[发明专利]一种天然海绵状滤芯的制备方法及其在水处理中的应用

说明书

本发明提供一种天然海绵状滤芯的制备方法，包括以下具体步骤：S1：海绵状材料的制备；S2：植物基粉体的制备；S3：滤芯的制备；S3.1：将多根S1制得的海绵状材料扎成柱状，放置在上下开口的外柱内，使海绵状材料与外柱内壁紧密接触，得到带有海绵状材料的外柱；S3.2：将S2制备的植物基粉体置于去离子水或无水乙醇中，搅拌，得到均匀的悬浊液；S3.3：将S3.2制得的悬浊液填充至带有海绵状材料的外柱内，得到天然海绵状滤芯。本发明所制备的滤芯具有油品内微量水分去除、含油废水除油以及废水中颗粒物、悬浮物以及染料分子染料吸附截留的功能，且具有较高的分离效率。

技术领域

本发明涉及一种天然海绵状滤芯的制备方法及其在水处理中的应用，属于环境功能材料技术领域。

背景技术

目前常用于水处理工业的滤芯主要有矿物质滤料、活性炭和以PP棉滤网为主的有机滤料等。以上滤料除天然带有多孔结构的矿物质滤料外，其余滤料在制备过程中需人为在基底材料上通过物理或化学方法形成多孔结构，来形成流体通道和达到增大材料比表面积的目的。当分离目标物对滤材表面的浸润性有较高要求时，则需要更为复杂的改性步骤以及价格高昂的改性药剂、机械设备等辅助实施。

处于生长状态的各种植物在其体内进行水分、无机盐和养料传输时，会形成具有一定规则形状的多孔传输通道，同时还合成了一系列天然化合物。近年来，采用植物体部分器官为原料制备滤芯已成为研究的新热点。

中国专利申请CN201910253763.X公开了一种植物果壳滤料及其制作工艺，该专利使用核桃壳、玉米芯和桃壳材料进行加工制作，制备过程需筛选去杂质、再破碎成150目的微粒，随后在85℃-90℃烘干机内脱脂3小时，最终还需用电热炉进行碳化方能制得植物果壳滤料。该专利虽然采用了的天然植物材料作为原料，但核心工艺还是碳化，在滤料制备的过程中脱脂和碳化步骤需要耗费大量的电能，增加了滤料的生产成本。

中国专利申请CN201910017106.5公开了一种生物基滤芯的制备方法，该专利通过水热法得到微炭化、膨化植物纤维，再对膨化植物纤维乙酰化，最终再与预糊化淀粉、聚乙烯醇、抗菌剂一起搅拌均匀，制得均相体浆料，再进行水蒸气发泡、热压成型得到生物基滤芯。该专利对植物纤维原料的改性步骤复杂、还需要各种设备辅助制备，因此限制了此类材料的大规模推广制备。

中国专利申请CN 105169748A公开了灯芯草在油水分离过程中的应用，该专利直接使用灯芯草草芯、无需复杂的改性步骤，利用单根草芯两端的液位差形成的虹吸现象来实现油水混合物的连续自动化分离。但该专利主要使用的是单根草芯进行油水乳液分离，处理能力较低，流速调节范围小。此外，当乳化剂及乳液中的水分逐渐被吸附到材料表面时，因单根草芯不能进行反冲洗操作材料很快就会失去原有的功能性。综上可知，较大的滤净水处理总量、可反冲洗的天然海绵状植物茎有望能够延长滤芯的使用寿命、减少滤芯的更换频率，且可能在工业水处理领域实现大规模应用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种天然海绵状滤芯的制备方法。

本发明的第二目的在于提供上述方法制备的天然海绵状滤芯在水处理中的应用。

为了实现上述第一目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种天然海绵状滤芯的制备方法，包括以下具体步骤：

S1：海绵状材料的制备

将植物茎自然条件下晾晒，风干，将植物茎内海绵状材料与外皮剥离，得到海绵状材料，备用；

具体的，将茎从植物体上收割下来，在阳光充足的室外进行自然晾晒，再放置阴凉通风处进行风干处理，风干至水分含量0.5-10％即可，降低植物茎的水分含量，有助于茎内海绵状材料与外皮的剥离。