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专利名称：一种陶瓷过滤件的制备方法及包含该陶瓷过滤件的污水过滤催化氧化装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202310765201.X

专利申请（专利权）人：濮阳天地人环保开云优惠体育网页版入口股份有限公司
权利人地址：河南省濮阳市濮东产业集聚区锦田路

专利发明（设计）人：发明人:李鹏,史建港,谢帅,姬生伟,孙素彬,宋康,张峰,王亚宾,云飞,翟书强,邓强

专利摘要：本发明属于污水处理设备技术领域，公开了一种陶瓷过滤件的制备方法及包含该陶瓷过滤件的污水过滤催化氧化装置，该陶瓷过滤件的制备方法，包括以下步骤：1）制作陶瓷管；2）制作过滤材料；3）制作陶瓷过滤件：在陶瓷管表面喷涂过滤材料，并在25℃氮气氛围中干燥5?7天，再在260~280℃氮气氛围中加热过滤材料，然后在100?120MPa压力下压制成型，将成型件在浓度为1.5%的硅溶胶中浸透48h，烘干得到陶瓷过滤件。本发明陶瓷过滤件是在陶瓷管外喷涂过滤材料后再压制成型而得，陶瓷管表面的凸起使喷涂的过滤材料更容易附着在陶瓷管表面，使得废水可通过孔隙接触陶瓷过滤件外层的过滤材料，在多种纳米金属氧化物的协同作用下得到加速氧化，进一步提高氧化效率。

主权利要求：
1.一种陶瓷过滤件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）制作陶瓷管（501）：
将粒径在50μm以下的球形三氧化二铝颗粒烧结成表面有凸起（503）的陶瓷管（501），在陶瓷管（501）表面电镀镍钨合金防腐层；
2）制作过滤材料（502）：
所述过滤材料包括以下重量份的组分：6 7份氧化剂粉末、8 10份球形三氧化二铝颗~ ~粒、8 10份球形石墨、13 15份聚四氟乙烯、3 5份聚甲基丙烯酸甲酯、30 45份无水乙醇和5~ ~ ~ ~ ~
7份玄武岩纤维，将过滤材料中各组分加入用量为过滤材料总质量15.5%的硅酸甲酯的乙醇水溶液，搅拌得到胶泥状的过滤材料（502）；
3）制作陶瓷过滤件（5）：
在陶瓷管（501）表面喷涂过滤材料（502），并在25℃氮气氛围中干燥5 7天，再在260~ ~
280℃氮气氛围中加热过滤材料（502），然后在100 120MPa压力下压制成型，将成型件在浓~度为1.5%的硅溶胶中浸透48h，烘干得到陶瓷过滤件（5）。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化剂粉末选自二氧化钛、二氧化锰、三氧化二钴中的一种或多种，所述氧化剂粉末的粒径不大于5nm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷过滤件的孔径小于50nm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述陶瓷过滤件（5）的横截面的中部有弧形凸起、两端呈水平状。
5.一种污水过滤催化氧化装置，其特征在于，包括污水进水总管（1）、多个污水进水分管（2）、多个污水出水分管（3）、污水出水总管（4）、多排污水进水分布组件（6）和多排陶瓷过滤件（5）；多个污水进水分管（2）与污水进水总管（1）连通，多个污水出水分管（3）与污水出水总管（4）连通；多排污水进水分布组件（6）和多排陶瓷过滤件（5）间隔设置；多排污水进水分布组件（6）作为催化电解的正极，多排陶瓷过滤件（5）作为催化电解的负极；
每排所述污水进水分布组件（6）由多个布液管（601）和焊接在相邻两个布液管（601）中间的催化电解板（602）组成，每排污水进水分布组件（6）嵌入每个污水进水分管（2）中，每排陶瓷过滤件（5）由采用权利要求1 3任一项所述的制备方法制备的多个陶瓷过滤件（5）紧密~排列而成，每个陶瓷过滤件（5）上端通过钢管与每个污水出水分管（3）连接。
6.根据权利要求5所述的污水过滤催化氧化装置，其特征在于，所述布液管（601）上还开设有布水孔（603）。
7.根据权利要求5所述的污水过滤催化氧化装置，其特征在于，所述催化电解板（602）上均匀开设透水孔。 说明书 : 一种陶瓷过滤件的制备方法及包含该陶瓷过滤件的污水过滤
催化氧化装置技术领域[0001] 本发明属于污水处理设备技术领域，涉及一种陶瓷过滤件的制备方法及包含该陶瓷过滤件的污水过滤催化氧化装置。背景技术[0002] 在生物质热解气化处理时热解气中含有大量油相组分、各种有机酸组分、各种可燃气体组分、炭灰粉尘等，一般采用水喷淋对热解气进行净化，这样就会产生大量的洗涤废水。在处理洗涤废水时常用陶瓷膜进行过滤，但洗涤废水中含有大量悬浮物而极易堵塞陶瓷膜的孔隙，也会给陶瓷膜的反冲洗也带来困难，此外洗涤废水中含有的油相也极易吸附在陶瓷膜上，也会堵塞陶瓷膜的孔隙，从而使陶瓷膜的使用寿命大大降低。因此，需要改进陶瓷膜的功能，提高陶瓷膜的使用寿命。发明内容[0003] 本发明针对生物质热解气洗涤废水种子杂质容易堵塞陶瓷膜孔隙技术问题，提供一种陶瓷过滤件的制备方法及包含该陶瓷过滤件的污水过滤催化氧化装置，使洗涤废水得到催化氧化、电解、过滤多种处理，也使废水中的油相不易吸附在陶瓷过滤件上，也减轻了反冲洗阻力，提高了陶瓷过滤件的寿命。[0004] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：[0005] 本发明提供一种陶瓷过滤件的制备方法，包括以下步骤：[0006] 1)制作陶瓷管：[0007] 将粒径在50μm以下的球形三氧化二铝颗粒烧结成表面有凸起的陶瓷管，在陶瓷管表面电镀镍钨合金防腐层，合金镀层可以有效提高非金属材料的导电性；[0008] 2)制作过滤材料：[0009] 所述过滤材料包括以下重量份的组分：6～7份氧化剂粉末、8～10份球形三氧化二铝颗粒、8～10份球形石墨、13～15份聚四氟乙烯、3～5份聚甲基丙烯酸甲酯、30～45份无水乙醇和5～7份玄武岩纤维，将过滤材料中各组分加入用量为过滤材料总质量15.5％的硅酸甲酯的乙醇水溶液，搅拌得到胶泥状的过滤材料；[0010] 3)制作陶瓷过滤件：[0011] 在陶瓷管表面喷涂过滤材料，并在25℃氮气氛围中干燥5～7天，再在260～280℃氮气氛围中加热过滤材料，然后在100～120MPa压力下压制成型，将成型件在浓度为1.5％的硅溶胶(溶液pH≈9)中浸透48h，烘干得到陶瓷过滤件。[0012] 优选地，所述氧化剂粉末选自二氧化钛、二氧化锰、三氧化二钴中的一种或多种，所述氧化剂粉末的粒径不大于5nm。[0013] 优选地，所述陶瓷过滤件的孔径小于50nm。[0014] 优选地，所述陶瓷过滤件的横截面的中部有弧形凸起、两端呈水平状，相邻陶瓷过滤件通过其两端的水平段相连接。[0015] 本发明硅酸甲酯与硅胶有助于氧化剂粉末与玄武岩纤维、三氧化二铝反应产生其它复合硅酸盐矿物，加强材料熔合、胶粘强度；玄武岩纤维有助于提升陶瓷管整体强度。[0016] 本发明还提供一种污水过滤催化氧化装置，包括污水进水总管、多个污水进水分管、多个污水出水分管、污水出水总管、多排污水进水分布组件和多排陶瓷过滤件；多个污水进水分管与污水进水总管连通，多个污水出水分管与污水出水总管连通；多排污水进水分布组件和多排陶瓷过滤件间隔设置；多排污水进水分布组件作为催化电解的正极，多排陶瓷过滤件作为催化电解的负极；[0017] 每排所述污水进水分布组件由多个布液管和焊接在相邻两个布液管中间的催化电解板组成，每排污水进水分布组件嵌入每个污水进水分管中，每排陶瓷过滤件由上述陶瓷过滤件的制备方法制备的多个陶瓷过滤件紧密排列而成，每个陶瓷过滤件上端通过钢管与每个污水出水分管连接。[0018] 优选地，所述布液管上还开设有布水孔。[0019] 优选地，所述催化电解板上均匀开设透水孔。[0020] 相比现有技术，本发明的有益效果在于：[0021] 本发明陶瓷过滤件是在陶瓷管外喷涂过滤材料后再压制成型而得，陶瓷管表面的凸起使喷涂的过滤材料更容易附着在陶瓷管表面；内层的陶瓷管经烧结后表面形成孔隙，外层的过滤材料经压制后表面也形成孔隙，使得废水可通过孔隙接触陶瓷过滤件外层的过滤材料，在多种纳米金属氧化物的协同作用下得到加速氧化，进一步提高氧化效率。[0022] 本发明污水过滤催化氧化装置使洗涤废水得到催化氧化、电解、过滤多种处理，催化电解板在电解过程中被不断溶解，并产生铁基絮凝沉淀物，并使污水中杂质离子加速氧化，降低废水粘度；陶瓷过滤件一方面使催化氧化、电解过程中形成的沉淀物或不溶物得到拦截，另一方面使可溶物接触陶瓷过滤件外层的过滤材料，在多种纳米金属氧化物的协同作用下得到加速氧化，进一步提高氧化效率，此外，过滤材料中添加的球形石墨及球形三氧化二铝降低陶瓷过滤件的表面的亲油性，使废水中的油相不易吸附在陶瓷过滤件上，也减轻了反冲洗阻力。附图说明[0023] 图1为本发明污水过滤催化氧化装置的结构示意图。[0024] 图2为本发明污水过滤催化氧化装置的侧视图。[0025] 图3为本发明污水过滤催化氧化装置中污水进水分布组件的结构示意图。[0026] 图4为本发明污水过滤催化氧化装置中陶瓷过滤件的结构示意图。[0027] 图5为本发明污水过滤催化氧化装置中陶瓷过滤件的截面示意图。[0028] 图6为本发明污水过滤催化氧化装置中陶瓷管的结构示意图。[0029] 附图中标号：1为污水进水总管，2为污水进水分管，3为污水出水分管，4为污水出水总管，5为陶瓷过滤件，501为陶瓷管，502为过滤材料，503为凸起，6为污水进水分布组件，601为布液管，602为催化电解板，603为布水孔。具体实施方式[0030] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限定本发明的保护范围。若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。下述实施例中的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。[0031] 以下实施例所用的球形三氧化二铝颗粒购自江苏天行新材料有限公司，规格：≤50μm；二氧化钛粉末购自赢创化学公司，规格：≤5μm；二氧化锰粉末购自湖南大吉锰业有限公司，规格：≤5μm；三氧化二钴中粉末购自博华斯纳米开云优惠体育网页版入口(宁波)有限公司，规格≤5μm；球形石墨购自江苏天行新材料有限公司，规格：≤50μm；玄武岩纤维购自泰安浩松纤维有限公司，规格为直径15μm，长度10mm。聚四氟乙烯购自合肥琦鸿高分子材料有限公司，规格：≤25μm；聚甲基丙烯酸甲酯购自合肥琦鸿高分子材料有限公司，规格：≤25μm。硅酸甲酯的乙醇水溶液中硅酸甲酯含量为5.5％，乙醇水溶液中乙醇含量75％。硅酸甲酯的乙醇水溶液中硅酸甲酯含量为5.5％，乙醇水溶液中乙醇含量75％。[0032] 实施例一[0033] 一种陶瓷过滤件的制备方法，包括以下步骤：[0034] 1)制作陶瓷管501：[0035] 将粒径在50μm以下的球形三氧化二铝颗粒烧结成表面有凸起503的陶瓷管501(见图6)，在陶瓷管501表面电镀镍钨合金防腐层；陶瓷管501的表面孔径小于5μm。[0036] 2)制作过滤材料502：[0037] 所述过滤材料包括以下重量份的组分(本实施例中每份相当于1kg)：7份二氧化钛粉末、10份球形三氧化二铝颗粒、10份球形石墨、15份聚四氟乙烯、13份聚甲基丙烯酸甲酯、40份无水乙醇和5份玄武岩纤维，将过滤材料中各组分加入用量为过滤材料总质量15.5％的硅酸甲酯的乙醇水溶液，搅拌得到胶泥状的过滤材料502。[0038] 3)制作陶瓷过滤件5：[0039] 在陶瓷管501表面喷涂过滤材料502，并在25℃氮气氛围中干燥7天，再在280℃氮气氛围中加热过滤材料502，然后在120MPa压力下压制成型，将成型件在浓度为1.5％的硅溶胶中浸透48h，烘干得到陶瓷过滤件5。如图5所示，陶瓷过滤件5的横截面的中部有弧形凸起、两端呈水平状，其表面孔径小于50nm。[0040] 实施例二[0041] 一种陶瓷过滤件的制备方法，包括以下步骤：[0042] 1)制作陶瓷管501：[0043] 将粒径在50μm以下的球形三氧化二铝颗粒烧结成表面有凸起503的陶瓷管501(见图6)，在陶瓷管501表面电镀镍钨合金防腐层；[0044] 2)制作过滤材料502：[0045] 所述过滤材料包括以下重量份的组分(本实施例中每份相当于1kg)：3份二氧化钛粉末、3份二氧化锰粉末、8份球形三氧化二铝颗粒、10份球形石墨、13份聚四氟乙烯、5份聚甲基丙烯酸甲酯、40份无水乙醇和5份玄武岩纤维，将过滤材料中各组分加入用量为过滤材料总质量15.5％的硅酸甲酯的乙醇水溶液，搅拌得到胶泥状的过滤材料502；[0046] 3)制作陶瓷过滤件5：[0047] 在陶瓷管501表面喷涂过滤材料502，并在25℃氮气氛围中干燥7天，再在280℃氮气氛围中加热过滤材料502，然后在120MPa压力下压制成型，将成型件在浓度为1.5％的硅溶胶中浸透，烘干得到陶瓷过滤件5。[0048] 实施例三[0049] 一种陶瓷过滤件的制备方法，包括以下步骤：[0050] 1)制作陶瓷管501：[0051] 将粒径在50μm以下的球形三氧化二铝颗粒烧结成表面有凸起503的陶瓷管501(见图6)，在陶瓷管501表面电镀镍钨合金防腐层；[0052] 2)制作过滤材料502：[0053] 所述过滤材料包括以下重量份的组分(本实施例中每份相当于1kg)：2份二氧化钛粉末、3份二氧化锰粉末、1份三氧化二钴中粉末、10份球形三氧化二铝颗粒、10份球形石墨、13份聚四氟乙烯、5份聚甲基丙烯酸甲酯、40份无水乙醇和7份玄武岩纤维，将过滤材料中各组分加入用量为过滤材料总质量15.5％的硅酸甲酯的乙醇水溶液，搅拌得到胶泥状的过滤材料502；[0054] 3)制作陶瓷过滤件5：[0055] 在陶瓷管501表面喷涂过滤材料502，并在25℃氮气氛围中干燥7天，再在280℃氮气氛围中加热过滤材料502，然后在120MPa压力下压制成型，将成型件在浓度为1.5％的硅溶胶中浸透，烘干得到陶瓷过滤件5。[0056] 实施例四[0057] 一种陶瓷过滤件的制备方法，包括以下步骤：[0058] 1)制作陶瓷管501：[0059] 将粒径在50μm以下的球形三氧化二铝颗粒烧结成表面有凸起503的陶瓷管501(见图6)，在陶瓷管501表面电镀镍钨合金防腐层并可增加其导电性；[0060] 2)制作过滤材料502：[0061] 所述过滤材料包括以下重量份的组分(本实施例中每份相当于1kg)：3份二氧化锰粉末、3份三氧化二钴中粉末、10份球形三氧化二铝颗粒、10份球形石墨、15份聚四氟乙烯、3份聚甲基丙烯酸甲酯、40份无水乙醇和5份玄武岩纤维，将过滤材料中各组分加入用量为过滤材料总质量15.5％的硅酸甲酯的乙醇水溶液，搅拌得到胶泥状的过滤材料502；[0062] 3)制作陶瓷过滤件5：[0063] 在陶瓷管501表面喷涂过滤材料502，并在25℃氮气氛围中干燥7天，再在280℃氮气氛围中加热过滤材料502，然后在120MPa压力下压制成型，将成型件在浓度为1.5％的硅溶胶中浸透，烘干得到陶瓷过滤件5。[0064] 实施例五[0065] 如图1和图2所示，本发明一种污水过滤催化氧化装置，包括污水进水总管1、多个污水进水分管2、多个污水出水分管3、污水出水总管4、多排污水进水分布组件6和多排陶瓷过滤件5；多个污水进水分管2与污水进水总管1连通，多个污水出水分管3与污水出水总管4连通；多排污水进水分布组件6和多排陶瓷过滤件5间隔设置；多排污水进水分布组件6作为催化电解的正极，多排陶瓷过滤件5作为催化电解的负极。[0066] 如图3所示，每排所述污水进水分布组件6由多个布液管601和焊接在相邻两个布液管601中间的催化电解板602组成，布液管601上还开设有布水孔603，催化电解板602上均匀开设透水孔，每排污水进水分布组件6嵌入每个污水进水分管2中。如图4所示，每排陶瓷过滤件5由多个陶瓷过滤件5紧密排列而成，每个陶瓷过滤件5上端通过无缝钢管与每个污水出水分管3连接。[0067] 以某厂生物质热解气洗涤废水为例，该废水中各组分测试含量如表1所示。采用实施例1～4制备方法得的陶瓷过滤件5组成4套不同的污水过滤催化氧化装置，催化电解板602和布液管601选用铸铁材质，按照上述方法组装、加装外壳形成本发明污水过滤催化氧化装置，污水进水分布组件6设置8排，作为催化电解的正极；陶瓷过滤件5设置8排，作为催3化电解的负极，每套污水过滤催化氧化装置的处理量为1m滤材过滤20L/h污水。接通220V电源。[0068] 洗涤废水经布液管601的空腔由下之上进入装置内，催化电解板602在电解过程中被不断溶解，并产生铁基絮凝沉淀物，并使污水中杂质离子加速氧化，降低废水粘度；陶瓷过滤件5一方面使催化氧化、电解过程中形成的沉淀物或不溶物得到拦截，另一方面使可溶物接触陶瓷过滤件5外层的过滤材料502，在多种纳米金属氧化物的协同作用下得到加速氧化，进一步提高氧化效率，此外，过滤材料502中添加的球形石墨及球形三氧化二铝降低陶瓷过滤件5的表面的亲油性，使废水中的油相不易吸附在陶瓷过滤件5上，也减轻了反冲洗阻力。经催化氧化、电解、过滤后，废水通过陶瓷管501的中部空腔经无缝钢管进入污水出水分管3，在污水出水总管4汇集后出装置。经本发明污水过滤催化氧化装置一次处理后的废水检测指标如表2所示。[0069] 表1洗涤废水组成[0070]检测内容 数值悬浮物，mg/l 200氨氮，mg/l 35COD，mg/l 800BOD5，mg/l 100pH 9石油类，mg/l 10导电率，μs/cm 1800[0071] 表2一次处理后的废水检测指标[0072][0073][0074] 结合表1和表2，可知：通过本发明不同污水过滤催化氧化装置一次处理后的洗涤废水的各项指标均得到大幅降低。[0075] 以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，仅仅用以解释本发明，并非限制本发明实施范围，对于本技术领域的技术人员来说，当然可根据本说明书中所公开的技术内容，通过置换或改变的方式轻易做出其它的实施方式，故凡在本发明的原理上所作的变化和改进等，均应包括于本发明申请专利范围内。

专利地区：河南

专利申请日期：2023-06-27

专利公开日期：2024-10-15

专利公告号：CN116803958B