专利名称：高效饮水除砷氟复合微孔滤芯的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种除水中有害元素的成型过滤介质的制备方法，具体为一种高效饮 水除砷氟复合微孔滤芯的制备方法。
背景技术：
砷是一种原生质毒物，具有广泛的生物效应。美国疾病预防控制中心和国际癌症 研究机构(IARC)已将其确定为第一致癌物质。目前，全国有数百万口水#含有砷，近20年 来约有8500万人长期饮用。目前已查明，地方性饮水型砷中毒病区涉及全国8个省区，38个县，62个乡，454个 村，覆盖人口 33万多；全国地方性饮水型氟中毒病区覆盖28省，1181县，5636个乡，107563 个村，约9200万人。病区居民因长期饮用高砷氟水，皮肤、牙齿、骨骼不同程度地受到危害，严重地影 响了居民身体健康。多年以来政府投入大量的人力、财力用以解决高砷氟病区人畜安全饮 水问题，取得了巨大成绩。但高砷氟病区饮水再净化在技术等各方面仍需研究探讨，特别是 新的高效除砷氟材料的研究开发仍是目前国内外研究开发的重要课题。饮水除砷降氟国内外研究报道主要集中在三方面，一、混凝沉淀法，报道最多的混 凝剂有铁盐，如三氯化铁，硫酸亚铁和氯化铁；铝盐，如硫酸铝，碱式氯化铝，聚合铝；还有 硅酸盐，碳酸盐等等。众多的研究表明，铁盐除砷氟效果好于铝盐，而且经铁盐絮凝后再经 砂滤，效果更好。二、吸附法，研究最多的吸附剂如骨炭、活性氧化铝、改性沸石及各种硅酸 盐矿物和稀土元素的氢氧化物如碱式碳酸钇。这种除砷具有高性能，低价格的优点，能够 选择合适的除砷材料，将是以后民用发展的主要方向。三、人工合成的螯合树脂交换法， Linbinka等用流动离子交换除砷装置进行了饮水除砷试验，发现离子交换过程对饮水除砷 几乎无效，而用Cu活化了的阳离子交换树脂则显示出较佳的除砷效果。静态试验中对五价 砷的吸附容量高达7. 79mg/L,对三价砷的吸附容量为4. 37mg/L，但动态试验所显示的除砷 容量却降低了 16倍。以上各种絮凝剂、吸附剂和人工合成的螯合树脂虽然研究很多，但用 于现场时，都存在效率降低的问题，再者，技术复杂，要求过高，价格昂贵，易造成二次污染， 居民不愿接受。因而大多数研究成果被停留在实验室。由于各种絮凝剂、吸附剂以及人工合成的螯合树脂除砷降氟机理、效率、应用条 件、实用范围各不相同，因而对其单一的研究很难达到实际应用的目的。近年来，一些学 者利用多种吸附剂的协同作用将其装入同一柱内进行除砷或降氟，大大提高了吸附效 率。如凌波等人以粉末活性炭和不同产地骨炭作骨架，改性后加工成的强化净水剂，除砷 容量和效率比原材料提高了 50倍，比市售材料高10倍，而且具有高度选择性。申请号 200410010501. 4为公开的除氟、除砷水质净化剂及其制备方法由凹凸棒矿石粉和活性炭 以及氧化铝制成，在该技术方案中，提供了以下方法，凹凸棒用焙烧活化或者酸碱活化，制成粉剂应用。还有李树猷等人研制的无机高分子混凝剂联合铁(GC)，保持了三氯化铁的吸 附容量，成本却降低了 40%;《浙江预防医学》2002 -14-7 “饮用水除砷设备装置效果观察”， 公开了利用纯度(99. 99%)铜锌合金细粒(KDF55)作为三价砷氧化为五价砷的催化剂100kg 与其他吸附剂一起装入滤柱内，不再需其他滤料和设备，可重复循环使用，不须再生，合金 颗粒可使三价砷转化为五价砷，而且使用寿命很长。还有更多的人研究用不同的无机盐如 铁盐或铝盐对沸石或其他硅酸盐进行科学改性，大大提高了吸附砷氟的容量，而且易于再 生。
发明内容
本发明为了解决我国高砷氟地区饮水净化的问题而提供了一种以改性天然沸石 粉和高纯度铜锌合金粉、超高分子量聚乙烯为主要原料的一种高效饮水除砷氟复合微孔滤 芯的制备方法。本发明是由以下技术方案实现的，一种高效饮水除砷氟复合微孔滤芯的制备方 法，以改性沸石粉、铜锌合金粉、超高分子量聚乙烯粉为原料，制作高效饮水除砷氟复合微 孔滤芯，制作工艺将聚乙烯、改性沸石、铜锌合金粉，按照一定质量比例混合，装模，烧结， 烧结温度170— 250°C，烧结时间1 一3小时，升温方式阶梯升温。选择分子量为200-400万的超高分子量聚乙烯、沸石粉、铜锌合金粉过100-200目 标准筛并按照40—70 20—50 5—15的质量比混合，装模，在170—250°C温度下，烧结1 一 3小时制作除砷氟复合微孔滤芯，所采用的铜锌合金粉其铜/锌质量比为40-85:60-15。天然沸石的改性方法
①沸石活化处理采集斜发沸石，粉碎，粒度为100-200目，清洗掉沸石表面的可溶性 无机杂质，再放入马弗炉，在350—550°C焙烧2—3小时，以便除去其中的有机物。冷却至 室温，密封保存备用。②沸石改性处理(1)将活化处理好的沸石粉浸泡于0. 05-0. 5mol/L盐酸溶液中， 室温下搅拌1-2小时，取出，用去离子水冲洗直至用PH试纸试验为中性为止。(2)将步骤 (1)处理好的沸石粉浸泡于0. 05-0. 5mol/L氢氧化钠溶液中，室温下搅拌1_2小时，取出， 用去离子水冲洗直至用PH试纸试验为中性为止。(3)将步骤(2)处理好的沸石粉浸泡于饱 和食盐水中，在70— 75°C条件下加热1一3小时，并不时搅拌，使其转化为NaM型沸石。取 出，用去离子水冲洗至少5遍，于115°C烘干。(4)再将NaM型沸石浸泡于0.05—0. 5mol/L 的三氯化铁溶液中，调节为PH5-8 ；并在40— 75°C条件下加热、搅拌1一3小时，进行改性处 理。取出，再用去离子水冲洗至少5遍，于110— 120°C烘干，密封备用。按照本发明所述的方法制成的过滤材料，例如微孔滤管，其主要性能检测如下外 观光洁、无裂痕、无任何瑕疵、无任何异物和杂质；孔径10_20微米；纯水通量>3000L/ m2h0. 05Mpa ；工作压力:Z 0. lOMpa ；工作温度90°C;砷去除率98%以上；氟去除率98% 以上；再生容量恢复率85%以上；可以应用于饮水中砷氟以及重金属离子等的净化过滤。与现有技术相比，本发明具有以下特点1、将沸石改性后，增加了对砷氟的吸附选 择性和吸附容量；2、由高纯度铜锌合金粉末与改性沸石混合制作的复合微孔滤芯，用于饮 水除砷不需添加任何氧化剂即可实现三价砷的原位氧化，通过高纯度铜锌合金与改性沸石 的联合作用大大提高了砷的去除效率，而且可以反复再生使用；3、以高纯度铜锌合金粉末、
4改性沸石粉末、超高分子量聚乙烯为原料制作的复合微孔滤芯，用于高砷氟地区饮水净化， 效率高，使用方便，运行成本低，克服了散型滤料容易流失，不便管理，所用设备庞大，占地 面积大的众多缺点。
具体实施例方式实施例1 一种高效饮水除砷氟复合微孔滤芯的制备方法，选择分子量为200万的 超高分子量聚乙烯、改性沸石、99. 9%的高纯度铜锌合金按照质量比为60 30 10混合。制作工艺超高分子量聚乙烯、改性沸石、高纯度铜锌合金过200目筛，按照质量 比例配料，装模，在170—250°C温度下，采用阶梯式升温方式。烧结时间1一3小时制作滤 芯。阶梯升温方式为将烧结炉温度加温到130— 155°C，将带有不锈钢模具的膜材料放入烧 结炉，保温1一2小时，然后再将炉温加热到170—250°C，再保温1一2小时。性能测试孔径:10微米；纯水通量:>3000L/ m2h0. 05Mpa ；工作压力:Z0. lOMpa ； 砷去除率98%以上；氟去除率98%以上；再生容量恢复率85%以上。实施例2 高效饮水除砷氟复合微孔滤芯的制备方法，选择分子量为300万的超高 分子量聚乙烯、改性沸石、99. 9%的高纯度铜锌合金按照质量比为70 25 5混合，
制作工艺超高分子量聚乙烯、改性沸石、高纯度铜锌合金过150目筛，按照质量比例 配料，装模，烧结成型。性能测试孔径15微米；纯水通量:>3000L/ m2h0. 05Mpa ；工作压力:Z0. lOMpa。 砷去除率98%以上；氟去除率98%以上；再生容量恢复率85%以上。实施例3，高效饮水除砷氟复合微孔滤芯的制备方法，选择分子量为400万的超高 分子量聚乙烯、改性沸石99. 9%的高纯度铜锌合金按照质量比为40 50 15混合，
制作工艺超高分子量聚乙烯、改性沸石、高纯度铜锌合金过100目筛，按照质量比例 配料，装模，阶梯式升温烧结成型。性能测试孔径:20微米；纯水通量:>3000L/ m2h0. 05Mpa ；工作压力:Z0. lOMpa。 砷去除率98%以上；氟去除率98%以上；再生容量恢复率85%以上。
权利要求
一种高效饮水除砷氟复合微孔滤芯的制备方法，其特征在于以改性沸石粉、铜锌合金粉、超高分子量聚乙烯粉为原料,制作高效饮水除砷氟复合微孔滤芯，制作工艺将聚乙烯、改性沸石、铜锌合金粉,按照一定质量比例混合，装模，烧结，烧结温度170—250℃，烧结时间1—3小时，升温方式阶梯升温。
2.根据权利要求1所述的高效饮水除砷氟复合微孔滤芯的制备方法，其特征在于改性 沸石的制备方法为将天然斜发沸石粉碎，过100-200目筛，在350-550°C焙烧2_3小时活 化；再经0. 05-0. 5mol/L盐酸浸泡、搅拌1-2小时，再经0. 05-0. 5mol/L氢氧化钠浸泡、搅拌 1-2小时，再经饱和氯化钠浸泡、搅拌1-3小时，然后浸泡于0. 05—0. 5mol/L三氯化铁溶液 中，加热40— 75 °C，搅拌1一 3小时，进行改性处理。
3.根据权利要求1所述的高效饮水除砷氟复合微孔滤芯的制备方法，其特征在于 选择分子量为200-400万的超高分子量聚乙烯粉改性沸石铜锌合金粉混合质量比为 40-70 20-50 5—15 ；所采用的铜锌合金粉其铜/锌质量比为40-85:60-15。
全文摘要
本发明涉及一种除水中有害元素的成型过滤介质的制备方法，具体为一种高效饮水除砷氟复合微孔滤芯的制备方法。解决我国高砷氟地区饮水净化的问题。以改性沸石粉、铜锌合金粉、超高分子量聚乙烯粉为原料,制作高效饮水除砷氟复合微孔滤芯，制作工艺将聚乙烯、改性沸石、铜锌合金粉,按照一定质量比例混合，装模，烧结，烧结温度170—250℃，烧结时间1—3小时，升温方式阶梯升温。用于高砷氟地区饮水净化，效率高，使用方便，运行成本低，克服了散型滤料容易流失，不便管理，所用设备庞大，占地面积大的众多缺点。
文档编号B01D39/20GK101905103SQ201010278369
公开日2010年12月8日 申请日期2010年9月11日 优先权日2010年9月11日
发明者张永平 申请人:太原海力丰科技发展有限公司