一种以膨胀珍珠岩和沸石为主要原料的复合滤管及其制备方法

摘要

本发明公开了一种以膨胀珍珠岩和沸石为主要原料的复合滤管及其制备方法，具体地说涉及一种环保、食品、轻工、医药、化工等领域的物料过滤或废水处理用复合滤管及制备方法。制备方法为：将膨胀珍珠岩和天然沸石粉按一定比例混合，粉磨至200~325目得到基料；向基料中添加造孔剂、助融剂和水溶性粘接剂，充分混合，制备成半干混合料；将所得半干混合料装入可分离的刚性管模内，在离心成型机上离心成型为滤管生坯；生坯脱模后烧结、冷却即得到膨胀珍珠岩/沸石复合滤管。本发明的特点在于：以珍珠岩和天然沸石为主要原料，制备工艺简单、制造成本低；滤管强度高、耐压、耐高温，使用范围宽；连续工作时间长，易于清洗，可重复使用。

权利要求

1.一种以膨胀珍珠岩和沸石为主要原料的复合滤管的制备方法，其特征在于，具体制备方法步骤如下：第一步： 取膨胀珍珠岩和天然沸石质量比为1:4~6，混合粉磨至200~325目，得到基料；

第二步： 向第一步所制得的基料中添加造孔剂、助熔剂、水溶性粘接剂和水，充分混合，制备成半干混合料；造孔剂和助熔剂的加入量分别为基料的0.5~2%；粘接剂加入量为基料的1~10%，粘接剂事先用水溶解，加水量以最终用手握混合料成团但不出水为宜；

第三步： 先将管模内壁涂上脱模剂，再将第二步所得半干混合料装入可分离的刚性管模内，放置在离心成型机上，离心成型为滤管生坯；离心成型时转速控制在

1200~1500rpm，离心成型时间控制在30~60min；

第四步： 将刚性管模从离心机上取下，打开管模，取出滤管生坯；

第五步： 将第四步中的滤管生坯移至程序升温炉中焙烧，冷却后即得到膨胀珍珠岩/沸石复合滤管；焙烧温度为：升温速度小于或等于5℃/min；100~200℃保温60min；

400~600℃保温30min；700~1000℃保温30min。

2.根据权利要求1所述的一种以膨胀珍珠岩和沸石为主要原料的复合滤管的制备方法，其特征在于：所用主要原料膨胀珍珠岩和天然沸石，粒度在200~325目；复合滤管滤孔由基料膨胀珍珠岩、沸石内部自身微孔及颗粒间隙组成。

3.根据权利要求1所述的一种以膨胀珍珠岩和沸石为主要原料的复合滤管的制备方法，其特征在于：所用造孔剂是甲基纤维素、聚乙烯醇、植物淀粉、木炭粉、锯末粉中的任一种或几种的混合，加入量为基料的0.5~2%。

4.根据权利要求1所述的一种以膨胀珍珠岩和沸石为主要原料的复合滤管的制备方法，其特征在于：所用助熔剂是硼砂、氧化钠、氧化钾中的任一种或几种的混合，加入量为基料的0.5~2%。

5.根据权利要求1所述的一种以膨胀珍珠岩和沸石为主要原料的复合滤管的制备方法，其特征在于：所用水溶性粘接剂是甲基纤维素、聚乙烯醇、植物淀粉、膨润土、粘土中的任一种或几种的混合，加入量为基料的1~10%。

6.根据权利要求1所述的一种以膨胀珍珠岩和沸石为主要原料的复合滤管的制备方法，其特征在于：所述的复合滤管的烧成温度不大于1000℃。

说明书

一种以膨胀珍珠岩和沸石为主要原料的复合滤管及其制备

方法

技术领域

[0001] 本发明涉及过滤领域，尤其涉及一种环保、食品、轻工、医药、化工等领域的物料过滤或废水处理用膨胀珍珠岩和沸石为主要原料的复合滤管及其制备方法。

背景技术

[0002] 膨胀珍珠岩是由珍珠岩矿砂经预热、高温焙烧而成的一种多孔性白色粒状散料，经粉碎后可作为过滤滤料。膨胀珍珠岩作为传统的无机过滤材料，已在石油、化工、轻工、制剂、水处理等领域广泛应用。天然沸石是一种含水架状硅铝酸盐矿物，其内部结构是由硅氧四面体和铝氧四面体组成的三维空间架状构造，存在着大量的排列有序、大小均匀、彼此贯通并与外界相连的孔穴和孔道(孔径0.3~1nm)。因此，天然沸石可应用于空气净化、水污染处理、除臭抗菌、固体废弃物处理和催化剂载体等环境污染治理方面。

[0003] 膨胀珍珠岩和天然沸石用于过滤材料存在以下优缺点：

[0004] 1. 珍珠岩和天然沸石都是非金属矿物，来源广泛，加工工艺简单，成本较低。

[0005] 2. 珍珠岩、天然沸石的化学成分主要是硅、铝氧化物，化学性能稳定，应用范围广。其本身不含有机物，对人体无危害，对滤液本质特性无影响，无潜在污染物。

[0006] 3. 膨胀珍珠岩助滤剂一般是先加入到待滤物料中，充分搅拌，然后再离心过滤（转鼓过滤机）或压滤（板框过滤机），使用过程有一定的损耗，随着过滤时间的延长，滤饼密实度的增加，过滤通量降低。另外，由于膨胀珍珠岩助滤剂一般都是一次性使用，会产生大量的助滤剂废料。

[0007] 4. 天然沸石由于内部孔径较小，过滤通量小，主要是以离子交换为主。沸石离子交换能力的大小不仅与沸石的种类有关，而且还与沸石的硅铝比值、晶格中孔径大小、孔道疏通情况、阳离子的位置和性质以及交换过程中的温度、压力、离子浓度、流速和pH值等诸多因素有关。

[0008] 我国珍珠岩、天然沸石矿产资源丰富，且在石油、化工、轻工、制剂、水处理等领域已有应用基础，但以膨胀珍珠岩和天然沸石为原料制备复合滤管的文献尚未见报道。因此，提供一种以膨胀珍珠岩和沸石为原料制备复合滤管的方法，已经是一个亟需解决的问题。

发明内容

[0009] 为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种以珍珠岩和天然沸石为主要原料，制备工艺简单、制造成本低、耐压、耐高温、连续工作时间长、易于清洗、可重复使用的复合过滤管件及其制备方法。

[0010] 本发明的目的是这样实现的：

[0011] 1、一种以膨胀珍珠岩和沸石为主要原料的复合滤管及制备方法，其特征在于，具体制备方法步骤如下：

[0012] 第一步： 取膨胀珍珠岩和天然沸石质量比为1:4~6，混合粉磨至200~325目，得到基料；

[0013] 第二步： 向第一步所制得的基料中添加造孔剂、助融剂、水溶性粘接剂和水，充分混合，制备成半干混合料；造孔剂和助熔剂的加入量分别为基料的0.5~2%；粘接剂加入量为1~10%，粘接剂事先用水溶解，加水量以最终用手握混合料成团但不出水为宜；

[0014] 第三步： 先将管模内壁涂上脱模剂，再将第二步所得半干混合料装入可分离的刚性管模内，放置在离心成型机上，离心成型为滤管生坯；离心成型时转速控制在1200~1500rpm，离心成型时间控制在30~60min；

[0015] 第四步： 将刚性管模从离心机上取下，打开管模，取出滤管生坯；

[0016] 第五步： 将第四步中的滤管生坯移至程序升温炉中焙烧，冷却后即得到膨胀珍珠岩/沸石复合滤管。焙烧温度制度为：升温速度小于或等于5℃/min；100~200℃保温60min；400~600℃保温30min；700~1000℃保温30min。

[0017] 所用主要原料膨胀珍珠岩和天然沸石，粒度在200~325目；复合滤管滤孔由基料膨胀珍珠岩、沸石内部自身微孔及颗粒间隙组成。

[0018] 所用造孔剂可以是甲基纤维素、聚乙烯醇、植物淀粉、木炭粉、锯末粉等中的任一种或几种的混合，加入量为基料的0.5~2%。

[0019] 所用助熔剂可以是硼砂、氧化钠、氧化钾等中的任一种或几种的混合，加入量为基料的0.5~2%。

[0020] 所用水溶性粘接剂可以是甲基纤维素、聚乙烯醇、植物淀粉、膨润土、粘土等中的任一种或几种的混合，加入量为基料的1~10%。

[0021] 所述的复合滤管采用离心成型，离心成型时转速控制在1200~1500rpm，离心成型时间控制在30~60min。

[0022] 所述的复合滤管的烧成温度不大于1000℃。

[0023] 本发明的特点在于：充分利用了天然矿物的多孔性，复合滤管滤孔由基料膨胀珍珠岩、沸石内部自身微孔及颗粒间隙组成；半干法制坯，干燥、烧结一次完成，节约能耗；离心成型，坯料的密实性易于调节，滤管孔径由内向外呈一定梯度分布，内表面孔径小，外表面孔径大，可减缓使用过程中的过滤通量降低；滤管强度高、耐压、耐高温，使用范围宽；连续工作时间长，易于清洗，可重复使用。

具体实施方式

[0024] 下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明：

[0025] 第一步： 取膨胀珍珠岩和天然沸石质量比为1:4~6，混合粉磨至200~325目，得到基料；

[0026] 第二步： 向第一步所制得的基料中添加造孔剂、助融剂、水溶性粘接剂和水，充分混合，制备成半干混合料；造孔剂和助熔剂的加入量分别为基料的0.5~2%；粘接剂加入量为1~10%，粘接剂事先用水溶解，加水量以最终用手握混合料成团但不出水为宜；

[0027] 第三步： 先将管模内壁涂上脱模剂，再将第二步所得半干混合料装入可分离的刚性管模内，放置在离心成型机上，离心成型为滤管生坯；离心成型时转速控制在1200~1500rpm，离心成型时间控制在30~60min；

[0028] 第四步： 将刚性管模从离心机上取下，打开管模，取出滤管生坯；

[0029] 第五步： 将第四步中的滤管生坯移至程序升温炉中焙烧，冷却后即得到膨胀珍珠岩/沸石复合滤管。焙烧温度制度为：升温速度小于或等于5℃/min；100~200℃保温60min；400~600℃保温30min；700~1000℃保温30min。

[0030] 上述实施方式中加入造孔剂的目的是为了增加矿物粒子之间的空隙，增加滤管的过滤通量。所加造孔剂可以是甲基纤维素、聚乙烯醇、植物淀粉、木炭粉、锯末粉等中的任一种或几种的混合。

[0031] 上述实施方式中加入助熔剂的目的是为了降低滤管坯料的烧结温度。所加助熔剂可以是硼砂、氧化钠、氧化钾等中的任一种或几种的混合。

[0032] 上述实施方式中加入水溶性粘接剂的目的是为了增加滤管坯料的强度，便于脱模和往焙烧炉内移送。所加水溶性粘接剂可以是甲基纤维素、聚乙烯醇、植物淀粉、膨润土、粘土等中的任一种或几种的混合。

[0033] 本发明的特点在于：充分利用了天然矿物的多孔性，复合滤管滤孔由基料膨胀珍珠岩、沸石内部自身微孔及颗粒间隙组成；半干法制坯，干燥、烧结一次完成，节约能耗；离心成型，坯料的密实性易于调节，滤管孔径由内向外呈一定梯度分布，内表面孔径小，外表面孔径大，可减缓使用过程中的过滤通量降低；滤管强度高、耐压、耐高温，使用范围宽；连续工作时间长，易于清洗，可重复使用。

[0034] 实施例1：

[0035] 1. 将膨胀珍珠岩与天然沸石粉按1:4（重量比）混合，粉磨至325目，得到基料。

[0036] 2. 向基料中添加1%的淀粉，2%硼砂，10%膨润土，充分混合，加入适量的水，再混拌均匀，即得半干混合料。

[0037] 3. 先将Φ50×200的可分离刚性管模内壁涂上脱模剂，再将所得半干混合料装入内，放置在离心成型机上，控制转速在1200 rpm，离心50min，制得滤管生坯。

[0038] 4. 将刚性管模从离心机上取下，打开管模，取出滤管生坯。

[0039] 5. 将滤管生坯移至程序升温炉中，以5℃/min的升温速率，升温至100℃保温60min，500℃保温30min，800℃保温30min，随炉自然冷却后即得到膨胀珍珠岩/沸石复合滤管。

[0040] 实施例2：

[0041] 1. 将膨胀珍珠岩与天然沸石粉按1:5（重量比）混合，粉磨至325目，得到基料。

[0042] 2. 向基料中添加1.5%的淀粉，1.5%硼砂，5%膨润土，充分混合，加入适量的水，再搅拌均匀，即得半干混合料。

[0043] 3. 先将Φ50×200的可分离刚性管模内壁涂上脱模剂，再将所得半干混合料装入内，放置在离心成型机上，控制转速在1500 rpm，离心30min，制得滤管生坯。

[0044] 4. 将刚性管模从离心机上取下，打开管模，取出滤管生坯。

[0045] 5. 将滤管生坯移至程序升温炉中，以5℃/min的升温速率，升温至120℃保温60min，600℃保温30min，850℃保温30min，随炉自然冷却后即得到膨胀珍珠岩/沸石复合滤管。

[0046] 实施例3：

[0047] 1. 将膨胀珍珠岩与天然沸石粉按1:6（重量比）混合，粉磨至325目，得到基料。

[0048] 2. 向基料中添加2%的淀粉，1%硼砂，0.5%氧化钠，再将5g聚乙烯醇用适量热水