一种黑色二氧化钛改性陶盘过滤器及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了属于水过滤技术领域的一种黑色二氧化钛改性陶盘过滤器及其制备方法和应用。本发明专利技术黑色二氧化钛改性陶盘过滤器包括多孔陶盘基底、以及涂覆在多孔陶盘基底表面的微米级黑色二氧化钛。本发明专利技术提供的黑色二氧化钛改性陶盘过滤器，目的在于为经济欠发达地区提供一种价廉、易制、且高效的家庭饮用水净化装置，除菌性能优异，包容性强，能够适应不同的水质。水质。

【技术实现步骤摘要】
一种黑色二氧化钛改性陶盘过滤器及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于水过滤
，特别涉及一种黑色二氧化钛改性陶盘过滤器及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]水资源是所有生物生存和发展的必不可少的重要资源之一，饮用水的安全与否直接关系到人体健康。但随着现代化进程的推进，环境污染问题日益严重，其中水体污染尤其是地表水的污染越来越普遍，水资源危机对人们的身体健康造成严重威胁。被污染的水体往往富集大量的致病性微生物，20世纪70年代以来，由于饮用水中超标的致病性微生物引发的大规模疾病接连发生，腹泻、霍乱、痢疾、传染性肝炎等均为饮用水安全问题敲响了警钟。据统计，全球有超过六分之一的人口的饮用水安全得不到保障。由于饮用了含有致病性微生物的水体，众多原本可以预防的疾病却威胁着人们的生命，其中平均每天仅仅因为腹泻而死亡的有超过5000人，其中大多数是幼儿。
[0003]调查表明，世界上存在1.59亿农村人口仍在使用未经任何处理的地表水。这些地区往往缺乏基础设施建设，没有完善的饮用水处理体系，饮用水的末端处理尤其重要。近年来，市场上不断出现各式各样的饮用水处理设备，但大多价格昂贵，不适用于欠发达地区或贫困地区的家庭。因而，寻求一种低成本、高效率、便利的消毒设备对饱受饮用水安全威胁的地区来说至关重要。
[0004]多孔陶盘过滤器是一种家用型饮用水处理装置，它价格低廉，装置运行简便。多孔陶盘过滤器的出现为偏远地区的家庭饮用水处理提供了一种十分理想的选择。目前投入到实际生产中的陶罐过滤器几乎全都采用银为过滤涂层。在实际生产中，大约有83％的工厂会选用纳米银作为涂覆材料，而另外17％会为了降低生产成本而选择银离子。但是银作为一种贵金属，其价格对一些偏远地区的家庭来说仍是负担。特别是2005年以来，银的价格急速上涨，传统的多孔陶罐过滤器的成本也因此而逐步上升。此外，采用刷涂或者浸渍的方式制备的含银涂层在陶罐上并不稳定，过滤器的出水中会含有释放的纳米颗粒。因此，提供一种高效价低且安全的新型多孔陶罐过滤器成为需要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种黑色二氧化钛改性陶盘过滤器及其制备方法和应用，具体技术方案如下：
[0006]本专利技术第一方面提供一种黑色二氧化钛改性陶盘过滤器，包括多孔陶盘基底、以及涂覆在多孔陶盘基底表面的微米级黑色二氧化钛。所述微米级黑色二氧化钛优选小于1μm。
[0007]进一步地，所述多孔陶盘基底的平均孔径为1.2
‑
1.3μm，孔隙率为60％
‑
65％。
[0008]优选地，所述多孔陶盘基底由包括陶土、米糠和水的原料经混合、压制、风干、烧制得到。
[0009]进一步优选地，所述陶土、米糠和水的质量配比为(15
‑
20):(6
‑
8):10。
[0010]更进一步地优选地，米糠的粒径为0.15mm
‑
0.18mm，目的在于得到孔隙大小均匀的多孔陶盘过滤器。
[0011]进一步地，所述黑色二氧化钛的制备包括：以二氢化钛为前驱物，稀盐酸为氧化物，经水热法合成的步骤。其中，原料配比为每0.8g二氢化钛使用50mL 2mol/L的HCl。
[0012]具体地，将二氢化钛粉末分散在盐酸溶液中，在180～240℃温度下进行水热合成反应5
‑
15h，经冷却、过滤、真空干燥得到黑色二氧化钛。优选地，水热法合成的温度为200～230℃，如215℃；反应时间为8
‑
10h。
[0013]进一步地，所述涂覆的方式包括滴涂法、旋涂法、提拉涂覆法。
[0014]本专利技术第二方面提供一种本专利技术第一方面所述黑色二氧化钛改性陶盘过滤器的制备方法，包括步骤：(1)制备黑色二氧化钛；(2)制备多孔陶盘；(3)将步骤(1)所得黑色二氧化钛至于乙醇溶液超声处理后，涂覆到步骤(2)制备的多孔陶盘表面。其中的乙醇溶液中乙醇体积占比不限，可举出示例体积占比为25％的乙醇水溶液。
[0015]本专利技术第三方面提供一种本专利技术第一方面所述黑色二氧化钛改性陶盘过滤器的应用，所述黑色二氧化钛改性陶盘过滤器用于处理饮用水，所述黑色二氧化钛改性陶盘过滤器的除菌性能LRV＞5，优选除菌性能LRV＞7；滤水速度≥1.53L/(h
·
cm2)，使用周期≥30天。
[0016]本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的黑色二氧化钛改性陶盘过滤器，目的在于为经济欠发达地区提供一种价廉、易制、且高效的家庭饮用水净化装置，除菌性能优异，包容性强，能够适应不同的水质，在不同pH、浊度的水体中均能达到理想的除菌效果，且天然水体中的常见有机物如腐殖酸，阴离子如氯离子、硝酸根离子、硫酸根离子、碳酸根离子)，阳离子如钠离子、钾离子、钙离子、镁离子等对其除菌效果影响不大。此外，滤水效率高、机械强度高、使用周期长且易于更换，可以较好满足家庭日常用水需要。
附图说明
[0017]图1为本专利技术黑色二氧化钛改性陶盘过滤器；
[0018]图2为含本专利技术黑色二氧化钛改性陶盘过滤器的有机玻璃滤水装置。
[0019]标号说明：1
‑
黑色二氧化钛；2
‑
多孔陶盘；3
‑
有机玻璃进水柱，4
‑
法兰；5
‑
出水阀门；6
‑
有机玻璃圆弧漏斗。
具体实施方式
[0020]本专利技术提供了一种黑色二氧化钛改性陶盘过滤器及其制备方法和应用，下面结合实施例对本专利技术做进一步的说明。
[0021]常见的光催化剂二氧化钛纳米材料具有储量丰富、价廉易得、低毒、热化学稳定性好等众多优势，但是具有较大禁带宽度和光生电子
‑
空穴对的快速复合的制约因素。本专利技术中的黑色二氧化钛作为光催化材料发挥光催化杀菌作用，多孔陶盘过滤器为其提供支撑，并通过过滤作用进一步净化过水。黑色二氧化钛将二氧化钛对光的吸收范围从紫外区域扩展到了红外光区域，并且可见光光催化活性也得到了大幅度的增强，且无需在二氧化钛晶格中引入其他元素，避免了结晶度降低、光生电子
‑
空穴对的失效快、掺杂元素成本高等缺
点。黑色二氧化钛改性陶盘过滤器以可见光或太阳光为驱动力，对受污染水体具有高效的杀菌效果，并且杀菌过程中无消毒副产物的形成，为偏远地区家庭饮用水处理提供了解决方案。
[0022]实施例1
[0023]制备黑色二氧化钛改性陶盘过滤器：
[0024](1)将0.8g二氢化钛粉末分散在50mL盐酸溶液(1.55mol/L)中。混合均匀后转移至100mL PPL内衬高压反应釜中，置于电窑中在215℃下反应10小时(升温速度5℃/min)，反应结束后自然冷却到室温。冷却后，抽滤收集沉淀物，用去离子水清洗后在真空下70℃干燥过夜。将干燥后的样品置于研磨钵中充分研磨，得到黑色二氧化钛。
[0025](2)用80目与100目的筛网进行筛本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种黑色二氧化钛改性陶盘过滤器，其特征在于，包括多孔陶盘基底、以及涂覆在多孔陶盘基底表面的微米级黑色二氧化钛。2.根据权利要求1所述的黑色二氧化钛改性陶盘过滤器，其特征在于，所述多孔陶盘基底的平均孔径为1.2
‑
1.3μm，孔隙率为60％
‑
65％。3.根据权利要求2所述的黑色二氧化钛改性陶盘过滤器，其特征在于，所述多孔陶盘基底由包括陶土、米糠和水的原料经混合、压制、风干、烧制得到。4.根据权利要求3所述的黑色二氧化钛改性陶盘过滤器，其特征在于，所述陶土、米糠和水的质量配比为(15
‑
20):(6
‑
8):10。5.根据权利要求1所述的黑色二氧化钛改性陶盘过滤器，其特征在于，所述黑色二氧化钛的制备包括：以二氢化钛为前驱物，稀盐酸为氧化物，经水热法合成的步骤。6.根据权利要求5所述的黑色二氧化钛改性陶盘过滤器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁莹，黄国和，李想，姚尧，张鹏，黄敬，骆逸飞，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：