[发明专利]一种化学改性凹土基多孔陶瓷及其制备方法

说明书

本发明涉及一种化学改性凹土基多孔陶瓷及其制备方法，该材料具体由如下方法制备：先用有机泡沫将凹土制成凹土基多孔陶瓷，然后用碱将凹土基多孔陶瓷进行羟基化处理，最后将羟基化凹土基多孔陶瓷进行化学改性得到化学改性凹土基多孔陶瓷。该材料具有固定形状、回收容易、气孔率高、气孔相互贯通、气孔分布均匀性佳、强度高、吸附和络合性能佳、废液废气富集程度高、能循环利用、成本低廉等特点，可广泛应用于各种介质的精密过滤与分离、高压气体排气消音、电解隔膜、废水净化、生物陶瓷、陶瓷分离膜、陶瓷传感器等领域。

技术领域

本发明涉及陶瓷的制备领域，具体涉及一种化学改性凹土基多孔陶瓷的制备方法。

背景技术

陶瓷是以粘土为主要原料以及各种天然矿物经过粉碎混炼、成型和煅烧制得的材料以及各种制品。多孔陶瓷具有耐高温，高压、抗酸、碱和有机介质腐蚀，良好的生物惰性、可控的孔结构及高的开口孔隙率、使用寿命长、产品再生性能好等优点，可以适用于各种介质的精密过滤与分离、高压气体排气消音、气体分布及电解隔膜等领域。为了进一步提升多孔陶瓷的性能，可对多孔陶瓷进行表面改性，使其应用于废水废气净化、生物陶瓷、陶瓷分离膜、陶瓷传感器等领域。凹土是一种纤维状的富含铝镁硅酸盐纳米矿物，晶格金属离子可替换、孔道发达，比表面积大，化学反应活性高，在废水废气处理、肥料缓释、气味缓释、催化、光催化等领域得到了广泛的应用，同时鉴于凹土本身发达的孔道和纳米尺寸，将其应用于多孔陶瓷更能提升原有的性能。目前，凹土应用于多孔陶瓷的研究较少。中国专利CN104072090B用粘结剂和废弃陶瓷制备了多孔陶瓷，该发明存在以下不足：①未添加造孔剂、有机泡沫等材料进行多孔处理，且粘结剂和废弃陶瓷均无发达孔道，因此材料的气孔率很低、吸附性能差；②未经煅烧处理，材料的强度有限；③未经改性处理，陶瓷不能用于生物相容、选择性吸附、功能性分离、传感器等特殊领域。法国英格陶瓷公司申请的中国专利CN101795996B将造孔剂与硅酸盐或氧化陶瓷混合，再制成生胚，最后焙烧得到多孔陶瓷。该发明存在以下不足：①造孔剂制备的多孔陶瓷气孔率不高、气孔分布均匀性差，再加上硅酸盐或氧化陶瓷本身孔道不发达，因此所得多孔陶瓷的性能有限；②未经改性处理，陶瓷不能用于生物相容、选择性吸附、功能性分离、传感器等特殊领域。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有固定形状、回收容易、气孔率高、气孔相互贯通、气孔分布均匀性佳、强度高、吸附和络合性能佳、废液废气富集程度高、能循环利用、成本低廉的化学改性凹土基陶瓷的制备方法。

本发明提供了一种化学改性凹土基陶瓷，包括以下制备步骤：

步骤1)：凹土基多孔陶瓷的制备

先将有机泡沫加工成制品，并将水加入到凹土中制成浆料，然后给制品上浆、辊压、在60～120℃下干燥、喷浆，最后在500～1500℃下煅烧，制得凹土基多孔陶瓷，其中凹土与有机泡沫、水的质量比为1：0.05～1：0.2～10；

步骤2)：凹土基多孔陶瓷的羟基化处理

将凹土基多孔陶瓷浸渍到碱液中，在20～100℃下搅拌0.5～24h，反应后洗涤至表面呈中性，制得羟基化凹土基多孔陶瓷，其中碱液的浓度为0.5～20mol/L，凹土基多孔陶瓷与碱液的质量比为0.05～0.25：1；

步骤3)：羟基化凹土基多孔陶瓷的化学改性

将羟基化凹土基多孔陶瓷加入到去离子水中，羟基化凹土基多孔陶瓷与去离子水的质量比为0.05～0.5：1，然后将改性剂的乙醇溶液加入，改性剂与羟基化凹土基多孔陶瓷的质量比为0.01～0.1：1，改性温度控制在20～100℃，反应0.1～12h，经洗涤、干燥，制得经化学改性的羟基化凹土基多孔陶瓷。

本发明的有益效果是：

1、本发明具有具有固定的形状，解决了粉体处理废水时难以回收的缺点。