用于去除饮用水中铊的过滤介质及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于去除饮用水中铊的过滤介质的制备方法，包括如下步骤：a)将包含超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、蛭石粉、纳米氧化硅粉和发孔剂的原料混合，所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、蛭石粉、纳米氧化硅粉和发孔剂的重量比为：200～600∶80～200∶100～250∶100～250∶50～150；b)将步骤a)所得的混合物在模具中压制，烧结，冷却。制备的过滤介质对水中铊的去除率高，适用于受其污染的饮用水，免除铊对人体产生的伤害，使用简便，成本低，另外由于使用的是滤芯，不是粉体，所以无需后续处理，适合家庭终端饮水处理。经检测该过滤介质对饮用水中铊的去除率为95％以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种去除饮用水中有毒金属铊的过滤介质及其制备方法，由该过滤介质构成的滤芯、净水装置和饮水机。
技术介绍
铊是一种剧毒金属，以微量存在于铁、锌等的硫化物矿物中，广泛应用于工业生产。铊及其化合物的毒性很强，比氧化砷的毒性高得多，以铊为主制备的硫酸铊，是一种快速烈性的灭鼠药。人如果饮用了被铊污染的水或吸入了含铊化合物的粉尘，就会引起铊中毒。铊中毒后，人会感觉下肢麻木或疼痛、腰痛、脱发、失明、头痛、精神不安、肌肉痛、手足颤动、走路不稳等，人的中枢神经系统、肠胃系统及肾脏等部位都会发生病变。铊可在有机体内积蓄数年，主要通过饮水、食物从消化道进入人体被吸收；也由呼吸道吸入含铊粉尘或蒸汽状化合物或经皮肤接触而被吸收；造成慢性中毒。铊的冶炼厂、火力发电厂以及各种含铊材料、药剂的制造过程中会有含铊的废气、 废水、废渣进入环境。2010年，由于广东省一冶炼厂排污，导致北江中上游河段发现铊超标现象。饮用水中铊的去除方法很少见，欧美曾使用活性氧化铝法和离子交换法，使用铝法，在去除水中铊的同时，会增加铝含量，而铝超标也具有危害；离子交换法成本高，使用麻烦，交换柱需频繁再生处理；反渗透成本高，费水费电，排放的浓缩液不易处理。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种过滤介质及其制备方法，该过滤介质对饮用水中的铊的去除率高，还提供了由这种过滤介质构成的滤芯、净水装置以及饮水机。为解决上述问题，本专利技术采用以下技术方案—种用于去除饮用水中铊的过滤介质的制备方法，包括如下步骤a)将包含超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、蛭石粉、纳米氧化硅粉和发孔剂的原料混合，所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、蛭石粉、纳米氧化硅粉和发孔剂的重量比为 200 600 80 200 100 250 100 250 50 150 ；b)将步骤a)所得的混合物在模具中压制，烧结，冷却。作为优选，所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、蛭石粉、纳米氧化硅粉和发孔剂的重量比为250 550 100 180 120 220 120 220 80 120。压制压力为0. 4MPa 1. OMPa，烧结温度为200°C 300°C，烧结时间为120分钟 150分钟，烧结后冷却至40°C 60°C脱模。在此制作过程中，在专利技术人很多次的试验之后， 得出在烧结温度范围在200°C 300°C内制作出的过滤介质，过滤效果更好。活性炭是一种多孔性炭吸附剂，它具有如蜂窝状丰富的孔隙结构、巨大的比表面积、特异的表面官能团、稳定的物理和化学性能，是优良的吸附剂、催化剂或催化剂载体。根据原料来源不同活性炭可分为木质活性炭，如椰壳活性炭、杏壳活性炭、木质粉炭等；矿物质原料活性炭，如各种煤和石油及其加工产物为原料制成的活性炭；其它原料制成的活性炭，如废橡胶、废塑料等制成的活性炭。优选活性炭的比表面积不低于500平方米/克，更优选不低于1000平方米/克。活性炭可以高效吸附饮水中的有机物、重金属、异色异味，尤其是医用活性炭，作为通过国家相关药品监督标准的产品，杂质含量更低，表面积更大，吸附效果也更好，对颜色和气味的吸附尤佳，选用医用活性炭可以保证过滤介质直接用于饮用水的处理。作为优选，活性炭选用粒径为74 μ m 104 μ m的医用活性炭。所述的超高分子量聚乙烯为重均分子量大于100万的聚乙烯，优选的粒径为 89μπι 104μπι。超高分子量聚乙烯可从国内生产厂家得到，如北京东方石油化工有限公司助剂二厂可提供M-I型(分子量为150士50万)、Μ-ΙΙ型(分子量为250士50万)、Μ_ΙΙΙ 型(分子量为350士50万)、M-IV型(分子量为大于400万)等规格的产品。超高分子量聚乙烯的一个作用是粘结和形成过滤介质骨架的作用，因为超高分子量聚乙烯的分子量大， 熔融粘度非常高，熔融以后不能流动，所以利用超高分子量聚乙烯通过压制，烧结得到的过滤介质，容易形成微孔，可以起到吸附水中铊的作用。蛭石是一种天然、无毒、层状结构的含镁的水铝硅酸盐次生变质矿物，在高温作用下会膨胀。蛭石粉由生蛭石原矿经高温焙烧、筛选、研磨加工成粉末状。蛭石粉颗粒中含有很多毛细孔，有很大的比表面积，具有多种用途，可用作建筑材料、防火绝缘材料、土壤改良剂等，专利技术人经研究将其用于吸附饮用水中的亚硝酸盐，取得了良好的效果。作为优选，蛭石粉经过改性后再使用。蛭石的改性方法为将蛭石粉碎后，加入 0. 5mol/L 1. 5mol/L的HC1，固液比为1 15 25，浸泡24h 36h，用水冲洗后烘干，然后于400°C 500°C焙烧4h 》1，冷却后即得改性蛭石粉。优选使用粒径为44 μ m 74 μ m 的改性蛭石粉。纳米氧化硅是一种白色、松散、无定形、无毒、无味、无嗅的非金属氧化物，粒径小， 具有三维网状结构，比表面积大，表面吸附能力强，表面能大，广泛应用于石油化工、化妆品、喷涂材料、医药、催化、添加剂等各种领域。本专利技术将纳米氧化硅用于吸附去除饮用水中的有毒金属铊，其庞大的比表面积具有很大的吸附容量，对铊有很好的去除效果。由于SiA表面存在硅醇基和吸附水，使其呈亲水性，影响纳米氧化硅对水中铊的吸附去除能力，因此本专利技术优选使用改性纳米氧化硅粉。纳米氧化硅的改性方法为将纳米氧化硅浸入阳离子表面活性剂溶液中，表面活性剂溶液含阳离子表面活性剂的质量百分比为5% 15%，纳米氧化硅与表面活性剂溶液质量比为1 10 1 80;将混合物在 40°C 80°C下搅拌证 20h，过滤，洗涤；将过滤的固体烘干，在105°C下活化Ih 证，然后研磨至所需大小，制得改性纳米氧化硅粉。本专利技术优选使用粒径为50nm SOnm的改性纳米氧化硅粉。本专利技术所述发孔剂是一类易分解产生大量气体而引起发孔作用的物质，其中偶氮类化合物、碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸铵、磺酰腈类化合物、草酸等是其典型的代表。作为优选，发孔剂为偶氮二甲酰胺、食品级碳酸氢铵、草酸中的至少一种。其中，食品级碳酸氢铵也称食用级碳酸氢铵，与工业级碳酸氢铵相区别。虽然工业级碳酸氢铵也有发孔的作用，但是它可能会含有对健康有害的杂质，不宜用作饮用水过滤介质的生产原料。本专利技术对于上述制备方法中步骤a)中所用的几种原料进行了较为详尽的描述，在这几种原料的协同加合作用下，水中的铊可以被充分吸附。在本专利技术中，对于混合步骤，可以认为任何不会显著改变粉体粒径和粒度分布的低剪切混合器或搅拌器都是适用的，比如具有钝的叶轮叶片的搅拌器、滚筒式混合器、螺旋式搅拌器等，转速要视混合器的类型而定，但以避免扬起粉尘为宜。混合后的粉体填装入预先设计好的模具中，通过加压将其压实，压力一般不大于 2MPa，且与所用模具的材质相适应；模具可以由铝、铸铁、钢或任何适当的能承受相应压力和温度的材料制造。可以在模具内表面涂敷脱模剂，可选用硅氧烷油或任何其他的几乎不会吸附到过滤介质上的市售脱模剂，也可以使用脱模纸。本专利技术还提供了以下技术方案一种由上述过滤介质构成的去除饮用水中铊的滤-I-H心。本专利技术还提供了以下技术方案一种净水装置，包括上述的过滤介质或者滤芯。本专利技术还提供了一种包括上述净水装置的饮水机。相对于现有技术，本专利技术的优点在于制备的过滤介质对水中铊的去除率高，适用于受其污染的饮用水，免除剧本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于去除饮用水中铊的过滤介质的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：ａ）将包含超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、蛭石粉、纳米氧化硅粉和发孔剂的原料混合，所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、蛭石粉、纳米氧化硅粉和发孔剂的重量比为：２００～６００∶８０～２００∶１００～２５０∶１００～２５０∶５０～１５０；ｂ）将步骤ａ）所得的混合物在模具中压制，烧结，冷却。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：岑占波，栾云堂，浦坚，方幼平，孙淑军，
申请(专利权)人：岑占波，
类型：发明
国别省市：97