[發明專利]一種用于去除水中重金屬的過濾芯及其使用方法

有效

• 申請號: 202110360270.3
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN112978880B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發明（設計）人: 馬燕;伊曉輝;蘇二銳;滿其奎;李潤偉
• 申請（專利權）人: 寧波磁性材料應用技術創新中心有限公司
• 主分類號: B01D35/06
• 分類號: B01D35/06;C02F101/20
• 代理公司: 寧波元為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 33291
• 代理人: 趙興華

本發明提供一種用于去除水中重金屬的過濾芯及其使用方法。該過濾芯呈兩端開口的空心結構，一端開口為進口端，另一端開口為出口端；過濾芯材質是軟磁材料；過濾芯設置若干孔，孔自空心結構內側部穿透至外側。使用時，該過濾芯外加一個磁場，封閉過濾芯出口端，將包含磁性納米顆粒的水自進口端注入空心結構，磁性納米顆粒被過濾芯吸附，從而重金屬離子被吸附，水從孔中流出。本發明結構簡單，制作方便，具有過濾效果高，經濟實用，無二次污染的優點，經本發明的過濾芯過濾一次后，水中的重金屬濃度可從1.0mg/L顯著降低到低于WHO推薦的飲用水標準，在工業污水處理中具有良好的市場前景。

技術領域

本發明屬于磁性材料技術領域與污水重金屬處理技術領域，具體涉及一種用于去除水中重金屬的過濾芯及其使用方法。

背景技術

各種工業活動造成不少重金屬(如鉛、汞、鎘、鈷等)進入水中，這些重金屬有毒性作用，可以在食物鏈中累積，導致嚴重的生態和健康危害。

為了去除水中的重金屬，人們開發了各種方法，包括化學、物理、生物吸附等方法。其中，過濾、吸附是常用的方法，但是存在如下問題：

(1)過濾方法中，使用具有多孔結構的過濾芯進行過濾，但是目前的過濾芯材質大多采用尼龍、不銹鋼網等，在惡劣的環境下工作，易腐蝕。

(2)吸附方法中，磁性納米顆粒因其具有比表面積大、與水分離方便、易與不同化學基團功能化等優點，因此是吸附重金屬的一種有效吸附劑，該吸附劑需要與磁性材料、磁場配合使用，在磁場作用下使該磁性材料吸附磁性納米顆粒，從而吸附去除重金屬。其中，對磁性納米顆粒的吸附效率與磁性材料以及磁場強度有關。但是，目前該方法存在如下問題：

(a)目前，使用棒狀的磁性材料，在磁場作用下該結構的磁性材料對磁性納米顆粒的吸附效率有限；

(b)污水處理包括靜態污水處理與動態污水處理，當污水處理量大時，需要提高磁場；但是，目前靜態污水處理時磁場提高幅度有限，因此只能在小體積下工作，污水處理量小，實際大規模動態污水處理通常使用帶有磁感導線的高梯度磁選機，增加了成本。

發明內容

針對上述技術現狀，本發明將過濾與吸附相結合，提供一種用于去除水中重金屬的過濾芯，可高效、經濟、無二次污染地去除水中重金屬。

本發明的技術方案為：一種用于去除水中重金屬的過濾芯，其特征是：

所述過濾芯呈兩端開口的空心結構，一端開口稱為進口端，另一端開口稱為出口端；

所述過濾芯設置若干孔；每個孔自空心結構內側穿透至外側，并且孔徑自空心結構的內側至外側逐漸減小；

所述過濾芯材質是軟磁材料。

作為優選，自進口端至出口端方向，所述空心結構的內徑逐漸減小。

作為一種實現方式，所述過濾芯整體呈空心臺體結構，其橫截面結構不限，包括圓形、橢圓形、三角形、矩形以及其他正多邊形等。

作為優選，所述孔的孔徑在100um-100mm之間。

作為優選，所述過濾芯材質是軟磁鐵氧體。

本發明的過濾芯的制備方法不限。作為一種實現方式，采用3D打印方法制備，具體為：將軟磁材料顆粒分散在包含溶劑、粘合劑、分散劑等的預混液中形成漿料；使用該漿料通過3D打印方法得到過濾芯坯體，然后干燥、燒結，得到所述過濾芯。

利用本發明的過濾芯去除水中重金屬的方法如下：

(1)在水中加入磁性納米顆粒，磁性納米顆粒吸附水中的重金屬離子；