天然碳酸鈣為80 100重量份。本發(fā)明還提供一種上述制備方法制備的用于去除水中二噁英的過濾介質(zhì)。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種上述過濾介質(zhì)構(gòu)成的用于去除二噁英的濾芯。本發(fā)明提供一種用于去除水中二噁英的過濾介質(zhì)的制備方法，包括以下步驟在惰性氣體保護(hù)下，將混合物置于模壓器中模壓，然后在160 220°C下燒結(jié)50 80分鐘， 冷卻、脫模后得到過濾介質(zhì)，所述混合物包括300 500重量份的活性炭、3 10重量份的鋁粉、50 70重量份的油酸改性的二氧化鈦納米材料、80 150重量份的改性的天然碳酸鈣，所述改性的天然碳酸鈣是天然碳酸鈣、二氧化碳和草酸的反應(yīng)產(chǎn)物。由于本發(fā)明采用的活性炭、二氧化鈦納米材料和改性的天然碳酸鈣均對(duì)二噁英有很強(qiáng)的吸附作用，并且，鋁粉可以與二噁英反應(yīng)生成水和氯化鈉等無害物質(zhì)。因此，在上述原料的協(xié)同加合作用下，利用本發(fā)明提供的過濾介質(zhì)制備得到的濾芯可以有效去除待處理水中的二噁英。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的濾芯對(duì)二噁英的去除率較高，適用于家庭終端應(yīng)用水處理的需要。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)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?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)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。本發(fā)明公開了種用于去除水中二噁英的過濾介質(zhì)的制備方法，包括以下步驟在惰性氣體保護(hù)下，將混合物置于模壓器中模壓，然后在160 220°C下燒結(jié)50 80分鐘，冷卻、脫模后得到過濾介質(zhì)，所述混合物包括300 500重量份的活性炭、3 10 重量份的鋁粉、50 70重量份的油酸改性的二氧化鈦納米材料、80 150重量份的改性的天然碳酸鈣，所述改性的天然碳酸鈣是天然碳酸鈣、二氧化碳和草酸的反應(yīng)產(chǎn)物。本發(fā)明采用的活性炭一般按如下方法制備將植物如泥炭、木炭、木頭、椰果殼和石油等制備的炭通過在含氧化氣的蒸汽中高溫?zé)峤饣罨?，再?jīng)過無機(jī)酸洗清洗并烘干。所述活性炭具有無臭、無味、無砂性的特性，不溶于任何溶劑，其相對(duì)密度約為1. 9 2. 1，表觀相對(duì)密度約為0. 08 0. 45。所述活性炭對(duì)各種氣體有選擇性的吸附能力，對(duì)有機(jī)色素和含氮堿等具有高容量吸附能力，更重要的是，所述活性炭對(duì)待處理水中的二噁英具有較強(qiáng)的吸附能力。本發(fā)明優(yōu)選采用醫(yī)用活性炭，其作為國家相關(guān)藥檢標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，雜質(zhì)含量更低，吸附效果更好。該活性炭具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，其比表面積優(yōu)選為1000 1500m2/g以上，更優(yōu)選為1200 1500m2/g ；所述活性炭的粒度優(yōu)選為40 60目，更優(yōu)選為50 60目；另外，該活性炭的灰分含量優(yōu)選為4 6wt%，更優(yōu)選為5wt%。本發(fā)明采用上述比表面積的活性炭對(duì)水中的二噁英具有更好的吸附作用。由于二噁英具有穩(wěn)定性高、難于生物降解的特點(diǎn)，本發(fā)明以鋁粉作為反應(yīng)原料制備過濾介質(zhì)，所述鋁粉的粒徑優(yōu)選為180 250目，更優(yōu)選為180 220目，最優(yōu)選為200 目。本發(fā)明所述過濾介質(zhì)的制備優(yōu)選在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行，所述惰性氣體優(yōu)選為氬氣。所述鋁粉可以與二噁英反應(yīng)生成水和氯化鈉等無害物質(zhì)，對(duì)于去除水中的二噁英具有重要作用。此外，本發(fā)明還優(yōu)選以油酸改性的二氧化鈦納米材料為原料，該油酸改性的二氧化鈦納米材料的比表面積優(yōu)選為160 200m2/g，更優(yōu)選為170 180m2/g。本發(fā)明采用的油酸改性的二氧化鈦可以按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法制備，也可以采用市購的產(chǎn)品， 對(duì)此本發(fā)明并無特別限制。該油酸改性的二氧化鈦納米材料具有較大比表面積，因此，對(duì)二噁英具有強(qiáng)烈的吸附作用。所述改性的天然碳酸鈣優(yōu)選按照如下方法制備將天然碳酸鈣與二氧化碳和草酸反應(yīng)，得到改性的天然碳酸鈣，或稱為表面-反應(yīng)的天然碳酸鈣。在改性的天然碳酸鈣的制備過程中，通過將天然碳酸鈣與二氧化碳和草酸反應(yīng)，提高天然碳酸鈣的PH值，所述改性的天然碳酸鈣的PH值優(yōu)選為6. 5 8，更優(yōu)選為7 7. 5。優(yōu)選的，所述改性的天然碳酸鈣優(yōu)選按照如下方法制備在硅酸鹽或二氧化硅存在的條件下，將天然碳酸鈣與二氧化碳和草酸反應(yīng)。在制備得到改性的天然碳酸鈣后，優(yōu)選將其干燥，形成改性的天然碳酸鈣顆粒。本發(fā)明采用的天然碳酸鈣優(yōu)選為大理石、方解石、石灰石和白云石中的一種或幾種。上述制備的改性的天然碳酸鈣的比表面積優(yōu)選為30 70m2/g，更優(yōu)選為40 60m2/g， 最優(yōu)選為40 50m2/g ；該改性的天然碳酸鈣的平均粒徑優(yōu)選為15 30 μ m,更優(yōu)選為15 20 μ m。改性的天然碳酸鈣可以有效地吸附水中二噁英，同時(shí)與活性炭之間的協(xié)同相互作用，進(jìn)一步提高對(duì)水中二噁英的吸附效果。作為一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述混合物還優(yōu)選包括30 50重量份的納米級(jí)鈦硅分子篩。所述納米級(jí)鈦硅分子篩可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法制備，也可以采用市購的納米級(jí)鈦硅分子篩。該納米級(jí)鈦硅分子篩的中具有規(guī)整而均勻的孔道，在于含有二噁英的水接觸后，對(duì)水中的二噁英具有較強(qiáng)的吸附作用，可以進(jìn)一步減少水中的二噁英含量。本發(fā)明中，所述活性炭優(yōu)選為350 400重量份，所述鋁粉優(yōu)選為3 5重量份， 所述油酸改性的二氧化鈦納米材料優(yōu)選為50 60重量份，所述改性的天然碳酸鈣優(yōu)選為 80 100重量份。進(jìn)一步的，所述活性炭優(yōu)選為380 400重量份，所述鋁粉優(yōu)選為3 5 重量份，所述油酸改性的二氧化鈦納米材料優(yōu)選為50 55重量份，所述改性的天然碳酸鈣優(yōu)選為80 90重量份。由于本發(fā)明采用的活性炭、二氧化鈦納米材料和改性的天然碳酸鈣均對(duì)二噁英有很強(qiáng)的吸附作用，并且，鋁粉可以與二噁英反應(yīng)生成水和氯化鈉等無害物質(zhì)。因此，在上述原料的協(xié)同加合作用下，利用本發(fā)明提供的過濾介質(zhì)制備得到的濾芯可以有效去除待處理水中的二噁英。在該過濾介質(zhì)的制備過程中，所述燒結(jié)溫度優(yōu)選為160 220°C，更優(yōu)選為160 200°C;燒結(jié)時(shí)間優(yōu)選為50 80分鐘，更優(yōu)選為50 70分鐘。對(duì)于所述混合的制備方法， 可以采用將各原料直接混合的方式進(jìn)行，同時(shí)制備混合所用的裝置，可以認(rèn)為任何不會(huì)顯著改變粉體粒徑和粒度分布的低剪切混合氣或攪拌器都是適用的，例如，滾筒式混合物、螺旋式攪拌器等。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種由上述制備方法制備得到的過濾介質(zhì)。同時(shí)，還提供一種由上述過濾介質(zhì)構(gòu)成的用于去除水中二噁英的濾芯。本發(fā)明提供的濾芯的結(jié)構(gòu)為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的結(jié)構(gòu)，對(duì)此本發(fā)明并無特別限制。利用本發(fā)明制備的濾芯對(duì)飲用水或其他水質(zhì)進(jìn)行過濾時(shí)，過濾后的水中二噁英含量明顯減少，同時(shí)，由于制備濾芯的原料中含有少量鋁粉，因此，該鋁粉可能與水發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)使水呈堿性。因此，利用本發(fā)明制備的濾芯過濾得到的水在飲用前，優(yōu)選進(jìn)行酸堿中和處理，對(duì)于用于酸堿中和處理的酸本發(fā)明并無特別限制，可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的食用酸或食用酸性化合物。為了進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。本發(fā)明實(shí)施例中采用的化學(xué)試劑均為市購。實(shí)施例1在55°C下，將石灰石與二氧化碳和草酸反應(yīng)，得到改性石灰石，該改性石灰石的比表面積為50m2/g ；在氬氣保護(hù)下，稱取400g比表面積為1200m2/g的醫(yī)用木質(zhì)活性炭、3g粒徑為200 目的鋁粉、50g油酸改性的二氧化鈦納米材料和120g改性石灰石顆粒放入攪拌器中攪拌 120分鐘后，去除部分裝入管狀模具中，壓制，在200°C下燒結(jié)60分鐘，冷卻后脫模，得到濾
-I-H心。實(shí)施例2在55°C下，將石灰石與二氧化碳和草酸反應(yīng)，得到改性石灰石，該改性石灰石的比表面積為50m2/g ；在氬氣保護(hù)下，稱取300g比表面積為1200m2/g的醫(yī)用木質(zhì)活性炭、3g粒徑為200 目的鋁粉、50g油酸改性的二氧化鈦納米材料和120g改性石灰石顆粒放入攪拌器中攪拌 120分鐘后，去除部分裝入管狀模具中，壓制，在200°C下燒結(jié)60分鐘，冷卻后脫模，得到濾
-I-H心。實(shí)施例3在55°C下，將石灰石與二氧化碳和草酸反應(yīng)，得到改性石灰石，該改性石灰石的比表面積為50m2/g ；在氬氣保護(hù)下，稱取500g比表面積為1500m2/的醫(yī)用木質(zhì)活性炭、粒徑為200目的鋁粉、60g油酸改性的二氧化鈦納米材料和IOOg改性石灰石顆粒放入攪拌器中攪拌120 分鐘后，去除部分裝入管狀模具中，壓制，在200°C下燒結(jié)60分鐘，冷卻后脫模，得到濾芯。實(shí)施例4在55°C下，將石灰石與二氧化碳和草酸反應(yīng)，得到改性石灰石，該改性石灰石的比表面積為50m2/g ；在氬氣保護(hù)下，稱取500g比表面積為1500m2/的醫(yī)用木質(zhì)活性炭、3g粒徑為200 目的鋁粉、60g油酸改性的二氧化鈦納米材料、IOOg改性石灰石顆粒和30重量份的納米級(jí)鈦硅分子篩放入攪拌器中攪拌120分鐘后，去除部分裝入管狀模具中，壓制，在200°C下燒結(jié)60分鐘，冷卻后脫模，得到濾芯。實(shí)施例5取實(shí)施例1 4制備的濾芯，內(nèi)襯兩層無紡布，外包兩層無紡布，再在外層裹上聚丙烯多孔網(wǎng)，濾芯兩端粘結(jié)上連接端蓋，然后放置于不銹鋼殼體內(nèi)處理飲用水。經(jīng)檢測(cè)，該濾芯對(duì)二噁英具有良好的去除效果。表1為采用本發(fā)明實(shí)施例1 4提供的濾芯對(duì)飲用水處理前后二噁英的含量。表1使用實(shí)施例1 4制備的濾芯處理前后水中的二噁英的含量
權(quán)利要求
1.一種用于去除水中二噁英的過濾介質(zhì)的制備方法，包括以下步驟在惰性氣體保護(hù)下，將混合物置于模壓器中模壓，然后在160 220°C下燒結(jié)50 80 分鐘，冷卻、脫模后得到過濾介質(zhì)，所述混合物包括300 500重量份的活性炭、3 10重量份的鋁粉、50 70重量份的油酸改性的二氧化鈦納米材料、80 150重量份的改性的天然碳酸鈣，所述改性的天然碳酸鈣是天然碳酸鈣、二氧化碳和草酸的反應(yīng)產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述活性炭為比表面積為1000 1500m2/g的醫(yī)用活性炭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鋁粉的粒徑為180 250目。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述鋁粉的粒徑為180 220目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述天然碳酸鈣為大理石、方解石、 石灰石和白云石中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述改性的天然碳酸鈣按照如下方法制備在硅酸鹽或二氧化硅存在的條件下，將天然碳酸鈣與二氧化碳和草酸反應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述混合物還包括30 50重量份的納米級(jí)鈦硅分子篩。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述活性炭為350 400重量份，所述鋁粉為3 5重量份，所述油酸改性的二氧化鈦納米材料為50 60重量份，所述改性的天然碳酸鈣為80 100重量份。
9.一種由權(quán)利要求1 8任意一項(xiàng)所述的制備方法制備的用于去除水中二噁英的過濾介質(zhì)。
10.由權(quán)利要求9所述的過濾介質(zhì)構(gòu)成的用于去除二噁英的濾芯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于去除水中二噁英的過濾介質(zhì)的制備方法，包括以下步驟將混合物置于模壓器中模壓，然后在160～220℃下燒結(jié)50～80分鐘，冷卻、脫模后得到過濾介質(zhì)，所述混合物包括300～500重量份的活性炭、3～10重量份的鋁粉、50～70重量份的油酸改性的二氧化鈦納米材料、80～150重量份的改性的天然碳酸鈣，所述改性的天然碳酸鈣是天然碳酸鈣、二氧化碳和草酸的反應(yīng)產(chǎn)物。本發(fā)明采用的活性炭、二氧化鈦納米材料和改性的天然碳酸鈣均對(duì)二噁英有很強(qiáng)的吸附作用，鋁粉可以與二噁英反應(yīng)生成水和氯化鈉等無害物質(zhì)。在上述原料的協(xié)同加合作用下，本發(fā)明制備的濾芯可以有效去除待處理水中的二噁英。
文檔編號(hào)C02F1/28GK102397778SQ201110374238
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者周奇迪, 欒云堂 申請(qǐng)人:周奇迪