一种多功能多孔净化陶瓷颗粒材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种多功能多孔净化陶瓷颗粒材料及其制备方法，材料包括以下组分及重量份含量：埃洛石30～50、沸石10～20、硅藻土20～30、氧化铝10～20、纳米光催化复合材料1～3，包括备料、球磨、泥浆过筛、造孔、阴干、表面处理、高温煅烧、浸渍及低温煅烧工艺。与现有技术相比，本发明具有三维体型结构孔道、不同孔径梯度的特性，具有吸附性能强、杀菌抑菌效果好、可循环使用等优点。

权利要求

1.一种多功能多孔净化陶瓷颗粒材料，其特征在于，该材料包括以下组分及重量份含量：埃洛石30～50、沸石10～20、硅藻土20～30、氧化铝10～20、纳米光催化复合材料

1～3；

所述的纳米光催化复合材料选自纳米氧化钛、氧化钨、氧化锌、氧化镧或氧化铈中的一种或多种。

2.一种根据如权利要求1所述的多功能多孔净化陶瓷颗粒材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）按照以下组分及重量份含量备料：

埃洛石30～50、沸石10～20、硅藻土20～30、氧化铝10～20、纳米光催化复合材料

1～3；

（2）球磨：将原料埃洛石、沸石、硅藻土、氧化铝分别采用球体为石材的球磨机进行球磨粉碎；

（3）制作泥浆：向上述磨碎的原料中加入水后继续加工至含颗粒细度为200目的泥浆；

（4）造孔：将孔隙率为80～100PPI的聚氨酯泡沫颗粒或泡沫板浸入泥浆中，待聚氨酯泡沫吸附饱和后取出；

（5）阴干：将取出的颗粒或板材放置于阴暗处，形成胚品；

（6）表面处理：将胚品进行表面打磨处理；

（7）高温煅烧：采用1100℃以上的温度对打磨处理后的胚品进行煅烧，使聚氨酯泡沫气化分解，得到煅烧好的颗粒或板材；

（8）浸渍：将煅烧好的颗粒或板材浸入含有纳米光催化材料的母液中，饱和后取出；

（9）低温煅烧：采用500～600℃的温度对将浸渍过的颗粒或板材进行低温煅烧，即得到多功能多孔净化陶瓷颗粒材料。

3.根据权利要求2所述的一种多功能多孔净化陶瓷颗粒材料的制备方法，其特征在于，所述的打磨处理后的胚品的表面粗糙度Ra<500μm。

4.根据权利要求2所述的一种多功能多孔净化陶瓷颗粒材料的制备方法，其特征在于，所述的纳米光催化材料的母液的浓度小于20mol/L。

说明书

一种多功能多孔净化陶瓷颗粒材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于环境净化材料技术领域，尤其是涉及一种具有三维体型弯曲孔道结构及不同孔径梯度的多功能多孔净化陶瓷颗粒材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 随着社会的进步和人民生活水平的提高，人们对生活品质提出了更高的要求。百姓购房，居室装修，以及石油、煤、天然气、化工制品、汽车等的应用与推广，在提高我们的生活水平的同时给我们的室内和室外空气带来一定程度的污染，尤其近年来室内装修日益豪华，家用化学品大量使用、吸烟、烹饪等人为活动造成的室内外空气污染问题已不容忽视，而环境的好坏直接影响着人们的身体健康。

[0003] 与活性炭、竹炭、椰壳炭和传统多孔陶瓷相比，本多孔净化陶瓷颗粒材料具有更大的比表面积，因此能与空气中的污染物充分接触，可以更快速、高效地消除空气中的污染物，杀菌除味等，但是目前具有此功能的陶瓷材料很少，而且吸附率、细菌抑制率等方面都很低，对人的身体健康起不到很大的益处。

发明内容

[0004] 本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有三维体型结构孔道、不同孔径梯度、吸附性能强、杀菌抑菌效果好、可循环使用的环境友好型多孔净化陶瓷材料及其制备方法。

[0005] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

[0006] 一种多功能多孔净化陶瓷颗粒材料，包括以下组分及重量份含量：

[0007] 埃洛石30～50、沸石10～20、硅藻土20～30、氧化铝10～20、纳米光催化复合材料1～3。

[0008] 所述的纳米光催化复合材料选自纳米氧化钛、氧化钨、氧化锌、氧化镧或氧化铈中的一种或多种。

[0009] 一种多功能多孔净化陶瓷颗粒材料的制备方法，包括以下步骤：

[0010] (1)按照以下组分及重量份含量备料：

[0011] 埃洛石30～50、沸石10～20、硅藻土20～30、氧化铝10～20、纳米光催化复合材料1～3；

[0012] (2)球磨：将原料埃洛石、沸石、硅藻土、氧化铝分别采用球体为石材的球磨机进行球磨粉碎；

[0013] (3)泥浆过筛：向上述磨碎的原料中加入水后继续加工至含颗粒细度为200目的泥浆；

[0014] (4)造孔：将孔隙率为80～100PPI的聚氨酯泡沫颗粒或泡沫板浸入泥浆中，待聚氨酯泡沫吸附饱和后取出；

[0015] (5)阴干：将取出的颗粒或板材放置于阴暗处，形成胚品；

[0016] (6)表面处理：将胚品进行表面打磨处理；

[0017] (7)高温煅烧：采用1100℃以上的温度对打磨处理后的胚品进行煅烧，使聚氨酯泡沫气化分解，得到煅烧好的颗粒或板材；

[0018] (8)浸渍：将煅烧好的颗粒或板材浸入含有纳米光催化材料的母液中，饱和后取出；

[0019] (9)低温煅烧：采用500～600℃的温度对将浸渍过的颗粒或板材进行低温煅烧，即得到多功能多孔净化陶瓷颗粒材料。

[0020] 所述的打磨处理后的胚品的表面粗糙度Ra＜500μm。

[0021] 所述的纳米光催化材料的母液的浓度小于20mol/L。

[0022] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0023] (1)具有复杂的三维体型结构的弯曲孔道而且具有不同梯度的孔径。本陶瓷颗粒的孔道直径范围在200～500nm，且孔壁为具有2～10nm的多孔材料，这种具有不同梯度孔径的孔道同时存在使得本净化陶瓷颗粒具有相比其他产品更高的比表面积，其吸附力和催化活性，其环境净化性能与传统多孔材料相比具有明显的优势。

[0024] (2)本发明合成得到的多功能多孔净化陶瓷材料其微孔为三维体型结构的细孔占孔容积的95％或95％以上，保证了材料的高效率和高吸附量。三维体型结构的细孔区别于传统的单孔道结构，单孔道结构吸附量小、易饱和、重复利用率低、净化效率低。而本发明的净化陶瓷颗粒发达的三维体型的结构解决了这些问题。

[0025] (3)采用了埃洛石、氧化铝、硅藻土、沸石为壁材骨料。埃洛石是天然纳米管状硅酸盐粘土矿物，特点是具有碳纳米管相似的中空管状结构、很高的比表面积、独特的吸附性、优良的生物相容性以及化学和热稳定性。埃洛石其特殊的结构和物理化学性质使其具有优异的抗菌、吸附性能，并具有良好的复合、掺杂性能。氧化铝同样具有多孔结构，是很好的催化剂载体，同时具有很高的比表面积、吸附性能和较高的物理强度。硅藻土具有孔隙度大、吸收性强、化学性质稳定、耐磨、耐热等特点，是一种优异的吸附材料，吸附有机挥发物能力强。沸石具有极佳的吸附性、离子交换性、催化和耐酸耐热等性能，被广泛用作吸附剂、离子交换剂和催化剂，也可用于气体的干燥、净化水质等方面。

[0026] (4)采用的催化复合材料中的晶格缺陷及空位电子能与有害的有机挥发物形成化学键，吸附并分解有机挥发物，并且能够激发光催化材料，提高光催化材料的催化活性，提高净化效率。

具体实施方式

[0027] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

[0028] 实施例1

[0029] 一种多功能多孔净化陶瓷材料的工艺流程，按其前后顺序分为六道工序：原料、球磨、泥浆过筛、造孔、阴干、表面处理、高温煅烧、浸渍、低温煅烧；

[0030] 原料埃洛石40kg、沸石15kg、硅藻土25kg、氧化铝20kg、纳米光催化材料3kg，所述纳米光催化材料为纳米氧化钛/氧化镧复合材料；

[0031] 球磨：将原料埃洛石、沸石、硅藻土、氧化铝分别采用球体为石材的球磨机进行球磨粉碎；

[0032] 泥浆过筛：将磨碎的原料与一定比例的水加工至细度达200目；

[0033] 造孔：将孔隙率为80PPI、直径为5mm的聚氨酯泡沫颗粒浸入泥浆中，待聚氨酯泡沫吸附饱和后取出；

[0034] 阴干：将取出的颗粒放置于阴暗处，形成胚品；

[0035] 表面处理：将胚品进行表面打磨处理，使规格符合使用要求；

[0036] 高温煅烧：采用1100℃的温度对胚品进行煅烧，聚氨酯泡沫气化分解；

[0037] 浸渍：将煅烧好的颗粒浸入含有纳米光催化材料的母液中，饱和后取出；

[0038] 低温煅烧：采用500℃的温度对将浸渍过的颗粒进行低温煅烧；

[0039] 所得产品为：球形陶瓷颗粒，孔径约350nm，直径为4～5mm。

[0040] 实施例2

[0041] 本发明一种多功能多孔净化陶瓷材料的工艺流程，按其前后顺序分为六道工序：原料、球磨、泥浆过筛、造孔、阴干、高温煅烧、浸渍、低温煅烧；

[0042] 原料埃洛石45kg、沸石15kg、硅藻土25kg、氧化铝15kg、纳米光催化材料2kg，所述纳米光催化材料为纳米氧化钨/氧化镨复合材料；

[0043] 球磨：将原料埃洛石、沸石、硅藻土、氧化铝分别采用球体为石材的球磨机进行球磨粉碎；

[0044] 泥浆过筛：将磨碎的原料与一定比例的水加工至细度达200目；

[0045] 造孔：将孔隙率为90PPI、规格为20×20×2.5cm的聚氨酯板材浸入泥浆中，待聚氨酯泡沫吸附饱和后取出；

[0046] 阴干：将取出的板材放置于阴暗处，形成胚品；

[0047] 表面处理：将胚品进行表面打磨处理，使规格符合使用要求；

[0048] 高温煅烧：采用1150℃的温度对胚品进行煅烧，聚氨酯泡沫气化分解；

[0049] 浸渍：将煅烧好的颗粒浸入含有纳米光催化材料的母液中，饱和后取出；

[0050] 低温煅烧：采用550℃的温度对将浸渍过的颗粒进行低温煅烧；

[0051] 所得产品为：长方体陶瓷板，孔径约300nm，规格为20×20×2.5cm。

[0052] 实施例3

[0053] 一种多功能多孔净化陶瓷材料的工艺流程，按其前后顺序分为六道工序：原料、球磨、泥浆过筛、造孔、阴干、表面处理、高温煅烧、浸渍、低温煅烧；

[0054] 原料埃洛石50kg、沸石20kg、硅藻土20kg、氧化铝10kg、纳米光催化材料3kg，所述纳米光催化材料为纳米氧化锌/氧化铈复合材料；

[0055] 球磨：将原料埃洛石、沸石、硅藻土、氧化铝分别采用球体为石材的球磨机进行球磨粉碎；

[0056] 泥浆过筛：将磨碎的原料与一定比例的水加工至细度达200目；

[0057] 造孔：将孔隙率为100PPI、直径为10mm的聚氨酯泡沫颗粒浸入泥浆中，待聚氨酯泡沫吸附饱和后取出；

[0058] 阴干：将取出的颗粒放置于阴暗处，形成胚品；

[0059] 表面处理：将胚品进行表面打磨处理，使规格符合使用要求；

[0060] 高温煅烧：采用1200℃的温度对胚品进行煅烧，聚氨酯泡沫气化分解；

[0061] 浸渍：将煅烧好的颗粒浸入含有纳米光催化复合材料的母液中，饱和后取出；

[0062] 低温煅烧：采用600℃的温度对将浸渍过的颗粒进行低温煅烧；

[0063] 所得产品为：球形陶瓷颗粒，孔径约250nm，直径为9～10mm。

[0064] 以下是本发明关于去甲醛和抗菌性能在中国建材院所测试的有关数据：

[0065] 甲醛净化效率测试结果(环监)字2011-W-0207号

[0066]

[0067] 抗菌性能测试结果(环监)字2011-W-0208号

[0068]

[0069] 实施例4

[0070] 一种多功能多孔净化陶瓷颗粒材料的制备方法，包括以下步骤：

[0071] (1)按照以下组分及含量备料：

[0072] 埃洛石30kg、沸石20kg、硅藻土30kg、氧化铝20kg、纳米光催化复合材料1kg，其中，使用的纳米光催化复合材料为纳米氧化钛和氧化钨的混合物；

[0073] (2)球磨：将原料埃洛石、沸石、硅藻土、氧化铝分别采用球体为石材的球磨机进行球磨粉碎；

[0074] (3)泥浆过筛：向上述磨碎的原料中加入水后继续加工至含颗粒细度为200目的泥浆；

[0075] (4)造孔：将孔隙率为80PPI的聚氨酯泡沫颗粒或泡沫板浸入泥浆中，待聚氨酯泡沫吸附饱和后取出；

[0076] (5)阴干：将取出的颗粒或板材放置于阴暗处，形成胚品；

[0077] (6)表面处理：将胚品进行表面打磨处理至表面粗糙度Ra＜500μm；

[0078] (7)高温煅烧：采用1100℃以上的温度对打磨处理后的胚品进行煅烧，使聚氨酯泡沫气化分解，得到煅烧好的颗粒或板材；

[0079] (8)浸渍：将煅烧好的颗粒或板材浸入含有纳米光催化材料的母液中，饱和后取出，纳米光催化材料的母液的浓度为15mol/L；

[0080] (9)低温煅烧：采用500℃的温度对将浸渍过的颗粒或板材进行低温煅烧，即得到多功能多孔净化陶瓷颗粒材料。