本發(fā)明屬于粉體表面處理，涉及一種表面改性空心玻璃微珠的制備方法。

背景技術(shù)：

1、空心玻璃微珠經(jīng)過特殊處理后，可作為吸附劑用于污水處理（其高比表面積使得它能夠有效地吸附廢水中的有害物質(zhì)，如重金屬離子、有機(jī)污染物等）。在某些高級氧化、光催化等污水處理技術(shù)中，空心玻璃微珠也被用作載體或催化劑成分，增強(qiáng)處理效果。

2、經(jīng)過特定表面改性的空心玻璃微珠能夠通過物理或化學(xué)吸附方式將水面污染物固定在微珠表面達(dá)到凈化污水的目的；在某些情況下，空心玻璃微珠表面負(fù)載催化劑成分，通過催化作用促進(jìn)廢水中的有機(jī)污染物降解為無害物質(zhì)。

3、粉末法空心玻璃微珠強(qiáng)度高，殼壁表面致密光滑完整。在空心玻璃微珠表面制備多孔結(jié)構(gòu)，提供了更大的比表面積和空間，有利于吸附和催化等應(yīng)用，提升了玻璃微珠作為載體的作用。為使玻璃多孔化，可采用熱分相法、填充法等。熱分相法是通過加熱使玻璃分相形成富堿相和富硅氧相，然后采用合適濃度的無機(jī)酸溶出已分相玻璃微珠的可溶相，從而形成多孔玻璃微珠。但是熱分相法對玻璃微珠成分有較嚴(yán)格要求，同時在酸蝕過程中常出現(xiàn)微珠的破損，得到的多孔玻璃微珠產(chǎn)率小、強(qiáng)度小、易碎，使其在應(yīng)用上受到限制。填充法將分級的玻璃微珠和造孔劑按比例相混合，用滾動造粒法使物料團(tuán)聚成球后入爐燒結(jié)，保溫結(jié)束后，分別經(jīng)熱水、稀酸、冷水洗滌，造孔劑被洗掉后即可得到多孔玻璃球體。但填充法適合于制備毫米至微米級孔徑的高氣孔率的具有連通氣孔的多孔玻璃，不適合納米級多孔結(jié)構(gòu)的制備。對空心玻璃微珠的表面處理，除了多孔化外，另外一種方法是表面涂膜。作為添加劑，若是加入油性基質(zhì)材料體系，為提高混合效果，玻璃微珠表面一般要進(jìn)行偶聯(lián)劑涂覆處理，提高微珠與油性基質(zhì)的粘附力；同時還需要加入分散劑，阻止玻璃微珠之間的相互吸引和團(tuán)聚。然而，當(dāng)玻璃微珠用于水面油污處理時，玻璃微珠的作用是吸附和作為催化分解反應(yīng)的載體，如果為了避免玻璃微珠團(tuán)聚于油污水面，而使用分散劑，在增加技術(shù)復(fù)雜性的同時，又向水體中增加了新的“污染物”，即分散劑的加入也會導(dǎo)致水體另一種形式的污染，需要額外的凈化。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種表面改性空心玻璃微珠的制備方法。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種表面改性空心玻璃微珠的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

4、（1）將玻璃粉末法制備的空心玻璃微珠放入旋振篩，經(jīng)過分選，獲得中位徑d50為5μm~90μm，真密度為0.2g/cm3~0.6g/cm3的空心玻璃微珠粉體；

5、（2）在容器中加入銳鈦礦型二氧化鈦溶膠水性涂膜液，然后加入步驟（1）獲得的空心玻璃微珠粉體，控制玻璃微珠粉體在涂膜液液面上基本以單顆粒層或少層（2~3層）形式存在；

6、（3）在漂浮于涂膜液液面的玻璃微珠上噴涂溶劑型樹脂涂膜液，溶劑型樹脂涂膜液以芳香烴類、醚類、酯類、酮類、鹵代烴類等為分散介質(zhì)，以聚丙烯酸酯、聚酯、聚氨酯、環(huán)氧樹脂、聚硅氧烷等耐水、親油性樹脂及其復(fù)合改性樹脂為成膜物，以表面親油的銳鈦礦型納米tio2粉體（粒徑分布在5?nm~20?nm）為填料，填料的添加量為涂膜液質(zhì)量的0~3%，涂覆結(jié)束后靜置使表面干燥初步成膜；

7、空心玻璃微珠上方溶劑型樹脂涂膜液與下方水性涂膜液是不相溶的，噴涂的溶劑型樹脂涂膜液附著在玻璃微珠未被水性涂膜液接觸的剩余表面，從而使漂浮在水性涂膜液表面的玻璃微珠呈現(xiàn)下方部分被水性銳鈦礦型二氧化鈦溶膠涂覆，上方部分被溶劑型樹脂涂覆的表面改性形態(tài)；

8、（4）待玻璃微珠上附著的溶劑型樹脂初步固化后，將玻璃微珠使用濾網(wǎng)撈出，放置于濾袋內(nèi)，然后通過離心過程將玻璃微珠甩干；取出放入鼓風(fēng)干燥箱90℃~150℃保溫10min~30?min進(jìn)一步烘干；最后通過電爐加熱，在200℃~350℃保溫5?min~30?min使膜層燒結(jié)固化，得到表面改性的空心玻璃微珠。

9、進(jìn)一步，所述步驟（1）中玻璃粉末法是將微米級粒度玻璃粉末輸送入球化爐中，在高溫火焰的作用下，玻璃粉末熔化膨脹為表面致密光滑的空心玻璃微珠，球化后的玻璃微珠通過旋風(fēng)筒收集，通過液體浮選法并調(diào)控液體的密度，可以浮選不同密度的空心玻璃微珠，通過水漂浮法分選出密度小于水的空心玻璃微珠，其排水法測試的真密度為0.2g/cm3~0.6g/cm3。

10、進(jìn)一步，所述步驟（1）中空心玻璃微珠粒度分布跨度不大于1.0，粒度分布的跨度計算方法為?(d90－d10)/d50。

11、進(jìn)一步，所述步驟（2）中，所述二氧化鈦溶膠中納米晶二氧化鈦粒徑為5nm~30nm；以tio2計，銳鈦礦型二氧化鈦溶膠的固含量為2.5%~4.5%。

12、進(jìn)一步，所述步驟（2）中：為使微珠上浮在液面之上，二氧化鈦溶膠水性涂膜液的密度不小于0.75g/cm3。

13、進(jìn)一步，所述步驟（3）中分散介質(zhì)包括但不限于甲苯、二甲苯、甲醚、乙醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基異丁基甲酮、二氯甲烷。

14、進(jìn)一步，所述步驟（4）結(jié)束后，再使用熔噴聚丙烯吸油棉將殘留在水性涂膜液表面的少量油性涂膜液吸附除凈，以備下一批次空心玻璃微珠表面改性過程。

15、本發(fā)明創(chuàng)造性地提供了一種兼具親水性和疏水性復(fù)合表面的玻璃微珠及其制備方法，利用玻璃微珠與涂膜液的密度差異以及兩種涂膜液的不互溶性，使空心玻璃微珠漂浮于高密度水性涂膜液之上，涂覆微珠下方部分表面，在微珠上方部分表面滴加或噴涂溶劑型油性涂膜液，經(jīng)過固化過程形成表面改性的空心玻璃微珠。

16、本發(fā)明的有益效果：

17、（1）將親水表面改性和疏水表面改性過程放在同一容器內(nèi)進(jìn)行，提高操作效率，減少工藝流程；

18、（2）經(jīng)本發(fā)明改性的空心玻璃微珠兼具親水性膜層和疏水性膜層，將其用于處理水面油污時，既能充分在油污水面充分分散，避免粉體因團(tuán)聚造成的工作效率下降，又能將吸附的油污及時依靠自身光催化膜層或臨近微珠光催化膜層分解，有效改善了完全親水光催化分解膜層因微珠團(tuán)聚造成的表面積減小，以及完全油性吸附膜層由于吸附飽和后而喪失吸附能力，必須收集、脫附、替換等的繁瑣過程，提高了油污處理效率。

技術(shù)特征：

1.一種表面改性空心玻璃微珠的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種表面改性空心玻璃微珠的制備方法，其特征在于：所述步驟（1）中玻璃粉末法是將微米級粒度玻璃粉末輸送入球化爐中，在高溫火焰的作用下，玻璃粉末熔化膨脹為表面致密光滑的空心玻璃微珠，球化后的玻璃微珠通過旋風(fēng)筒收集，通過液體浮選法并調(diào)控液體的密度，可以浮選不同密度的空心玻璃微珠，通過水漂浮法分選出密度小于水的空心玻璃微珠，其排水法測試的真密度為0.2g/cm3~0.6g/cm3。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種表面改性空心玻璃微珠的制備方法，其特征在于：所述步驟（1）中空心玻璃微珠粒度分布跨度不大于1.0。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種表面改性空心玻璃微珠的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中二氧化鈦溶膠中納米晶二氧化鈦粒徑為5nm~30nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種表面改性空心玻璃微珠的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中以tio2計，銳鈦礦型二氧化鈦溶膠的固含量為2.5%~4.5%。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種表面改性空心玻璃微珠的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中二氧化鈦溶膠水性涂膜液的密度不小于0.75g/cm3。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種表面改性空心玻璃微珠的制備方法，其特征在于：所述步驟（3）中分散介質(zhì)包括但不限于甲苯、二甲苯、甲醚、乙醚、乙酸乙酯、乙酸丁酯、甲基異丁基甲酮、二氯甲烷。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述一種表面改性空心玻璃微珠的制備方法，其特征在于：所述步驟（4）結(jié)束后，再使用熔噴聚丙烯吸油棉將殘留在水性涂膜液表面的少量油性涂膜液吸附除凈，以備下一批次空心玻璃微珠表面改性過程。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種表面改性空心玻璃微珠的制備方法，其特征在于：（1）將玻璃粉末法制備的空心玻璃微珠放入旋振篩，分選獲得中位徑為5μm~90μm，真密度為0.2~0.6g/cm<supgt;3</supgt;的空心玻璃微珠；（2）在容器中加入銳鈦礦型二氧化鈦溶膠水性涂膜液，加入空心玻璃微珠，使其在涂膜液液面上基本以單顆粒層或2~3層形式存在；（3）在漂浮于涂膜液液面的玻璃微珠上噴涂溶劑型樹脂涂膜液，靜置，初步成膜、固化；（4）將玻璃微珠撈出，置于濾袋，通過離心過程將其甩干、烘干、燒結(jié)固化。本發(fā)明優(yōu)點：親水表面改性和疏水表面改性過程在同一容器內(nèi)進(jìn)行，操作效率，工藝流程短；改性后的空心玻璃微珠兼具親水性膜層和疏水性膜層，可用于處理水面油污，提高了油污處理效率。

技術(shù)研發(fā)人員：鮑田,彭小波,王東,甘治平,李剛,劉暢
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中建材玻璃新材料研究院集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8