一种净水器用多孔玻璃滤芯的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水净化技术领域的净水器，具体涉及一种净水器用多孔玻璃滤芯的制备方法。
【背景技术】
[0002]水是生命资源，生活饮用水水质的好坏与人们的身体健康密切相关。据世界卫生资质调查表明，全世界80%的疾病和50%的儿童死亡都与饮用水水质不良有关，而在我国有大约1/4的人口在饮用不符合卫生标准的水，水污染已经成为我国最重要的水环境问题。饮用水二次污染主要原因有:管道腐蚀、结垢、防腐衬里渗出物、微生物繁殖、余氯消毒副产物、外界造成的二次污染。因此，随着人们逐步了解饮水水质对人体健康的影响，更加重视饮水安全，水的净化成为了人们对水质的要求，市场上也出现了各式各样的净水器。
[0003]净水器净水功能主要通过滤芯来实现的，净水器滤芯是净水器的核心部件之一。根据净水器的特征以及过滤精度的不同净水器分为主级滤芯和辅助滤芯，主级滤芯主要指的是起到核心作用的滤芯，核心作用的滤芯一般有:超滤膜滤芯、RO膜滤芯、纳滤膜滤芯、陶瓷滤芯等。有机膜滤芯的缺点是不耐高温，由于膜材质和其他连接件的原因，有机膜滤芯适用温度仅为5?40°C。包括热水器出口以及一些温度较高的水，会造成有机膜滤芯变形和损坏，导致该滤芯的净水功能丧失；陶瓷滤芯耐高温，但由于原料大多采用化工原料，且烧结温度较高，因此其不仅制备成本高、能耗高同时存在制备周期长等缺点。
[0004]专利CN1724112公开了一种具有抗菌活化水功能的微孔陶瓷滤芯的制备方法。该法是将硅藻土 50%?75%、多功能健康陶瓷材料8%?20%、消失物5%?10%、粘结剂5%?15%、纯碱1.5%?5%，经配料、混料、成型后在600?1300°C温度下煅烧制成。但是其所用到的多功能健康陶瓷材料(CN1392115多功能健康陶瓷材料及其制备方法和用途)，其具体是将20%?50%的天然无机非金属矿、3%?15%电气石，I %?5%纳米复合耐高温抗菌材料、10%?40%石英，8%?15% Al2O3,4.0%?10% ZnO等原料经混合、研磨、注浆、成型、烧结后，再研磨成细粉，添加到制备所制备的配合料中进行烧结获得陶瓷滤芯。该多功能健康陶瓷材料烧结温度为1200?1350°C，同样存在烧结温度过高、能耗大等问题。
[0005]专利CN104028048A公开了一种净水器滤芯及其制造方法该法是将紫砂矿72%?80%，高岭土 7%?15%，贝壳粉4%?12%，稻壳粉5%?13%按照一定的配比，经配料、球磨、注浆、修坯，经1150°C烧成、检验，最终获得净水器陶瓷滤芯成品。该法还是存在烧结温度高、能耗大等缺点。
[0006]日本的旭肖子和伊势化学工业(株)联合提出了一种专利特公平4-45466，对已知的代表组成70% S12, 23% B2O3, 7% Na2O多孔玻璃进行改良，利用玻璃分相原理形成富硅相和富硼相，然后用酸液进行处理得到孔径较大，分布均匀，机械强度大的通孔玻璃，并将其用于污水过滤，取得了不错的效果。但是利用该方法生产的原料必须是化学纯，且B2O3的价格比较贵，从而导致生产成本较高，不利于工业化大规模生产。板硝子特开平6-39336提出了一类低B2O3低碱的多孔玻璃，虽减少了 B2O3和碱金属的用量，但仍然解决不了熔制温度过高的问题，且后期的加工需要用氢氟酸进行酸蚀处理，又会使产品的成本升高，还会对环境造成严重污染。
[0007]德国肖特公司提出的专利USP4，588，540，利用废弃的硼硅酸盐玻璃，以将硼酸盐玻璃与无机盐按照一定的体积比进行配比，经680?1000°C烧结，制备出了具有通孔结构的多孔玻璃，将其应用于净水器的过滤，取得不错的效果。后来肖特玻璃该专利的基础上又提出专利USP4，927442，添加55%?75% K2S04、25%?45%的硼酸盐玻璃，以30%的聚乙二醇为粘结剂，在10MPa的压力下形成坯料，然后经过860?900°C烧结，得到孔隙率为60%?67%，平均孔径为15?150 μπι的通孔玻璃。该法大大降低了通孔玻璃的生产成本。但是该法依然存在制备温度较高的问题，同时该法制备原料为具有分相作用的硼酸盐玻璃，其在烧结过程中因分相作用，产生了富硼相、富硅相，玻璃经分相之后，会使得所制备的通孔玻璃化学稳定性差，将其用在净水器中则会造成水质的二次污染，威胁人体健康。
[0008]专利CN103408226A公开了一种无机盐模法烧结制备高吸声性能多孔硅酸盐材料的方法。该法是将普通玻璃经过研磨成粉，并加入熔点高于玻璃软化点且易溶于水的无机盐(硫酸钠)、0.8%?1.2%软化剂硼酸进行混合、经5.0?7.0MPa加压成型后退模。随后将其放入马弗炉中，升温至在750?950°C下保温60?120min，烧结后的样品随炉冷却至室温后，用清水冲洗或煮沸溶出无机盐，干燥后即得到多孔硅酸盐材料。该多孔硅酸盐材料孔隙率的大小可以通过无机盐的用量进行调节。但该法存在烧结温度过高、保温时间过长、能耗大等缺点，同时该方法制备出的孔径大小为0.3?0.4mm，孔径过大，难以满足净水器的过滤要求。
[0009]专利CN102515551A公开了一种用于快速传质生物流化床的多孔泡沫玻璃载体及其制备方法、应用。该法以30wt.%?50wt.%的废玻璃为原料，与火山岩、粉煤灰、煤矸石、炉渣、铁粉、铝粉、等按质量百分比配制而成，采用传统的粉末烧成法，经850?870°C下发泡，制备出了通孔孔隙率80%的多孔泡沫玻璃。该法为生物载体的制备开辟了新的途径，也填补了污水处理中使用泡沫玻璃材料的空白，但该法在制备过程中加入了质量分数为10%?20%的铁粉、5%?10%的铝粉，同时在一定程度上也提高了泡沫玻璃的发泡温度，增加了泡沫玻璃的成本。
[0010]专利CN101774764A公开了一种泡沫塑料颗粒混合烧结法制备多孔泡沫玻璃的方法，该法以废弃玻璃为原料，加入I?2_的泡沫塑料作为造孔剂，室温下，采用压制法进行成形，并在一定的温度下进行烧结。该法通过热处理烧结过程，占位体分解形成孔洞，玻璃粉末烧结成多孔块体，可制备出孔洞尺寸为0.5?2_，分布均匀的泡沫玻璃。这些孔洞增加了玻璃的表面积，降低了块体的表观密度，而且提高了吸音和隔热能力。该法可通过调节的泡沫塑料颗粒添加量，控制孔洞之间的连通。但是该法所制备出的通孔孔径过大，难以满足净水器过滤滤芯的要求。
[0011]因此，目前净水器领域中急需一种制备温度低、成本低、化学稳定性高、强度高、具有杀菌功能，同时易于实现工业化大生产的过滤滤芯。
【发明内容】
[0012]为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种净水器用多孔玻璃滤芯的制备方法，本发明制备的多孔玻璃滤芯不存在制备温度高、强度低、孔径过大等问题，同时具有物理性能优良、化学稳定性高、制备温度低、成本低、工艺过程简单等良好的优点。
[0013]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0014]一种净水器用多孔玻璃滤芯的制备方法，包括以下步骤:
[0015](I)将收集到的回收玻璃中的金属及塑料分拣出来后，将回收玻璃破碎得到碎玻璃颗粒，然后将碎玻璃颗粒球磨后过筛得到玻璃粉末；
[0016](2)以质量份数计，取步骤(I)得到的玻璃粉末30?80份，与5?8份硼酸进行混合，得到玻璃粉硼酸混合物；
[0017](3)以质量份数计，取20?70份的无机盐，将其加入20?40份50?100°C的水中，搅拌均匀后得到该无机盐的水溶液，然后将该无机盐的水溶液喷洒至步骤(2)得到的玻璃粉硼酸混合物中并混合均匀，最后干燥、研磨以及过筛得到处理后的玻璃粉；
[0018](4)以质量份数计，取4?8份硅酸钠、2?4份羧甲基纤维素钠加入20?40份50?80°C的水中，搅拌均匀后得到溶液A ;取3?5份粘结剂加入10?30份的乙醇中，搅拌均匀后得到溶液B ;将溶液B以倒入溶液A中，混合均匀获得复合粘结剂，并将其恒温放置备用;
[0019](5)以质量份数计，取5?10份步骤(4)得到的复合粘结剂与100份步骤(3)得到的处理后的玻璃粉混合均匀后过筛，过筛后放入磨具进行压制，脱模后进行烧结得到半成品滤芯；
[0020](6)将步骤(5)得到的半成品滤芯中的无机盐溶解，然后干燥，得到多孔玻璃滤芯。
[0021]进一步地，步骤(I)中所述的回收玻璃为器皿玻璃、平板玻璃或基板玻璃中的一种或多种；步骤(I)中将玻璃破碎至粒径小于5mm的颗粒，得到碎玻璃颗粒；步骤(I)球磨过程中球磨介质与碎玻璃颗粒的质量比为1:1。
[0022]进一步地，步骤(I)中球磨后过350或400目筛得到玻璃粉末；步骤(3)中干燥、研磨后过200目筛得到处理后的玻璃粉；步骤(5)中将复合粘结剂与处理后的玻璃粉混合均匀后过150目筛。
[0023]进一步地，步骤(2)中所述的硼酸的纯度为化学纯，经研磨并过200目筛后使用；步骤⑶中的无机盐是纯度为化学纯的K2S04、MgSO4, Li2SO4, Na2SO4, NaCl、KCl或CaCl2*的一种或多种；步骤(4)中使用的硅酸钠、乙醇、羧甲基纤维素的纯度为工业纯。
[0024]进一步地，步骤(4)中的粘结剂为聚乙烯醇、糊精、阳离子聚丙烯