[发明专利]一种多孔氧化锌陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种多孔氧化锌陶瓷及其制备方法和应用。该多孔氧化锌陶瓷的制备方法包括如下步骤：向氧化锌粉体的水基浆料中加入粘结剂得混合浆料，冷冻干燥，在700～900℃下进行烧结1.5～3h，即得；所述水基浆料中还包括分散剂，所述氧化锌粉体的含量为10～40wt％。本发明采用氧化锌粉体的水基浆料，结合粘结剂和分散剂，采用冷冻干燥和烧结工艺制备得到多孔氧化锌陶瓷，工艺简便，方便工业生产，对环境友好，无二次污染。本发明提供的制备方法得到的多孔氧化锌陶瓷对重金属离子有很好的吸附效果。

技术领域

本发明涉及吸附材料领域，更具体地，涉及一种多孔氧化锌陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

重金属污染对于环境和人类造成的危害已越来越多地为人们所熟知,随着全球可持续发展战略的进一步实施，对重金属废水的处理要求也将日益严格。目前，重金属废水处理方法主要有三类：第一类是废水中重金属离子通过发生化学反应除去的方法。第二类是使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法,包括吸附、溶剂萃取、蒸发和凝固法、离子交换和膜分离等。第三类是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法,其中包括生物絮凝、生物化学法和植物生态修复等。传统的化学、物理法处理成本高、效果不稳定，除了应用清洁生产和循环经济技术从源头上对重金属的使用和排放进行遏制之外,还需要更多地研究和发展新型天然吸附剂、重金属捕集剂和生物技术对重金属污染的治理,发挥它们成本低、效率高的优势，并加强多种治理技术的综合应用，寻找治理重金属污染新的有效途径。

吸附法是利用吸附剂活性表面对重金属离子的吸引来去除废水中的重金属离子的一种方法。吸附剂种类很多，常用的有活性炭，活性炭可以同时吸附多种重金属离子，吸附容量大。但活性炭价格贵,使用寿命短,需再生,操作费用高。因此，近年来，国内外许多学者把注意力转向寻找可替代的吸附材料。

传统陶瓷材料因天然的脆性，在很长时间内其孔洞被认为是缺陷，通常都尽可能地避免；但相比于具有多孔结构的金属及有机材料，陶瓷材料在耐高温耐腐蚀方面的不可替代性，促进了早期(1930年代)多孔陶瓷技术的研究和发展。特别是近几十年来,多孔陶瓷由于具有低热传导率，低密度，大比表面积，高渗透性，加之陶瓷材料良好的耐高温、耐腐蚀、耐磨等特性，使其在工程应用中的需求日益增加。多孔陶瓷材料在气体液体过滤、化工催化载体、吸声减震、高级保温材料等各个领域都有着广泛的应用。多孔陶瓷的制备方法较多,典型的制备方法包括:浸渍法,添加造孔剂法，直接发泡法，挤压法等。如何根据需求恰当地控制多孔陶瓷中孔的大小，形状，以及数量尤为关键。尽管现阶段对多孔陶瓷微观结构的控制取得了较大进展，但是每种制备方法均有其自身的缺点,获得的孔隙范围均很有限。而冷冻干燥法作为一种新型的多孔材料成型工艺，一直受到近些年来研究者们的瞩目。其独特的开气孔结构、可实现的近净尺寸、可重复利用原材料的环保特性等，使这种工艺相对于其它胶态成型工艺有了更多的优势和在不同领域更广泛的应用。冷冻干燥法是利用物理方法冷冻或凝固陶瓷悬浮液(或浆料)、减压干燥排除凝固相(溶剂)从而获得多孔陶瓷的一种新型制备技术。由于冷冻干燥法独特的优点，即在脱模和干燥过程中，依赖分子间范德华力使坯体紧密结合,所以在很长时间内都作为一种近净型技术来制备大尺寸形状复杂的密实陶瓷以克服在制备过程中收缩大和韧性低两个缺点。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种多孔氧化锌陶瓷的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

向氧化锌粉体的水基浆料中加入粘结剂得混合浆料，冷冻干燥，在700～900℃下进行烧结1.5～3h，即得；所述水基浆料中还包括分散剂，所述氧化锌粉体的含量为10～40wt％。

其中，固含量是指氧化锌粉体的含量，氧化锌粉体的含量是以含有氧化锌粉体和分散剂的水基浆料计。

在本发明一个优选实施方式中，为了提高孔的均匀度以及气孔率，所述氧化锌粉体的含量为30wt％。