一种除重金属的活性炭滤芯及其制备方法技术

本申请涉及净水器滤芯的技术领域，具体公开了一种除重金属的活性炭滤芯及其制备方法。一种除重金属的活性炭滤芯，由包含以下重量份的原料制成：活性炭粉55

【技术实现步骤摘要】
一种除重金属的活性炭滤芯及其制备方法


[0001]本申请涉及净水器滤芯的
，更具体地说，它涉及一种除重金属的活性炭滤芯及其制备方法。

技术介绍

[0002]为了保证生活饮用水的卫生安全，保障人体健康，净水器应运而生，净水器滤芯是净水器的重要组成部分，净水器滤芯能够除去水中的固体颗粒、杀灭细菌、滤除有害成分。净水器滤芯的种类主要包括活性炭滤芯、PP滤芯、陶瓷滤芯、树脂滤芯、纳滤膜、RO反渗透膜、钛棒滤芯等。活性炭因具有较大的微孔和中孔结构而产生较高的比表面积，使其具有较高的吸附能力和吸附容量，用于去除有机物和无机物，是最常用的有效吸附剂。
[0003]水中的重金属离子具有高毒性、不可生物降解性和不能代谢分解性，即使水中的重金属离子浓度很小，但它可以通过许多途径进入食物链，在生态系统和人体中积累，直接或间接作用于人类身上，危害人类健康。汞是重金属污染中毒性最大的元素，汞在人体富集、浓缩会严重伤害肾脏和神经系统。镉是剧毒元素，长期饮用含镉离子高的水，镉离子会沉积在人的骨骼中，导致人体钙离子大量流失。铅离子致使婴儿、儿童多动症和生长发育迟缓，导致中老年人肾脏损伤。砷化物中毒后常引起恶心、腹痛、胸痛、咳嗽、尿少、头昏等症状，砷会损坏消化道、呼吸道和皮肤。铬是常见的致癌物质，能使人诱发肺癌，鼻中隔溃疡与穿孔、黏膜损伤等疾病。
[0004]相关技术为洪惠等(活性炭对重金属离子的吸附研究.天津化工，2013，27(2))研究了活性炭对重金属离子的吸附，通过静态吸附实验分析活性炭对铜、锌、铅、镉离子的吸附条件，温度、pH等对吸附有较大的影响。
[0005]针对上述中的相关技术，专利技术人认为活性炭对重金属离子的吸附效果受温度、pH的影响大，而活性炭滤芯安装在净水器中使用，使用者无法对市政供水的温度、pH进行调控，因此会降低活性炭滤芯对水中重金属离子的去除效果。

技术实现思路

[0006]为了提高活性炭滤芯对重金属的离子的去除效果，本申请提供一种除重金属的活性炭滤芯及其制备方法。
[0007]第一方面，本申请提供一种除重金属的活性炭滤芯，采用如下的技术方案：一种除重金属的活性炭滤芯，由包含以下重量份的原料制成：活性炭粉55-65份、粘结剂25-35份以及除重金属剂5-15份，所述除重金属剂由包含以下重量份的原料制成：硅基分子筛40-50份、高锰酸钾30-40份、四乙烯五胺20-30份、木质纤维素8-10份、马来酸酐3-5份以及次磷酸钠1-2份。
[0008]通过采用上述技术方案，由于采用在活性炭粉中粘结除重金属剂的方式，提高活性炭滤芯对重金属离子的吸附效果；除重金属剂以硅基分子筛作为基本骨架，是因为硅基分子筛含有丰富的微孔、中孔以及大孔结构，微孔和中孔能够提供大的比表面积，大孔保证
重金属离子能够通过，然后在硅基分子筛表面形成层状的二氧化锰，用于对重金属离子进行离子交换作用，目的是除去Hg
2+
、Cd
2+
、Pb
2+
。砷在水中主要以AsO
33-、H2AsO
42-以及HAsO
42-的形式存在，铬在水中以CrO
42-以及Cr2O
72-的形式存在，由于四乙烯五胺表面的氨基带正电，与水中的AsO
33-、H2AsO
42-、HAsO
42-、CrO
42-以及Cr2O
72-存在较强的静电吸附作用，也易于形成络合物，从而能够除去重金属离子中的砷和铬；马来酸酐与木质纤维素上的羟基发生酯化反应，从而引入羧基基团，含氧官能团对这五种重金属离子均有络合作用，且羧基基团增加了重金属离子的吸附位点的数量，因此在活性炭滤芯中加入除重金属剂，能够进一步提高活性炭滤芯对重金属离子的去除效果。
[0009]优选的，所述除重金属剂的制备，包括以下步骤：1)高锰酸钾溶解在水中，得到高锰酸钾溶液；2)将硅基分子筛加入到高锰酸钾溶液中并调节溶液pH至2-3，在80-100℃下，搅拌30-60min；3)搅拌结束后，对步骤2)进行过滤并洗涤3-5次过滤后得到的固体，然后烘干；4)经过步骤3)烘干后的固体分散在水中，超声1-2h后得到悬浮液；5)向步骤4)的悬浮液中加入四乙烯五胺，将混合均匀后得到的混合液装入到反应釜中，在180-200℃反应10-15h；6)步骤5)反应结束后得到的混合物，用无水乙醇洗涤3-5次，洗涤结束后，进行干燥；7)将马来酸酐以及次磷酸钠溶解到水中，然后再加入步骤6)得到的产物以及木质纤维素，在130-150℃下搅拌20-30min，搅拌结束后，过滤、洗涤、烘干、研磨，即可得到除重金属剂。
[0010]通过采用上述技术方案，硅基分子筛加入到酸性高锰酸钾溶液中，硅基分子筛表面会沉积层状的二氧化锰，二氧化锰片层间会有钾离子，钾离子与重金属离子中的Hg
2+
、Cd
2+
、Pb
2+
之间存在离子交换作用，因此能够吸附水中的一部分重金属离子。四乙烯五胺与硅基分子筛表面的羧基发生酰胺化反应，四乙烯五胺表面的氨基带正电，与水中的AsO
33-、H2AsO
42-、HAsO
42-、CrO
42-以及Cr2O
72-存在较强的静电吸附作用，也易于形成络合物，从而能够除去重金属离子中的砷和铬。马来酸酐与木质纤维素上的羟基发生酯化反应，引入羧基基团，进而增加了重金属离子吸附位点的数量，从而提高了活性炭滤芯对重金属离子的吸附能力。
[0011]优选的，所述硅基分子筛为MCM-41、高岭土、膨润土中的一种。
[0012]通过采用上述技术方案，MCM-41、高岭土、膨润土具有大的比表面积，作为除重金属剂的骨架，除重金属离子的效果好。
[0013]优选的，所述粘结剂为聚乙烯。
[0014]通过采用上述技术方案，聚乙烯受热时熔融，熔融状态下的聚乙烯能够将活性炭粉和除重金属剂粘结起来，有利于活性炭滤芯成型。
[0015]优选的，所述聚乙烯的分子量为500万。
[0016]通过采用上述技术方案，聚乙烯的分子量越小，会导致聚乙烯的熔点越低，易受热熔融且熔融时的流动性好，熔融后呈粘流态的聚乙烯将活性碳粉整体包覆起来，会降低活性碳粉的移动阻力，使得活性炭粉更密实，活性炭滤芯的孔径较小，吸附性能下降。选择分子量为500万的聚乙烯作为粘结剂，不仅粘结效果好，还能够保证活性炭滤芯的吸附效果。
[0017]优选的，所述活性炭粉的粒度为80-150目。
[0018]通过采用上述技术方案，活性炭粒度越小，比表面积越大，吸附效果越好，但是活性炭粒度过小时，不利于成型。
[0019]优选的，所述聚乙烯的粒度为80-120目。
[0020]通过采用上述技术方案，聚乙烯的粒度与活性炭粉的粒度相差越小，二者混合的越均匀，避免出现两种物料分层的现象。
[0021]第二方面，本申请提供一种除重金属的活性炭滤芯的制备方法，采用如下的技术方案：一种除本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种除重金属的活性炭滤芯，其特征在于：由包含以下重量份的原料制成：活性炭粉55-65份、粘结剂25-35份以及除重金属剂5-15份，所述除重金属剂由包含以下重量份的原料制成：硅基分子筛40-50份、高锰酸钾30-40份、四乙烯五胺20-30份、木质纤维素8-10份、马来酸酐3-5份以及次磷酸钠1-2份。2.根据权利要求1所述的一种除重金属的活性炭滤芯，其特征在于：所述除重金属剂的制备，包括以下步骤：1）高锰酸钾溶解在水中，得到高锰酸钾溶液；2）将硅基分子筛加入到高锰酸钾溶液中并调节溶液pH至2-3，在80-100℃下，搅拌30-60min；3）搅拌结束后，对步骤2）进行过滤并洗涤3-5次过滤后得到的固体，然后烘干；4）经过步骤3）烘干后的固体分散在水中，超声1-2h后得到悬浮液；5）向步骤4）的悬浮液中加入四乙烯五胺，将混合均匀后得到的混合液装入到反应釜中，在180-200℃反应10-15h；6)步骤5）反应结束后得到的混合物，用无水乙醇洗涤3-5次，洗涤结束后，进行干燥；7）将马来酸酐以及次磷酸钠溶解到水中，然后再加入步骤6）得到的产物以及木质纤维素，在130-150℃下搅拌20-30min，搅拌结束后，过滤、洗涤、烘干、研磨，即可得到除重金属剂。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴成兴，陈建国，陈海龙，
申请(专利权)人：深圳市一号芯环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：