[發(fā)明專利]一種納米級振濾材料及其應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210277431.3
• 申請日: 2012-08-07
• 公開（公告）號: CN102836591A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設計）人: 李捍東
• 申請（專利權(quán)）人: 中國環(huán)境科學研究院
• 主分類號: B01D39/06
• 分類號: B01D39/06;B82Y30/00;C02F9/04
• 代理公司: 北京法思騰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11318
• 代理人: 高宇

技術領域

本發(fā)明涉及水凈化處理領域，具體地，本發(fā)明涉及一種納米級振濾材料及其應用。

背景技術

目前，全世界都面臨著淡水資源緊缺的問題。我國600多座城市中,有400多座城市缺水，每年的缺水量達到60億立方米。資料表明,若能將工業(yè)廢水、城市污水的深度處理后回用,可解決城市的缺水需求，緩解水資源的短缺問題（張杰，曹開朗.給水排水，2003，29（6），29～31）。指根據(jù)用水目的，將水源水、工業(yè)廢水等經(jīng)深度處理后直接利用。國內(nèi)外常用的深度處理主要有臭氧氧化、活性炭吸附和膜分離、光催化氧化等方法（曹慶蘭.科技情報開發(fā)與經(jīng)濟，2004，14（11），29～31；薛飛等.工業(yè)安全與環(huán)保，2005，31（5），36～38）。用上述方法進行水源水及廢水回用的深度處理效果顯著（Ralf，等.Chem.Eng.Technol，1998，21（4），356～358；Richard,等.Pergamon,1995，29(1):95～100;Herrera.Chemosphere,2000,40,323～327;傳秀云.礦物巖石地球化學通報，2005,24(2),110～113），但存在成本高、運行費用大、粉末狀二氧化鈦難以回收等問題。

相比其他處理方法，火山巖具有質(zhì)輕、不易破碎、表面粗糙、多孔、通過曝氣或機械攪拌很容易使其流化或懸浮于水面等優(yōu)點，易于達到較好的光吸收效率和反應物的傳質(zhì)效果，提高處理效率。火山巖沙狀粒子濾材的粒徑大多為微米級（可至數(shù)毫米）左右，對污染物的去除效果達40%～80%。但是，其去除效果還有提升的可能，由于微米級顆粒較納米級的顆粒大，從表面效應、小尺寸效應來看都不占優(yōu)勢，因此處理效果較納米級顆粒相差較大。為此本發(fā)明將火山巖沙狀粒子濾材的粒徑由微米級提高到納米級，即濾材的粒徑為1nm～100nm之間，其間有無數(shù)的空隙，該空隙可以捕捉來自于振濾水中各種各樣的物質(zhì)，將其去除。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種納米級振濾材料。

本發(fā)明的另一目的是提供上述納米級振濾材料的應用。

本發(fā)明的凈水用濾材，其為粒徑1nm～100nm的火山巖沙狀粒子。

根據(jù)本發(fā)明的納米級振濾材料，所述濾材的每個粒徑中有很多套層構(gòu)成（約60～80個套層），每一套層有5～50個孔，納米材料以其獨特的結(jié)構(gòu)、物理和化學性能，如表面效應、小尺寸效應、量子效應和宏觀量子隧道效應等引起了研究者的極大關注。在這里主要是利用納米材料的表面效應和小尺寸效應，包括零維的納米顆粒。每一套層中有無數(shù)個電極構(gòu)成，即有無數(shù)個正電荷與負電荷存在，正負電荷相互吸附而構(gòu)成了電極，這樣就可以將水中的各種正負離子等得以高效的處理。

本發(fā)明的納米級振濾材料是由火山巖原料經(jīng)過選礦、精加工與活化等一系列工藝加工而成，其主要成份為硅、鋁、鈣、鈉、鎂、鈦、錳、鐵、鎳、鈷和鉬等幾十種礦物質(zhì)和微量元素，表觀為不規(guī)則顆粒，顏色為黑褐色或灰褐色，多孔質(zhì)輕，顆粒的粒徑制成1nm-100mm。其化學成分SiO₂、CaO、MgO、Fe₂O₃、Al₂O₃的含量分別為43.27%、9.86%、1.49%、11.86%、14.71%。

根據(jù)本發(fā)明的納米級振濾材料的制備是采用機械球磨法并添加助磨劑實現(xiàn)粉末的納米化，可制得粒徑小于100nm的微粒。

機械球磨步驟：

機械球磨法是利用各元素粉末在攪拌或轉(zhuǎn)子高能球磨機中進行高能球磨,并采用保護性氣氛,防止粉末氧化。在球磨過程中,利用金屬球?qū)Ψ勰w的碰撞而使粉末晶塊細化。而且在球磨過程中粉末體反復發(fā)生混合,碰撞,溫度升高,冷焊與撕裂,各元素粉末混合達到非常均勻的程度,并且形成納米晶的超飽和固溶體和非晶相。機械球磨過程步驟如下:

1.顆粒扁平化過程；

2.焊接過程；

3.等軸晶的形成過程；

4.隨機薄片的形成過程；

5.隨時間的增加而最終達到的穩(wěn)定化過程。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施方案，本發(fā)明的凈水用振濾材可以用于水源水、工業(yè)廢水、城市污水等的深度處理后直接利用或回用，優(yōu)選其在高速振濾凈水機凈化水的過程中的應用。

高速振濾凈水機是由一組振濾罐(2個)組成，其罐體材質(zhì)為不銹鋼，再加上其他的一些配管及電器設備。工作運轉(zhuǎn)時的震濾壓力通常為1.2～1.5kg/cm²。