[發(fā)明專利]一種采用納米碳纖維作助濾劑過濾無機微納米顆粒的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810200345.6
• 申請日: 2008-09-24
• 公開（公告）號: CN101402009A
• 公開（公告）日: 2009-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李平;趙茜;周興貴;朱貽安;張曉芳;黃伊麗;曹堯杰
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01D37/02
• 分類號: B01D37/02;B01J20/20
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 徐 迅;張 睿

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及采用納米碳纖維作為助濾劑來促進無機微納米顆粒過濾的方法，以解決無機微納米顆粒過濾難的問題。其應用范圍可涉及食品、藥品、化學品、催化劑等生產(chǎn)和使用過程，以及廢水、廢物等處理過程，在這些過程中通常需要進行無機微納米顆粒的液相分離操作。

背景技術(shù)

過濾是利用介質(zhì)將懸浮液中固形物截留形成濾餅，而液體則穿過介質(zhì)被澄清，由此達到液固分離的目的。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，特別是納米科技的進步，需要進行過濾的物料日益增多，其中不少屬難過濾物料，如無機微納米顆粒，由于顆粒尺寸小，當采用大孔過濾介質(zhì)時，顆粒易穿透滲漏，當采用小孔過濾介質(zhì)時，則流體阻力大，過濾時間長，造成人力、物力的浪費和能源的消耗。解決難過濾問題的一個重要手段是靠助濾劑來強化過濾。助濾劑是一種幫助過濾的物質(zhì)，一方面可吸附同在液相中的微納米固體顆粒，避免顆粒穿濾；另一方面，助濾劑形成的濾餅具有大量堆積孔，可截留濾液中的顆粒，避免顆粒阻塞過濾介質(zhì)的通道，從而加速過濾。

目前助濾劑的種類有硅藻土助濾劑、珍珠巖助濾劑、纖維助濾劑、石棉助濾劑、碳助濾劑等。其中用量最多的是硅藻土助濾劑.占助濾劑總量的56％以上，而且使用十分廣泛。硅藻土具有比表面積大、吸附性能強、化學穩(wěn)定性好等優(yōu)異的理化性質(zhì)，是一種優(yōu)良的水處理劑。但在污水水處理時，需將其進行適當?shù)母男蕴幚恚拍苡辛己玫奶幚硇Ч夜柙逋林鸀V劑不能用于強堿性原液的過濾。珍珠巖助濾劑與硅藻土性質(zhì)類似，其應用僅次于硅藻土。但在過濾苛性堿或酸性液體時，珍珠巖的某些成分同樣會發(fā)生部分溶解。纖維素助濾劑可用于過濾熱堿溶液或濾餅要求煅燒的場合，但是其成本高、過濾性能差，所以應用范圍要比硅藻土或珍珠巖小得多。石棉助濾劑纖維極細，使濾板具有很大的空隙率，能截留小顆粒，且過濾阻力小，但是石棉有礙健康，現(xiàn)在已很少使用此種助濾劑。炭助濾劑具有化學穩(wěn)定性的優(yōu)點，可用于熱堿溶液過濾(甚至纖維素助濾劑也會化軟和溶解的場合)或要將濾餅煅燒等情況下的過濾。然而，由于炭助濾劑通常也是粉末形態(tài)，其過濾效率很低。

雖然助濾劑對解決工業(yè)中難過濾物料的過濾問題起著很重要的作用，但國內(nèi)外對助濾劑的研究工作做得不多，致使目前助濾劑的品種較少。

納米碳纖維(CNF)是一類新型準一維纖維狀的類石墨材料，直徑一般小于200nm，長度為μm—mm不等。具有優(yōu)異的物理化學性質(zhì)如較大的比表面積，很高的機械強度，可與石墨媲美的導電性能，較好的化學穩(wěn)定性等而開始受到重視。越來越多的研究者探索納米碳纖維作為催化劑載體、電極材料、高效吸附劑(特別是儲氫材料)和聚合物結(jié)構(gòu)增強添加劑等方面的應用潛力。但目前尚未有人將CNF用作助濾劑，來解決無機微納米顆粒的液相分離問題。

因此，本領(lǐng)域迫切需要提供一種將CNF用作助濾劑使無機微納米顆粒得到過濾的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種無機微納米顆粒的過濾方法。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種納米碳纖維的用途。

在本發(fā)明的第一方面，公開了一種無機微納米顆粒的過濾方法，所述的方法包括步驟：

(a)將含有無機微納米顆粒的溶液和納米碳纖維接觸后通過過濾介質(zhì)使無機微納米顆粒和液體分離；

所述的無機微納米顆粒與納米碳纖維的重量比為0.05—50:1。

在另一優(yōu)選例中，所述的無機微納米顆粒粒徑為1納米—10微米；選自金屬氧化物、非金屬氧化物、復合氧化物、硅鋁分子篩、或不溶性無機鹽。

在另一優(yōu)選例中，所述的納米碳纖維長度和外徑之比為20000：1—2:1。

在另一優(yōu)選例中，無機微納米顆粒與納米碳纖維的重量比為0.1—10:1。

在另一優(yōu)選例中，無機微納米顆粒與納米碳纖維的重量比為0.25—4:1。

在另一優(yōu)選例中，所述的無機微納米顆粒粒徑為10納米—5微米。

在另一優(yōu)選例中，將含有無機微納米顆粒的溶液和納米碳纖維混合后通過過濾介質(zhì)使無機微納米顆粒和液體分離。

在另一優(yōu)選例中，將含有無機微納米顆粒的溶液和過濾介質(zhì)上的納米碳纖維濾餅接觸后通過過濾介質(zhì)使無機微納米顆粒和液體分離。

在本發(fā)明的第二方面，提供了一種納米碳纖維的用途，所述的納米碳纖維用作過濾無機微納米顆粒的助濾劑。

在另一優(yōu)選例中，所述的無機微納米顆粒粒徑為1納米—10微米；選自金屬氧化物、非金屬氧化物、復合氧化物、硅鋁分子篩、或不溶性無機鹽。

據(jù)此，本發(fā)明提供了一種將CNF用作助濾劑使無機微納米顆粒得到過濾的方法。

附圖說明