一種污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷及制備方法
【專利摘要】一種污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷及制備方法，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，首先將碳化硅微粉60～90份、零價(jià)鐵粉5～25份、玻璃粉1～5份、碳粉3～20、石墨1～8份、乙二醇0.1～0.5份、聚丙烯酸銨0.1～0.5份、聚乙烯醇2～10份以及水混合均勻，然后噴霧造粒，再制造坯體，最后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在1350～1400℃下燒結(jié)1小時(shí)后降至室溫，得到污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷。該陶瓷復(fù)合了零價(jià)鐵，零價(jià)鐵由于具有低毒、廉價(jià)、易操作而且對(duì)環(huán)境友好不會(huì)產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明工藝簡單，成本低廉，可規(guī)模化生產(chǎn)和應(yīng)用于實(shí)際污水處理項(xiàng)目，克服了現(xiàn)有技術(shù)中處理效果不明顯、不徹底、造成二次污染的問題。
【專利說明】
一種污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化硅具有低密度、高強(qiáng)度、抗腐蝕、抗氧化、良好的導(dǎo)熱性、耐高溫等特點(diǎn)，零價(jià)鐵能夠比較容易的失去電子，具有良好的還原性。兩種材料復(fù)合形成一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)中有很多孔隙的新型功能材料后，可以在污水處理領(lǐng)域得到較廣泛的應(yīng)用。
[0003]制備碳化硅多孔陶瓷具有多種工藝方法，包括纖維拉絲工藝、有機(jī)泡沫浸漬工藝、化學(xué)沉積工藝等，但這些方法比較復(fù)雜，不容易進(jìn)行大規(guī)模進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，成本較高。
[0004]傳統(tǒng)污水處理及污染土壤處理，需過濾、中和反應(yīng)、樹脂吸附、化學(xué)沉降等系列復(fù)雜過程，工作量大，處理效果不明顯，不徹底，甚至造成二次污染，

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷的制備方法，該方法工藝簡單，可連續(xù)進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，成本低。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷的制備方法，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，首先將碳化硅微粉60?90份、零價(jià)鐵粉5?25份、玻璃粉I?5份、碳粉3?20、石墨I(xiàn)?8份、乙二醇
0.1?0.5份、聚丙烯酸銨0.1?0.5份、聚乙烯醇2?10份以及水混合均勻，然后噴霧造粒，再制造坯體，最后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在1350?1400°C下燒結(jié)I小時(shí)后降至室溫，得到污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷。
[0008]水與碳化硅微粉的質(zhì)量比為1:1。
[0009]混合均勻是通過在球磨機(jī)中球磨實(shí)現(xiàn)的。
[0010]球磨時(shí)間為48小時(shí)。
[0011 ] 以2°C/min的升溫速率升溫至1350?140(TC。
[0012]燒結(jié)是在真空燒結(jié)爐中進(jìn)行的。
[0013]噴霧造粒時(shí)，進(jìn)口溫度為200?230°C，出口溫度為180?200°C。
[0014]制造坯體是在200MPa下進(jìn)行的。
[0015]—種污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷，該碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷中碳化硅質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50%?90%，零價(jià)鐵質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5%?25%，孔隙率為5%?70 %。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明以碳化硅微粉、零價(jià)鐵粉、玻璃粉、碳粉、石墨、乙二醇、聚乙烯醇以及水為原理，采用常壓真空燒結(jié)制備碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷，該多孔陶瓷搭載了高活性生物催化劑碳化硅，由于液體介質(zhì)中碳化硅優(yōu)異的吸收微波性能，定向使得催化劑溫度升高，而不整體加熱廢水或污染土壤造成高能耗，另外該陶瓷復(fù)合了零價(jià)鐵，零價(jià)鐵由于具有低毒、廉價(jià)、易操作而且對(duì)環(huán)境友好不會(huì)產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)。并且由于零價(jià)鐵化學(xué)性質(zhì)活潑，電負(fù)性很大，電極電位為-0.44V，具有較強(qiáng)的還原能力，可將金屬活動(dòng)順序表中排于其后的金屬置換出來并沉積在鐵表面，還可以將氧化性較強(qiáng)的離子或化合物及某些有機(jī)物還原，所以使其在水污染治理中應(yīng)用越來越廣泛。本發(fā)明工藝簡單，成本低廉，可規(guī)模化生產(chǎn)和應(yīng)用于實(shí)際污水處理項(xiàng)目，克服了現(xiàn)有技術(shù)中處理效果不明顯、不徹底、造成二次污染的問題。
[0017]本發(fā)明的復(fù)合材料中碳化硅占比50%?90%(質(zhì)量百分比)，零價(jià)鐵占比5%?25% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，孔隙率為5%?70%。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面通過具體實(shí)施例對(duì)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0019]實(shí)施例1
[0020]將去離子水lOOKg、碳化硅微粉lOOKg、零價(jià)鐵粉10Kg、玻璃粉2Kg、碳粉5Kg、石墨5Kg、乙二醇500mL、聚乙烯醇3.5Kg，聚丙烯酸銨水溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%)600mL放入球磨機(jī)中球磨48小時(shí)，過濾，噴霧造粒(進(jìn)口溫度為200?230 °C，出口溫度為180?200°C)，用200MPa壓機(jī)壓制坯體，放入真空燒結(jié)爐中，同時(shí)通入高純氬氣，以2°C/min的升溫速率逐步升溫至1350°C，并保持I小時(shí)后降至室溫，最終形成孔隙率為35%的碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷。
[0021]實(shí)施例2
[0022]將去離子水150Kg、碳化硅微粉150Kg、零價(jià)鐵粉10Kg、玻璃粉3Kg、碳粉10Kg、石墨15Kg、乙二醇750mL、聚乙烯醇10Kg，聚丙烯酸銨水溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%)950mL放入球磨機(jī)中球磨48小時(shí)，過濾，噴霧造粒，用200MPa壓機(jī)壓制坯體，放入真空燒結(jié)爐中，同時(shí)通入高純氬氣，以2°C/min的升溫速率逐步升溫至1350°C，并保持I小時(shí)后降至室溫，最終形成孔隙率為45%的碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷。
[0023]實(shí)施例3
[0024]將去離子水150Kg、碳化硅微粉150Kg、零價(jià)鐵粉15Kg、玻璃粉5Kg、碳粉10Kg、石墨10如、乙二醇8001^、聚乙烯醇121^、聚丙烯酸銨水溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%)10001^放入球磨機(jī)中球磨48小時(shí)，過濾，噴霧造粒，用200MPa壓機(jī)壓制坯體，放入真空燒結(jié)爐中，同時(shí)通入高純氬氣，以2°C/min的升溫速率逐步升溫至1350°C，并保持I小時(shí)后降至室溫，最終形成孔隙率為57%的碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷。
[0025]實(shí)施例4
[0026]按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，首先將碳化硅微粉80份、零價(jià)鐵粉5份、玻璃粉5份、碳粉15份、石墨I(xiàn)份、乙二醇0.1份、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的聚丙烯酸銨水溶液(聚丙烯酸銨水溶液中含有0.5份的聚丙烯酸銨)、聚乙烯醇2份以及去離子水80份在球磨機(jī)中球磨48h，混合均勻，然后噴霧造粒，噴霧造粒時(shí)進(jìn)口溫度為200°C，出口溫度為200 0C ;再于200MPa下制造坯體，最后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在真空燒結(jié)爐中以2°C/min的升溫速率升溫至1350°C并在該溫度下燒結(jié)I小時(shí)后降至室溫，得到污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷。該陶瓷的孔隙率為5%。
[0027]實(shí)施例5
[0028]按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，首先將碳化硅微粉90份、零價(jià)鐵粉12份、玻璃粉I份、碳粉20份、石墨3份、乙二醇0.2份、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的聚丙烯酸銨水溶液(聚丙烯酸銨水溶液中含有0.4份的聚丙烯酸銨)、聚乙烯醇4份以及去離子水60份在球磨機(jī)中球磨48h，混合均勻，然后噴霧造粒，噴霧造粒時(shí)進(jìn)口溫度為210°C，出口溫度為1900C ；再于200MPa下制造坯體，最后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在真空燒結(jié)爐中以2°C/min的升溫速率升溫至1400°C并在該溫度下燒結(jié)I小時(shí)后降至室溫，得到污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷。該陶瓷的孔隙率為70%。
[0029]實(shí)施例6
[0030]按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，首先將碳化硅微粉60份、零價(jià)鐵粉25份、玻璃粉2份、碳粉9份、石墨5份、乙二醇0.4份、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的聚丙烯酸銨水溶液(聚丙烯酸銨水溶液中含有0.3份的聚丙烯酸銨)、聚乙烯醇7份以及去離子水90份在球磨機(jī)中球磨48h，混合均勻，然后噴霧造粒，噴霧造粒時(shí)進(jìn)口溫度為220°C，出口溫度為180 0C ;再于200MPa下制造坯體，最后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在真空燒結(jié)爐中以2°C/min的升溫速率升溫至1360°C并在該溫度下燒結(jié)I小時(shí)后降至室溫，得到污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷。該陶瓷的孔隙率為20%。
[0031 ] 實(shí)施例7
[0032]按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，首先將碳化硅微粉70份、零價(jià)鐵粉3份、玻璃粉4份、碳粉20份、石墨8份、乙二醇0.5份、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的聚丙烯酸銨水溶液(聚丙烯酸銨水溶液中含有0.1份的聚丙烯酸銨)、聚乙烯醇10份以及去離子水70份在球磨機(jī)中球磨48h，混合均勻，然后噴霧造粒，噴霧造粒時(shí)進(jìn)口溫度為230°C，出口溫度為185 0C ;再于200MPa下制造坯體，最后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在真空燒結(jié)爐中以2°C/min的升溫速率升溫至1380°C并在該溫度下燒結(jié)I小時(shí)后降至室溫，得到污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷。該陶瓷的孔隙率為55%。
[0033]本發(fā)明制備的污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷中碳化硅質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50%?90%，零價(jià)鐵質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5%?25%，孔隙率為5%?70%。
[0034]本發(fā)明公開了一種污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵陶瓷的制備方法，包括以下步驟:首先將去離子水、碳化硅微粉、零價(jià)鐵粉、玻璃粉、碳粉、石墨、乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸銨放入球磨機(jī)中球磨48小時(shí)，過濾，噴霧造粒，坯體制作，放入真空燒結(jié)爐中，同時(shí)通入高純氬氣，以2°C/min的溫速率逐步升溫至1350?1400°C，并保持I小時(shí)后降至室溫，最終形成碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷。該方法工藝簡單，可連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0035]對(duì)于傳統(tǒng)污水處理及污染土壤處理，需過濾、中和反應(yīng)、樹脂吸附、化學(xué)沉降等系列復(fù)雜過程，工作量大，處理效果不明顯，不徹底，甚至造成二次污染的問題，本發(fā)明采用常壓真空燒結(jié)制備碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷，搭載高活性生物催化劑，由于液體介質(zhì)中碳化硅優(yōu)異的吸收微波性能，定向使得催化劑溫度升高，而不整體加熱廢水或污染土壤造成高能耗，另外該陶瓷復(fù)合了零價(jià)鐵，零價(jià)鐵由于具有低毒、廉價(jià)、易操作而且對(duì)環(huán)境友好不會(huì)產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)。使其在水污染治理中應(yīng)用越來越廣泛，零價(jià)鐵化學(xué)性質(zhì)活潑。電負(fù)性很大。電極電位Eo(Fe2+/Fe) =-0.44V，具有較強(qiáng)的還原能力，可將金屬活動(dòng)順序表中排于其后的金屬置換出來并沉積在鐵表面，還可以將氧化性較強(qiáng)的離子或化合物及某些有機(jī)物還原。工藝簡單，成本低廉，可規(guī)?；a(chǎn)和應(yīng)用于實(shí)際污水處理項(xiàng)目。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷的制備方法，其特征在于，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，首先將碳化硅微粉60?90份、零價(jià)鐵粉5?25份、玻璃粉I?5份、碳粉3?20份、石墨I(xiàn)?8份、乙二醇0.1?0.5份、聚丙烯酸銨0.1?0.5份、聚乙烯醇2?10份以及水混合均勻，然后噴霧造粒，再制造坯體，最后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，在1350?1400°C下燒結(jié)I小時(shí)后降至室溫，得到污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷的制備方法，其特征在于，水與碳化硅微粉的質(zhì)量比為1:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷的制備方法，其特征在于，混合均勻是通過在球磨機(jī)中球磨實(shí)現(xiàn)的。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷的制備方法，其特征在于，球磨時(shí)間為48小時(shí)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷的制備方法，其特征在于，以2°C/min的升溫速率升溫至1350?1400°C。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷的制備方法，其特征在于，燒結(jié)是在真空燒結(jié)爐中進(jìn)行的。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷的制備方法，其特征在于，噴霧造粒時(shí)，進(jìn)口溫度為200?230°C，出口溫度為180?200°C。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷的制備方法，其特征在于，制造坯體是在200MPa下進(jìn)行的。9.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述方法制備的污水處理用碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷，其特征在于，該碳化硅復(fù)合零價(jià)鐵多孔陶瓷中碳化硅質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為50%?90 %，零價(jià)鐵質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為5%?25%，孔隙率為5%?70 %。
【文檔編號(hào)】C04B35/565GK106007720SQ201610311724
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月11日
【發(fā)明人】王東, 陳兵, 邱冰山, 劉飛, 張博
【申請(qǐng)人】陜西固勤材料技術(shù)有限公司