一种稀土掺杂水处理用石英管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及及材料制备领域，具体涉及一种稀土掺杂水处理用石英管及其制备方法，所述稀土掺杂水处理用石英管由以下重量百分比的原料组成：硝酸钐0.1‑0.2％、四氯化钛0.0012‑0.002％、氯化铝0.001‑0.0015％、氯化钡0.0015‑0.0025％、硝酸钕0.005‑0.008％，余量为石英砂，其制备方法包括以下步骤：(1)称量原料；(2)配制溶液；(3)掺杂；(4)熔融；(5)脱羟，本发明专利技术采用喷雾式定量给料机将配置好的溶液喷入旋转的石英管内，使溶液与石英砂充分均匀混合，使石英管掺杂均匀度增高，同时，本发明专利技术掺杂元素在熔炼过程中成分稳定，最终所得到的石英管特定光谱透过率稳定，在水处理过程中，使臭氧的浓度保持在稳定适宜的溶度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及材料制备领域，具体涉及一种稀土掺杂水处理用石英管及其制备方法。
技术介绍
石英管是用二氧化硅制造的特种工业技术玻璃，是一种非常优良的基础材料，其具有一系列优良的物理、化学性能。石英管在紫外线到红外线的整个光谱波段都有较好的透光性能，可见光透过率在93％以上，特别是在紫外光谱区，最大透过率可达80％以上。目前，紫外线照射杀菌技术已广泛应用于水处理中，由于石英管对紫外线透过性好，故UV灯管普遍采用石英管做内管，产生的紫外线透过石英管以对管路中的水进行杀菌。采用UV灯发出的185nm紫外线催化，将空气中的氧气变成臭氧，臭氧在254nm紫外线催化下，产生氧自由基，利用氧自由基在254nm紫外线催化下与氧气和水反应产生羟基自由基，利用羟基自由基的强氧化性使大分子有机物的碳碳键断裂，形成小分子有机物，再将小分子有机物的碳氧键、碳氢键断裂，生成二氧化碳和水。但现有水处理用石英管因其掺杂工艺和配方的不完善，存在着掺杂元素不均匀、掺杂元素在石英管熔炼过程中成分不稳定等问题，导致石英管特定光谱的透过率不稳定，在使用过程中出现臭氧浓度过高或者过低、对特定波段光谱透过率不达标等现象。
技术实现思路
本专利技术提供了一种稀土掺杂水处理用石英管及其制备方法，通过合理配方及优化制备方法，使石英管掺杂元素分布均匀，熔炼过程中成分稳定，在水处理过程中，石英管对特定光谱透过率稳定，产生的臭氧溶度稳定适宜。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种稀土掺杂水处理用石英管，由以下重量百分比的原料组成：硝酸钐0.1-0.2％、四氯化钛0.0012-0.002％、氯化铝0.001-0.0015％、氯化钡0.0015-0.0025％、硝酸钕0.005-0.008％，余量为石英砂。优选地，所述稀土掺杂类水处理用石英管由以下重量百分比的原料组成：硝酸钐0.15％、四氯化钛0.0016％、氯化铝0.0012％、氯化钡0.002％、硝酸钕0.006％，余量为石英砂。优选地，所述石英砂中二氧化硅的含量大于99.95％。稀土掺杂水处理用石英管的制备方法，包括以下步骤：(1)称量原料：按上述配比称取各原料，石英砂过120-180目筛；(2)配制溶液：向容器中加入硝酸钐、四氯化钛、氯化铝、氯化钡、硝酸钕总质量150-200倍量的去离子水，加入硝酸钐、硝酸钕，搅拌均匀，再加入氯化铝，边搅拌边加入氯化钡，最后加入四氯化钛并迅速将容器密封，摇晃至混合均匀，得混合溶液；(3)掺杂：将装有混合溶液的容器安装至喷雾式定量给料器，将烤砂机匀速升温至960-1040℃后开始振动给料器，烤砂机转速设为25-35r/min；石英砂进入旋转的石英管内，同时打开喷雾式给料器开关，按设定好的计数程序定时喷入混合溶液，使溶液与石英砂均匀混合，得混合料，混合料经高温烘烤后，通过冷却装置急冷至室温，得冷却混合料；在喷雾式定量给料时，四氯化钛受热分解为二氧化钛及盐酸，盐酸挥发，二氧化钛与石英砂充分混合。(4)熔融：将冷却混合料放入熔炉内于1900-2100℃下进行熔融，经拉管机牵引，得石英管；(5)脱羟：将石英管放入真空脱羟炉内于950-1100℃下进行脱羟基处理3-5小时，得稀土掺杂水处理用石英管。优选地，所述步骤(3)中烤砂机升温至1020℃后开始振动给料器，烤砂机转速为30r/min。优选地，所述步骤(4)中熔融温度为2000℃。优选地，所述步骤(5)中脱羟温度为1000℃。本专利技术的有益效果为：本专利技术在石英管的原料中添加硝酸钐、硝酸钕，并与四氯化钛、氯化铝、氯化钡配制成混合水溶液，采用喷雾式定量给料机在高温下将配置好的溶液喷入旋转的石英管内，溶液与石英砂充分均匀混合，使石英管掺杂均匀度增高，同时，本专利技术掺杂元素在熔炼过程中成分稳定，最终所得到的石英管特定光谱透过率稳定，在水处理过程中，使臭氧的浓度保持在稳定适宜的溶度。具体实施方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术解决方案，实施例不能理解为是对技术解决方案的限制。实施例1：一种稀土掺杂水处理用石英管，由以下重量百分比的原料组成：硝酸钐0.15％、四氯化钛0.0016％、氯化铝0.0012％、氯化钡0.002％、硝酸钕0.006％，余量为二氧化硅的含量大于99.95％的石英砂。稀土掺杂水处理用石英管的制备方法，包括以下步骤：(1)称量原料：按上述配比称取各原料，石英砂过160目筛；(2)配制溶液：向容器中加入硝酸钐、四氯化钛、氯化铝、氯化钡、硝酸钕总质量180倍量的去离子水，加入硝酸钐、硝酸钕，搅拌均匀，再加入氯化铝，边搅拌边加入氯化钡，最后加入四氯化钛并迅速将容器密封，摇晃至混合均匀，得混合溶液；(3)掺杂：将装有混合溶液的容器安装至喷雾式定量给料器，将烤砂机匀速升温至1020℃后开始振动给料器，烤砂机转速设为30r/min；石英砂进入旋转的石英管内，同时打开喷雾式给料器开关，按设定好的计数程序定时喷入混合溶液，使溶液与石英砂均匀混合，得混合料，混合料经高温烘烤后，通过冷却装置急冷至室温，得冷却混合料；(4)熔融：将冷却混合料放入熔炉内于2000℃下进行熔融，经拉管机牵引，得石英管；(5)脱羟：将石英管放入真空脱羟炉内于1000℃下进行脱羟基处理4小时，得稀土掺杂水处理用石英管。实施例2：一种稀土掺杂水处理用石英管，由以下重量百分比的原料组成：硝酸钐0.2％、四氯化钛0.0012％、氯化铝0.0015％、氯化钡0.0015％、硝酸钕0.008％，余量为二氧化硅的含量大于99.95％的石英砂。稀土掺杂水处理用石英管的制备方法，包括以下步骤：(1)称量原料：按上述配比称取各原料，石英砂过180目筛；(2)配制溶液：向容器中加入硝酸钐、四氯化钛、氯化铝、氯化钡、硝酸钕总质量150倍量的去离子水，加入硝酸钐、硝酸钕，搅拌均匀，再加入氯化铝，边搅拌边加入氯化钡，最后加入四氯化钛并迅速将容器密封，摇晃至混合均匀，得混合溶液；(3)掺杂：将装有混合溶液的容器安装至喷雾式定量给料器，将烤砂机匀速升温至1040℃后开始振动给料器，烤砂机转速设为25r/min；石英砂进入旋转的石英管内，同时打开喷雾式给料器开关，按设定好的计数程序定时喷入混合溶液，使溶液与石英砂均匀混合，得混合料，混合料经高温烘烤后，通过冷却装置急冷至室温，得冷却混合料；(4)熔融：将冷却混合料放入熔炉内于2100℃下进行熔融，经拉管机牵引，得石英管；(5)脱羟：将石英管放入真空脱羟炉内于950℃下进行脱羟基处理5小时，得稀土掺杂水处理用石英管。实施例3：一种稀土掺杂水处理用石英管，由以下重量百分比的原料组成：硝酸钐0.1％、四氯化钛0.002％、氯化铝0.001％、氯化钡0.0025％、硝酸钕0.005％，余量为二氧化硅的含量大于99.95％的石英砂。稀土掺杂水处理用石英管的制备方法，包括以下步骤：(1)称量原料：按上述配比称取各原料，石英砂过120目筛；(2)配制溶液：向容器中加入硝酸钐、四氯化钛、氯化铝、氯化钡、硝酸钕总质量200倍量的去离子水，加入硝酸钐、硝酸钕，搅拌均匀，再加入氯化铝，边搅拌边加入氯化钡，最后加入四氯化钛并迅速将容器密封，摇晃至混合均匀，得混合溶液；(3)掺杂：将装有混合溶液的容器安装至喷雾式定量给料器，将烤砂机匀速升温至96本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稀土掺杂水处理用石英管，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：硝酸钐0.1‑0.2％、四氯化钛0.0012‑0.002％、氯化铝0.001‑0.0015％、氯化钡0.0015‑0.0025％、硝酸钕0.005‑0.008％，余量为石英砂。

【技术特征摘要】
1.一种稀土掺杂水处理用石英管，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：硝酸钐0.1-0.2％、四氯化钛0.0012-0.002％、氯化铝0.001-0.0015％、氯化钡0.0015-0.0025％、硝酸钕0.005-0.008％，余量为石英砂。2.根据权利要求1所述的稀土掺杂水处理用石英管，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：硝酸钐0.15％、四氯化钛0.0016％、氯化铝0.0012％、氯化钡0.002％、硝酸钕0.006％，余量为石英砂。3.根据权利要求1所述的稀土掺杂水处理用石英管的制备方法，其特征在于，所述石英砂中二氧化硅的含量大于99.95％。4.根据权利要求1-3任一项所述的稀土掺杂水处理用石英管，其特征在于，包括以下步骤：(1)称量原料：按上述配比称取各原料，石英砂过120-180目筛；(2)配制溶液：向容器中加入硝酸钐、四氯化钛、氯化铝、氯化钡、硝酸钕总质量150-200倍量的去离子水，加入硝酸钐、硝酸钕，搅拌均匀，再加入氯化铝，边搅拌边加入氯化钡，最后加入四氯化钛并迅速将容器密封，摇晃...

【专利技术属性】
技术研发人员：段玉伟，段其九，韩凯，蔡征海，
申请(专利权)人：江苏圣达石英制品有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32