一种填充多孔物质且表面多孔空心球的制造和使用方法技术

本发明专利技术涉及一种填充多孔物质且表面多孔空心球，该球体中空，球体表面分布有微孔，微孔可为圆形、椭圆形、多边形、或随机的几何形状、或它们的任何组合。球体内部填充有填充材料如活性炭、树脂类材料、含硅和/或铝元素且含有直链和/或环状官能团的有机物。该表面多孔空心球是由上下两个半球形壳体螺纹连接/卡扣而成的。微孔通过金刚石打孔法、激光打孔法、超声波打孔法在所述两个半球形壳体的表面制造而成。本发明专利技术还涉及将表面多孔空心球用于去除或回收目标液体中需要分离的有机化合物或无机化合物或重金属离子的用途。

Manufacturing and using method of porous material filled with porous hollow spheres

The present invention relates to a hollow sphere filled with porous material and porous on the surface. The sphere is hollow, and the surface of the sphere is distributed with micropores. The micropores may be circular, elliptical, polygonal, or random geometric shapes, or any combination of them. The sphere is filled with filling materials such as activated carbon, resins, organic compounds containing silicon and/or aluminum elements and containing linear and/or cyclic functional groups. The surface porous hollow sphere is formed by thread connection / buckle of the two hemispherical shells. The micropores are made on the surface of the two hemispherical shells by diamond drilling, laser drilling and ultrasonic drilling. The invention also relates to the use of surface porous hollow spheres for removing or recovering organic or inorganic compounds or heavy metal ions that need to be separated from the target liquid.

【技术实现步骤摘要】
一种填充多孔物质且表面多孔空心球的制造和使用方法
本专利技术涉及多孔物质设备，具体涉及一种填充有多孔物质的表面多孔空心球，其可用于捕捉或吸附金属离子、无机物质和有机物质。本专利技术还涉及采用该表面多孔空心球来吸附金属离子、无机物质和有机物质的方法。
技术介绍
工业废液和医药废液往往含有严重威胁环境和生态系统的化学物质如重金属离子，如果其未经过任何处理直接进入生态环境将会造成严重的水体和土壤污染。由于重金属离子在自然环境中难以消除，并且可以在动植物中逐步富集，如果人体摄入这些动植物就会对自身造成严重危害。又例如，在医药生产行业中，由于药用植物在种植过程中使用的农药不可避免会有残留，这些残留的农药分子可能进入提取物中，从而对使用这些提取物的人造成危害。随着人民群众的健康和环保意识的日益提高，环保法规以及医药行业法规的日益严格，对威胁环境和生态系统的化学物质的消除和回收的需求日益增加。虽然已报道了使用直链与环状多孔材料来去除或者回收捕捉或吸附金属离子和有机杂质(如JohnsonMattheyFinland公司QuadraPureTM产品，Silicycle公司产品，Phosphonics公司SPM36和SEM26产品，Fuji-silysiachemicalLtd.产品，CabotCorporation公司活性炭产品，Calgon公司活性炭产品，Jacobi公司活性炭产品，Thermax系列产品，DOW公司AMBERLYSTTM产品)，但是当前的使用方式均是将多孔材料直接投放进入含有有机杂质和金属杂质的目标溶液中，待目标物质溶液中的目标物质被充分吸附之后通过过滤或者抽滤的方式将目标溶液和多孔材料分离。在工业生产中，这种方式经常因工业溶液分离效率低下导致生产效率下降。而且分离效率低，有时候分离过程完成后仍然有目标物质残留在液体物料中。另外，有些溶液自身流动性较差，通过过滤的方式分离目标溶液和多孔材料非常困难。
技术实现思路
本申请的专利技术人针对上述问题，提出了一种表面多孔空心球及其制造方法和使用方法。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：根据本专利技术一个具体实施方式，提供了一种表面多孔空心球，其中，球体中空，球体表面分布有微孔；并且所述微孔可为圆形、椭圆形、多边形、或随机的几何形状、或它们的任何组合；中空的球体内填充有多孔物质或填充有多孔物质的一个或者多个滤袋。根据本专利技术的一个实施例的表面多孔空心球，其中，所述多孔物质为活性炭、树脂类材料、含硅和/或铝元素且含有直链和/或环状官能团的有机物的任一种或其组合物。根据本专利技术的一个实施例的表面多孔空心球，其中，所述多孔物质占球体容积的0.000001％至99.99999％。根据本专利技术的一个实施例的表面多孔空心球，其中，所述表面多孔空心球由上下两个半球形壳体螺纹连接/卡扣/粘合而成。根据本专利技术的一个实施例的表面多孔空心球，其中，所述多孔物质的粒径为15μm-5000μm，所述表面多孔空心球的体积为2cm3-约2000cm3。根据本专利技术一个具体实施方式，提供了一种制造如上所述任一表面多孔空心球的方法，其步骤为：首先，通过模具制造形成所述表面多孔空心球的两个半球形壳体；然后，通过金刚石打孔法、激光打孔法或超声波打孔法在所述两个半球形壳体的表面制造所需的微孔。根据本专利技术的一个实施例的制造表面多孔空心球的方法，其中，所述半球形壳体是将树脂、金属或合金熔体浇铸于模具中冷却之后而形成的。根据本专利技术的一个实施例的制造表面多孔空心球的方法，其中，所述半球形壳体是通过模具冷加工热塑性塑料、合金或金属而成的。根据本专利技术一个具体实施方式，提供了一种将如上所述任一表面多孔空心球用于去除或回收目标液体中需要分离的有机化合物、无机化合物或重金属离子的用途。根据本专利技术一个具体实施方式，提供了一种将如上所述任一表面多孔空心球用作非液态催化剂载体的用途。本专利技术的填充有多孔物质的表面多孔空心球能够发挥高效的有机物或无机物吸附功能以将其捕捉或去除的功能，且能够在吸附过程完成后快速与液体分离，物质的吸附效率高，制造和使用成本低。附图说明图1是本专利技术的填充有多孔物质的表面多孔空心球的示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。表面多孔空心球为，球体中空，球体表面分布着大量微孔，球体内部填充有多孔物质或填充有多孔物质的一个或者多个滤袋。微孔的存在允许球体内部与外部环境进行物质交换。微孔的形状可为圆形、椭圆形、任意的多边形如四边形和三角形的任何一种，当然也可以在一个空心圈的表面同时存在上述多种形状的微孔。微孔的面积可以为100μm2-400000μm2，例如具体地可以为约100μm2、1000μm2、2000μm2、3000μm2、4000μm2、5000μm2、6000μm2、7000μm2、8000μm2、9000μm2、10000μm2、12000μm2、13000μm2、14000μm2、15000μm2、16000μm2、17000μm2、18000μm2、19000μm2、20000μm2、21000μm2、22000μm2、23000μm2、24000μm2、25000μm2、26000μm2、27000μm2、28000μm2、29000μm2、30000μm2、40000μm2、50000μm2。微孔孔径可以为1-250μm。多孔物质的粒径上限可以为15μm-5000μm，例如具体地为5000μm、2000μm、1000μm、900μm、700μm、500μm、400μm、300μm、250μm、200μm、150μm、100μm、50μm、15μm。本专利技术的表面多孔空心球是两个半球形壳体部分构成的，两个半球形壳体部分通过旋钮或螺纹连接，或者卡扣为一体。两个半球的高为H和h，即半球弧顶顶点到与该半球弧顶定点相对的端截面的圆心的直线距离。H和h之比可以为约1：1-1000：1。空心球的整体体积可以为2cm3-约2000cm3。表面多孔空心球的材质可为常规的热塑性塑料，包括但不限于：聚烯烃、聚酯、聚酰胺(或尼龙)、聚丙烯酸类、聚醚酮(PEEK)、它们的任何共聚物、它们的任何衍生物、以及它们的任何组合。合适的聚烯烃的实例包括但不限于：聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚甲基戊烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯(PTFE)或它们的任何共聚物、它们的任何衍生物、它们的任何组合等。合适的聚乙烯的实例还包括：低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、它们的任何共聚物、它们的任何衍生物、它们的任何组合等等。合适的聚酯的实例包括：聚对苯2甲酸乙2酯、聚对苯2甲酸丁2醇酯、聚(对苯2甲酸环己2甲醇酯)、聚对苯2甲酸三亚甲基酯、它们的任何共聚物、它们的任何衍生物、它们的任何组合等。合适的聚丙烯酸类的实例包括但不限于：聚甲基丙烯酸甲酯、其任何共聚物、其任何其衍生物、其任何组合等等。合适的聚苯乙烯的实例包括但不限于：聚苯乙烯、丙烯腈丁2苯乙烯、苯乙烯丙烯腈、苯乙烯丁-2烯、苯乙烯-马来酸酐、它们的任何共聚物、它们的任何衍生物、它们的任何组合等。其他合适的聚合物的实例包括但不限于：乙烯-醋本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面多孔空心球，其特征在于，球体中空，球体表面分布有微孔；其中，所述微孔可为圆形、椭圆形、多边形、或随机的几何形状、或它们的任何组合；中空的球体内填充有多孔物质或者填充有多孔物质的一个或者多个滤袋。

【技术特征摘要】
1.一种表面多孔空心球，其特征在于，球体中空，球体表面分布有微孔；其中，所述微孔可为圆形、椭圆形、多边形、或随机的几何形状、或它们的任何组合；中空的球体内填充有多孔物质或者填充有多孔物质的一个或者多个滤袋。2.根据权利要求1所述的表面多孔空心球，其特征在于，所述多孔物质为活性炭、树脂类材料、含硅和/或铝元素且含有直链和/或环状官能团的有机物的任一种或其组合物。3.根据权利要求1所述的表面多孔空心球，其特征在于，所述多孔物质占球体容积的0.000001％至99.99999％。4.根据权利要求1所述的表面多孔空心球，其特征在于，所述表面多孔空心球由上下两个半球形壳体螺纹连接/卡扣/粘合而成。5.根据权利要求1所述的表面多孔空心球，其特征在于，所述多孔物质的粒径为15μm-5000μm，所述表面多孔空心球的体积为2c...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐颖键，王晶鑫，
申请(专利权)人：贵州金之键高科技材料有限公司，徐颖键，
类型：发明
国别省市：贵州,52