[发明专利]一种活性炭复合羟基磷灰石除二价重金属滤芯及制备方法

说明书

本发明涉及一种活性炭复合羟基磷灰石除二价重金属滤芯，该滤芯所包含的组分有羟基磷灰石、活性炭、高分子聚合物和改性材料，羟基磷灰石的粒子直径为30nm～50nm，活性炭的碘吸附值为1000mg/g～1400mg/g，改性材料为沸石、蒙脱石、硅藻土中的一种或几种的组合。其制备方法，包括如下步骤：将由羟基磷灰石和高分子聚合物混合所得到的混合料与由活性炭和改性材料混合所得到的混合料进行混合，得到混合物A；将混合物A加入到螺杆挤出机内，并利用螺杆挤出机对混合物A进行加热，最后通过螺杆挤出机挤压成型出中空柱状体的滤芯。让各组分间存在着缓冲、载体、改性、吸附的关系，使得滤芯内部形成针对二价重金属的处理系统。

技术领域

本发明涉及净水器滤芯领域，尤其涉及一种活性炭复合羟基磷灰石除二价重金属滤芯及制备方法。

背景技术

目前净水器市场常用的滤芯多数不具备除重金属功能，净水器去除重金属功能主要集中在反渗透膜上，反渗透膜拦截重金属的机理在于膜丝表面微孔对水分子的透过及对重金属化合物及粒子的拦截，反渗透膜所排出的废水往往重金属污染物浓度相对较高，会造成环境二次污染，直饮水使用的滤芯其对重金属的去除效果有限。

传统的除重金属材料有：高纯度铜锌合金、二氧化钛、纳米铁、有机磷系化合物及阳离子树脂，而这些材料在使用过程中不同程度上存在着一些弊端，如高纯度铜锌合金在发生离子交换时释放了大量的锌离子，二氧化钛需要光源催化，而纳米铁由于铁元素处于原子态，因此容易发生氧化，同时储存过程中存在易燃的风险，有机磷系化合物释放出大量的磷元素，阳离子交换树脂需要的添加量往往很大,同时家庭应用无法很好的还原树脂，树脂失效较快，另外，这些材料往往以大颗粒滤料的方式灌装成滤芯，原水与滤料接触不够充分也会影响到除重金属效果。

羟基磷灰石是一种具有良好离子交换性能的吸附材料，同时具有很好的生物相容性和环境安全性，被广泛用于医学及食品工业中。羟基磷灰石晶格中Ca²⁺离子存在两种不同价键及分子半径，可与二价重金属如Pb²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Hg²⁺在不破坏晶体结构的情况下进行离子交换，从而达到很好的饮用水净化效果。

然而天然的羟基磷灰石在吸附重金属方面存在接触时间长，需要在强酸性环境下才能表现出很好的吸附效果的弊端。微米级羟基磷灰石在处理二价重金属时发生表面络合会导致重金属无法向其内部扩散，影响其使用效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种活性炭复合羟基磷灰石除二价重金属滤芯及制备方法，以克服上述现有技术中的不足。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种活性炭复合羟基磷灰石除二价重金属滤芯，该滤芯所包含的组分有羟基磷灰石、活性炭、高分子聚合物和改性材料，其中，羟基磷灰石的粒子直径为30nm～50nm，活性炭的碘吸附值为1000mg/g～1400mg/g，改性材料为沸石、蒙脱石、硅藻土中的一种或几种的组合。

本发明的有益效果是：

羟基磷灰石作用为吸附和表面络合二价重金属离子，是去除水中二价重金属的离子交换剂和表面络合剂，粒子直径为30～50nm的羟基磷灰石具有优良的表面活性和表面结合能力，可缩短二价重金属与羟基磷灰石的表面接触时间，有利于二价重金属离子进入羟基磷灰石内部，提高羟基磷灰石中钙离子与二价重金属离子的交换效率和表面吸附络合作用；

活性炭的碘吸附值为1000mg/g～1400mg/g，，通过利用活性炭内部发达的微孔优先对二价重金属进行拦截和吸附，使得二价重金属被短暂截流在活性炭微孔中，为羟基磷灰石结构中的钙离子与二价重金属进行离子交换提供了缓冲，有利于滤芯在静态状态下对已拦截在活性炭孔隙中的二价重金属进行有效去除,其中，微孔的孔径为1.0nm，同时还能保证最终成型的滤芯具有良好的强度及抗冲击性；