CN104759160A - 一种污水处理用熔喷聚丙烯掺混纳米碳纤维的高强度复合滤料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种污水处理用滤料，具体涉及一种污水处理用熔喷聚丙烯掺混纳米碳纤维的高强度复合滤料及其制备方法，该材料由下列重量份的原料制成：纳米碳纤维0.01-0.02、纳米氧化锌3-5、N,N′亚甲基双丙烯酰胺0.8-1、200-300目膨胀珍珠岩20-25、300-400目炭化农作物秸秆粉10-13、聚丙烯30-35、松香2-3、偏硅酸钠1-1.5、硅烷偶联剂KH-550 1-2、水30-40、无水酒精4-8；本发明将改性传统滤料复合体负载于改性聚丙烯母粒熔喷纤维细丝上，制成立体网络结构体滤料，污水处理高效稳定，产品形态灵活多变，强度高，韧性好，不易腐蚀破损，重复利用率高。
Description
技术领域
本发明涉及一种污水处理用滤料，具体涉及一种污水处理用熔喷聚丙烯掺混纳米碳纤维的高强度复合滤料及其制备方法。
背景技术
随着社会经济的发展，水污染日益加重，污染物成分和含量更加难以掌控，对水处理技术的要求越来越高，原有的常规处理材料显然已经不能满足生产所需，要提高水处理的效率，需要从源头上提高水质处理效果，而改善滤料的使用性能无疑是最直接最高效的方法，目前使用较为广泛的滤料主要有石英砂滤料、无烟煤滤料、火山岩滤料以及植物纤维类滤料等，这些滤料在使用时各具优劣，总体来说，提高这些滤料的使用效率、降低生产成本仍是需要解决的问题。
聚丙烯熔喷材料是一种新型的过滤材料，其纤维间相互缠结，结构空隙小，呈立体网状结构，且产品灵活性强，可以根据需要制成多种形状，具有滤阻低、滤效高、产量高、成本低、不易破损等优点，已有的研究表明其在污水处理领域大有可为，然而单纯的聚丙烯熔喷成型的滤料强度和耐久性较差，对污物的吸附能力有待提高。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有材料的不足，将聚丙烯熔喷过滤材料与传统有机、无机滤料相结合，扬长避短，提供一种以熔喷聚丙烯作为载体，负载有高效吸附性能的有机、无机滤料的新型复合滤料，这种滤料生产成本低、吸附截污效果好、高效耐用，不产生二次污染。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种污水处理用熔喷聚丙烯掺混纳米碳纤维的高强度复合滤料，其特征在于：所述的复合滤料由下列重量份的原料制成：纳米碳纤维0.01-0.02、纳米氧化锌3-5、N,N′亚甲基双丙烯酰胺0.8-1、200-300目膨胀珍珠岩20-25、300-400目炭化农作物秸秆粉10-13、聚丙烯30-35、松香2-3、偏硅酸钠1-1.5、硅烷偶联剂KH-550 1-2、水30-40、无水酒精4-8；
所述的一种污水处理用熔喷聚丙烯掺混纳米碳纤维的高强度复合滤料的制备方法，包含以下步骤：
（1）先将纳米碳纤维投入无水乙醇中，高速搅拌使其分散均匀，随后再加入膨胀珍珠岩、偏硅酸钠及水，浸泡40-60min后搅拌均匀，随后再加入炭化农作物秸秆粉，高速搅拌混合40-50min，最后将混合物料热风干燥，完全除去水分，破碎成300-400目微粉备用；
（2）将聚丙烯与松香、纳米氧化锌、N,N′亚甲基双丙烯酰胺混合，充分搅拌均匀后投入双螺杆挤出机中在170-180℃温度下熔融挤出造粒，得改性聚丙烯母粒；
（3）将步骤（1）所得物料与改性聚丙烯母粒及其它剩余成分混合，搅拌均匀后投入熔喷非织造成型设备中，熔体经温度为200-230℃的熔喷模头喷丝孔喷出，其中喷丝孔直径为50-100μm，喷出的细丝在230-250℃的高速热空气流作用下拉伸后进入接收装置，待复合纤维丝在接收装置上聚集成形，完全冷却后即得。
本发明的有益效果:
本发明在膨胀珍珠岩、炭化秸秆粉等传统滤料表面掺混纳米碳纤维，改善了材料的表面结构，有效的提高了这些传统滤料对污染物的吸附能力，能吸附处理的污染物范围得到拓宽，而这些改性后的传统滤料复合体负载于改性聚丙烯母粒熔喷制备的纤维细丝上，最后收集成形后得到的材料具有繁复、多通道的立体网络结构，这种结构对污物的吸附处理时间加长，对污物的除去率更高，同时在形态上更为灵活，可以根据使用环境和要求制备出多种形态和尺寸的产品，此外成品的力学性能也得到改善，形态稳定，不易腐蚀破损，重复利用率高。
具体实施方式
实施例
以下将结合实施例对本发明做进一步说明。
一种污水处理用熔喷聚丙烯掺混纳米碳纤维的高强度复合滤料，其特征在于：所述的复合滤料由下列重量份的原料制成：纳米碳纤维0.01、纳米氧化锌4、N,N′亚甲基双丙烯酰胺0.8、300目膨胀珍珠岩23、400目炭化农作物秸秆粉12、聚丙烯34、松香2.5、偏硅酸钠1.2、硅烷偶联剂KH-550 1.5、水38、无水酒精6；
上述复合滤料的制备方法包含以下步骤：
（1）先将纳米碳纤维投入无水乙醇中，高速搅拌使其分散均匀，随后再加入膨胀珍珠岩、偏硅酸钠及水，浸泡50min后搅拌均匀，随后再加入炭化农作物秸秆粉，高速搅拌混合45min，最后将混合物料热风干燥，完全除去水分，破碎成400目微粉备用；
（2）将聚丙烯与松香、纳米氧化锌、N,N′亚甲基双丙烯酰胺混合，充分搅拌均匀后投入双螺杆挤出机中在180℃温度下熔融挤出造粒，得改性聚丙烯母粒；
（3）将步骤（1）所得物料与改性聚丙烯母粒及其它剩余成分混合，搅拌均匀后投入熔喷非织造成型设备中，熔体经温度为220℃的熔喷模头喷丝孔喷出，其中喷丝孔直径为60μm，喷出的细丝在245℃的高速热空气流作用下拉伸后进入接收装置，待复合纤维丝在接收装置上聚集成形，完全冷却后即得。
制备得到的复合滤料克重为226g/m2，孔隙率为82%，断裂伸长率为435%，断裂强度为18.2MPa，弯曲模量为29.4MPa，磨损率≤0.5%，产品对污水中氨氮除去率达94%，COD除去率达98%，重金属除去率达90%，浊度除去率达85%，过滤周期较常规材料平均提高68%。
Claims (2)
1.一种污水处理用熔喷聚丙烯掺混纳米碳纤维的高强度复合滤料，其特征在于：所述的复合滤料由下列重量份的原料制成：纳米碳纤维0.01-0.02、纳米氧化锌3-5、N,N′亚甲基双丙烯酰胺0.8-1、200-300目膨胀珍珠岩20-25、300-400目炭化农作物秸秆粉10-13、聚丙烯30-35、松香2-3、偏硅酸钠1-1.5、硅烷偶联剂KH-550 1-2、水30-40、无水酒精4-8。
2.如权利要求1所述的一种污水处理用熔喷聚丙烯掺混纳米碳纤维的高强度复合滤料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
（1）先将纳米碳纤维投入无水乙醇中，高速搅拌使其分散均匀，随后再加入膨胀珍珠岩、偏硅酸钠及水，浸泡40-60min后搅拌均匀，随后再加入炭化农作物秸秆粉，高速搅拌混合40-50min，最后将混合物料热风干燥，完全除去水分，破碎成300-400目微粉备用；
（2）将聚丙烯与松香、纳米氧化锌、N,N′亚甲基双丙烯酰胺混合，充分搅拌均匀后投入双螺杆挤出机中在170-180℃温度下熔融挤出造粒，得改性聚丙烯母粒；
（3）将步骤（1）所得物料与改性聚丙烯母粒及其它剩余成分混合，搅拌均匀后投入熔喷非织造成型设备中，熔体经温度为200-230℃的熔喷模头喷丝孔喷出，其中喷丝孔直径为50-100μm，喷出的细丝在230-250℃的高速热空气流作用下拉伸后进入接收装置，待复合纤维丝在接收装置上聚集成形，完全冷却后即得。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |