[發明專利]一種天然海綿狀濾芯的制備方法及其在水處理中的應用

有效

• 申請號: 202010929429.4
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112023526B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 王建友;趙博武
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: B01D39/16
• 分類號: B01D39/16;B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/40;C02F1/28;C02F1/00;C02F101/30
• 代理公司: 北京沁優知識產權代理有限公司 11684
• 代理人: 胡妍

本發明提供一種天然海綿狀濾芯的制備方法，包括以下具體步驟：S1：海綿狀材料的制備；S2：植物基粉體的制備；S3：濾芯的制備；S3.1：將多根S1制得的海綿狀材料扎成柱狀，放置在上下開口的外柱內，使海綿狀材料與外柱內壁緊密接觸，得到帶有海綿狀材料的外柱；S3.2：將S2制備的植物基粉體置于去離子水或無水乙醇中，攪拌，得到均勻的懸濁液；S3.3：將S3.2制得的懸濁液填充至帶有海綿狀材料的外柱內，得到天然海綿狀濾芯。本發明所制備的濾芯具有油品內微量水分去除、含油廢水除油以及廢水中顆粒物、懸浮物以及染料分子染料吸附截留的功能，且具有較高的分離效率。

技術領域

本發明涉及一種天然海綿狀濾芯的制備方法及其在水處理中的應用，屬于環境功能材料技術領域。

背景技術

目前常用于水處理工業的濾芯主要有礦物質濾料、活性炭和以PP棉濾網為主的有機濾料等。以上濾料除天然帶有多孔結構的礦物質濾料外，其余濾料在制備過程中需人為在基底材料上通過物理或化學方法形成多孔結構，來形成流體通道和達到增大材料比表面積的目的。當分離目標物對濾材表面的浸潤性有較高要求時，則需要更為復雜的改性步驟以及價格高昂的改性藥劑、機械設備等輔助實施。

處于生長狀態的各種植物在其體內進行水分、無機鹽和養料傳輸時，會形成具有一定規則形狀的多孔傳輸通道，同時還合成了一系列天然化合物。近年來，采用植物體部分器官為原料制備濾芯已成為研究的新熱點。

中國專利申請CN201910253763.X公開了一種植物果殼濾料及其制作工藝，該專利使用核桃殼、玉米芯和桃殼材料進行加工制作，制備過程需篩選去雜質、再破碎成150目的微粒，隨后在85℃-90℃烘干機內脫脂3小時，最終還需用電熱爐進行碳化方能制得植物果殼濾料。該專利雖然采用了的天然植物材料作為原料，但核心工藝還是碳化，在濾料制備的過程中脫脂和碳化步驟需要耗費大量的電能，增加了濾料的生產成本。

中國專利申請CN201910017106.5公開了一種生物基濾芯的制備方法，該專利通過水熱法得到微炭化、膨化植物纖維，再對膨化植物纖維乙酰化，最終再與預糊化淀粉、聚乙烯醇、抗菌劑一起攪拌均勻，制得均相體漿料，再進行水蒸氣發泡、熱壓成型得到生物基濾芯。該專利對植物纖維原料的改性步驟復雜、還需要各種設備輔助制備，因此限制了此類材料的大規模推廣制備。

中國專利申請CN 105169748A公開了燈芯草在油水分離過程中的應用，該專利直接使用燈芯草草芯、無需復雜的改性步驟，利用單根草芯兩端的液位差形成的虹吸現象來實現油水混合物的連續自動化分離。但該專利主要使用的是單根草芯進行油水乳液分離，處理能力較低，流速調節范圍小。此外，當乳化劑及乳液中的水分逐漸被吸附到材料表面時，因單根草芯不能進行反沖洗操作材料很快就會失去原有的功能性。綜上可知，較大的濾凈水處理總量、可反沖洗的天然海綿狀植物莖有望能夠延長濾芯的使用壽命、減少濾芯的更換頻率，且可能在工業水處理領域實現大規模應用。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的第一目的在于提供一種天然海綿狀濾芯的制備方法。

本發明的第二目的在于提供上述方法制備的天然海綿狀濾芯在水處理中的應用。

為了實現上述第一目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：一種天然海綿狀濾芯的制備方法，包括以下具體步驟：

S1：海綿狀材料的制備

將植物莖自然條件下晾曬，風干，將植物莖內海綿狀材料與外皮剝離，得到海綿狀材料，備用；

具體的，將莖從植物體上收割下來，在陽光充足的室外進行自然晾曬，再放置陰涼通風處進行風干處理，風干至水分含量0.5-10％即可，降低植物莖的水分含量，有助于莖內海綿狀材料與外皮的剝離。