專利名稱：一種多孔生物陶瓷濾芯及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多孔陶瓷產(chǎn)品及其制備方法和應(yīng)用，更具體的說，涉及復(fù) 合材料多孔生物陶瓷濾芯及其制備方法和應(yīng)用，屬于陶瓷技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，由于水源水污染日益嚴(yán)重，飲用水水質(zhì)安全標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，傳統(tǒng)的 給水處理工藝難以滿足日益嚴(yán)格的飲用水出水要求。飲用水在市政給水管網(wǎng)傳 輸中，由于細(xì)菌和病毒等在管路中容易長期黏附和快速繁殖而滋長，導(dǎo)致飲用 水中細(xì)菌和病毒成為人類健康的重要安全隱患。據(jù)了解，可污染飲用水的致病 微生物有上百種。為杜絕水傳染病的發(fā)生和流行，保證人體健康，生活飲用水 必須經(jīng)過消毒處理方可飲用。
生活飲用水消毒的現(xiàn)有技術(shù)主要包括臭氧消毒、紫外線消毒、膜消毒、 化學(xué)藥劑消毒和光化學(xué)氧化消毒，它們因消毒的原理不同而導(dǎo)致各有優(yōu)劣。如 臭氧消毒技術(shù)利用了臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑對(duì)各種微生物有極強(qiáng)的殺滅作用，
當(dāng)剩余臭氧不足0.3 mg/L時(shí)，滅菌效果不佳，而濃度超過().6 mg/L時(shí)乂可能影響 水的口感，增加沉淀。所以經(jīng)臭氧消毒的水姬耍放置24小時(shí)后才能消除異味； 紫外線消毒是一種物理消毒技術(shù)，是通過紫外線輻射殺滅水中微生物。合適的 紫外劑量能夠達(dá)到比臭氧還要好的滅菌效果，是一種無毒副作用的"綠色殺菌 劑"。但只有當(dāng)紫外燈照射到的水體，并達(dá)到劑量強(qiáng)度時(shí)，紫外線消毒才會(huì)有好 的滅菌效果，照射不到的水體就沒有消毒作用。并且紫外線消毒沒有持續(xù)殺菌 能力，滅過菌的水一旦接觸污染源同樣會(huì)被污染；膜法過濾消毒技術(shù)是通過篩 分和分離作用將各種微生物不同程度的攔截去除。但由于膜法過濾只有攔截除 菌功能，而無殺菌、滅菌作用，再加上膜本身也會(huì)被污染孳生細(xì)菌；化學(xué)藥劑
消毒為最為傳統(tǒng)廣泛的消毒技術(shù)，包括投加使用氯、氯胺等消毒劑進(jìn)入飲用水 管路中，通過投加過量的化學(xué)藥劑使之與水反應(yīng)生成強(qiáng)氧化劑對(duì)各種微生物產(chǎn)
生極強(qiáng)的殺滅作用，然而過量的化學(xué)藥劑經(jīng)常容易產(chǎn)牛消毒副產(chǎn)物(DBPs)，對(duì) 人體具有較強(qiáng)的致癌作用，需要通過復(fù)雜的投加方式和管路控制才能得以減緩； 光化學(xué)氧化是一種高級(jí)氧化技術(shù)(AOPs)。其機(jī)理就是將一些強(qiáng)氧化消毒劑臭氧、 過氧化氫等在紫外線的照射下，催生轉(zhuǎn)化為氧化能力更強(qiáng)、反應(yīng)選擇性更低、 反應(yīng)過程溫和的羥基(HO )自由基。這種消毒技術(shù)無腐蝕、無刺激、無異味， 大大改善了作業(yè)條件，但是在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)設(shè)備配置和工藝參數(shù)的選擇十分 重要，此外這種技術(shù)的投資和造價(jià)也比較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的和任務(wù)是要克服現(xiàn)有技術(shù)存在的(l)現(xiàn)有消毒滅菌技術(shù)的沒
有從飲用水出水端有效持續(xù)消毒滅菌及其各fi的缺點(diǎn)；(2)具有抗菌功能的給水 衛(wèi)生器具的抗菌有效性；(3)對(duì)給水管網(wǎng)輸配飲用水有效的專門消毒滅菌處理工 藝投資較高，并提供一種多孔生物陶瓷濾芯安裝在飲用水出水端應(yīng)用于水處理 技術(shù)領(lǐng)域中，特提出本發(fā)明的多孔生物陶瓷濾芯及其制備方法和應(yīng)用的技術(shù)解 決方案。
本發(fā)明的基本構(gòu)思是，載銀羥基磷灰石是一種高吸附性能高滅菌能力和持 久抗菌時(shí)間的生物陶瓷復(fù)合材料，以載銀羥基磷灰石作為原料，利用擠出成型 法制備吸附功能強(qiáng)、處理水通量大、制備方法簡單且便于市場化的多孔生物陶 瓷濾芯。
本發(fā)明所提出的多孔生物陶瓷濾芯，是由5()%-90%的載銀載銀羥基磷灰石、 10%-50%的鈦酸鋁，以I-IOO pm微晶均勻分布、擠壓成型的多孔蜂窩體，在 450-1400 'C的燒成溫度下煅燒而成的，其中多孔蜂窩體的孔徑范闈為0.1-4mm。
本發(fā)明所提出的多孔生物陶瓷濾芯，其特征在于，所用的載銀載銀羥基磷 灰石制備方法為以3: 5的比例分別配制磷酸氫二銨和硝酸鈣溶液，用氨水調(diào) 節(jié)各自的pH值不小于7。將前者緩慢滴入不斷攪拌的硝酸鈣溶液中，待加入完中-后，繼續(xù)攪拌2-8 h后靜置，再徹底清洗分離以去除雜質(zhì)NH/，再加入0.001-5% 摩爾比的硝酸銀充分混合，最后干燥；所用的鈦酸鋁是按鈦酸鋁的理論標(biāo)準(zhǔn)組 成配料，采用二氧化鈦和三氧化鋁作原料，引入氟化鎂作礦化劑和氧化鎂作抑 制劑，使之在卨溫煅燒下合成。
本發(fā)明所提出的多孔生物陶瓷濾芯的制備方法，其特征在于，制備步驟如 下將載銀載銀羥基磷灰石和鈦酸鋁粉碎到細(xì)度l-100pm微晶，按比例加水?dāng)嚢?均勻，壓濾脫水成泥餅，泥餅中水分為20-3()%，向泥料中加入2-15%的羊脂、桐 油或聚乙二醇，真空練泥l(xiāng)-4次，擠壓成型，干燥、煅燒，煅燒溫度為45()-1400 。C， 保溫時(shí)間為l-4小時(shí)。
本發(fā)明所提出的使用多孔生物陶瓷濾芯處理市政生活給水的應(yīng)用，其特征 在于將多孔生物陶瓷濾芯通過密封件外接在巿政生活給水龍頭出水口上，由 市政給水管網(wǎng)提供的入戶壓差來提供過濾所需要的驅(qū)動(dòng)力，對(duì)水中細(xì)菌、病毒 等吸附和截留分離，經(jīng)過濾芯后，其市政給水屮的細(xì)菌去除率達(dá)到90%以上。
應(yīng)用本發(fā)明所提供的的多孔生物陶瓷濾芯于水處理領(lǐng)域，在不同的市政生 活給水龍頭匕可以設(shè)計(jì)和裝配上不同孔徑范圍和不同形狀的多孔生物陶瓷濾 芯，便于不同標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的市政生活給水龍頭的安裝與使用，并且多孔。本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)有
(1) 多孔生物陶瓷濾芯安裝、使用與更換方法簡單方便；
(2) 載銀羥基磷灰石生物吸附材料有效吸附分離和滅活水中細(xì)菌和病毒；
(3) 多孔生物陶瓷濾芯制備工藝簡單，便于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。


本發(fā)明共設(shè)有4幅附圖，現(xiàn)分別說明如下 圖1是多孔生物陶瓷濾芯示意圖
本發(fā)明的多孔生物陶瓷濾芯的示意圖。圖中口T見，多孔生物陶瓷濾芯為孔 道直立的蜂窩狀生物陶瓷濾芯，膜面復(fù)合粒亍粒徑可均勻分布，膜孔孔徑均勻。 圖2是圖1的俯視圖
此為膜面的俯視圖。圖中可見，載銀羥基磷灰石生物陶瓷孔道垂直于濾芯 表面方向，分布均勻，分立有序，根據(jù)不同的擠壓模具，可以制備的孔蜂窩體
的孔徑范圍為0.1-4mm。。
圖3是圖1的使用方法圖
圖中1為多孔生物陶瓷濾芯，2為濾芯密封件，3為填裝了多孔生物陶瓷濾 芯的密封件，4為生活給水龍頭，5為安裝了多孔生物陶瓷濾芯的給水龍頭。首 先將多孔生物陶瓷濾芯直接填裝入濾芯密封件中，其次將填裝了濾芯的密封件 通過螺紋直接旋轉(zhuǎn)安裝在生活給水龍頭口，更換時(shí)直接取出已使用的多孔生物 陶瓷濾芯并填裝新濾芯即可。
具體實(shí)施例方式
下面通過具體實(shí)施例，進(jìn)一步說明多孔生物陶瓷濾芯制備方法及其應(yīng)用的 細(xì)節(jié)。 實(shí)施例1:
制備孔徑為0.1 mm的多孔生物陶瓷濾芯，步驟是 第一歩，載銀羥基磷灰石粉體的制備
以3: 5的比例分別配制磷酸氫二銨和硝酸鈣溶液，用氨水調(diào)節(jié)各自的 pH值為7。將前者緩慢滴入不斷攪拌的硝酸鈣溶液中，待加入完畢后，繼 續(xù)攪拌8h后靜置，再徹底清洗分離以去除雜質(zhì)NH4+，再加入0.001%摩爾 比的硝酸銀充分混合，最后干燥； 第二步，鈦酸鋁粉體的制備
鈦酸鋁的理論標(biāo)準(zhǔn)組成配料，采用二氧化鈦和三氧化鋁作原料，引入 氟化鎂作礦化劑和氧化鎂作抑制劑；第三步，多孔生物陶瓷濾芯的制備
將50%的載銀羥基磷灰石、50%的鈦酸鋁，粉碎到細(xì)度l,微晶，按比 例加水?dāng)嚢杈鶆颍瑝簽V脫水成泥餅，泥餅中水分為2()()%，向泥料中加入2% 的羊脂，練泥1次，擠壓成型，干燥、煅燒，煅燒溫度為450 °C，保溫時(shí)間 為1小時(shí)，然后Q然冷卻至室溫取出。
檢測結(jié)果多孔生物陶瓷濾芯形狀為圓柱型，孔徑為().lmm左右，膜面平整且
呈直立多孔。
制備孔徑為1 mm的多孔生物陶瓷濾芯，步驟是 第一步，載銀羥基磷灰石粉體的制備
以3: 5的比例分別配制磷酸氫二銨和硝酸鈣溶液，用氨水調(diào)節(jié)各自的 pH值為8。將前者緩慢滴入不斷攪拌的硝酸鈣溶液中，待加入完畢后，繼 續(xù)攪拌4h后靜置，再徹底清洗分離以去除雜質(zhì)NH,+，再加入1%摩爾比的 硝酸銀充分混合，最后干燥； 第二步，鈦酸鋁粉體的制備
鈦酸鋁的理論標(biāo)準(zhǔn)組成配料，采用二氧化鈦和三氧化鋁作原料，引入 氟化鎂作礦化劑和氧化鎂作抑制劑； 第三步，多孔生物陶瓷濾芯的制備
將80%的載銀羥基磷灰石、20%的鈦酸鋁，粉碎到細(xì)度IO pm微晶，按 比例加水?dāng)嚢杈鶆?，壓濾脫水成泥餅，泥餅中水分為25%，向泥料中加入1()% 的聚乙二醇，練泥2次，擠壓成型，十燥、煅燒，煅燒溫度為500 。C，保溫 時(shí)間為2小時(shí)，然后自然冷卻至室溫取出。 檢測結(jié)果多孔生物陶瓷濾芯形狀為正六面休型，孔徑為lmm左右，膜面平整
且呈直立多孔。
實(shí)施例3:
制備孔徑為4 mm的多孔生物陶瓷濾芯，步驟是 第一歩，載銀羥基磷灰石粉體的制備
以3: 5的比例分別配制磷酸氫二銨和硝酸鈣溶液，用氨水調(diào)節(jié)各自的 pH值為9。將前者緩慢滴入不斷攪拌的硝酸鈣溶液屮，待加入完畢后，繼 續(xù)攪拌2h后靜置，再徹底清洗分離以去除雜質(zhì)NH/，再加入5%摩爾比的 硝酸銀充分混合，最后干燥；
實(shí)施例2:第二步，鈦酸鋁粉體的制備
鈦酸鋁的理論標(biāo)準(zhǔn)組成配料，采用二氧化鈦和二氧化鋁作原料，引入
氟化鎂作礦化劑和氧化鎂作抑制劑；
第三步，多孔生物陶瓷濾芯的制備
將90%的載銀羥基磷灰石、10%的鈦酸鋁，粉碎到細(xì)度l()0pm微晶，按
比例加水?dāng)嚢杈鶆?，壓濾脫水成泥餅，泥餅中水分為3()%，向泥料中加入15%
的桐油，練泥4次，擠壓成型，干燥、煅燒，煅燒溫度為140(TC，保溫時(shí)間
為4小時(shí)，然后自然冷卻至室溫取出。 檢測結(jié)果多孔生物陶瓷濾芯形狀為圓柱型，孔徑為4mm，膜面平整且呈直立 多孔。
實(shí)施例4:多孔生物陶瓷濾芯用于飲用水末端處理
大連X X小區(qū)通過大連市給水管網(wǎng)輸配水，水質(zhì)細(xì)菌總數(shù)為100個(gè)/mL， 大腸桿菌數(shù)為10個(gè)/mL，管壓為3.0m，流量為4L/min。
應(yīng)用實(shí)施例1中的圓杵形多孔生物陶瓷濾芯安裝在飲用水龍頭末端處理飲 用水。室溫條件下，將多孔生物陶瓷濾芯通過密封件外接在市政生活給水龍頭 山水口上，由市政給水管網(wǎng)提供的入戶壓差來提供過濾所需耍的驅(qū)動(dòng)力，對(duì)水 中細(xì)菌、病毒等吸附和截留分離，經(jīng)過濾芯后，其市政給水中的細(xì)菌去除率達(dá) 到99%，直接飲用對(duì)人體基本無細(xì)菌和病毒感染的潛在危害。
實(shí)施例5:多孔生物陶瓷濾芯用于飲用水末端處理
杭州XX小區(qū)通過杭州市給水管網(wǎng)輸配水，水質(zhì)細(xì)菌總數(shù)為50個(gè)/mL， 大腸桿菌數(shù)為5個(gè)/mL，管壓為2.0 m，流量為2 L/min。
應(yīng)用實(shí)施例2中的正六面體形多孔生物陶瓷濾芯安裝在飲用水龍頭末端處 理飲用水。室溫條件下，將多孔生物陶瓷濾芯通過密封件外接在市政生活給水 龍頭出水口上，由市政給水管網(wǎng)提供的入戶壓差來提供過濾所需要的驅(qū)動(dòng)力， 對(duì)水中細(xì)菌、病毒等吸附和截留分離，經(jīng)過濾芯后，其市政給水中的細(xì)菌去除 率達(dá)到95%，直接飲用對(duì)人體基本無細(xì)菌和病毒感染的潛在危害。
實(shí)施例6:多孔生物陶瓷濾芯用于飲用水末端處理
南京X X小區(qū)通過杭州市給水管網(wǎng)輸配水，水質(zhì)細(xì)菌總數(shù)為150個(gè)/mL， 大腸桿菌數(shù)為8個(gè)/mL，管壓為2.5 m，流量為3 L/min。
應(yīng)用實(shí)施例3中的圓柱形多孔生物陶瓷濾芯安裝在飲用水龍頭末端處理飲用水。室溫條件下，將多孔生物陶瓷濾芯通過密封件外接在市政生活給水龍頭 出水口上，由市政給水管網(wǎng)提供的入戶壓差來提供過濾所需要的驅(qū)動(dòng)力，對(duì)水 中細(xì)菌、病毒等吸附和截留分離，經(jīng)過濾芯后，其市政給水中的細(xì)菌去除率達(dá) 到卯％，直接飲用對(duì)人體基本無細(xì)菌和病毒感染的潛在危害。
權(quán)利要求
1. 一種多孔生物陶瓷濾芯，其特征在于多孔生物陶瓷濾芯是由50％-90％的載銀羥基磷灰石、10％-50％的鈦酸鋁，以1-100μm微晶均勻分布、擠壓成型的多孔蜂窩體，在450-1400℃的燒成溫度下煅燒而成的，其中多孔蜂窩體的孔徑范圍為0.1-4mm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔生物陶瓷濾芯，其特征在于，所用的載銀羥基磷 灰石制備方法如下以3: 5的比例分別配制磷酸氫二銨和硝酸鈣溶液，用氨水調(diào)節(jié)各自的pH值不小于7。將前者緩慢滴入不斷攪拌的硝酸鈣溶液中，待加入完畢后， 繼續(xù)攪拌2-8 h后靜置，再徹底清洗分離以去除雜質(zhì)NIV ，再加入0.001-5% 摩爾比的硝酸銀充分混合，最后干燥。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔生物陶瓷濾芯，其特征在于所用的鈦酸鋁是按 鈦酸鋁的理論標(biāo)準(zhǔn)組成配料，采用二氧化鈦和三氧化鋁作原料，引入氟化鎂 作礦化劑和氧化鎂作抑制劑，使之在高溫煅燒下合成。
4. 制備如權(quán)利要求1所述的多孔生物陶瓷濾芯的方法，其特征在于，制備步驟如下將載銀羥基磷灰石和鈦酸鋁粉碎到細(xì)度1-100 (im微晶，按比例加水?dāng)嚢?均勻，壓濾脫水成泥餅，泥餅中水分為20-30%,向泥料中加入2-15%的羊月旨、 桐油或聚乙二醇，練泥l(xiāng)-4次，擠壓成型，干燥、煅燒，煅燒溫度為450-1400 °C，保溫時(shí)間為1-4小時(shí)。
5. 使用如權(quán)利要求1所述的多孔生物陶瓷濾芯的應(yīng)用，其特征在于將多孔生 物陶瓷濾芯通過密封件外接在市政生活給水龍頭出水口上，由市政給水管網(wǎng) 提供的入戶壓差來提供過濾所需要的驅(qū)動(dòng)力，對(duì)水中細(xì)菌、病毒等吸附和截留分離，經(jīng)過濾芯后，其市政給水中的細(xì)菌去除率達(dá)到9()%以上。
全文摘要
陶瓷技術(shù)領(lǐng)域中的多孔生物陶瓷濾芯及其制備方法和應(yīng)用，特征多孔生物陶瓷濾芯是由50％-90％的載銀羥基磷灰石、10％-50％的鈦酸鋁，以1-100μm微晶均勻分布、擠壓成型并在450-1400℃的燒成溫度下煅燒而成的孔徑范圍為0.1-4mm多孔蜂窩體，制備將載銀羥基磷灰石和鈦酸鋁粉碎到細(xì)度1-100μm微晶，按配方比例加水?dāng)嚢杈鶆?，壓濾脫水成泥餅，煉泥后擠壓成型，干燥、煅燒；優(yōu)點(diǎn)(1)安裝、使用與更換方法簡單方便；(2)應(yīng)用于飲用水輸送末端，滅菌率達(dá)90％以上；(3)工藝簡單，可大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B01D39/20GK101502732SQ20091009607
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2009年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月9日
發(fā)明者沈海濱, 寧 馬 申請(qǐng)人:沈海濱;馬 寧