專利名稱：一種硅藻土基多孔AgO陶瓷材料的制備方法
技術領域：
本發明屬于多孔復合無機氧化物陶瓷制備技術領域，具體涉及一種硅藻土基多孔 AgO陶瓷材料的制備方法。
背景技術：
銀化合物作為一種重要的殺菌材料，具有強的抑菌、殺菌和廣譜抗菌能力，使細菌 不產生耐藥性，對人體安全無毒害作用等特點，已引起了廣泛關注。隨著銀化合物抗菌性能 研究的深入，人們發現銀的殺菌作用與銀的化合價態及粒度有關，價態越高、顆粒越細其殺 菌能力越強。過氧化銀作為一種新型的無機功能材料，具有特殊的電磁性質、電化學活性、 強氧化性、無毒性和廣譜快速殺菌能力，因而在蓄電池比功率要求高的軍事、航空航天，毒 性大的污水處理，水凈化殺菌等領域有著潛在的應用價值。但超細過氧化銀粉末作為殺菌 材料，存在易團聚、易流失、難回收、處理費用高等問題。超細過氧化銀粉末發揮有效殺菌能力所需劑量很低，因此人們正在嘗試將超細過 氧化銀粉末與價廉、吸附性好的載體復合來解決上述問題。現有的制備過氧化銀復合抗菌 材料的主要載體為活性炭，采用的負載方法主要有兩種。一種方法是在水溶液中進行反應 得到載有過氧化銀的活性炭晶體電池，但該方法存在制備出的高價過氧化銀晶粒粒度大、 過氧化銀含量低以及需要大量的氧化劑和堿。例如，發明人為荊效民申請的發明專利(申請 號2007100178 . 8，專利名稱為“炭基高價銀分子晶體電池的制備方法”，
公開日為2007年 10月M日，公開號CN101058449)，采用過硫酸鉀和氫氧化鈉混合溶液氧化吸附硝酸銀的 活性炭制備炭基高價銀分子晶體電池，該專利制備得到的分子晶體電池中高價銀的含量極 低，在0. 047% 0. 094%范圍內，且要求反應溫度在85 90°C范圍內，反應用到的過硫酸 鉀和氫氧化鉀質量分別為硝酸銀質量的48 90倍和60 96倍，反應條件苛刻、費用高。 另一種方法是將過氧化銀粉末制備成溶膠，然后將活性炭在溶液中浸泡吸附制備載過氧化 銀活性炭，該方法制備的載過氧化銀活性炭中AgO分布不均勻、含量低、需要用到大量的有 機物和有害物質。例如，發明人為鄭榮宇等人申請的發明專利(申請號200410068908. 2，專 利名稱為“一種載銀殺菌活性炭及其制備方法與應用”，
公開日為2006年1月18日，公開號 CN1720801 )，將過氧化銀加入到氫氧化銨、冰醋酸或粘合劑中制備過氧化銀溶液，然后將活 性炭浸入上述溶液中制備載銀殺菌活性炭，該專利要求氫氧化銨濃度為5 80%、冰醋酸或 粘合劑濃度為5 80%，由于過氧化銀具有強氧化性，能夠將多數有機物氧化，從而使浸泡 溶液中過氧化銀含量降低；且反應加入的氫氧化銨濃度太大，對人體危害大。另一方面，活 性炭生產和再生費用高。本發明采用的載體硅藻土是古代單細胞硅藻遺骸沉積物，其化學成份主要為 SiO2，具有質輕、多孔、比表面積大、無毒、化學穩定性好、吸附性強等優越的物理化學性質， 且來源豐富、價格低廉，廣泛應用于工業生產，例如作為各種飲料、無機和有機化合物的過 濾介質，以及聚酯廢棄物和油溢出的吸附劑。
發明內容
本發明的目的是提供一種硅藻土基多孔AgO陶瓷材料的制備方法，解決超細AgO 粉末在水處理應用中存在的易團聚、難回收、難再生以及相對處理費用較高的問題，減少過 氧化銀的流失，降低過氧化銀殺菌成本。本發明所采用的技術方案是，一種硅藻土基多孔AgO陶瓷材料的制備方法，包括 以下操作步驟
步驟1，將原硅藻土用去離子水清洗，然后將清洗后的硅藻土在飛60°C下煅燒 2h，隨爐冷卻得到精硅藻土；
步驟2，取步驟1制備的精硅藻土與膠液混合成濕粉料，硅藻土與膠液的質量比為2 3，膠液由水、碳酸鈉、聚丙烯酰胺和聚乙烯醇組成，其質量比水碳酸鈉聚丙烯酰胺聚 乙烯醇為1000 67 6 4，將混合好的濕粉料擠壓成樣品，成型后的樣品在60°C干燥 ^T7h，在900°C煅燒0. 5h，隨爐冷卻得到多孔陶瓷樣品，將陶瓷樣品制成陶瓷顆粒；
步驟3，將步驟2制得的陶瓷顆粒浸入硝酸銀溶液，陶瓷顆粒的質量硝酸銀溶液的體 積為IOg :25mL，硝酸銀溶液的濃度為1. 5mol/L 2. 5mol/L ；
步驟4，將步驟3加入陶瓷顆粒的硝酸銀溶液加熱到40°C 80°C，在2000r/min的攪拌 速度下，先后加入與上述硝酸銀摩爾比分別為3和5. 5 7. 5的過硫酸鉀溶液和氫氧化鉀 溶液，使反應溶液的PH值在10 14之間，繼續反應1 4小時，得到黑色的陶瓷顆粒，對 顆粒進行清洗，60°C條件下烘干5 7h，即得到成品。本發明的有益效果是，通過該方法制備的硅藻土基多孔AgO陶瓷，具有AgO含量 高，操作工藝和制備設備簡單，制備費用低，無污染物排放的優點。特別是，由于本發明是直 接在硅藻土基陶瓷表面及孔隙內進行的化學反應，使得反應生成的AgO能夠均勻地分布在 陶瓷表面及其孔隙內，形成的粉末屬于超細粉末，同時還保留了多孔陶瓷的強吸附性，容易 將有害細菌和病毒吸附并快速殺死，增強了硅藻土吸附降解有機有毒污染物及致癌重金屬 離子的能力，減少了超細AgO的流失，降低了殺菌成本。此外，硅藻土基多孔陶瓷本身又是 良好的過濾介質，能有效地對水進行過濾，除去水中懸浮物。
圖1是本發明方法制備的硅藻土基多孔陶瓷采用島津XRD-7000S型X射線衍射儀 分析其物相組成所得的XRD圖譜；
圖2是本發明方法制備的多孔AgO陶瓷采用島津XRD-7000S型X射線衍射儀分析其物 相組成所得的XRD圖譜；
圖3是本發明方法制備的硅藻土基多孔陶瓷采用JSM-6700F型掃描電子顯微鏡對其形 貌進行分析所得的SEM圖4本發明方法制備的多孔AgO陶瓷采用JSM-6700F型掃描電子顯微鏡對其形貌進行 分析所得的SEM圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明進行詳細說明。本發明提供的硅藻土基多孔AgO陶瓷材料的制備方法，包括以下操作步驟步驟1，將原硅藻土用去離子水清洗，然后將清洗后的硅藻土在飛60°C下煅燒 2h，隨爐冷卻得到精硅藻土；
步驟2，取步驟1制備的精硅藻土與膠液混合成濕粉料，其硅藻土與膠液質量比為2 3，膠液由水、碳酸鈉、聚丙烯酰胺和聚乙烯醇組成，其質量比水碳酸鈉聚丙烯酰胺聚 乙烯醇為1000 67 6 4，將混合好的濕粉料擠壓成樣品，成型后的樣品在60°C干燥 ^T7h，在900°C煅燒0. 5h，隨爐冷卻得到多孔陶瓷樣品，將陶瓷樣品制成陶瓷顆粒；
步驟3，將步驟2制得的陶瓷顆粒浸入硝酸銀溶液，陶瓷顆粒的質量(g):硝酸銀溶液的 體積(mL)為10 g 25 mL，硝酸銀溶液的濃度為1. 5mol/L 2. 5mol/L ；
步驟4，將上述有陶瓷顆粒的溶液加熱到40 80°C，在2000r/min的攪拌速度下，通過 加料器先后加入與硝酸銀摩爾比分別為3和5. 5 7. 5的過硫酸鉀溶液和氫氧化鉀溶液， 使反應溶液的PH值在10 14之間，繼續反應1 4小時，得到黑色的陶瓷顆粒，對顆粒進 行清洗，60°C條件下烘干5 7h，即得到成品。通過上述制備方法，得到具有多孔特性的硅藻土基多孔陶瓷和在陶瓷中載入AgO 的多孔陶瓷；用亞錳離子法測定AgO含量為1. 39% 11. 96%。本發明提供的制備多孔AgO陶瓷的方法，是在吸附了硝酸銀的硅藻土基多孔陶瓷 表面及孔內直接進行化學氧化反應，得到AgO含量多、分布均勻的多孔AgO陶瓷。相比已有 的制備載AgO復合殺菌材料方法，該方法不僅工藝條件簡單、所需成本低、不排放污染物， 而且AgO含量高。除此之外，本發明是在硅藻土基多孔陶瓷表面及孔內直接進行化學反應， 因此所得到的AgO能均勻地分布在多孔陶瓷的表面和孔隙，具有更強的結合吸附能力，能 夠減少水凈化處理過程中過氧化銀的流失，降低過氧化銀的殺菌成本，產生殺菌、吸附、過 濾的協同效應，提供高效廉價的凈水劑。圖1是本發明方法制備的硅藻土基多孔陶瓷采用島津XRD-7000S型X射線衍射儀 分析其物相組成所得的XRD圖譜。測試使用Cu靶，管電壓40kV，電流30mA，掃描速度10° / min，掃描角度范圍20° 80°。將測試所得的XRD數據與JCPDS標準卡片進行對比，發現 該衍射峰與正方晶系的方英石SW2 (PDF#39-1425)匹配，因而確認制備的多孔陶瓷主要物 相為方英石Si02。圖2是本發明方法制備的多孔AgO陶瓷采用島津XRD-7000S型X射線衍射儀分 析其物相組成所得的XRD圖譜。測試使用Cu靶，管電壓40kV，電流30mA，掃描速度10° / min，掃描角度范圍20° 80°。將測試所得的XRD數據與JCPDS標準卡片進行對比，發現 該衍射峰含有兩種物相，分別為正方晶系的方英石SW2 (PDF#39-1425)和單斜晶系的AgO (PDF#43-1038)。這說明在硅藻土基多孔陶瓷上已經負載了 AgO粉末。圖3是本發明方法制備的硅藻土基多孔陶瓷采用JSM-6700F型掃描電子顯微鏡對 其形貌進行分析所得的SEM圖。由圖中可見制備的多孔陶瓷中，硅藻體顆粒基本保持其原 有形貌，且顆粒上的微孔未被熔化，在陶瓷中還有大量明顯的孔存在，這說明制備的陶瓷具 有多孔性，使其具有良好的吸附性能。圖4是本發明方法制備的多孔AgO陶瓷采用JSM-6700F型掃描電子顯微鏡對其形 貌進行分析所得的SEM圖。從圖中可見，負載AgO后，陶瓷顆粒的表面形貌發生改變，陶瓷 顆粒的表面和孔被一層片狀顆粒覆蓋，這說明了制備的AgO顆粒能夠吸附在陶瓷表面并進 入陶瓷孔隙中。
實施例1
將原硅藻土用去離子水清洗，在540°C下煅燒2h，隨爐冷卻得到精硅藻土 ；將IOg的 精硅藻土與I5mL水、1. Og的碳酸鈉、0. Ig的聚丙烯酰胺、0. 06g的聚乙烯醇混合均勻制備 成型濕粉料，將濕粉料擠壓成Φ為6mm的圓柱狀樣品，成型后的樣品在60°C干燥證后， 放入馬弗爐中，在900°C煅燒0. 5h，隨爐冷卻得到多孔陶瓷樣品，將陶瓷樣品截成Φ Xh為 6mmX 6mm的陶瓷顆粒備用；將IOg硅藻土基陶瓷顆粒浸入25mL、濃度為1. 5mol/L的硝酸銀 溶液中，將含陶瓷顆粒的硝酸銀溶液加熱至40°C，在2000r/min的攪拌速度下，通過加料器 加入與硝酸銀溶液摩爾比為3的過硫酸鉀溶液IOOmL,再加入與硝酸銀溶液摩爾比為5. 5的 氫氧化鉀溶液50mL，使反應液pH值為10，反應lh，過濾出濕AgO陶瓷顆粒，用去離子水清洗 AgO陶瓷顆粒，再在60°C條件下烘干濕顆粒5小時，即得到干燥的多孔AgO陶瓷顆粒。實施例2
將原硅藻土用去離子水清洗，在550°C下煅燒2h，隨爐冷卻得到精硅藻土 ；將IOg的 精硅藻土與I5mL水、1. Og的碳酸鈉、0. Ig的聚丙烯酰胺、0. 06g的聚乙烯醇混合均勻制備 成型濕粉料，將濕粉料擠壓成Φ為6mm的圓柱狀樣品，成型后的樣品在60°C干燥他后， 放入馬弗爐中，在900°C煅燒0. 5h，隨爐冷卻得到多孔陶瓷樣品，將陶瓷樣品截成Φ Xh為 6mmX 6mm的陶瓷顆粒備用；將IOg硅藻土基陶瓷顆粒浸入25mL、濃度為2. Omol/L的硝酸銀 溶液中，然后將含陶瓷顆粒的硝酸銀溶液加熱至60°C，在2000r/min的攪拌速度下，通過加 料器加入與硝酸銀摩爾比為3的過硫酸鉀溶液IOOmL,再加入與硝酸銀摩爾比為6. 5的氫氧 化鉀溶液50mL，使反應液的pH值為12，反應3h，過濾出濕AgO陶瓷顆粒，用去離子水清洗 AgO陶瓷顆粒，再在60°C條件下烘干濕顆粒6小時，即得到干燥的多孔AgO陶瓷顆粒。實施例3
將原硅藻土用去離子水清洗，在560°C下煅燒2h，隨爐冷卻得到精硅藻土 ；將IOg的精 硅藻土與15mL水、1. Og的碳酸鈉、0. Ig的聚丙烯酰胺、0. 06g的聚乙烯醇混合均勻制備成型 粉料，將濕粉料擠壓成Φ為6mm的圓柱狀樣品，成型后的樣品在60°C干燥幾后，放入馬弗 爐中，在900°C煅燒0. 5h，隨爐冷卻得到多孔陶瓷樣品，將陶瓷樣品截成Φ Xh為6mmX6mm 的陶瓷顆粒備用；將IOg硅藻土基陶瓷顆粒浸入25mL、濃度為2. 5mol/L的硝酸銀溶液中， 然后將含陶瓷顆粒的硝酸銀溶液加熱至80°C，在2000r/min的攪拌速度下，通過加料器加 入與硝酸銀摩爾比為3的過硫酸鉀溶液IOOmL,再加入與硝酸銀摩爾比為7. 5的氫氧化鉀溶 液50mL，使反應液的pH值為14，反應4h，過濾出濕AgO陶瓷顆粒，用去離子水清洗AgO陶瓷 顆粒，再在60°C條件下烘干濕顆粒7小時，即得到干燥的多孔AgO陶瓷顆粒。
權利要求
1. 一種硅藻土基多孔AgO陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括以下操作步驟 步驟1，將原硅藻土用去離子水清洗，然后將清洗后的硅藻土在飛60°C下煅燒 2h，隨爐冷卻得到精硅藻土；步驟2，取步驟1制備的精硅藻土與膠液混合成濕粉料，硅藻土與膠液的質量比為2 3，膠液由水、碳酸鈉、聚丙烯酰胺和聚乙烯醇組成，其質量比水碳酸鈉聚丙烯酰胺聚 乙烯醇為1000 67 6 4，將混合好的濕粉料擠壓成樣品，成型后的樣品在60°C干燥 ^T7h，在900°C煅燒0. 5h，隨爐冷卻得到多孔陶瓷樣品，將陶瓷樣品制成陶瓷顆粒；步驟3，將步驟2制得的陶瓷顆粒浸入硝酸銀溶液，陶瓷顆粒的質量硝酸銀溶液的體 積為IOg :25mL，硝酸銀溶液的濃度為1. 5mol/L 2. 5mol/L ；步驟4，將步驟3加入陶瓷顆粒的硝酸銀溶液加熱到40°C 80°C，在2000r/min的攪拌 速度下，先后加入與上述硝酸銀摩爾比分別為3和5. 5 7. 5的過硫酸鉀溶液和氫氧化鉀 溶液，使反應溶液的PH值在10 14之間，繼續反應1 4小時，得到黑色的陶瓷顆粒，對 顆粒進行清洗，60°C條件下烘干5 7h，即得到成品。
全文摘要
本發明公開的一種硅藻土基多孔AgO陶瓷材料的制備方法，首先將原硅藻土制成精硅藻土；將精硅藻土和水、碳酸鈉、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇混合制備成濕粉料、再擠壓、燒結成多孔陶瓷條，然后制備成需要的陶瓷顆粒；將陶瓷顆粒浸入硝酸銀溶液中，向溶液中加入過硫酸鉀溶液和氫氧化鉀溶液進行反應1～4h，過濾出陶瓷顆粒。對過濾出的陶瓷顆粒進行清洗、干燥，即得到本發明的硅藻土基多孔AgO陶瓷。本發明制備了多孔陶瓷載AgO新材料，AgO是高效殺菌劑，多孔陶瓷又是性價比高的過濾介質，使得制備的新材料在水處理中可以殺菌、過濾，并減少AgO的流失、降低水處理成本。本發明方法具有操作工藝和制備設備簡單，制備費用低，無污染物排放的優點。
文檔編號C04B41/85GK102060561SQ201010550108
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月19日 優先權日2010年11月19日
發明者馮拉俊, 沈文寧, 雷阿利 申請人:西安理工大學