一种多功能净水陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多功能净水陶瓷材料及其制备方法，涉及新材料技术领域。本发明专利技术先将预处理磷石膏与盐酸混合于常压下反应制得二水硫酸钙晶须，然后在二水硫酸钙晶须外侧依次包覆二氧化硅层和γ‑氨丙基三乙氧基硅层，制得改性硫酸钙晶须，将改性硫酸钙晶须与含有苯胺的氧化石墨烯分散液混合，并加入催化剂溶液，搅拌反应后，研磨，制得改性石墨烯，将改性石墨烯与硅藻土和紫砂黏土混合，并加入羧甲基纤维素钠溶液，搅拌混合后，压制成型，烧结，制得多功能净水陶瓷材料。本发明专利技术制备的多功能净水陶瓷材料具较好的过滤效果，且具备杀菌性和导热性。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能净水陶瓷材料及其制备方法
本专利技术涉及新材料
，具体为一种多功能净水陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
随着社会的发展和生活水平的提高，人们对生活质量的要求越来越高，清洁安全的饮用水是人们的生活质量的保证。获得干净安全的饮用水已成为世界范围内的热门议题。水是各类病菌传播的主要载体，人类所患疾病的80％与水污染有关。目前，水的污染日趋严重，江河湖泊等地表水及部分地区的地下水都存在不同程度的污染，水质性的缺水问题已引起人们的广泛关注。饮用水中的主要污染物有可溶性的重金属离子、砷离子、微量有机污染物、消毒副产物、硝酸盐、亚硝酸盐及病原菌、病毒和病原微生物等，目前被广泛采用的净水材料主要有活性炭、分子筛、KDF和纳米滤膜等。吸附法是去除污染水体中污染物的有效方法之一。吸附是通过吸附质和吸附剂的分子间范德华力、静电力、氢键和化学键等作用，将吸附质吸附到吸附剂上的物理化学现象。在环保领域，吸附法主要应用于预处理(减少水处理主体装置负荷，回收有用物质)和深度处理(提高处理水质量，满足回用水水质要求)，对采用其他方法难以有效处理的剧毒和难降解的污染物，处理效果尤其显著。目前，市面上净水使用的陶瓷材料功能太过单一，处理过滤不溶于水的物质和吸附金属离子外，不具备其他功能，因此目前的净水陶瓷材料无法完全适合人们的生活需要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多功能净水陶瓷材料及其制备方法，以解决现有技术中的问题。一种多功能净水陶瓷材料，其特征在于，主要包括以下重量份数的原料组分：60～85份硅藻土，10～15份紫砂黏土，2～4份羧甲基纤维素钠和8～16份改性石墨烯；所述改性石墨烯是由片层氧化石墨烯与苯胺混合后，再与改性硫酸钙晶须在过硫酸铵作用下反应，经球磨后制得。作为优化，所述改性硫酸钙晶须是由二水硫酸钙晶须经正硅酸乙酯和γ-氨丙基三乙氧基硅烷处理后制得。作为优化，所述二水硫酸钙晶须是由磷石膏经除杂后，与盐酸在常压下反应制得。作为优化，所述多功能净水陶瓷材料是由以下重量份数的原料组成：75份硅藻土，10份紫砂黏土，2份羧甲基纤维素钠和13份改性石墨烯。作为优化，一种多功能净水陶瓷材料的制备方法，主要包括以下制备步骤：(1)将预处理磷石膏与盐酸混合，搅拌反应后，过滤，干燥，得二水硫酸钙晶须；(2)将步骤(1)所得二水硫酸钙晶须与乙醇溶液混合，并加入氨水，正硅酸乙酯和聚乙烯吡咯烷酮，搅拌反应后，过滤，干燥，得改性硫酸钙晶须坯料，将改性硫酸钙晶须坯料与γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液混合，搅拌混合后，过滤，得改性硫酸钙晶须；(3)将氧化石墨烯分散液与苯胺混合，并加入步骤(2)所得改性硫酸钙晶须，搅拌混合后，得氧化石墨烯混合液，将氧化石墨烯混合液与催化剂溶液混合，搅拌反应后，过滤，干燥，研磨，得改性石墨烯；(4)按重量份数计，依次称取：60～85份硅藻土，10～15份紫砂黏土，2～4份羧甲基纤维素钠和8～16份步骤(3)所得改性石墨烯，将羧甲基纤维素钠与水混合，得粘结剂，将紫砂黏土与硅藻土混合，并加入改性石墨烯，混合研磨后，得混合料，将混合料与粘结剂混合，压制成型，得坯体，将坯体进行烧结后，冷却至室温，出料，得多功能净水陶瓷材料。作为优化，所述多功能净水陶瓷材料的制备方法主要包括以下制备步骤：(1)将预处理磷石膏与质量分数为20％的盐酸按质量比1:3～1:6混合，于温度为80℃的条件下搅拌反应8～12min后，过滤，得二水硫酸钙晶须坯料，将二水硫酸钙晶须坯料于温度为85℃的条件下干燥1～3h，得二水硫酸钙晶须；(2)将步骤(1)所得二水硫酸钙晶须与质量分数为80％的乙醇水溶液按质量比1:100～1:250混合于烧杯中，并向烧杯中加入二水硫酸钙晶须质量1～3倍的质量分数为10％的氨水，二水硫酸钙晶须质量2～5倍的正硅酸乙酯和二水硫酸钙晶须质量1～2倍的聚乙烯吡咯烷酮，于温度为45℃的条件下搅拌反应12～13h后，过滤，得滤饼，将滤饼于温度为60℃的条件下干燥1～3h，得改性硫酸钙晶须坯料，将改性硫酸钙晶须坯料与质量分数为15％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷乙醇溶液按质量比1:20～1:25混合，搅拌混合5～10h后，过滤，得改性硫酸钙晶须；(3)将氧化石墨烯分散液与苯胺按质量比10:1～10:3混合于烧瓶中，并向烧瓶中加入氧化石墨烯分散液质量0.1～0.3倍的步骤(2)所得改性硫酸钙晶须，搅拌混合后，得氧化石墨烯混合液，将氧化石墨烯混合液与催化剂溶液按体积比3:1～8:1混合，于温度为0～10℃的条件下搅拌反应5～8h后，过滤，得改性石墨烯坯料，将改性石墨烯坯料于温度为80～90℃的条件下干燥1～2h后，再研磨30～40min，得改性石墨烯；(4)按重量份数计，依次称取：75份硅藻土，10份紫砂黏土，2份羧甲基纤维素钠和13份步骤(3)所得改性石墨烯，将羧甲基纤维素钠与水按质量比1:40～1:100混合，得粘结剂，将紫砂黏土与硅藻土混合，并加入改性石墨烯，混合研磨后，得混合料，将混合料与粘结剂混合，压制成型，得坯体，将坯体进行烧结后，冷却至室温，出料，得多功能净水陶瓷材料。作为优化，步骤(1)所述预处理磷石膏的制备方法为将磷石膏粉碎球磨，过200目筛，得细化磷石膏，将细化磷石膏用去离子水洗涤2～4次后，得预处理磷石膏。作为优化，步骤(3)所述氧化石墨烯分散液为将氧化石墨烯与水按质量比1:100～1:150混合，于频率为55kHz的条件下超声分散10～30min后，得氧化石墨烯分散液；所述催化剂溶液为将过硫酸铵与浓度为1mol/L的盐酸按质量比1:10混合，得催化剂溶液。作为优化，步骤(4)所述压制成型的压力条件为35～40MPa。作为优化，步骤(4)所述烧结的工艺条件为先于温度为195℃的条件下在空气中加热2h后，在于氮气氛围下以2～3℃/min的升温速率升温至800℃，保温2h，最后于空气氛围中以2～4℃/min的升温速率升温至1100～1400℃，保温烧结30～40min。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术在制备多功能净水陶瓷材料时，使用改性石墨烯，改性石墨烯由片层氧化石墨烯与苯胺混合后，再与改性硫酸钙晶须在过硫酸铵作用下反应后，经球磨制得。首先，改性石墨烯中使用改性硫酸钙晶须，改性硫酸钙晶须中二水硫酸钙晶须在改性后表面包覆由二氧化硅，并且在二氧化硅的作用下可在外侧再次包覆γ-氨丙基三乙氧基硅烷，由于γ-氨丙基三乙氧基硅烷的作用，当改性硫酸钙晶须与苯胺混合后，可在氨基的作用下将苯胺吸附于改性硫酸钙晶须表面，同时由于在氧化石墨烯混合液制备过程中，氧化石墨烯表面也同样吸附由苯胺，因此，在过硫酸铵的催化下，苯胺聚合形成聚苯胺时，可将改性硫酸钙晶须代入氧化石墨烯的层间，从而使得改性石墨烯间形成改性硫酸钙晶须-聚苯胺复合柱撑结构，使改性石墨烯具备过滤性能，进而在加入产品中后，提高产品的过滤性能；其次，在多功能净水陶瓷材料烧结过程中，由于前期在氮气条件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多功能净水陶瓷材料，其特征在于，主要包括以下重量份数的原料组分：60～85份硅藻土，10～15份紫砂黏土，2～4份羧甲基纤维素钠和8～16份改性石墨烯；/n所述改性石墨烯是由片层氧化石墨烯与苯胺混合后，再与改性硫酸钙晶须在过硫酸铵作用下反应，经球磨后制得。/n

【技术特征摘要】
1.一种多功能净水陶瓷材料，其特征在于，主要包括以下重量份数的原料组分：60～85份硅藻土，10～15份紫砂黏土，2～4份羧甲基纤维素钠和8～16份改性石墨烯；
所述改性石墨烯是由片层氧化石墨烯与苯胺混合后，再与改性硫酸钙晶须在过硫酸铵作用下反应，经球磨后制得。


2.根据权利要求1所述的一种多功能净水陶瓷材料，其特征在于，所述改性硫酸钙晶须是由二水硫酸钙晶须经正硅酸乙酯和γ-氨丙基三乙氧基硅烷处理后制得。


3.根据权利要求2所述的一种多功能净水陶瓷材料，其特征在于，所述二水硫酸钙晶须是由磷石膏经除杂后，与盐酸在常压下反应制得。


4.根据权利要求3所述的一种多功能净水陶瓷材料，其特征在于，所述多功能净水陶瓷材料是由以下重量份数的原料组成：75份硅藻土，10份紫砂黏土，2份羧甲基纤维素钠和13份改性石墨烯。


5.一种多功能净水陶瓷材料的制备方法，其特征在于，主要包括以下制备步骤：
(1)将预处理磷石膏与盐酸混合，搅拌反应后，过滤，干燥，得二水硫酸钙晶须；
(2)将步骤(1)所得二水硫酸钙晶须与乙醇溶液混合，并加入氨水，正硅酸乙酯和聚乙烯吡咯烷酮，搅拌反应后，过滤，干燥，得改性硫酸钙晶须坯料，将改性硫酸钙晶须坯料与γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液混合，搅拌混合后，过滤，得改性硫酸钙晶须；
(3)将氧化石墨烯分散液与苯胺混合，并加入步骤(2)所得改性硫酸钙晶须，搅拌混合后，得氧化石墨烯混合液，将氧化石墨烯混合液与催化剂溶液混合，搅拌反应后，过滤，干燥，研磨，得改性石墨烯；
(4)按重量份数计，依次称取：60～85份硅藻土，10～15份紫砂黏土，2～4份羧甲基纤维素钠和8～16份步骤(3)所得改性石墨烯，将羧甲基纤维素钠与水混合，得粘结剂，将紫砂黏土与硅藻土混合，并加入改性石墨烯，混合研磨后，得混合料，将混合料与粘结剂混合，压制成型，得坯体，将坯体进行烧结后，冷却至室温，出料，得多功能净水陶瓷材料。


6.根据权利要求5所述的一种多功能净水陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述多功能净水陶瓷材料的制备方法主要包括以下制备步骤：
(1)将预处理磷石膏与质量分数为20％的盐酸按质量比1:3～1:6混合，于温度为80℃的条件下搅拌反应8～12min后，过滤，得二水硫酸钙晶须坯料，将二水硫酸钙晶须坯料于温度为85℃的条件下干燥1～3h，得二水硫酸钙晶须；
(2)将步骤(1)所得二水硫酸钙晶须与质量分数为80％的乙醇水溶液按质量比1:100～1:250混合于烧杯中，并向烧杯...

【专利技术属性】
技术研发人员：李婷，
申请(专利权)人：李婷，
类型：发明
国别省市：江苏;32