[發(fā)明專利]一種多孔炭基－陶瓷復(fù)合材料的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710102741.0
• 申請日: 2007-04-20
• 公開（公告）號: CN101289330A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何姍;夏仲力;齊逸梅
• 申請（專利權(quán)）人: 何姍;夏仲力;齊逸梅
• 主分類號: C04B38/00
• 分類號: C04B38/00;C04B35/52
• 代理公司: 景德鎮(zhèn)市高嶺專利事務(wù)所
• 代理人: 程雷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無機(jī)非金屬材料制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多孔炭 基-陶瓷復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

隨著我國改革開放不斷深化，中國經(jīng)濟(jì)保持快速增長勢頭，但是， 同時(shí)帶來了嚴(yán)重的環(huán)境問題，大氣污染日益嚴(yán)重，水體污染日益加劇。 在解決環(huán)境污染問題的研究中，活性炭因其具有的吸附有害物質(zhì)的能 力而得到廣泛應(yīng)用。

由于活性竹炭存在大量的微孔，使其具有巨大的比表面積(比表 面積在200～300m²/g)，但是，活性竹炭多孔的特點(diǎn)使得它機(jī)械強(qiáng)度較 低，在某些應(yīng)用領(lǐng)域難以達(dá)到理想的效果。怎樣利用活性竹炭的優(yōu)良 特性，研制一種既保持竹炭材料比表面積大、活性高的特點(diǎn)，又兼具 質(zhì)輕、強(qiáng)度高、耐蝕性強(qiáng)的新型多孔材料，是本發(fā)明的主要任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要目的是要在制備多孔炭基——陶瓷(以下簡稱炭基— —陶瓷)復(fù)合材料過程中，在1100℃高溫?zé)颇獊硎沾蓷l件下，采 取有效措施防止竹炭與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)而丟失.從而最大限度地保 持材料中活性炭的含炭率。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：以毛竹加工后的竹屑廢料為原料，采取磷 酸浸漬、干燥、培燒、碾磨、過篩獲得活性竹炭粉末；然后用硅溶膠 和氫氧化鋁制作抗氧化劑溶膠；接著取竹炭粉末和高嶺土，摻入 SiO₂-Al₂O₃系列溶膠和小米混合成泥團(tuán)形成干坯，上述干坯主要成份重 量配比如下：竹炭粉末70～75％，精制高嶺土10～15％，SiO₂-Al₂O₃溶 膠5～10％，小米15～20％；將干坯填埋置焦炭中，放在陶瓷坩鍋內(nèi)， 在900-1100℃條件下燒成，獲得炭基——陶瓷復(fù)合材料。

本發(fā)明由于一方面在原料配方中摻入抗氧化劑(選用Sio₂-AI₂O₃系列溶膠抗氧化劑)，在炭材料周圍形成抗氧化保護(hù)膜，有效阻止部分 炭與氧氣發(fā)生反應(yīng)，采用Sio₂-AI₂O₃系列溶膠抗氧化劑，又有助于莫 來石晶相的形成，提高炭基——陶瓷復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度.另一方面使 用焦炭粉作為埋燒用填埋劑，可以在1100℃燒制過程中消耗氧氣，進(jìn) 一步防止部分炭氧化，促進(jìn)莫來石晶相的形成.

本項(xiàng)發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有的顯著優(yōu)點(diǎn)：由非氧化物多孔活 性竹炭和氧化物陶瓷組分構(gòu)成的復(fù)合材料，大大強(qiáng)化了材料結(jié)構(gòu)，兼 具了竹炭、陶瓷兩種材料的優(yōu)點(diǎn)。這種環(huán)境友好型高效多孔炭基-陶瓷 復(fù)合材料生物陶粒比表面積大，生物活性好，可以替代傳統(tǒng)普通陶粒 和塑料填料，大大降低污水處理成本，提高污水處理效率。

圖1是本發(fā)明工藝流程圖

圖2是本實(shí)施例所得炭基-陶瓷復(fù)合材料掃描電子顯微鏡圖片

圖3是本實(shí)施例所得炭基-陶瓷復(fù)合材料X射線衍射圖譜

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例來解釋說明本發(fā)明：

1、竹炭的制取

我們采用磷酸活性法制取竹炭。具體制作過程(1)選取生長期三年 以上毛竹竹屑；(2)配制濃度為15％的磷酸；(3)將竹屑廢料在磷酸溶液 中浸泡6小時(shí)；(4)取出浸泡后的竹屑，放入烘箱干燥(干燥溫度80℃) (5)培燒干燥竹屑制成竹炭(6)碾碎、過篩獲得活性竹炭。

2、原料混合、成形和干燥

分別取70克竹炭粉末，10克精制高嶺土粉末和15克小米，干性 均勻混合，然后加入5克SiO₂-Al₂O₃系溶膠混合，稍稍攪拌，再加入 適量蒸餾水，將混合干料逐漸和成泥團(tuán)，將大塊泥團(tuán)制成直徑7～12 mm小泥球。

3、燒成

將球坯用焦炭粉包裹。放入陶瓷坩鍋內(nèi)，然后充填焦炭粉并加蓋密封。 將坩鍋放入電爐中，加熱燒制；在坩鍋110～150℃、560～650℃溫度 區(qū)間升溫速率要緩慢，過到900～1100℃溫度范圍時(shí)保溫2h，最高溫 度為1100

4、結(jié)果檢測

采用煮沸法測定炭基-陶瓷復(fù)合材料顆粒的顯氣孔率和體積密度， 抗壓強(qiáng)度利用抗力試驗(yàn)測得；并利用掃描電子顯微鏡(SEM)對樣品進(jìn) 行結(jié)構(gòu)形貌分析。從圖2中可以看出孔徑大小分布較均勻，其中最大 的孔徑約為100μm，從圖3的X射線衍射(XRD)圖中可以看出形成了 較好的莫來石晶相。