一种泡沫陶瓷生态滤材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种泡沫陶瓷生态滤材及其制备方法，以具有三维网状结构和贯通气孔的聚氨酯泡沫作为吸浆成型材料、以硅藻泥为基材制备泡沫陶瓷生态滤材，由以下重量份原料制得陶瓷浆料：硅藻泥56‑64份；高岭土15‑18份；石灰石7‑8份；钾长石10‑13份；膨润石8‑11份以及水24‑76份。本发明专利技术经过反复配料试验，提供了一种原料简单的泡沫陶瓷生态滤材配方，同时改进现有的烧制方法，分步升温烧结的方式制得孔隙多、比表面积大、富含多种天然矿物质，具有净化水质以及释放负氧离子等功效的泡沫陶瓷生态滤材，该滤材不仅能通过吸附净化水质，还能够渗透过滤净化水质，使用效果好，应用范围广。

A foam ceramic ecological filter and its preparation method

The invention discloses a foam ceramic ecological filter and its preparation method. A polyurethane foam with a three-dimensional network structure and a perforated hole is used as the pulp absorbing material and the diatom mud as the base material to prepare the foam ceramic ecological filter material. The ceramic slurry is prepared from the following weight raw materials: 56 diatom mud 64 copies, and 15 kaolin clay 18 parts; Limestone is 7 to 8, potassium feldspar 10, 13, bentonite 8, 11, and water 24, 76. After repeated batching experiments, the invention provides a simple formula for the foam ceramic ecological filter material. At the same time, it improves the existing burning method, and makes a large number of pores, large specific surface area, rich natural minerals, and has the effect of purifying the water quality and releasing negative oxygen ions. As a kind of filter material, the filter material can not only purify the water quality by adsorption, but also can purify the water quality by percolation filtration.

【技术实现步骤摘要】
一种泡沫陶瓷生态滤材及其制备方法
本专利技术属于水生态滤材领域，具体涉及一种泡沫陶瓷生态滤材及其制备方法。
技术介绍
水是生命之源，生命活动都离不开水，水质的优劣与生命的生长、发育以及繁衍密切相关。在水产养殖方面，水中的细菌、固体微粒以及代谢废物也将污染水质，从而影响鱼、虾、蟹等水产品的正常生长。现有的水族滤材透气、透水性效果一般，孔隙率较低，比表面积较小，在使用一段时间后，水族滤材表面会出现一层菌膜，但随着菌膜厚度的增加，菌膜易发生自动脱落，影响水质。泡沫陶瓷是一种含有较多孔洞的无机非金属材料，并且能够利用材料中孔洞的结构或表面积，结合材料本身的材质，来达到所需要的物理及化学性能的材料。硅藻泥是一种纳米级的多孔材料(微孔直径约0.1-0.2微米)，孔隙率高达90％，规则、整齐地排列成圆形和针形，其单位面积上的微细孔数量比木炭还要多出数千倍；其主要成分为蛋白石，富含多种有益矿物质，质地轻软；作为一种优质的水生态滤材，具有极强的物理吸附性能和离子交换性能，可吸附水中的细菌、微细颗粒和病毒，并缓慢持续释放负氧离子，能有效分解甲醛、苯、氡气等有害物质。中国专利CN106187308A公开了一种多孔硅藻土陶瓷及其制备方法，以硅藻土为基材，添加发泡剂、稳泡剂和分散剂等助剂，经过机械搅拌、注浆成型、固化和脱模等工艺，在1000℃～1300℃条件下烧结制得多孔硅藻土陶瓷。目前，多孔陶瓷滤材的制备原料大多需要外加多种助溶剂和粘结剂等有机助剂，此类原料配方复杂，滤材在净化水质的过程中可能析出有害助剂污染水质；同时，传统的多孔陶瓷滤材开口气孔一般分布在滤材表面，内部多为闭口气孔，比表面积和孔隙率相对较低，通过物理吸附来净化水质而不能进行渗透过滤净化水质，净化效果和应用范围有限。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种原料简单的泡沫陶瓷生态滤材配方，同时改进现有的烧制方法，采用聚氨酯泡沫作为吸浆成型材料，分步升温烧结的方式制得孔隙多、比表面积大、富含多种天然矿物质，具有净化水质以及释放负氧离子等功效的泡沫陶瓷生态滤材，该滤材不仅能通过吸附净化水质，还能够渗透过滤净化水质，使用效果好，应用范围广。本专利技术的技术方案如下：一种泡沫陶瓷生态滤材，其特征在于：所述泡沫陶瓷生态滤材即将聚氨酯泡沫浸泡于浆料中进行挂浆，经过干燥、高温焙烧所得；所述聚氨酯泡沫内部具有三维网状结构的开口气孔；所述浆料由以下重量份原料制得：硅藻泥56-64份；高岭土15-18份；石灰石7-8份；钾长石10-13份；膨润石8-11份；水24-76份。优选的，所述浆料由以下重量份的原料制得：硅藻泥57份、高岭土16份、石灰石7份、钾长石10份、膨润石9份以及水42份。优选的，所述浆料由以下重量份的原料制得：硅藻泥63份、高岭土17份、石灰石8份、钾长石12份、膨润石10份以及水47份。一种泡沫陶瓷生态滤材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)浆料制备：分别对硅藻泥、高岭土、石灰石、钾长石和膨润石进行研磨并且过150-300目筛，得到细原料；将硅藻泥、高岭土、石灰石、钾长石和膨润石的细原料用混料搅拌机搅拌均匀，得到混合配料；将混合配料与水混合，得到固含量为60％～80％的浆料；(2)聚氨酯泡沫预处理：将40-80PPI的聚氨酯泡沫放置于pH值为8.0-10的碱性溶液中浸泡25-35分钟，再将碱性溶液浸泡后的聚氨酯泡沫放置于质量分数为0.5％的羟甲基纤维素中浸泡5-10小时进行表面活性处理；(3)吸浆成型：将预处理后的聚氨酯泡沫浸入浆料中进行初次挂浆，对初次挂浆后的聚氨酯泡沫进行初次干燥；将初次干燥后的聚氨酯泡浸入浆料中进行二次挂浆，对二次挂浆后的聚氨酯泡沫进行二次干燥，得到泡沫陶瓷生坯；(4)将二次干燥后的泡沫陶瓷生坯加热，从室温25℃以2.5℃/分钟～2.8℃/分钟的升温速率均匀升温7小时至1075℃～1201℃后保温2小时；(5)保温后以3.0℃/分钟～3.5℃/分钟的升温速率均匀升温1小时升至1255℃～1411℃的烧结温度后保温8小时，即得泡沫陶瓷生态滤材。优选的，挂浆后的所述聚氨酯泡沫在高温焙烧过程中被烧除，浆料经高温烧结形成陶瓷微颗粒；所述陶瓷微颗粒相互联结，形成相互交错的三维网状结构。优选的，步骤(1)中原料的研磨方法为：将研磨介质与待研磨原料按照质量比为15％～20％的比例加入球磨机内混合研磨12小时；所述研磨介质为直径120毫米的鹅卵石或高铝瓷球。优选的，步骤(3)中初次挂浆时间为2～4小时，二次挂浆时间为1～2.5小时。优选的，步骤(3)中初次干燥和二次干燥均在真空干燥箱中进行，其真空干燥工艺参数均为：干燥温度90～110℃，干燥时间4～9小时。优选的，步骤(4)和步骤(5)的高温烧结过程均为有氧常压烧结。本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术提供了一种简单的陶瓷滤材配料，该滤材采用硅藻泥作为基材，硅藻泥质地轻软，富含多种有益矿物质，是一种水族生物非常喜爱的多孔材料，可吸附水中的细菌、微细颗粒和病毒，并缓慢持续释放负氧离子，具有极强的物理吸附性能和离子交换性能，净化水质效果显著。2、本专利技术提供了一种优质的泡沫陶瓷生态滤材，该滤材具有三维网状结构和开口气孔，网络状的开口气孔既可以作为物理吸附材料，通过吸附水中的病毒、固体微粒和细菌，又可以作为渗透过滤材料，将粒径较大的固体颗粒拦截，净化效果好，使用范围广。3、本专利技术提供了一种多孔的陶瓷滤材，该滤材孔隙率高，比表面积大，可同时为大量的硝化细菌提供生活场所，促进硝化细菌分解水中污染物；使用一段时间后将该滤材从水中取出，可通过清洗有效将其孔隙中附着的厚菌膜以及吸附的固体微粒去除，利用率高，可节约成本。4、本专利技术采用聚氨酯泡沫吸浆成型，焙烧后其内部形成的孔隙排列均匀有序，在密度降低、孔隙率提高的同时，还具有较高的抗压强度。5、本专利技术改进了原有陶瓷滤材一次高温烧结的方式，采用分步升温烧结的方式，设置初次、二次干燥脱水过程，防止烧结过程中滤材出现裂纹以及对陶瓷滤材表面的损坏；将升温、保温和再升温过程结合，使得滤材内部均匀受热，能够烧透，保证滤材结构稳定。6、本专利技术提供两次挂浆、干燥的方法，可促进浆料充分渗入聚氨酯泡沫内部，使浆料充分填满聚氨酯泡沫的孔隙，提高焙烧后滤材的连续性和强度，防止吸浆补不充分而导致焙烧后滤材开裂或松垮。具体实施方式为了更好的理解本专利技术，下面通过实施例对本专利技术进进一步说明，实施例只用于解释本专利技术，并不会对本专利技术构成任何限定。实施例1：根据前述的一种泡沫陶瓷生态滤材的制备方法，按以下步骤制成：首先，分别对硅藻泥、高岭土、石灰石、钾长石和膨润石进行研磨并且过270目筛，得到细原料，将如下重量组份的硅藻泥56份、龙岩高岭土16份、石灰石8份、钾长石12份和膨润石9份的细原料用混料搅拌机搅拌均匀，得到混合配料，过筛的主要目的是除去未研磨充分的大块原料，使坯料更加均匀且更容易渗入聚氨酯泡沫内部；将混合配料与67份水混合，得到固含量为60％的浆料；将60PPI的聚氨酯泡沫放置于pH值为9的氢氧化钠溶液中浸泡35分钟，再将浸泡后的聚氨酯泡沫放置于质量分数为0.5％的羟甲基纤维素中浸泡6小时进行表面活性处理，使聚氨酯泡沫更容易吸附浆料，减少聚氨酯泡沫内部未充分吸浆而导致泡沫陶瓷松垮；其次，将预处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种泡沫陶瓷生态滤材，其特征在于：所述泡沫陶瓷生态滤材即将聚氨酯泡沫浸泡于浆料中进行挂浆，经过干燥、高温焙烧所得；所述聚氨酯泡沫内部具有三维网状结构的开口气孔；所述浆料由以下重量份原料制得：硅藻泥56‑64份；高岭土15‑18份；石灰石7‑8份；钾长石10‑13份；膨润石8‑11份；水24‑76份。

【技术特征摘要】
1.一种泡沫陶瓷生态滤材，其特征在于：所述泡沫陶瓷生态滤材即将聚氨酯泡沫浸泡于浆料中进行挂浆，经过干燥、高温焙烧所得；所述聚氨酯泡沫内部具有三维网状结构的开口气孔；所述浆料由以下重量份原料制得：硅藻泥56-64份；高岭土15-18份；石灰石7-8份；钾长石10-13份；膨润石8-11份；水24-76份。2.如权利要求1所述的一种泡沫陶瓷生态滤材，其特征在于，所述浆料由以下重量份的原料制得：硅藻泥57份、高岭土16份、石灰石7份、钾长石10份、膨润石9份以及水42份。3.如权利要求1所述的一种泡沫陶瓷生态滤材，其特征在于，所述浆料由以下重量份的原料制得：硅藻泥63份、高岭土17份、石灰石8份、钾长石12份、膨润石10份以及水47份。4.一种泡沫陶瓷生态滤材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：浆料制备：分别对硅藻泥、高岭土、石灰石、钾长石和膨润石进行研磨并且过150-300目筛，得到细原料；将硅藻泥、高岭土、石灰石、钾长石和膨润石的细原料用混料搅拌机搅拌均匀，得到混合配料；将混合配料与水混合，得到固含量为60%~80%的浆料；聚氨酯泡沫预处理：将40-80PPI的聚氨酯泡沫放置于pH值为8.0-10的碱性溶液中浸泡25-35分钟，再将碱性溶液浸泡后的聚氨酯泡沫放置于质量分数为0.5%的羟甲基纤维素中浸泡5-10小时进行表面活性处理；吸浆成型：将预处理后的聚氨酯泡沫浸入浆料中进行初次挂浆，对初次挂浆后的聚氨酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄敬青，
申请(专利权)人：福建贝迪陶瓷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35