一种除有机磷农药的球形滤料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种除有机磷农药的球形滤料及其制备方法，还涉及应用该滤料的防护口罩。滤料以膨润土、沸石粉、生物炭为原料，球体直径为3mm±0.5mm，将混合原料在自动喷雾器加水湿润的条件下，通过造球机滚成球，再经过干燥烧制固结而成。该球形滤料制作简单，成本较低，应用该滤料的防护口罩对有机磷农药的防护效果好，且具有良好的透气性能。

A spherical filter material for removing organophosphorus pesticides and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种除有机磷农药的球形滤料及其制备方法和应用
本专利技术涉及有机磷农药过滤，尤其涉及一种除有机磷农药的球形滤料及其制备方法，还涉及应用该滤料的防护口罩。
技术介绍
我国是农业大国，为了保障粮食的产量，农药是必不可少的。有机磷农药占国内农药的的一半以上，产量占全球产量的三分之一，是我国目前使用最广、使用量最大的杀虫剂。有机磷农药大多为磷酸酯类或硫代磷酸酯类化合物，常用的有：辛硫磷、对硫磷、马拉硫磷、敌敌畏、敌百虫、内吸磷和乐果等，其杀虫机理主要是抑制害虫体内胆碱酯酶的活性，同样，它也会通过相同的机理引起人体中毒，造成神经传导介质——乙酰胆碱的大量聚积。乙酰胆碱可以使神经系统过度兴奋并很快转入抑制和衰竭，严重的甚至会造成昏迷和呼吸衰竭，乃至危及生命安全。急性有机磷中毒是我国急诊内科常见的危重病，占急诊中毒的49.1%，占中毒死亡的83.6%。此外，许多研究指出，有机磷农药具有烷基化作用，可能会对动物有致癌、致畸、致突变作用。目前，用于有机磷农药的防护口罩产品并不多见，一方面由于大部分农药是以液体形态喷洒，在空气中形成雾状，通过呼吸或者粘附在皮肤表面进入人体，一般的棉纱口罩、医用一次性口罩以及防尘口罩很难起到有效的防护作用；另一方面现有口罩产品的并无针对有机磷农药的过滤功能，普遍使用的活性炭滤料无法起到足够有效的吸附作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种除有机磷农药的滤料及制备方法，并提供应用该滤料的一种口罩，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为解决上述问题，本专利技术提供如下技术方案：一种球形滤料的制备方法，包括下述步骤：步骤1，将膨润土、生物炭、沸石粉均匀混合，得到混合原料，所述膨润土、生物炭、沸石粉的重量比为100-190：110-170：160-310；优选的，所述膨润土、生物炭、沸石粉的重量比为120-180：130-150：220-265；步骤2，所得的混合原料在自动喷雾器加水湿润的条件下，通过造球机滚成球，再经过干燥烧制固结成为具有一定强度和吸附性能的球状滤料。优选的，步骤1中所述膨润土粉粒径为200~350μm，进一步的，膨润土为有机膨润土。优选的，步骤1中所述生物炭粒径为200~300μm，进一步的，生物炭为蔗渣炭。优选的，步骤1中所述沸石粒径为180~250μm，进一步的，沸石为改性沸石。优选的，步骤2中加水量占粉状物料的重量百分比为25%-58%。优选的，步骤2中球状滤料直径为3mm±0.5mm。优选的，步骤2中球形滤料坯通过梯度升温的方式实现制孔和固化，制孔固化温度为150-280℃，烘燥时间为2-4小时。膨润土具有很强的吸湿性、膨胀性和较强的阳离子交换能力，对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力，最大吸附量可达5倍于自身的重量。此外，膨润土还有良好的粘结性，在球团工艺中使造球过程稳定。在本专利技术中，优选的膨润土为有机膨润土，可选用CTMAB进行改性。原土层间存在大量无机水合阳离子，具有亲水性，而用CTMA阳离子交换层间无机阳离子后，膨润土由亲水性转变为疏水性，极大地提高了吸附能力。有机膨润土对有机磷农药的吸附是其在有机相中的分配作用所致，CTMA有机阳离子的烷基部分在膨润土的层间和表面堆积在一起，形成了有机相，对非极性有机污染物产生了“溶解”作用及分配吸附作用。改性剂量越大，吸附阳离子就越多，有机碳含量就越高，烷基有机相就越大，分配吸附能力就会越高。生物炭是富含碳的生物质在缺氧或者限氧的条件下经过高温热裂解后生成的一种富有孔隙结构、含碳量高的物质。同活性炭相比，生物炭具有高度芳香化结构使其与其它任何形式的有机碳相比具有更高的生物化学和热稳定性，不易被矿化。生物炭的原料来源广泛，制备成本低廉，同时被认为是一种有效的有机固体废弃物资源化和处理方式。目前生物炭的制备原料包括油椰子壳、作物秸秆、桉树、松针等木质材料以及蔗渣等。在本专利技术中，优选生物炭为蔗渣炭。同其他的生物质废弃物相比，蔗渣是一种具有产量大、产地集中和易于收集的生物质废弃物，并且蔗渣的组成主要以纤维素、半纤维素和木质素等富碳化合物为主，适合用于制备炭吸附材料。蔗渣炭的孔隙结构有助对于有机磷农药的吸附去除，而在裂解过程中提高裂解温度，蔗渣炭的比表面积和孔容也相应增加，能够提供更多的活性位点和空间用于吸附。在裂解温度为500℃时，蔗渣炭的BET比表面积和平均孔径分别为268.8m2/g和1.77nm。沸石是微孔材料，属于分子筛的一类，具有通过四面体之间共享顶点而形成的三维骨架，组成长程有序的晶体结构。具有规整的孔道结构和均勾的孔道体系，并且具有大的比表面积和吸附容量以及表面存在的酸碱中心，这些性质使得沸石能够作为吸附剂在环境保护领域得到广泛的应用。在本专利技术中，优选的沸石为改性沸石，可选用无机酸改性，改性处理基于半径小的H+置换沸石孔道中原有的半径大的阳离子，如Na+,Ca2+和Mg2+等，使孔道的有效空间拓宽，同时无机酸的作用导致沸石矿物的结晶构造发生一定程度的变化，适度控制可增加吸附活性中心，能有效地提高沸石的比表面积，对增强沸石对有机磷农药的去除效果较好。在本专利技术中，对于上述原料的混合没有特殊限制，可为任何不会显著改变粉体粒径和粒度分布的低剪切混合器或搅拌器，优选为钝的叶轮叶片的搅拌器、滚筒式混合器、螺旋式搅拌器等。对于上述混合器和搅拌器的转速要视混合器的类型而定，对此不进行限制，优选为避免扬起粉尘。与现有技术相比，本专利技术提供了一种除有机磷农药的球形滤料、和使用该原料的过滤盒、口鼻罩。在上述原料协同作用下，配合特定的球团成型工艺，本专利技术具有以下有益效果：（1）能耗低，吸附单位质量有机磷农药费用低，吸附效率符合环保要求；（2）工艺过程简单，易于操作；（3）将多种吸附材料实现功能复合，经过本专利技术所述的球形滤料吸附后，有机磷农药含量降到极低水平。（4）本专利专利技术的球形滤料构成的口鼻罩在高效过滤有机磷农药的同时，降低了呼吸阻力，使用者体验更为舒适。此外，在本专利技术中的原料，包括膨润土、生物炭和沸石粉等，均为无毒无害、与环境友好的矿物质材料，制成的球形滤料达到使用寿命后即可丢弃，有效防止了对环境造成的二次污染。本专利技术还提供了一种包括上述球形滤料的过滤盒。本专利技术还提供了一种包括上述过滤盒的口罩。在本专利技术的一个实施例中，口罩包括面罩主体，过滤盒，弹性耳带。在本专利技术的一个实施例中，所述面罩主体可以为TPE或硅胶材质，轮廓边缘与不同尺寸和不同脸型的用户面部都可紧密贴合，有效地提高口罩密封性和舒适性。在本专利技术的一个实施例中，所述过滤盒安装在面罩主体开孔处，所述过滤盒与面罩主体通过卡扣连接，过滤盒内腔填充本专利技术中吸附有机磷农药的球形滤料，过滤盒的上下表面有进出气孔。在本专利技术的一个实施例中，所述弹性耳带为棉质弹性耳带，佩戴舒适。附图说明图1是本专利技术的一个实施例中的口罩结构示意图其中：1、面罩主体，2、弹性耳带，3、开孔，4、过滤盒，5、球形滤料。具体实施方式为能进一步理解本专利技术，下面结合实施例对上述技术方案做进一步的阐述和说明。实施例1（1）称取粒径为200目的膨润土100g；（2）称取粒径为200目的生物炭110g；（3）称取400目的沸石粉160g；（4）将上述三种粉末放入机械搅拌器中搅拌10分钟混合均匀；（5）混合原料在自动喷雾器加水湿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种除有机磷农药的球形滤料，其特征在于：以膨润土、生物炭、沸石粉为原料，球体直径为3mm±0.5mm。

【技术特征摘要】
1.一种除有机磷农药的球形滤料，其特征在于：以膨润土、生物炭、沸石粉为原料，球体直径为3mm±0.5mm。2.根据权利要求1所述的球形滤料，其特征在于：所述膨润土、生物炭、沸石粉的重量比为100-190：110-170：160-310。3.根据权利要求1所述的球形滤料，其特征在于：所述膨润土粒径为200目-350目。4.根据权利要求1所述的球形滤料，其特征在于：所述生物炭粒径为200-300目。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗喆，曹龙基，蒋荣平，宋翩，
申请(专利权)人：广州尊卓环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44