[发明专利]一种复合型离子吸附碳膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，尤其涉及用于水处理的吸附、空气分离隔膜。

背景技术

目前，水处理方法主要有生化处理技术和物化处理技术和膜分离技术。

在物化处理技术中，吸附法占了举足轻重的低位。它是利用多孔性的固体物质，使水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而除去的方法。因其具有高效、经济、简便、选择性好的优点，特别是处理传统方法不能处理的低浓度重金属废水具有独特的应用价值。有关吸附法应用于废水处理及净水处理的研究报道较多。迄今为止，使用较多的吸附材料主要有活性炭、离子交换树脂、天然矿物吸附剂、固体废弃物吸附剂、无机物吸附剂等。

活性炭吸附剂吸附效果良好，性能优良，但由于活性炭再生困难，成本较高，使其应用具有较大局限性；离子交换树脂对无机离子的去除能力优良，具再生能力且装置简单，但其交换容量有一定的限制，树脂会有有机物溶出，表面会有微生物繁殖，树脂的崩解碎片会造成水中颗粒的增加等；天然矿物吸附材料资源丰富，储藏量大，成本低，高效快速，但单纯使用未经处理的天然物质作为吸附剂，吸附效果受到一定的限制；固体废弃物吸附剂有炉渣、煤渣、粉煤灰、植物秸秆焚烧后的粉末等，他们成本低廉，且比表面积巨大，在污水处理方面有重要应用，但是不易再生，这就造成了二次污染问题；无机物吸附剂处理效果较好，而且容易与化学法进行组合使用，但是需要较高的碱性条件，实际应用过程中处理成本增加。

在膜分离处理技术中，主要采用过滤材料。过滤材料包括有机膜、无机膜(包括致密膜和微孔膜)。有机膜主要由纤维素类、聚烯烃类、聚丙烯、聚酰胺类等。上述膜主要起过滤作用不起吸附作用。

发明内容

本发明的目的是针对上述吸附材料及分离膜所存在的问题，提出一种价格低廉、制备简单、去除率高、易再生的复合型离子吸附碳膜，并提出该吸附材料碳膜的制备方法。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种复合型离子吸附碳膜，其特征在于，它是由改性沸石细粉10-20份、改性麦饭石细粉15-25份、硅藻土细粉5-15份为基料，以25-35份活性碳为造孔剂，腐植酸10份为改性剂、磷酸二氢铝5份为粘结剂，经过机械混合、密炼、压制、低温烧制而成的厚度为0.3-1.0毫米的网络空隙状薄膜。

本发明复合型离子吸附碳膜的制备方法如下：

第一步，将天然沸石加工成150-200目细粉，再用0.8-1.0mol/L的NaCl溶液进行水浴改性，水浴时NaCl溶液用量要求每1g细粉需用25mL的NaCl溶液，水浴温度70-75℃，水浴时间2.5小时；然后用清水冲洗过滤，冲洗过滤后在110℃条件下干燥2小时，获得改性沸石细粉，备用。

第二步，将天然麦饭石球磨至200-260目，用含量50％腐植酸溶液浸泡3-4小时候去除杂质，过滤烘干后获得改性麦饭石细粉，备用。

第三步，将硅藻土球磨至200-260目的细粉、腐植酸球磨至200-300目的细粉，备用。

第四步，取改性沸石细粉10-20份、改性麦饭石细粉15-25份、硅藻土细粉15-25份为基料，以25-35份活性碳纤维为造孔剂，腐植酸10份为改性剂、磷酸二氢铝5份为粘结剂，混合均匀，加入适量的水调和成雪花状合成粉末膏，称为合成料膏，备用。

为了便于密炼，还可另加入可溶性淀粉1份为粘合剂。

第五步，将上述合成料膏用密炼机反复机械碾压，机械碾压密炼5-6个小时，直至合成料膏成为精细如面筋状。

第六步，将上述面筋状的合成料膏在机械成型生产线的压制下成为0.3-1.0毫米厚的纸板状薄膜，然后自然风干；自然风干时要求温度在20-25℃，湿度40％，防止自然风干龟裂，以保证纸板状薄膜的完整性；在自然风干时还要避免风尘颗粒污染和强阳光直射。

上述的自然风干亦可在40-60℃条件下微风烘干，要求烘干温度随着纸板状薄膜的厚度增大而增加。例如，纸板状薄膜的厚度0.3毫米时烘干温度40℃，纸板状薄膜的厚度1.0毫米时烘干温度60℃。

第七步，将干燥精选后的纸板状薄膜入炉烧制，要求炉内预热温度为60-80℃，入炉时要求进炉速度5-9米/小时；入炉后经过7-8个小时的预热，再在氮气保护下缓慢升温，升温6小时直至炉内温度300℃，停止升温继续保持半小时，然后从300℃缓慢升温至600℃，停止升温继续保持600℃2小时，停炉自然降温，完成炭化过程；