[发明专利]一种活性炭水质净化复合材料及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及水处理材料领域，具体是一种活性炭水质净化复合材料及其制备方法和用途。

背景技术

随着工业发展，城市生活饮用水水源受污染程度日益加剧，同时随着生活水平的提高，人们对饮用水质的要求以及饮用水质标准越来越严格。

目前市场上用于水处理的活性炭材料，其作用原理主要是通过物理吸附作用的方式将污染物与水进行分离。活性炭由于具有巨大的比表面积及发达的空隙结构，因此对水中溶解态有机物如酚类化合物等具有较强的吸附能力，适用于饮用水深度净化。但采用活性炭为水处理剂，存在一些问题，如活性炭的吸附量与成本的比值还需进一步提高，且其吸附为物理吸附，容易在吸附过程中脱附，造成二次污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种吸附能力高、对重金属吸附稳定、无二次污染的一种活性炭水质净化复合材料及其制备方法和用途，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种活性炭水质净化复合材料，由以下按照重量份的原料组成：活性炭15-20份、纳米二氧化钛粉体1-10份、无机钛硅1-5份、硝酸镍5-10份、丙烯酸正丙酯3-7份、麦饭石5-15份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷2-6份。

作为本发明的进一步方案，本发明由以下按照重量份的原料组成：活性炭16-18份、纳米二氧化钛粉体2-8份、无机钛硅2-4份、硝酸镍6-8份、丙烯酸正丙酯4-6份、麦饭石8-12份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷3-5份。

作为本发明的进一步方案，本发明由以下按照重量份的原料组成：活性炭17份、纳米二氧化钛粉体5份、无机钛硅3份、硝酸镍7份、丙烯酸正丙酯5份、麦饭石10份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷4份。

作为本发明的进一步方案，本发明所述纳米二氧化钛粉体采用TiCl4气相氧化法制备，具体方法为：利用N₂携带TiCl₄蒸气，经预热到435℃后经套管喷嘴的内管进入高温管式反应器，O₂经预热到870℃后经套管喷嘴的外管也进入反应器，TiCl₄和O₂在1200-1400℃下反应，反应生成的纳米TiO₂微粒后，经粒子捕集系统，实现气固分离。

本发明还提供一种活性炭水质净化复合材料的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成：

1）将γ-氨丙基三乙氧基硅烷与活性炭研磨，过200目筛，制得混合物A；

2）将麦饭石与硝酸镍混合后，再加入二者12-14倍质量的蒸馏水，然后对其进行超声处理，超声处理条件为：温度53℃，超声功率450W，超声时间55min；制得混合物B；

3）将纳米二氧化钛粉体、无机钛硅与丙烯酸正丙酯三者混合后，再加入三者8-10倍质量的蒸馏水，然后对其进行超声处理，超声处理条件为：温度60℃，超声功率500W，超声时间60min；制得混合物C；

4）将混合物A、B置入混合物C中，再对其进行超声处理，超声处理条件为：温度55℃，超声功率500W，超声时间60min；制得混合物C；

5）将混合物D置入115℃的烘箱中烘干，制得混合物E；

6）将混合物E置入反应釜中高温煅烧7.5h，高温煅烧温度为650℃，再降至室温，即得一种活性炭水质净化复合材料。

作为本发明的进一步方案，本发明提供的一种活性炭水质净化复合材料用于制备水处理剂中的用途。

水处理装置，包括水处理剂和用以装载水处理剂的容器，所述水处理剂含有上述一种活性炭水质净化复合材料。

活性炭：是一种含碳材料制成的外观呈黑色，内部孔隙结构发达，比表面积大、吸附能力强的一类碳素材料，是一种常用的吸附剂、催化剂或催化剂载体。活性炭有着广泛的用途，为了提高活性炭的应用质量，需要对采用物理法生产的活性炭进行酸化处理，本发明选用粉碎后的活性炭，活性炭的颗粒细度≤0.5毫米。

纳米二氧化钛：具有十分宝贵的光学性质，在汽车工业及诸多领域都显示出美好的发展前景。纳米TiO2还具有很高的化学稳定性、热稳定性、无毒性、超亲水性、非迁移性，且完全可以与食品接触，所以被广泛应用于抗紫外材料、纺织、光催化触媒、自洁玻璃、防晒霜、涂料、油墨、食品包装材料、造纸工业、航天工业中、锂电池中。