本實用新型屬于污水處理設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種新型陶瓷濾芯。

背景技術(shù)：

生活用水中污染物主要包括顆粒物質(zhì)、微生物、有機溶解物以及重金屬離子。自來水在處理過程中雖然可以將上述大量污染物去除，但是仍舊會殘留部分有機物質(zhì)，這些有機物質(zhì)與游離氯結(jié)合形成致癌的諸如三氯甲烷等有機氯物質(zhì)。此外，城市中的二次供水以及管網(wǎng)老化等原因，會導(dǎo)致自來水的二次污染，仍舊會帶入上述污染物，從而影響了飲用水的品質(zhì)，因此需要在個人家庭中加裝飲用水凈化器來提高水的引用品質(zhì)確保人體健康。

陶瓷膜(ceramic membrane)又稱無機陶瓷膜，是以無機陶瓷材料經(jīng)特殊工藝制備而形成的非對稱膜。陶瓷膜管壁密布微孔，在壓力作用下，原料液在膜管內(nèi)或膜外側(cè)流動，小分子物質(zhì)（或液體）透過膜，大分子物質(zhì)（或固體）被膜截留，從而達(dá)到分離、濃縮、純化和環(huán)保等目的。用于分離的陶瓷膜的結(jié)構(gòu)通常為三明治式的：支撐層（又稱載體層）、過渡層（又稱中間層）、膜層（又稱分離層）。目前陶瓷膜多為三層或多層同心圓柱體結(jié)構(gòu)布局，雖然具有一定的過濾清理效果，但是還是存在分離過濾效率略低以及分離周期較長、壽命短的限制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種過濾精度高的新型陶瓷濾芯。

基于上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：一種新型陶瓷濾芯，包括柱狀的納米碳晶支撐層，納米碳晶支撐層外表面設(shè)有過渡層，過渡層外表面設(shè)有分離層，納米碳晶支撐層內(nèi)表面圍城的空腔形成污水通道，納米碳晶支撐層外表面設(shè)有楔形卡扣，過渡層內(nèi)表面設(shè)有與楔形卡扣配合使用的凹槽。

進一步地，所述分離層包括第一分離層和第二分離層。

進一步地，所述過渡層、第一分離層和第二分離層為一體化結(jié)構(gòu)。

進一步地，所述納米碳晶支撐層的內(nèi)表面上設(shè)有溝回。

進一步地，所述溝回交錯設(shè)置。

進一步地，所述溝回的交錯處為圓角。

進一步地，所述納米碳晶支撐層的厚度為15mm，孔徑為1~20μm，孔隙率為30%~60%；過渡層的的厚度為8mm，孔徑為1μm，孔隙率為30%~50%；第一分離層的厚度為2mm，孔徑為0.2μm，孔隙率為30%~40%；第二分離層的厚度為30μm，孔徑為0.1μm，孔隙率為40%~50%。

上述納米碳晶支撐層由硅藻土、碳化硅、納米碳晶制備而成。

上述過渡層由納米級硅藻土、碳化硅和納米碳晶制備而成。

上述第一分離層由納米碳晶、納米鉆石烯、硝酸銀、納米級硅藻土和碳化硅制備而成。

上述第二分離層由納米碳晶、納米鉆石烯和納米級硅藻土制備而成。

本實用新型具有以下優(yōu)點：

（1）碳晶素是一種新型的碳納米材料，它的表面活性強，單個顆粒粒徑在2-5nm，顆粒之間的間隙在0.1-0.4nm之間，比表面積大，吸附能力強，非常容易將水中的細(xì)顆粒吸附，而且碳晶素?zé)o毒副作用，硬度高，可清洗；

（2）由于支撐層過濾較粗顆粒，長時間使用后容易因溝回磨損而降低了其自潔凈功能，雜質(zhì)沉淀易堵塞濾孔，最終需要清洗甚至更換，本實用新型將過渡層和分離層是一體設(shè)計不可分割，但是過渡層與納米碳晶支撐層之間可以分離：通過楔形卡扣可以實現(xiàn)過渡層與支撐層的分離與結(jié)合，方便將支撐層拆下清洗或更換，提高濾芯的整體效率和使用周期；

（3）納米碳晶支撐層不僅具備支撐作用，還有過濾作用；本實用新型設(shè)有兩層分離層，提高了過濾精度和效率，

（4）納米碳晶支撐層內(nèi)表面設(shè)有溝回，一方面增加了污水與納米碳晶支撐層內(nèi)表面之間的接觸面積，提高過濾量，另一方面交錯的溝回（且交錯處為圓角即圓滑處理））有利于液體流通且容易形成湍流，湍流可以將沉淀在納米碳晶支撐層表面的雜質(zhì)顆粒沖走，從而減少雜質(zhì)對納米碳晶支撐層內(nèi)表面的附著和堵塞，使濾孔不易被堵塞，提高了過濾效率。

附圖說明

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的A-A剖面圖；

圖3是納米碳晶支撐層的展開圖；

其中，污水通道1，納米碳晶支撐層2，過渡層3，第一分離層4，第二分離層5，溝回21，楔形卡扣22，凹槽31。

具體實施方式

納米碳晶的制備參考專利CN2015107503345。

納米鉆石烯的制備參考專利CN2015107492073。

下面結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細(xì)說明。

一種新型陶瓷濾芯，其結(jié)構(gòu)如圖1-3所示，包括柱狀的具有支撐和過濾作用的納米碳晶支撐層2，納米碳晶支撐層2外表面設(shè)有過渡層3，過渡層3外表面設(shè)有第一分離層4，第一分離層4外表面設(shè)有第二分離層5，過渡層3、第一分離層4和第二分離層5為一體化結(jié)構(gòu)；納米碳晶支撐層2內(nèi)表面圍城的空腔形成污水通道1，納米碳晶支撐層2外表面設(shè)有楔形卡扣22，過渡層3內(nèi)表面設(shè)有與楔形卡扣22配合使用的凹槽31，納米碳晶支撐層2的內(nèi)表面上交錯設(shè)置有溝回21，溝回21的交錯處為圓角。

所述納米碳晶支撐層的厚度為15mm，孔徑為1~20μm，孔隙率為30%~60%；過渡層的的厚度為8mm，孔徑為1μm，孔隙率為30%~50%；第一分離層的厚度為2mm，孔徑為0.2μm，孔隙率為30%~40%；第二分離層的厚度為30μm，孔徑為0.1μm，孔隙率為40%~50%。

上述新型陶瓷濾芯采用以下方法制備，步驟為：

（1）將硅藻土、碳化硅、納米碳晶和水按照質(zhì)量比1︰（0.8~1）︰（0.1~0.3）︰（0.5~0.9）混合、攪拌0.5~3h制得泥料，泥料經(jīng)熟化、成型后制得生坯，在100~120℃下烘干得到納米碳晶支撐層2；

（2）將納米級硅藻土、碳化硅、納米碳晶和水按照質(zhì)量比1︰（0.5~0.8）︰（0.2~0.5）︰（0.6~1）混合、攪拌1~4h制得漿料，將熟化處理后是我漿料涂覆在步驟（1）所得的納米碳晶支撐層2上，100~120℃烘干，在支撐層2表面形成過濾層；

（3）將納米碳晶、納米鉆石烯、硝酸銀、納米級硅藻土、碳化硅和水按照質(zhì)量比1︰1︰（0.05~0.08）︰（0.2~0. 5）︰（0.1~0.5）︰（0.6~1）混合、攪拌1~4h得漿料，將熟化后的漿料涂覆在過濾層表面，100~120℃烘干，在過濾層表面形成第一分離層4；

（4）將納米碳晶、納米鉆石烯、納米級硅藻土和水按照質(zhì)量比1︰1︰（0.1~0.3）︰（0.5~0.7）混合、攪拌1~4h得漿料，將熟化后的漿料涂覆在第一分離層4表面，100~120℃烘干，在第一分離層4表面形成第二分離層5，得到陶瓷過濾芯生坯；

（5）以2~4℃/min的升溫速度加熱到500-600℃，在500-600℃下燒結(jié) 2.5~3.5h，采用階梯式烘烤工藝進行，常溫升溫到80℃，保溫30min，升溫到120℃，保溫30min，升溫到180℃，保溫30min，升溫到240℃，保溫30min，升溫到400-500℃，保溫4-5h，制得陶瓷過濾芯。

待處理污水進入污水通道1，依次經(jīng)過納米碳晶支撐層2、過渡層3、第一分離層4和第二分離層5，實現(xiàn)污水過濾處理過程。

由于納米碳晶支撐層2過濾較粗顆粒，長時間使用后容易因溝回21磨損而降低了其自潔凈功能，雜質(zhì)沉淀易堵塞濾孔，最終需要清洗甚至更換，本實用新型將過渡層3和分離層是一體設(shè)計不可分割，但是過渡層3與納米碳晶支撐層2之間可以分離：通過楔形卡扣22可以實現(xiàn)過渡層3與納米碳晶支撐層2的分離與結(jié)合，方便將支撐層2拆下清洗或更換，提高濾芯的整體效率和使用周期。

納米碳晶支撐層2內(nèi)表面的溝回21，一方面增加了污水與納米碳晶支撐層2內(nèi)表面之間的接觸面積，提高過濾量，另一方面交錯的溝回21（且交錯處為圓角即圓滑處理））有利于液體流通且容易形成湍流，湍流可以將沉淀在納米碳晶支撐層2表面的雜質(zhì)顆粒沖走，從而減少雜質(zhì)對納米碳晶支撐層2內(nèi)表面的附著和堵塞，使濾孔不易被堵塞，提高了過濾效率。