陶瓷净水滤芯及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种陶瓷净水滤芯及其制备方法，解决了陶瓷滤芯机械强度低的问题，其技术方案要点是：该滤芯由以下组分组成，各组分以及各组分的质量份数为：改性硅藻土50~65份、改性凹凸棒土40~50份、改性粘土10~20份、分子筛原粉10~20份、氧化铝10~15份、纳米氧化锌10~15份、造孔剂5~10份、膨润土7~10份，达到了保证滤芯的过滤精度的同时，提高滤芯的机械强度。

【技术实现步骤摘要】
陶瓷净水滤芯及其制备方法
本专利技术涉及净水滤芯领域，特别涉及陶瓷净水滤芯及其制备方法。
技术介绍
随着经济的发展，人们对生活质量的要求越来越高，尤其是对水质的要求，水乃生命之源，与人们的健康息息相关。但是由于工业的迅猛发展和矿业的大力开发，全国大部分地表水源水质呈不断恶化的趋势。在家用水龙头的下方安装过滤器，可以有效地拦截细菌和吸附水中残留的有机物、重金属离子，改善饮用水的质量和口感，并且保留了人体必须的微量元素。陶瓷滤芯作为一种以硅藻土作为主要原料，经过高温烧结而成型多孔过滤产品，由于其孔径尺寸稳定，不会因使用时间增加导致滤孔影响过滤效果，因此被广泛地应用在生活用水的净化上。由于陶瓷滤芯属于过滤产品，就要求其表面必须布满孔隙，陶瓷在烧制过程中孔隙会发生多少变化，因此需要极其严格地把控烧制的时间。为防止陶瓷烧制致密度过高，一般陶瓷滤芯的烧制时间都不会太长，但是由于烧制时间过短，会导致滤芯的机械强度十分低，原料结合度差，十分容易碎裂，导致滤芯无法使用。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种陶瓷净水滤芯，在保证滤芯的过滤精度的同时，提高滤芯的机械强度。本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种陶瓷净水滤芯，该滤芯由以下组分组成，各组分以及各组分的质量份数为：改性硅藻土50～65份、改性凹凸棒土40～50份、改性粘土10～20份、分子筛原粉10～20份、氧化铝10～15份、纳米氧化锌10～15份、造孔剂5～10份、膨润土7～10份。通过采用上述技术方案，基于硅藻土孔隙度大、吸附能力强、化学性质稳定，可作为陶瓷滤芯的基体，结合其他滤料，滤除水体中的不溶性杂质、悬浮胶体粒子、重金属离子、细菌等有害物质，经过改性的硅藻土，较普通硅藻土在微孔的排序更加有序、孔隙分布更均匀、化学性质更加稳定；凹凸棒土比表面积大、化学性质稳定、吸附能力强，也是一种优质的滤料成分，但其颗粒细微、孔隙率小，难以与吸附的污染物分离，改性凹凸棒土与之相较，孔隙率增大、堆积结构更为松散，不易出现被粘结剂覆盖造成孔隙堵塞的情况；粘土具有絮凝沉降水体中的胶体粒子的效果，改性粘土较普通粘土表面能更低，有利于在原料搅拌过程中，粘土能均匀地分散至原料中，同时，经过改性的粘土，烧制过程中的膨胀率和冷却过程中的缩膨率都有一定的下降，减少了滤芯烧制过程中由形变造成的机械强度下降；分子筛原粉质量稳定、结晶度高，具有较大的吸附容量，可用于吸附溶解于水体中的有害气体；在陶瓷滤芯中添加氧化铝，有利于陶瓷滤芯亲水性的提升，提升陶瓷滤芯的过滤速度；纳米氧化锌可用去除水体中菌群，使过滤水中不会有残留如大肠杆菌、霉菌、金黄色葡萄球菌等有害菌群，减少水体中所含菌群量，使人们的健康得到保障,粘土晶体中水分子快速流动导致粘土矿物水化膨胀和分散运移，造成孔隙堵塞，减低了过水速度，以膨润土作为稳定剂，膨润土减少粘土膨胀率和缩膨率的同时，膨润土本身也是一种净水材料，可以吸附水中的重金属等污染物。作为优选，所述造孔剂由木炭粉和纳长石组成，其各组分的质量比为木炭粉：钠长石＝4:3。通过采用上述技术方案，由木炭粉与纳长石组成的造孔剂，可以使孔径呈现不规则形，使水体与滤芯的接触更加充分，提升过滤效果，同时，可以增加滤芯中的有效孔隙，减少造成无法过水且会导致滤芯机械强度降低的盲孔等孔隙的存在。本专利技术的第二个目的是提供一种陶瓷净水滤芯的制备方法，提高陶瓷滤芯在制造过程中的成品率。一种陶瓷净水滤芯的制备方法，包括如下步骤：(1)将下列材料按对应质量分数添加到球磨机内：改性硅藻土50～65份、改性凹凸棒土40～50份、改性粘土10～20份、分子筛原粉10～20份、氧化铝10～15份、纳米氧化锌10～15份、造孔剂5～10份、膨润土7～10份，然后添加PEG5～10份，添加质量为上述配料总质量2倍的水，经球磨2h后，添加稳定剂5～10份、分散剂3～7份、聚乙烯醇1～3份、消泡剂3～5份到球磨机筒内，继续球磨10h，得到陶瓷原浆；(2)将步骤(1)所得陶瓷原浆通过压力注浆至石膏模具，得到成型坯体；(3)将步骤(2)所得成型坯体烘干后，进行脱模，得到滤芯生坯；(4)将步骤(3)所得滤芯生坯在烧窑中1150℃～1250℃烧成，得到滤芯成品。通过采用上述技术方案，按上述步骤所得到的滤芯成品，成品率提高，减少了由于生产工艺导致的滤芯表面出现层裂的情况，提高了生产质量和生产效率，由于陶瓷滤芯的孔隙率大，烧制时间较一般瓷器而言更短，添加PEG可以增加陶瓷滤芯的机械强度，在运输使用过程中，不易碎裂；通过添加造孔剂，可以增加陶瓷滤芯的孔隙率，增加滤芯的过滤效率；由于烧制陶瓷滤芯所需的原料特别是改性粘土在烧制过程中会发生膨胀及缩膨的情况，通过添加稳定剂，可以减少陶瓷滤芯在烧制过程中的膨胀率和缩膨率；通过添加分散剂使原来的混合更加均匀，通过添加聚乙烯醇减少原料在混合过程中发生絮凝导致烧制使壁厚及各处密度布依族的情况发生；由于添加PEG，球磨过程中会产生大量气泡，通过添加消泡剂减少气泡的产生，防止由于在烧制过程中，由于气泡过多而造成孔径过大过滤精度低的情况。作为优选，所述稳定剂及其质量份数为聚季铵盐5～8份。通过采用上述技术方案，聚季铵盐作为稳定剂，正电的聚季铵盐和带负电的粘土之间的静电吸引使聚季铵盐易被粘土吸附，吸附生成的电荷中和降低了粘土的离子交换能力，所以粘土不再因吸附水合阳离子而发生膨胀，相较于一般稳定剂，聚季铵盐的防膨效果更好。作为优选，所述聚季铵盐的最大特征粘数为13.50～15.00mL/g。通过采用上述技术方案，最大特征粘数为13.50～15.00mL/g的聚季铵盐相对聚合度较低，在防膨和缩膨效果上相较于一般的无机粘土稳定剂和高聚季铵盐更佳。作为优选，所述分散剂为纳米CaCO3或纳米Na2CO3。通过采用上述技术方案，纳米CaCO3或纳米Na2CO3除了具有良好的分散性之外，还具有加固补强的效果，提高陶瓷滤芯的机械强度。作为优选，所述消泡剂由正丁醇和乙二醇组成，其各组分的质量比为3:4。通过采用上述技术方案，由正丁醇和乙二醇组成的消泡剂，可去除球磨过程中产生的大量气泡，气泡的去除率达到90％，在烧制过程中，不会由于气泡过多而造成孔径过大过滤精度低的情况发生。作为优选，所述步骤(1)所得陶瓷原浆在压力注浆之前泥浆细度达到250目筛余≤1％。通过采用上述技术方案，细度达到250目筛余≤1％的泥浆混合度良好，在烧制过程中不会出现由于原料分散不均匀导致的层裂现象。作为优选，所述步骤(2)中的烘干温度为70℃～85℃，烘干后滤芯生坯的残余水分＜0.7％。通过采用上述技术方案，烘干温度保持在70℃～85℃，在烘干过程中，不会由于滤芯生坯内水沸腾导致滤芯生坯内孔隙增大的情况发生。作为优选，所述步骤(4)中烧窑预热至70℃～85℃后放入滤芯粗坯，烧制总时长为24h，最高温处保温时长为4h。通过采用上述技术方案，烧制时间过短会导致孔隙过大，机械强度过低，烧制时间过长会导致有效孔隙过小，过滤速度降低，上述烧制时间在具有较高的机械强度的同时，不会对过滤速度产生影响。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：1、本净水滤芯的原材料结合充分，成品率高，抗压强度好，机械强度大；2、本净水滤芯孔径小，孔隙率发达，过滤速度快，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷净水滤芯，其特征在于，该滤芯由以下组分组成，各组分以及各组分的质量份数为：改性硅藻土50～65份、改性凹凸棒土40～50份、改性粘土10～20份、分子筛原粉10～20份、氧化铝10～15份、纳米氧化锌10～15份、造孔剂5～10份、膨润土7～10份。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷净水滤芯，其特征在于，该滤芯由以下组分组成，各组分以及各组分的质量份数为：改性硅藻土50～65份、改性凹凸棒土40～50份、改性粘土10～20份、分子筛原粉10～20份、氧化铝10～15份、纳米氧化锌10～15份、造孔剂5～10份、膨润土7～10份。2.根据权利要求1所述的陶瓷净水滤芯，其特征在于，所述造孔剂由木炭粉和纳长石组成，其各组分的质量比为木炭粉：钠长石＝4:3。3.根据权利要求1所述的一种陶瓷净水滤芯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将下列材料按对应质量分数添加到球磨机内：改性硅藻土50～65份、改性凹凸棒土40～50份、改性粘土10～20份、分子筛原粉10～20份、氧化铝10～15份、纳米氧化锌10～15份、造孔剂5～10份、膨润土7～10份，然后添加PEG5～10份，添加质量为上述配料总质量2倍的水，经球磨2h后，添加稳定剂5～10份、分散剂3～7份、聚乙烯醇1～3份、消泡剂3～5份到球磨机筒内，继续球磨10h，得到陶瓷原浆；(2)将步骤(1)所得陶瓷原浆通过压力注浆至石膏模具，得到成型坯体；(3)将步骤(2)所得成型坯体烘干后，进行脱模，得到滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜建耀，
申请(专利权)人：宁波清水坊环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33