Способ получения металлического или металлокерамического волокнистого фильтрующего материала

 

Сущность изобретения: способ получения металлического или металлокерамического волокнистого фильтрующего материала включает обработку органического волокна, преимущественно "Нитрон", в растворе гидразингидрата, омыление, промывку водой и сушку. Способ отличается тем, что после промывки водой на волокне проводят ионный обмен из раствора солей никеля, меди, циркония или серебра в течение 0,5 ч. при комнатной температуре, а после сушки осуществляют термообработку в течение 1 ч на воздухе притемпературе удаления органической основы волокон. 8 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к изготовлению фильтрующих материалов и может быть использовано для тонкой очистки промышленных газов и стоков, расплавленных металлов, а также медицинских биохимических объектов.

Известен способ изготовления изделий из металлических волокон, включающий пропитку искусственных органических волокон раствором металлсодержащего вещества, последующую сушку и термообработку до карбонизации и удаления органической основы и восстановления металла с получением изделия, например, из волокон серебра, никеля, нихрома [1] Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления волокнистого фильтрующего материала в виде войлока или ткани из ионообменных волокон, включающий обработку органических волокон типа "Нитрон", в растворе гидразингидрата, их омыление раствором щелочи, промывку в обессоленной воде и сушку [2] В результате этих операций получают тонковолокнистый ВИОН (новые ионообменные волокна) материал с развитой поверхностью и высокими фильтрующими свойствами, однако термостойкий только до 250-280^оС. Кроме того, данным способом не удается получить материал с заранее заданными (в широком диапазоне) физико-химическими и биохимическими свойствами.

Целью изобретения является улучшение физико-химических и биохимических свойств известных фильтрующих материалов за счет совмещения достоинств металлокерамических, волокнистых полимерных и плетеных проволочных металлических фильтрующих материалов: тонковолокнистость, прочность, пластичность, развитая поверхность, термостойкость, высокие фильтрующие свойства и способность к регенерации.

Предлагаемый способ отличается от известных тем, что после промывки проводят ионный обмен из раствора солей никеля, меди, циркония и серебра при комнатной температуре в течение 0,5 ч, а после сушки осуществляемой термообработку в течение 1 ч на воздухе при температуре удаления органической основы волокон.

Причем использованию солей каждого из указанных выше металлов соответствуют определенные концентрация и температура термообработки.

Кроме того, для полного сохранения структуры исходного волокна после ионного обмена межволоконное пространство заполняют пастой, например, на основе карбоната натрия и воды, а после термообработки пасту вымывают раствором кислоты, например, уксусной концентрацией 5-15 г/л при комнатной температуре.

Кроме того, для получения серебряно-палладиевого фильтрующего волокнистого материала в первом случае после проведения ионного обмена с использованием соли серебра проводят ионный обмен с использованием соли палладия концентрацией 7-12 г/л по палладию и термообработку при 750-800^оС; во втором случае после получения серебряный волокнистый материал обрабатывают в водном растворе хлорида палладия концентрацией 50-55 г/л, промывают водой и проводят термообработку при 800-850^оС.

П р и м е р 1. Органическое волокно, преимущественно "Нитрон", обрабатывали в 25%-ном растворе гидразингидрата при 90^оС, омыляли 5-10%-ным раствором щелочи при 70^оС, промывали обессоленной водой при 50^оС. Полученный материал, или готовое ВИОН волокно, обрабатывали в водном растворе уксуснокислых (или азотнокислых) солей никеля, меди, серебра и хлористых солей циркония концентрацией 7-12; 8-13; 17-22; 13-18 г/л по металлу соответственно.

Далее материалу придавали требуемую форму: параллельной, перекрестной намоткой (укладкой), переплетением волокон между собой или на форме (например, из ZrO₂) требуемых размеров, заполняли ячейки пастой на основе карбоната натрия и воды (или использовали без заполнения пастой) и подвергали термообработке на воздухе при 750-800; 650-700; 600-650; 1000-1400^оС соответственно в течение 1 ч. Далее, если использовали пасту, вымывали ее уксусной (или иной) кислотой концентрации 5-15 г/л, промывали водой и проводили сушку. Полученному материалу придавали требуемую форму (или оставляли без изменения) и использовали в качестве фильтрующего материала на фильтрах различных конструкций.

П р и м е р 2. Для получения серебряно-палладиевого материала после проведения ионного обмена с использованием соли серебра проводили ионный обмен с использованием соли палладия концентрацией 7-12 г/л по палладию в течение 0,5 ч при комнатной температуре. Полученную композицию промывали водой и проводили термообработку при 750-800^оС в течение 1 ч.

П р и м е р 3. Изготовленный по способу, приведенному в примере 1, серебряный материал обрабатывали в водном растворе хлоридом палладия концентрацией 50-55 г/л в течение 0,5 ч при комнатной температуре. Полученную композицию промывали водой и проводили термообработку при 800-850^оС в течение 1 ч. Полученный материал из серебряно-палладиевого сплава также использовали в качестве фильтрующего материала.

Использование предлагаемого способа получения волокнистых металлических и металлокерамических фильтрующих материалов обеспечивает по сравнению с известными способами следующие преимущества: увеличение термостойкости и жаропрочности волокнистых материалов, повышение пластичности и снижение хрупкости керамических материалов, а также способности к регенерации, что значительно расширяет область их технического применения; возможность варьирования биохимических свойств (например, бактерицидности) без снижения заданных физико-химических свойств материалов, что позволяет их использовать как в медицине и биотехнике, так и в химической, металлургической и других отраслях промышленности; возможность в широком интервале варьировать структурой и формой материалов как в процессе производства, так и после их получения, что позволяет их использовать в фильтрах различных конструкций.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ИЛИ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКОГО ВОЛОКНИСТОГО ФИЛЬТРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА, включающий обработку органического волокна преимущественно "Нитрон" в растворе гидразингидрата, омыление, промывку водой, сушку, отличающийся тем, что после промывки волокна водой на нем проводят ионный обмен из раствора солей никеля, меди, циркония или серебра в течение 0,5 ч при комнатной температуре, а после сушки проводят термообработку в течение 1 ч на воздухе при температуре удаления органической основы волокон.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ионный обмен с использованием соли никеля проводят из ее раствора концентрацией 7 12 г/л по никелю, а термообработку осуществляют при 750 800^oС.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что ионный обмен с использованием соли меди проводят из ее раствора концентрацией 8 13 г/л по меди, а термообработку осуществляют при 650 700^oС.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что ионный обмен с использованием соли циркония проводят из раствора его неорганической соли концентрацией 13 18 г/л по цирконию, а термообработку осуществляют при 1000 1400^oС.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что ионный обмен с использованием соли серебра проводят из ее раствора концентрацией 17 22 г/л по серебру, а термообработку осуществляют при 600 650^oС.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что после проведения ионного обмена с использованием соли серебра проводят ионный обмен с использованием соли палладия концентрацией 7 12 г/л по палладию, а термообработку проводят при 750 800^oС.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что после термообработки серебрянный волокнистый материал обрабатывают в водном растворе хлорида палладия концентрацией 50 55 г/л, промывают водой и проводят повторно термообработку при 800 850^oС.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что при обработке в растворе гидразингидрата используют нитевидное или тканое органическое волокно, а после ионного обмена придают ему необходимую форму.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что после проведения ионного обмена межволоконное пространство заполняют пастой, например, на основе карбоната натрия и воды, а после термообработки пасту вымывают раствором кислоты, например уксусной, при концентрации 5 15 г/л и комнатной температуре.