一种玻璃砂过滤材料及其制备方法与流程

  1、在水处理过程中，过滤一般是以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。石英砂滤料容易滋生细菌，形成粘液，反冲洗操作困难，常常需要定期清洗反冲，定期补充滤料，以保持其持续过滤效果。同时，石英砂滤料热膨胀系数比较大，容易与铁的氧化物发生化学反应。

  1、本发明的目的是提供一种玻璃砂过滤材料及其制备方法，通过制备具有微-纳米二元结构新型玻璃砂滤料，具有过滤精度高、比表面积大、自清洁、纳污能力强、抗菌能力强等特点，能够大幅度改善滤料的过滤性能，延长滤料的使用寿命。

  3、本发明提供一种玻璃砂过滤材料，所述材料颗粒表面粗糙，具有微-纳米二元结构；其中，微米级结构为非均匀分布的多层结构，孔径大小约为2-5μm；纳米级孔径为5-70nm。

  4、进一步地，所述材料比表面积为20-60 m²/g，所述材料颗粒表面带负电荷。

  9、s2：将步骤s1所得产物进行高温退火处理，使玻璃产生分相，钠钙相向表面迁移富集。

  10、进一步地，所述高温退火处理的温度为600℃-650℃；所述高温退火处理的时间为5-7h。

  12、进一步地，所述缓冲液包括硫化动物蛋白、二磷甲苯硫脲或六次甲基四胺中的一种或几种的乙醇溶液。

  15、s4：向所述缓冲液中加入含氟盐的水溶液，继续浸泡，随后取出并且清洗，线、含氟盐的水溶液可以刻蚀出微米级孔，采用真空干燥可避免引入其他杂质。

  17、可选地，所述含氟盐包括na2sif6、nh4f、nh4hf2、caf2或kf中的一种或多种。尤其是同时采用几种含氟盐，通过调整配比，避免单一组分造成的蚀刻效率不稳定性，方便控制蚀刻过程，可有效保持某些特定的程度的稳定性。

  20、进一步地，所述热处理的温度为250-350℃；所述热处理的时间为30-60min。

  22、在该反应过程中，分相后的玻璃中，迁移到表面的钠钙相与氢离子发生反应，改变了金属离子与硅酸盐和阴离子的比例，形成具有介孔结构的高硅层，同时改变表面电荷。

  24、尤其是，由于玻璃的分相过程是不均匀的，想要和析出的钠钙相反应，采用两种酸配合更佳，如盐酸和硫酸配合，盐酸可以置换钠相，硫酸可以置换钙相。

  28、由于活化液反应后的玻璃砂表面孔径小，需要浸泡，产生酸与水的交换，去除多余酸液。

  29、相比现存技术，本发明通过高温退火后进行含氟盐和活化液的双重刻蚀，同时加入缓冲液控制刻蚀反应的速率，得到具有微-纳米二元结构的过滤材料，提高了材料的比表面积，增强纳污能力。玻璃砂过滤材料表面的二元结构增加了玻璃砂的表面粗糙度，尤其是纳米孔表面形貌的存在能减小表面能，使水滴和薄膜的接触面积减小，提高接触角，赋予其疏水性，同时具有自清洁抗菌能力，减少细菌附着，抑制了生物膜的生成，改善滤料板结问题，延长了滤料的常规使用的寿命。另外，其表面带负电荷，提高了过滤精度，过滤吸附效果大幅度提高。

  2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤s1中，所述玻璃砂的粒度为0.5-1mm；

  3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤s2中，所述高温退火处理的温度为600℃-650℃；所述高温退火处理的时间为5-7h。

  4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤s3中，所述缓冲液包括硫化动物蛋白、二磷甲苯硫脲或六次甲基四胺中的一种或几种的乙醇溶液；

  5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤s4中，所述含氟盐包括na2sif6、nh4f、nh4hf2、caf2或kf中的一种或多种；

  6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤s5中，所述热处理的温度为250-350℃；所述热处理的时间为30-60min。

  7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，步骤s6中，所述活化液包括硝酸、硫酸、盐酸或冰醋酸的一种或几种；

  8.根据权利要求1或7所述的制备方法，其特征是，步骤s6中，所述活化液的总浓度为0.02-1mol/l。

  9.一种玻璃砂过滤材料，其特征是，通过权利要求1-8任一项所述的制备方法制得，所述玻璃砂过滤材料颗粒表面粗糙，具有微-纳米二元结构；其中，微米级结构为非均匀分布的多层结构，孔径大小为2-5μm；纳米级孔径为5-70nm。

  10. 根据权利要求9所述的玻璃砂过滤材料，其特征是，所述材料比表面积为20-60m²/g，所述材料颗粒表面带负电荷。

  本发明提供一种玻璃砂过滤材料及其制备方法，属于水处理技术领域。该材料颗粒表面粗糙，具有微‑纳米二元结构；微米级结构为非均匀分布的多层结构，孔径大小约为2‑5μm；纳米级孔径为5‑70nm。其制备方法为：将玻璃砂进行超声清洗，干燥，进行高温退火处理，在缓冲液中浸泡，随后加入含氟盐的水溶液继续浸泡，取出并且清洗，真空干燥，进行热处理，再置于活化液中反应，最后于去离子水中浸泡清洗，干燥，即得。本发明通过制备具有微‑纳米二元结构新型玻璃砂滤料，具有过滤精度高、比表面积大、自清洁、纳污能力强、抗菌能力强等特点，能够大幅度改善滤料的过滤性能，延长滤料的使用寿命。

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