[发明专利]一种采用纳米碳纤维作助滤剂过滤无机微纳米颗粒的方法

说明书

技术领域

本发明涉及采用纳米碳纤维作为助滤剂来促进无机微纳米颗粒过滤的方法，以解决无机微纳米颗粒过滤难的问题。其应用范围可涉及食品、药品、化学品、催化剂等生产和使用过程，以及废水、废物等处理过程，在这些过程中通常需要进行无机微纳米颗粒的液相分离操作。

背景技术

过滤是利用介质将悬浮液中固形物截留形成滤饼，而液体则穿过介质被澄清，由此达到液固分离的目的。随着工业的不断发展，特别是纳米科技的进步，需要进行过滤的物料日益增多，其中不少属难过滤物料，如无机微纳米颗粒，由于颗粒尺寸小，当采用大孔过滤介质时，颗粒易穿透渗漏，当采用小孔过滤介质时，则流体阻力大，过滤时间长，造成人力、物力的浪费和能源的消耗。解决难过滤问题的一个重要手段是靠助滤剂来强化过滤。助滤剂是一种帮助过滤的物质，一方面可吸附同在液相中的微纳米固体颗粒，避免颗粒穿滤；另一方面，助滤剂形成的滤饼具有大量堆积孔，可截留滤液中的颗粒，避免颗粒阻塞过滤介质的通道，从而加速过滤。

目前助滤剂的种类有硅藻土助滤剂、珍珠岩助滤剂、纤维助滤剂、石棉助滤剂、碳助滤剂等。其中用量最多的是硅藻土助滤剂.占助滤剂总量的56％以上，而且使用十分广泛。硅藻土具有比表面积大、吸附性能强、化学稳定性好等优异的理化性质，是一种优良的水处理剂。但在污水水处理时，需将其进行适当的改性处理，才能有良好的处理效果，且硅藻土助滤剂不能用于强碱性原液的过滤。珍珠岩助滤剂与硅藻土性质类似，其应用仅次于硅藻土。但在过滤苛性碱或酸性液体时，珍珠岩的某些成分同样会发生部分溶解。纤维素助滤剂可用于过滤热碱溶液或滤饼要求煅烧的场合，但是其成本高、过滤性能差，所以应用范围要比硅藻土或珍珠岩小得多。石棉助滤剂纤维极细，使滤板具有很大的空隙率，能截留小颗粒，且过滤阻力小，但是石棉有碍健康，现在已很少使用此种助滤剂。炭助滤剂具有化学稳定性的优点，可用于热碱溶液过滤(甚至纤维素助滤剂也会化软和溶解的场合)或要将滤饼煅烧等情况下的过滤。然而，由于炭助滤剂通常也是粉末形态，其过滤效率很低。

虽然助滤剂对解决工业中难过滤物料的过滤问题起着很重要的作用，但国内外对助滤剂的研究工作做得不多，致使目前助滤剂的品种较少。

纳米碳纤维(CNF)是一类新型准一维纤维状的类石墨材料，直径一般小于200nm，长度为μm—mm不等。具有优异的物理化学性质如较大的比表面积，很高的机械强度，可与石墨媲美的导电性能，较好的化学稳定性等而开始受到重视。越来越多的研究者探索纳米碳纤维作为催化剂载体、电极材料、高效吸附剂(特别是储氢材料)和聚合物结构增强添加剂等方面的应用潜力。但目前尚未有人将CNF用作助滤剂，来解决无机微纳米颗粒的液相分离问题。

因此，本领域迫切需要提供一种将CNF用作助滤剂使无机微纳米颗粒得到过滤的方法。

发明内容

本发明旨在提供一种无机微纳米颗粒的过滤方法。

本发明的另一个目的是提供一种纳米碳纤维的用途。

在本发明的第一方面，公开了一种无机微纳米颗粒的过滤方法，所述的方法包括步骤：

(a)将含有无机微纳米颗粒的溶液和纳米碳纤维接触后通过过滤介质使无机微纳米颗粒和液体分离；

所述的无机微纳米颗粒与纳米碳纤维的重量比为0.05—50:1。

在另一优选例中，所述的无机微纳米颗粒粒径为1纳米—10微米；选自金属氧化物、非金属氧化物、复合氧化物、硅铝分子筛、或不溶性无机盐。

在另一优选例中，所述的纳米碳纤维长度和外径之比为20000：1—2:1。

在另一优选例中，无机微纳米颗粒与纳米碳纤维的重量比为0.1—10:1。

在另一优选例中，无机微纳米颗粒与纳米碳纤维的重量比为0.25—4:1。

在另一优选例中，所述的无机微纳米颗粒粒径为10纳米—5微米。

在另一优选例中，将含有无机微纳米颗粒的溶液和纳米碳纤维混合后通过过滤介质使无机微纳米颗粒和液体分离。

在另一优选例中，将含有无机微纳米颗粒的溶液和过滤介质上的纳米碳纤维滤饼接触后通过过滤介质使无机微纳米颗粒和液体分离。

在本发明的第二方面，提供了一种纳米碳纤维的用途，所述的纳米碳纤维用作过滤无机微纳米颗粒的助滤剂。

在另一优选例中，所述的无机微纳米颗粒粒径为1纳米—10微米；选自金属氧化物、非金属氧化物、复合氧化物、硅铝分子筛、或不溶性无机盐。

据此，本发明提供了一种将CNF用作助滤剂使无机微纳米颗粒得到过滤的方法。

附图说明