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一种稀土瓷砂净化材料的制备方法 0 0

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申请进展

基本信息

申请人信息

代理人信息

摘要

法律状态

权利要求

说明书

专利申请流程有哪些步骤？

申请

申请号：指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。

申请日：提出专利申请之日。

2018-07-25

申请公布

申请公布指发明专利申请经初步审查合格后，自申请日（或优先权日）起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。

申请公布号：专利申请过程中，在尚未取得专利授权之前，国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。

申请公布日：申请公开的日期，即在专利公报上予以公开的日期。

2019-01-11

授权

授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由，授予发明专利权；或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由，授予实用新型专利权或外观设计专利权。

2020-12-15

预估到期

发明专利权的期限为二十年，实用新型专利权期限为十年，外观设计专利权期限为十五年，均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。

2038-07-25

基本信息

有效性	有效专利	专利类型	发明专利
申请号	CN201810824562.6	申请日	2018-07-25
公开/公告号	CN109012650B	公开/公告日	2020-12-15
授权日	2020-12-15	预估到期日	2038-07-25
申请年	2018年	公开/公告年	2020年
缴费截止日
分类号	B01J23/10 、C02F1/30	主分类号	B01J23/10
是否联合申请	独立申请	文献类型号	B
独权数量	1	从权数量	2
权利要求数量	3	非专利引证数量	0
引用专利数量	0	被引证专利数量	0
非专利引证
引用专利		被引证专利
专利权维持	4	专利申请国编码	CN
专利事件	转让	事务标签	实质审查、授权、权利转移

申请人信息

申请人	沈阳理工大学	第一申请人	沈阳理工大学
专利权人	沈阳理工大学	当前专利权人	合肥净龙环保科技有限公司
发明人	张文杰、李昊伦、韩铭、张悦、董英昊	第一发明人	张文杰
地址	辽宁省沈阳市浑南新区南屏中路6号	邮编	110159
申请人数量	1	发明人数量	5
申请人所在省	辽宁省	申请人所在市	辽宁省沈阳市

代理人信息

代理机构

专利代理机构是经省专利管理局审核，国家知识产权局批准设立，可以接受委托人的委托，在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。

沈阳东大知识产权代理有限公司

代理人

专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务，取得一定资格的人。

刘晓岚

摘要

一种稀土瓷砂净化材料的制备方法，属于水污染净化材料领域；制备方法：1)将稀土瓷砂进行盐酸处理，并配制溶液A，然后在溶液A中加入盐酸处理稀土瓷砂，加热并保温，得到活化稀土瓷砂；2)按照原料配比合成钛羟基溶胶；3)将钛羟基溶胶和活化稀土瓷砂混合，加热后得到的产物经过滤、干燥、高温煅烧制得稀土瓷砂净化材料；本发明通过活化稀土瓷砂使其充分暴露出表面孔隙，再通过钛羟基溶胶在表面的成膜过程，在稀土瓷砂表面制备出由钛‑铈氧化物组成的涂覆层，使之与稀土瓷砂的相互作用达到协同效果，从而极大地提高了稀土瓷砂光催化分解有机污染物的能力，从而不需再生步骤即可实现连续处理污染物的目的。

摘要附图

法律状态

序号	法律状态公告日	法律状态	法律状态信息
1	2022-11-01	专利权的转移	登记生效日: 2022.10.20 专利权人由沈阳理工大学变更为合肥净龙环保科技有限公司地址由110159 辽宁省沈阳市浑南新区南屏中路6号变更为230000 安徽省合肥市蜀山区甘泉路81号沃野花园商办楼B-1017
2	2020-12-15	授权
3	2019-01-11	实质审查的生效	IPC(主分类): B01J 23/10 专利申请号: 201810824562.6 申请日: 2018.07.25

权利要求

权利要求书是申请文件最核心的部分，是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。

1.一种稀土瓷砂净化材料的制备方法，其特征在于，包括下述工艺步骤：
步骤1：活化稀土瓷砂
(1)在烧瓶中加入500mL的0.5mol/L盐酸溶液和50g稀土瓷砂，加热到85℃，在此温度回流3h，得到混合物；
(2)将混合物过滤，用去离子水反复冲洗至滤液pH值为7，在200℃干燥20h，得到盐酸处理稀土瓷砂；
(3)在烧瓶中依次加入500mL去离子水、6～9g硝酸铈、5～7g乙二胺四乙酸二钠，搅拌形成溶液A；
(4)在溶液A中加入盐酸处理稀土瓷砂，加热到50℃，在此温度回流2h，得到固液混合物；
(5)将固液混合物过滤，用去离子水反复冲洗至滤液pH值为7，在200℃干燥20h，得到活化稀土瓷砂；
步骤2：合成钛羟基溶胶
(1)在烧瓶中依次加入500mL的1mol/L盐酸溶液、7～10mL四氯化钛和8～13g聚乙二醇
400，搅拌形成溶液B；
(2)向溶液B中加入5～8mL表面活性剂OP-6和12～18mL的0.5mol/L磷酸二氢钠溶液，搅拌形成钛羟基溶胶；
步骤3：表面成膜
(1)将钛羟基溶胶和活化稀土瓷砂混合，加热至50℃，在此温度回流2h；
(2)将钛羟基溶胶和活化稀土瓷砂的混合物过滤，将得到的固体物质在室温放置3h，然后在80℃干燥10h，得到干燥物；
(3)将干燥物在410～560℃煅烧2h，冷却至室温，即制得稀土瓷砂净化材料。

2.根据权利要求1所述的一种稀土瓷砂净化材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1(1)中，稀土瓷砂为白色圆球，直径5～9mm，堆积密度1.5～1.7g/cm3，抗压强度大于3×
103Pa，孔隙率大于40％。

3.根据权利要求1所述的一种稀土瓷砂净化材料的制备方法，其特征在于，通过所述方法制备的稀土瓷砂净化材料的技术特征如下：堆积密度1.6～1.8g/cm3，抗压强度大于3×
103Pa，孔隙率大于35％，比表面积大于350m2/g，耐温范围-50～900℃，破碎率小于1％。

说明书

技术领域

[0001] 本发明属于水污染净化材料领域，具体涉及一种稀土瓷砂净化材料的制备方法。

背景技术

[0002] 稀土瓷砂通常采用优质高岭土、粘结剂、成孔剂、稀土抗蚀剂，经高温烧制成而成，其外观白色，质地坚硬，颗粒均匀，微孔发达，孔隙率大，圆度饱满。稀土瓷砂用于医药、化工、石油、电力、电镀、造纸、酿酒等行业各种性质的污水、自来水。工业用水处理主要应用于火电厂二次循环水处理过滤，还可用于化学法处理的废水过滤，重金属去除率90％以上，悬浮物去除率100％，油度去除率99％。同时也广泛用于单层滤池、多层滤池、机械过滤器中做过滤介质，处理各种工业污水、工业用水、城市自来水、城市污水、纯水、软水，也可作为生物滤料处理有机污水。然而，由于稀土瓷砂只能作为污染物的截留者，并不能使污染物分解，从而在稀土瓷砂的表面会富集有机污染物，并随着处理时间的延长而逐渐失去截留污染物的作用。因而经过一段时间的使用，必须对稀土瓷砂进行再生，在连续处理工艺中增加了时间和费用成本。为了提高稀土瓷砂在连续处理工艺中的使用效率，需要制备出多功能的稀土瓷砂，使得附着在稀土瓷砂表面的有机污染物能够被快速分解，从而减少再生处理对连续处理工艺的不利干扰，并使得稀土瓷砂具有极长的使用寿命。

发明内容

[0003] 针对现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种稀土瓷砂净化材料的制备方法，该稀土瓷砂可在光照条件下分解附着的有机污染物，适用于污水连续处理工艺。

[0004] 本发明采用的技术方案是：

[0005] 一种稀土瓷砂净化材料的制备方法，包括下述工艺步骤：

[0006] 步骤1：活化稀土瓷砂

[0007] (1)在烧瓶中加入500mL的0.5mol/L盐酸溶液和50g稀土瓷砂，加热到85℃，在此温度回流3h，得到混合物；

[0008] (2)将混合物过滤，用去离子水反复冲洗至滤液pH值为7，在200℃干燥20h，得到盐酸处理稀土瓷砂；

[0009] (3)在烧瓶中依次加入500mL去离子水、6～9g硝酸铈、5～7g乙二胺四乙酸二钠，搅拌形成溶液A；

[0010] (4)在溶液A中加入盐酸处理稀土瓷砂，加热到50℃，在此温度回流2h，得到固液混合物；

[0011] (5)将固液混合物过滤，用去离子水反复冲洗至滤液pH值为7，在200℃干燥20h，得到活化稀土瓷砂；

[0012] 步骤2：合成钛羟基溶胶

[0013] (1)在烧瓶中依次加入500mL的1mol/L盐酸溶液、7～10mL四氯化钛和8～13g聚乙二醇400，搅拌形成溶液B；

[0014] (2)向溶液B中加入5～8mL表面活性剂OP-6和12～18mL的0.5mol/L磷酸二氢钠溶液，搅拌形成钛羟基溶胶；

[0015] 步骤3：表面成膜

[0016] (1)将钛羟基溶胶和活化稀土瓷砂混合，加热至50℃，在此温度回流2h；

[0017] (2)将钛羟基溶胶和活化稀土瓷砂的混合物过滤，将得到的固体物质在室温放置3h，然后在80℃干燥10h，得到干燥物；

[0018] (3)将干燥物在410～560℃煅烧2h，冷却至室温，即制得稀土瓷砂净化材料。

[0019] 上述一种稀土瓷砂净化材料的制备方法，其中：

[0020] 所述步骤1和步骤2无先后顺序。

[0021] 所述步骤1(1)中，稀土瓷砂为白色圆球，直径5～9mm，堆积密度1.5～1.7g/cm3，抗压强度大于3×103Pa，孔隙率大于40％。

[0022] 本发明制备的稀土瓷砂净化材料的主要技术特征如下：堆积密度1.6～1.8g/cm3，抗压强度大于3×103Pa，孔隙率大于35％，比表面积大于350m2/g，耐温范围-50～900℃，破碎率小于1％。

[0023] 本发明的一种稀土瓷砂净化材料的制备方法，与现有技术相比，优点在于：

[0024] 本发明通过活化稀土瓷砂使其充分暴露出表面孔隙，再通过钛羟基溶胶在表面的成膜过程，在稀土瓷砂表面制备出具有光催化净化活性的涂覆层。该活性涂覆层由钛-铈氧化物组成，并通过与稀土瓷砂的相互作用达到协同效果，从而极大地提高了稀土瓷砂光催化分解有机污染物的能力。该稀土瓷砂净化材料具有比表面积大、过滤能力强、使用寿命长的特点，同时能够在光照条件下同步分解附着在表面的有机污染物，从而不需再生步骤即可实现连续处理污染物的目的。

实施方案

[0025] 下述实施例中使用的化学原料都为纯料。

[0026] 实施例1

[0027] 一种稀土瓷砂净化材料的制备方法，包括下述工艺步骤：

[0028] 步骤1：活化稀土瓷砂

[0029] (1)在烧瓶中加入500mL的0.5mol/L盐酸溶液和50g稀土瓷砂，加热到85℃，在此温度回流3h，得到混合物；

[0030] (2)将混合物过滤，用去离子水反复冲洗至滤液pH值为7，在200℃干燥20h，得到盐酸处理稀土瓷砂；

[0031] (3)在烧瓶中依次加入500mL去离子水、6g硝酸铈、5g乙二胺四乙酸二钠，搅拌形成溶液A；

[0032] (4)在溶液A中加入盐酸处理稀土瓷砂，加热到50℃，在此温度回流2h，得到固液混合物；

[0033] (5)将固液混合物过滤，用去离子水反复冲洗至滤液pH值为7，在200℃干燥20h，得到活化稀土瓷砂；

[0034] 步骤2：合成钛羟基溶胶

[0035] (1)在烧瓶中依次加入500mL的1mol/L盐酸溶液、7mL四氯化钛和8g聚乙二醇400，搅拌形成溶液B；

[0036] (2)向溶液B中加入5mL表面活性剂OP-6和12mL的0.5mol/L磷酸二氢钠溶液，搅拌形成钛羟基溶胶；

[0037] 步骤3：表面成膜

[0038] (1)将钛羟基溶胶和活化稀土瓷砂混合，加热至50℃，在此温度回流2h；

[0039] (2)将钛羟基溶胶和活化稀土瓷砂的混合物过滤，将得到的固体物质在室温放置3h，然后在80℃干燥10h，得到干燥物；

[0040] (3)将干燥物在410℃煅烧2h，冷却至室温，即制得稀土瓷砂净化材料。

[0041] 本实施例制备的稀土瓷砂净化材料的堆积密度1.6g/cm3，抗压强度大于3×103Pa，孔隙率38％，比表面积370m2/g，耐温范围-50～900℃，破碎率小于1％。

[0042] 实施例2

[0043] 一种稀土瓷砂净化材料的制备方法，包括下述工艺步骤：

[0044] 步骤1：活化稀土瓷砂

[0045] (1)在烧瓶中加入500mL的0.5mol/L盐酸溶液和50g稀土瓷砂，加热到85℃，在此温度回流3h，得到混合物；

[0046] (2)将混合物过滤，用去离子水反复冲洗至滤液pH值为7，在200℃干燥20h，得到盐酸处理稀土瓷砂；

[0047] (3)在烧瓶中依次加入500mL去离子水、7g硝酸铈、6g乙二胺四乙酸二钠，搅拌形成溶液A；

[0048] (4)在溶液A中加入盐酸处理稀土瓷砂，加热到50℃，在此温度回流2h，得到固液混合物；

[0049] (5)将固液混合物过滤，用去离子水反复冲洗至滤液pH值为7，在200℃干燥20h，得到活化稀土瓷砂；

[0050] 步骤2：合成钛羟基溶胶

[0051] (1)在烧瓶中依次加入500mL的1mol/L盐酸溶液、8mL四氯化钛和10g聚乙二醇400，搅拌形成溶液B；

[0052] (2)向溶液B中加入6mL表面活性剂OP-6和15mL的0.5mol/L磷酸二氢钠溶液，搅拌形成钛羟基溶胶；

[0053] 步骤3：表面成膜

[0054] (1)将钛羟基溶胶和活化稀土瓷砂混合，加热至50℃，在此温度回流2h；

[0055] (2)将钛羟基溶胶和活化稀土瓷砂的混合物过滤，将得到的固体物质在室温放置3h，然后在80℃干燥10h，得到干燥物；

[0056] (3)将干燥物在480℃煅烧2h，冷却至室温，即制得稀土瓷砂净化材料。

[0057] 本实施例制备的稀土瓷砂净化材料的堆积密度1.7g/cm3，抗压强度大于3×103Pa，孔隙率43％，比表面积390m2/g，耐温范围-50～900℃，破碎率小于1％。

[0058] 实施例3

[0059] 一种稀土瓷砂净化材料的制备方法，包括下述工艺步骤：

[0060] 步骤1：活化稀土瓷砂

[0061] (1)在烧瓶中加入500mL的0.5mol/L盐酸溶液和50g稀土瓷砂，加热到85℃，在此温度回流3h，得到混合物；

[0062] (2)将混合物过滤，用去离子水反复冲洗至滤液pH值为7，在200℃干燥20h，得到盐酸处理稀土瓷砂；

[0063] (3)在烧瓶中依次加入500mL去离子水、9g硝酸铈、7g乙二胺四乙酸二钠，搅拌形成溶液A；

[0064] (4)在溶液A中加入盐酸处理稀土瓷砂，加热到50℃，在此温度回流2h，得到固液混合物；

[0065] (5)将固液混合物过滤，用去离子水反复冲洗至滤液pH值为7，在200℃干燥20h，得到活化稀土瓷砂；

[0066] 步骤2：合成钛羟基溶胶

[0067] (1)在烧瓶中依次加入500mL的1mol/L盐酸溶液、10mL四氯化钛和13g聚乙二醇400，搅拌形成溶液B；

[0068] (2)向溶液B中加入8mL表面活性剂OP-6和18mL的0.5mol/L磷酸二氢钠溶液，搅拌形成钛羟基溶胶；

[0069] 步骤3：表面成膜

[0070] (1)将钛羟基溶胶和活化稀土瓷砂混合，加热至50℃，在此温度回流2h；

[0071] (2)将钛羟基溶胶和活化稀土瓷砂的混合物过滤，将得到的固体物质在室温放置3h，然后在80℃干燥10h，得到干燥物；

[0072] (3)将干燥物在560℃煅烧2h，冷却至室温，即制得稀土瓷砂净化材料。

[0073] 本实施例制备的稀土瓷砂净化材料的堆积密度1.8g/cm3，抗压强度大于3×103Pa，孔隙率46％，比表面积410m2/g，耐温范围-50～900℃，破碎率小于1％。