一种活性炭水质净化复合材料及其制备方法和用图
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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】
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 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 -氨丙基二乙氧基硅烷3_5份。
[0007] 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。
[0008] 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TiC14气相氧化 法制备，具体方法为：利用N2携带TiCl 4蒸气，经预热到435°C后经套管喷嘴的内管进入 高温管式反应器，〇2经预热到870°C后经套管喷嘴的外管也进入反应器，TiClJP 02在 1200-1400°C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。
[0009] 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°C，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°C，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°C， 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°C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°C，再降至室温，即得 一种活性炭水质净化复合材料。
[0010] 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。
[0011] 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。
[0012] 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。
[0013] 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Ti02还具有很高的化学稳定性、热稳定性、无毒性、超亲水性、非迀移性， 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。
[0014] 麦饭石：（1)吸附力强：所谓吸附乃是具有多孔性、巨大表面积的固体全部溶化作 用，而发生化学的、物理的反应。麦饭石作为中药对皮肤病，特别是拔脓，效果很好。麦饭石 是多孔性的，吸附能力很强，因其主要成分为二氧化硅、氧化铝从这点来考虑，是容易理解 的。在前面介绍的麦饭石微细粉末的电子显微镜照相中，已确认是海绵状多孔性的，是其 最大的原因。也就是说，因多孔性，那么表面就非常大，由于长石部分风化，成高岭土状等， 故始终保持很强的吸附作用、交换作用。
[0015] (2)麦饭石对水的净化作用：麦饭石是一种中性碱半火成岩，接近于火山岩。麦饭 石中包含的天然矿物质易于释放从麦饭石上无数的小孔中释放出氧。通过吸收漂白粉和其 它有毒物质净化水。麦饭石中散发出的钙、铁、钠等矿物质可改良饮用水。
[0016] γ -氨丙基三乙氧基硅烷是具有反应性的新颖硅烷偶联剂，容易发生水解反应和 交联反应，另外作为补强剂和交联促进剂广泛用于复合材料、涂层、油墨、胶水和密封材料 等，还可用作树脂改性添加剂和酶固定剂。（1)本品含两种不同的活性基团一氨基和乙 氧基，用来偶联有机高分子和无机填料，增强其粘结性，提高产品的机械、耐水、抗老化等性 能，常用于玻璃纤维、铸造、纺织物助剂、绝缘材料、粘胶剂行业。（2)本品应用于矿物填充的 酚醛、聚酯、环氧、ΡΒΤ、聚酰胺、碳酸酯等热塑性和热固体树脂，能大幅度提高增强塑料的干 湿态抗弯强度、抗压强度、剪切强度等物理力学性能和湿态电气性能，并改善填料在聚合物 中的润湿性和分散性。（3)本品是优异的粘结促进剂，可用于聚氨酯、环氧、腈类、酚醛胶粘 剂和密封材料，可改善颜料的分散性并提高对玻璃、铝、铁金属的粘合性，也适用于聚氨酯、 环氧和丙烯酸乳胶涂料。
[0017] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： 活性炭、纳米二氧化钛粉体、无机钛硅、硝酸镍、丙烯酸正丙酯、麦饭石以及γ-氨丙基 三乙氧基硅烷经过超声、煅烧等工艺后，形成结构稳定的复合材料，具有吸附能力高、对重 金属吸附稳定、无二次污染的优点，本发明的复合材料中镍、钛与活性炭、麦饭石具有高的 结合强度，可以防止镍、钛从活性炭、麦饭石上脱落，引起对水的二次污染，提高了水质净化 效果，而且活性炭使用寿命长。
【具体实施方式】
[0018] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本发明保护的范围。
[0019] 实施例1 本发明实施例中，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份、纳米二氧化钛粉体1份、无机钛硅1份、硝酸镍5份、丙烯酸正丙酯3份、麦饭石5 份、γ-氨丙基三乙氧基硅烷2份。制备过程，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°C，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°C，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°C， 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°C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°C，再降至室温，即得 一种活性炭水质净化复合材料。
[0020] 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TiC14气相氧化 法制备，具体方法为：利用N2携带TiC14蒸气，经预热到435°C后经套管喷嘴的内管进入