[發明專利]一種多孔氧化鋅陶瓷及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810772590.8
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN108585829A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 武曉楠;張躍
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C04B35/453
• 分類號: C04B35/453;C04B35/622;C04B38/00;B01J20/06;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明提供了一種多孔氧化鋅陶瓷及其制備方法和應用。該多孔氧化鋅陶瓷的制備方法包括如下步驟：向氧化鋅粉體的水基漿料中加入粘結劑得混合漿料，冷凍干燥，在700～900℃下進行燒結1.5～3h，即得；所述水基漿料中還包括分散劑，所述氧化鋅粉體的含量為10～40wt％。本發明采用氧化鋅粉體的水基漿料，結合粘結劑和分散劑，采用冷凍干燥和燒結工藝制備得到多孔氧化鋅陶瓷，工藝簡便，方便工業生產，對環境友好，無二次污染。本發明提供的制備方法得到的多孔氧化鋅陶瓷對重金屬離子有很好的吸附效果。

技術領域

本發明涉及吸附材料領域，更具體地，涉及一種多孔氧化鋅陶瓷及其制備方法和應用。

背景技術

重金屬污染對于環境和人類造成的危害已越來越多地為人們所熟知,隨著全球可持續發展戰略的進一步實施，對重金屬廢水的處理要求也將日益嚴格。目前，重金屬廢水處理方法主要有三類：第一類是廢水中重金屬離子通過發生化學反應除去的方法。第二類是使廢水中的重金屬在不改變其化學形態的條件下進行吸附、濃縮、分離的方法,包括吸附、溶劑萃取、蒸發和凝固法、離子交換和膜分離等。第三類是借助微生物或植物的絮凝、吸收、積累、富集等作用去除廢水中重金屬的方法,其中包括生物絮凝、生物化學法和植物生態修復等。傳統的化學、物理法處理成本高、效果不穩定，除了應用清潔生產和循環經濟技術從源頭上對重金屬的使用和排放進行遏制之外,還需要更多地研究和發展新型天然吸附劑、重金屬捕集劑和生物技術對重金屬污染的治理,發揮它們成本低、效率高的優勢，并加強多種治理技術的綜合應用，尋找治理重金屬污染新的有效途徑。

吸附法是利用吸附劑活性表面對重金屬離子的吸引來去除廢水中的重金屬離子的一種方法。吸附劑種類很多，常用的有活性炭，活性炭可以同時吸附多種重金屬離子，吸附容量大。但活性炭價格貴,使用壽命短,需再生,操作費用高。因此，近年來，國內外許多學者把注意力轉向尋找可替代的吸附材料。

傳統陶瓷材料因天然的脆性，在很長時間內其孔洞被認為是缺陷，通常都盡可能地避免；但相比于具有多孔結構的金屬及有機材料，陶瓷材料在耐高溫耐腐蝕方面的不可替代性，促進了早期(1930年代)多孔陶瓷技術的研究和發展。特別是近幾十年來,多孔陶瓷由于具有低熱傳導率，低密度，大比表面積，高滲透性，加之陶瓷材料良好的耐高溫、耐腐蝕、耐磨等特性，使其在工程應用中的需求日益增加。多孔陶瓷材料在氣體液體過濾、化工催化載體、吸聲減震、高級保溫材料等各個領域都有著廣泛的應用。多孔陶瓷的制備方法較多,典型的制備方法包括:浸漬法,添加造孔劑法，直接發泡法，擠壓法等。如何根據需求恰當地控制多孔陶瓷中孔的大小，形狀，以及數量尤為關鍵。盡管現階段對多孔陶瓷微觀結構的控制取得了較大進展，但是每種制備方法均有其自身的缺點,獲得的孔隙范圍均很有限。而冷凍干燥法作為一種新型的多孔材料成型工藝，一直受到近些年來研究者們的矚目。其獨特的開氣孔結構、可實現的近凈尺寸、可重復利用原材料的環保特性等，使這種工藝相對于其它膠態成型工藝有了更多的優勢和在不同領域更廣泛的應用。冷凍干燥法是利用物理方法冷凍或凝固陶瓷懸浮液(或漿料)、減壓干燥排除凝固相(溶劑)從而獲得多孔陶瓷的一種新型制備技術。由于冷凍干燥法獨特的優點，即在脫模和干燥過程中，依賴分子間范德華力使坯體緊密結合,所以在很長時間內都作為一種近凈型技術來制備大尺寸形狀復雜的密實陶瓷以克服在制備過程中收縮大和韌性低兩個缺點。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種多孔氧化鋅陶瓷的制備方法，該制備方法包括如下步驟：

向氧化鋅粉體的水基漿料中加入粘結劑得混合漿料，冷凍干燥，在700～900℃下進行燒結1.5～3h，即得；所述水基漿料中還包括分散劑，所述氧化鋅粉體的含量為10～40wt％。

其中，固含量是指氧化鋅粉體的含量，氧化鋅粉體的含量是以含有氧化鋅粉體和分散劑的水基漿料計。

在本發明一個優選實施方式中，為了提高孔的均勻度以及氣孔率，所述氧化鋅粉體的含量為30wt％。