一种利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201710483618.1 | 申请日 | 2017-06-23 | 公开(公告)号 | CN107235745A | 公开(公告)日 | 2017-10-10 |
| 申请人 | 广西南宁桂尔创环保科技有限公司; | 发明人 | 戚海冰; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种利用3D打印技术制备的污 水 处理 陶瓷膜及其制备方法，所述陶瓷膜包括以下原料： 硅 藻土、蒙脱石、 硅酸 钙 、 活性炭 、沸石、凹凸棒土、 碳 纤维 、聚羟基戊酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、二 氧 化 钛 颗粒、氧化 铝 粉、氧化镁粉、玻璃纤维、引发剂、催化剂、 增粘剂 、增韧剂、聚凝剂、稳定剂，所述陶瓷膜是经过 去污 、干燥、混合、在建立好的三维文件模型下利用激光扫描 烧结 成型等步骤制成的。本发明利用3D打印技术制备的 污水处理 陶瓷膜中富含活性炭、凹凸棒土、沸石等可以有效 吸附 重 金属离子 、隔离无益菌及大量污染物质等，只有部分微量元素和水分子可以通过，通过后形成的水指标均达到国家《生活 饮用水 卫生标准》(GB5749‑2006)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜，其特征在于，以重量份为单位，包括以下原料：硅藻土62-82份、蒙脱石48-72份、硅酸钙18-32份、活性炭22-30份、沸石15-20份、凹凸棒土16-24份、碳纤维18-22份、聚羟基戊酸酯4-7份、聚丁二酸丁二醇酯5-8份、二氧化钛颗粒12-18份、氧化铝粉8-12份、氧化镁粉10-15份、玻璃纤维4-6份、引发剂 0.4-0.7份、催化剂0.4-0.9份、增粘剂0.3-0.6份、增韧剂1-1.8份、聚凝剂0.9-1.4份、稳定剂0.6-1份。 |
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| 说明书全文 | 一种利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜及其制备方法[0002] 【背景技术】当前我国水资源短缺、水污染严重、水生态环境恶化等问题日益突出，已成为制约经济社会可持续发展的主要瓶颈。生活污水是水体的主要污染源之一，生活污水主要是城市生活中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、粪便等，多为无毒的无机盐类，生活污水中含氮、磷、硫多，致病细菌多。城市每人每日排出的生活污水量为 150-400L，其量与生活水平有密切关系。生活污水中含有大量有机物，如纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等 ；也常含有病原菌、病毒和寄生虫卵 ；无机盐类的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐和钠、钾、钙、镁等。总的特点是含氮、含硫和含磷高，在厌氧细菌作用下，易生恶臭物质。 [0003] 【发明内容】本发明要解决的技术问题是提供一种利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜及其制备方法，以解决现有水资源短缺等问题。本发明利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜中富含活性炭、凹凸棒土、沸石等可以有效吸附重金属离子、隔离无益菌及大量污染物质等，只有部分微量元素和水分子可以通过，通过后形成的水指标均达到国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。 [0004] 为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜，以重量份为单位，包括以下原料：硅藻土 62-82份、蒙脱石48-72份、硅酸钙18-32份、活性炭22-30份、沸石15-20份、凹凸棒土16-24份、碳纤维18-22份、聚羟基戊酸酯4-7份、聚丁二酸丁二醇酯5-8份、二氧化钛颗粒12-18份、氧化铝粉8-12份、氧化镁粉10-15份、玻璃纤维4-6份、引发剂 0.4-0.7份、催化剂0.4-0.9份、增粘剂0.3-0.6份、增韧剂1-1.8份、聚凝剂0.9-1.4份、稳定剂0.6-1份。 [0005] 优选地，所述引发剂为过氧化叔戊酸叔丁基酯。 [0006] 优选地，所述催化剂为铂催化剂。 [0007] 优选地，所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷。 [0008] 优选地，所述增韧剂为聚丁二烯橡胶。 [0009] 优选地，所述聚凝剂为聚合氯化铝。 [0010] 优选地，所述稳定剂为有机锡稳定剂。 [0011] 本发明还提供一种利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜的制备方法，包括以下步骤：S1：将硅藻土、蒙脱石、硅酸钙、活性炭、沸石、凹凸棒土浸泡在去离子水中，清洗掉附着的污染物，接着烘干至含水量≤2%，再接着将烘干的硅藻土、蒙脱石、硅酸钙、活性炭、沸石、凹凸棒土，以及碳纤维、二氧化钛颗粒、氧化铝粉、氧化镁粉、玻璃纤维放入纳米粉碎机中，在转速为1000-1200r/min下粉碎1-1.5h后过筛子，制得混合物A； S2：将步骤S1制得的混合物A、聚羟基戊酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、引发剂、催化剂、增韧剂搅拌2-3h后放入纳米粉碎机粉碎，制得混合物B； S3：将步骤S2制得的混合物B、增粘剂、聚凝剂、稳定剂混合均匀，制得混合物C； S4：在激光烧结3D打印机中利用电脑设计成的规律孔径的膜三维文件，其中设计孔径为0.1nm，打印层厚为0.05nm，将步骤S3制得的混合物C经过铺粉辊铺粉，再经过激光扫描后瞬间在激光点处形成高温层层叠加融合，经冷却至室温，制得孔径均匀的利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜。 [0012] 优选地，步骤S2中所述搅拌是在温度为220-260℃，转速为400-600r/min下进行的。 [0013] 优选地，步骤S4中所述激光点的温度为1200℃以上。 [0014] 本发明具有以下有益效果：（1）本发明利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜中富含活性炭、凹凸棒土、沸石等可以有效吸附重金属离子、隔离无益菌及大量污染物质等，只有部分微量元素和水分子可以通过，通过后形成的水指标均达到国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)； （2）本发明的利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜中含有硅酸盐等混合成分，具有耐高温高压，耐腐蚀，抗震性能好等特点； （3）本发明的利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜制备工艺简单、成本低。 [0015] 【具体实施方式】为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。 [0016] 在实施例中，所述利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜，以重量份为单位，包括以下原料：硅藻土62-82份、蒙脱石48-72份、硅酸钙18-32份、活性炭22-30份、沸石15-20份、凹凸棒土16-24份、碳纤维18-22份、聚羟基戊酸酯4-7份、聚丁二酸丁二醇酯5-8份、二氧化钛颗粒12-18份、氧化铝粉8-12份、氧化镁粉10-15份、玻璃纤维4-6份、引发剂 0.4-0.7份、催化剂0.4-0.9份、增粘剂0.3-0.6份、增韧剂1-1.8份、聚凝剂0.9-1.4份、稳定剂0.6-1份。 [0017] 所述引发剂为过氧化叔戊酸叔丁基酯。 [0018] 所述催化剂为铂催化剂。 [0019] 所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷。 [0020] 所述增韧剂为聚丁二烯橡胶。 [0021] 所述聚凝剂为聚合氯化铝。 [0022] 所述稳定剂为有机锡稳定剂。 [0023] 所述利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜的制备方法，包括以下步骤：S1：将硅藻土、蒙脱石、硅酸钙、活性炭、沸石、凹凸棒土浸泡在去离子水中，清洗掉附着的污染物，接着烘干至含水量≤2%，再接着将烘干的硅藻土、蒙脱石、硅酸钙、活性炭、沸石、凹凸棒土，以及碳纤维、二氧化钛颗粒、氧化铝粉、氧化镁粉、玻璃纤维放入纳米粉碎机中，在转速为1000-1200r/min下粉碎1-1.5h后过筛子，制得混合物A； S2：将步骤S1制得的混合物A、聚羟基戊酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、引发剂、催化剂、增韧剂在温度为220-260℃，转速为400-600r/min下搅拌2-3h后放入纳米粉碎机粉碎，制得混合物B； S3：将步骤S2制得的混合物B、增粘剂、聚凝剂、稳定剂混合均匀，制得混合物C； S4：在激光烧结3D打印机中利用电脑设计成的规律孔径的膜三维文件，其中设计孔径为0.1nm，打印层厚为0.05nm，将步骤S3制得的混合物C经过铺粉辊铺粉，再经过激光扫描后瞬间在温度为1200℃以上的激光点处形成高温层层叠加融合，经冷却至室温，制得孔径均匀的利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜。 [0024] 下面通过更具体实施例对本发明进行说明。 [0025] 实施例1一种利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜，以重量份为单位，包括以下原料：硅藻土 70份、蒙脱石60份、硅酸钙25份、活性炭25份、沸石18份、凹凸棒土20份、碳纤维20份、聚羟基戊酸酯6份、聚丁二酸丁二醇酯7份、二氧化钛颗粒15份、氧化铝粉10份、氧化镁粉13份、玻璃纤维5份、引发剂 0.6份、催化剂0.8份、增粘剂0.5份、增韧剂1.5份、聚凝剂1.2份、稳定剂 0.8份。 [0026] 所述引发剂为过氧化叔戊酸叔丁基酯。 [0027] 所述催化剂为铂催化剂。 [0028] 所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷。 [0029] 所述增韧剂为聚丁二烯橡胶。 [0030] 所述聚凝剂为聚合氯化铝。 [0031] 所述稳定剂为有机锡稳定剂。 [0032] 所述利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜的制备方法，包括以下步骤：S1：将硅藻土、蒙脱石、硅酸钙、活性炭、沸石、凹凸棒土浸泡在去离子水中，清洗掉附着的污染物，接着烘干至含水量≤2%，再接着将烘干的硅藻土、蒙脱石、硅酸钙、活性炭、沸石、凹凸棒土，以及碳纤维、二氧化钛颗粒、氧化铝粉、氧化镁粉、玻璃纤维放入纳米粉碎机中，在转速为1100r/min下粉碎1.3h后过筛子，制得混合物A； S2：将步骤S1制得的混合物A、聚羟基戊酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、引发剂、催化剂、增韧剂在温度为250℃，转速为500r/min下搅拌2.5h后放入纳米粉碎机粉碎，制得混合物B； S3：将步骤S2制得的混合物B、增粘剂、聚凝剂、稳定剂混合均匀，制得混合物C； S4：在激光烧结3D打印机中利用电脑设计成的膜三维文件，其中设计孔径为1nm，打印层厚为20nm，将步骤S3制得的混合物C经过铺粉辊铺粉，再经过激光扫描后瞬间在温度为 1600℃的激光点处形成高温层层叠加融合，经冷却至室温，制得孔径均匀的利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜。 [0033] 实施例2一种利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜，以重量份为单位，包括以下原料：硅藻土 64份、蒙脱石50份、硅酸钙20份、活性炭22份、沸石16份、凹凸棒土16-24份、碳纤维18-22份、聚羟基戊酸酯4-7份、聚丁二酸丁二醇酯5份、二氧化钛颗粒13份、氧化铝粉8份、氧化镁粉10份、玻璃纤维4份、引发剂 0.4份、催化剂0.4份、增粘剂0.3份、增韧剂1.2份、聚凝剂1份、稳定剂0.6份。 [0034] 所述引发剂为过氧化叔戊酸叔丁基酯。 [0035] 所述催化剂为铂催化剂。 [0036] 所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷。 [0037] 所述增韧剂为聚丁二烯橡胶。 [0038] 所述聚凝剂为聚合氯化铝。 [0039] 所述稳定剂为有机锡稳定剂。 [0040] 所述利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜的制备方法，包括以下步骤：S1：将硅藻土、蒙脱石、硅酸钙、活性炭、沸石、凹凸棒土浸泡在去离子水中，清洗掉附着的污染物，接着烘干至含水量≤2%，再接着将烘干的硅藻土、蒙脱石、硅酸钙、活性炭、沸石、凹凸棒土，以及碳纤维、二氧化钛颗粒、氧化铝粉、氧化镁粉、玻璃纤维放入纳米粉碎机中，在转速为1000r/min下粉碎1.5h后过筛子，制得混合物A； S2：将步骤S1制得的混合物A、聚羟基戊酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、引发剂、催化剂、增韧剂在温度为225℃，转速为400r/min下搅拌3h后放入纳米粉碎机粉碎，制得混合物B； S3：将步骤S2制得的混合物B、增粘剂、聚凝剂、稳定剂混合均匀，制得混合物C； S4：在激光烧结3D打印机中利用电脑设计成的规律孔径的膜三维文件，其中设计孔径为0.1nm，打印层厚为0.05nm，将步骤S3制得的混合物C经过铺粉辊铺粉，再经过激光扫描后瞬间在温度为1500℃的激光点处形成高温层层叠加融合，经冷却至室温，制得孔径均匀的利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜。 [0041] 实施例3一种利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜，以重量份为单位，包括以下原料：硅藻土 80份、蒙脱石70份、硅酸钙32份、活性炭30份、沸石20份、凹凸棒土16-24份、碳纤维18-22份、聚羟基戊酸酯4-7份、聚丁二酸丁二醇酯8份、二氧化钛颗粒18份、氧化铝粉12份、氧化镁粉 14份、玻璃纤维6份、引发剂0.7份、催化剂0.9份、增粘剂0.6份、增韧剂1.6份、聚凝剂1.4份、稳定剂1份。 [0042] 所述引发剂为过氧化叔戊酸叔丁基酯。 [0043] 所述催化剂为铂催化剂。 [0044] 所述增粘剂为丙基三甲氧基硅烷。 [0045] 所述增韧剂为聚丁二烯橡胶。 [0046] 所述聚凝剂为聚合氯化铝。 [0047] 所述稳定剂为有机锡稳定剂。 [0048] 所述利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜的制备方法，包括以下步骤：S1：将硅藻土、蒙脱石、硅酸钙、活性炭、沸石、凹凸棒土浸泡在去离子水中，清洗掉附着的污染物，接着烘干至含水量≤2%，再接着将烘干的硅藻土、蒙脱石、硅酸钙、活性炭、沸石、凹凸棒土，以及碳纤维、二氧化钛颗粒、氧化铝粉、氧化镁粉、玻璃纤维放入纳米粉碎机中，在转速为1200r/min下粉碎1h后过筛子，制得混合物A； S2：将步骤S1制得的混合物A、聚羟基戊酸酯、聚丁二酸丁二醇酯、引发剂、催化剂增韧剂在温度为260℃，转速为600r/min下搅拌2h后放入纳米粉碎机粉碎，制得混合物B； S3：将步骤S2制得的混合物B、增粘剂、聚凝剂、稳定剂混合均匀，制得混合物C； S4：在激光烧结3D打印机中利用电脑设计成的规律孔径的膜三维文件，其中设计孔径为0.1nm，打印层厚为0.05nm，将步骤S3制得的混合物C经过铺粉辊铺粉，再经过激光扫描后瞬间在温度为1200℃的激光点处形成高温层层叠加融合，经冷却至室温，制得孔径均匀的利用3D打印技术制备的污水处理陶瓷膜。 [0049] 对实施例1-3配方制造出来的陶瓷膜进行性能检测，结果如表1所示：表1 陶瓷膜的性能结果 由表1可知，本发明实施例1-3的陶瓷膜具有耐高温高压，耐腐蚀，抗震性能好，使用期长的特点。 [0050] 对实施例1-3配方制造出来的陶瓷膜进行污水处理实验，检测过膜后的水指标，结果如表2所示。 [0051] 表2 污水处理实验结果由表2可知，采用实施例1-3的陶瓷膜处理污水后形成的水指标均达到国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)。 |
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