本发明涉及环境净化材料领域，具体涉及一种净化材料的生产工艺及装置。
背景技术：
硅藻涂料是以硅藻土为主要成分的功能性壁材，它是由硅藻土矿经煅烧、磨粉后添加骨料、抗裂纤维、填料和粘结剂等材料形成的。由于硅藻土具有微孔结构，其孔隙率高达90％以上，这种结构具有良好的吸附性能，能够净化空气，还具有防火阻燃、吸音降噪等功效，因此，作为墙纸和乳胶漆的替代产品，硅藻涂料正在被广泛应用于别墅、酒店、家居等建筑的内墙装饰。
干粉硅藻泥在墙面上展现手法丰富，可以做出各种自己心仪的图案，在墙面的表现力上要比水性硅藻涂料更为丰富，并且在墙面艺术创作上图案层次感和立体感更为丰富，更适合电视背景墙、儿童房等房间的装饰。
市场上现有的硅藻净化材料存在诸多缺点，如只能吸附转移污染物，有害物质并没有被彻底净化；吸附废气后的固体物和处理废水后的污泥均需要经过再次净化处理；某些品种的硅藻净化材料对废气和废水的深度处理不够理想，甚至含有芳烃、强碱、重金属等有害有毒挥发物质；使用成本较高，物理性能差等。
硅藻净化材料的传统生产过程中常采用密封反应体系，其中生成的氯化氢难以排出，造成四氯化钛的水解转化率低，若采用ph值较高的盐酸，又增加了废水处理难度，容易带来环境污染；传统生产工艺采用的耐腐蚀泵、液位计、管路等均需选用特种材料制备，造价昂贵，而且设备精确度不够准确；传统工艺采用低于100摄氏度的温度来干燥硅藻土微孔水份，干燥效率低；而且现有的生产工艺存在反应温度过高、水解速率过快、纳米二氧化钛沉积速率过快导致颗粒过大、催化净化反应效率低等缺陷。
技术实现要素：
本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种净化材料的生产工艺及装置，来解决传统硅藻净化材料的生产过程中，催化净化反应效率低、产品颗粒过大、不环保、生产成本较高的缺点。本发明采用的技术手段如下：
一种净化材料的生产工艺，包括以下步骤：
s1、将400-600重量份自来水、0.8-2重量份盐酸和15-35重量份硫酸铵溶液进行搅拌后得混合液，再通过冰盐水机组进行循环冷却，冷却至3-5℃后继续搅拌；
s2、向上述搅拌中的混合液中持续加入总量为8-10重量份的四氯化钛，持续时间为5-10分钟，从开始加入四氯化钛计时30-40分钟后，加入6-8重量份硅藻土，继续搅拌30-40分钟；
s3、加入碳酸铵溶液调节ph至5后，停止冷却并加热至60-70℃保温1-2h，之后继续加入碳酸铵溶液调节ph至7，在60-70℃下保温1-2h后停止加热和搅拌；
s4、冷却静置陈化，经抽滤、烘干、煅烧后得到一种净化材料，并进行筛分包装。
优选地，步骤s1中，盐酸浓度为30-40％，硫酸铵溶液浓度为10-15％。
优选地，步骤s1和s2中，反应过程的温度不超过5℃。
优选地，步骤s3中，碳酸铵溶液浓度为10-18％。
优选地，步骤s4中，烘干温度为100-120℃，时间为8-10h，煅烧温度为600-700℃，时间为2-3h。
一种应用上述净化材料生产工艺的生产装置，包括反应釜、第一储罐、第二储罐、水箱、冰盐水机组、水喷射真空泵和加热器，所述第一储罐、第二储罐和加热器分别通过不同的管道与所述反应釜相连，所述反应釜外设有夹套，所述冰盐水机组和加热器分别通过不同的循环管道与所述夹套相连，所述水喷射真空泵通过循环管道与所述反应釜的内部相通。
优选地，所述反应釜的底部出口管道依次与沉降槽、抽滤罐、烘干箱和箱式电阻炉和产品储罐相连。
优选地，所述水喷射真空泵的进口与所述反应釜之间设有真空缓冲罐。
优选地，所述第一储罐上设有液位计。
优选地，所述反应釜和第一储罐均采用搪玻璃材质，所述反应釜和第一储罐的出料阀门均采用聚四氟乙烯不锈钢铸钢阀门，所有管道和法兰均采用无填料的聚丙烯管，管道之间采用热熔连接，法兰垫片采用聚四氟乙烯包覆的石棉橡胶垫片。
与现有技术比较，本发明所述的一种净化材料的生产工艺及装置，有益效果如下：
1、提供一种环保纳米硅藻净化材料，能在作为涂料组分的同时，还能有效净化空气质量；
2、本发明提供的生产工艺流程简便，减少了有机溶剂的使用，生产安全，如：冰盐水采用氯化钙-水体系，不添加乙二醇等有机物，防止乙二醇等有机物挥发时，产生危害人体、污染环境、影响产品、甚至导致燃烧和爆炸等问题；
3、本发明提供的生产装置结构简单，成本较低，同时还保证了所生产的产品的一致性。
附图说明
图1是本发明生产工艺流程及装置示意图；
图中，1、反应釜；2、第一储罐；3、第二储罐；4、水箱；5、冰盐水机组；6、水喷射真空泵；7、真空缓冲罐；8、加热器；9、沉降槽；10、抽滤罐；11、烘干箱；12、箱式电阻炉；13、产品储罐；14、液位计；15、阀门。
具体实施方式
本发明所述的一种净化材料的生产工艺中采用的原材料及规格如下：
四氯化钛：含量大于99％；
盐酸：工业优级品含量大于31％；
硫酸铵：工业级优等品；
碳酸铵：工业级；
硅藻土：二氧化硅含量大于85％，中位径35-40微米；
自来水。
本发明中使用的各设备信息如下表1：
表1、各设备及规格
实施例1：
一种净化材料的生产工艺，包括如下生产步骤：
s1、向反应釜中加入500公斤自来水、0.91公斤浓度为34％的盐酸和硫酸铵溶液(2.5公斤硫酸铵加20公斤水溶解)后进行低速搅拌，并启动冰盐水机组进行循环冷却，使釜内料液温度降低。当釜内料液温度达到3℃时，提高搅拌速度，并开启吸收存储盐酸的水喷射真空泵。
s2、再向上述反应釜中持续缓慢加入四氯化钛，持续5-10分钟后完成加料，四氯化钛总加料量为8.75公斤。从加入四氯化钛开始计时30分钟后，加入7公斤硅藻土，继续高速搅拌30分钟。以上反应过程温度均不超过5℃，以控制含钛化合物的沉积速度。
s3、再向反应釜中加入浓度为16.56％的碳酸铵溶液，调节料液ph值为5，此时停止冰盐水机组的循环冷却过程；启动加热器进行电加热，并缓慢升温到60℃后保持1小时。再缓慢加入碳酸铵溶液，调节料液ph值为7，并在60℃下保温1小时后，停止加热和搅拌。
s4、将上述所得的料液冷却静置陈化，将陈化后的料液导入抽滤罐，经多次洗滤后进行烘干，烘干温度为105℃，时间为8小时；将烘干后的物料转入箱式电阻炉煅烧，煅烧温度为650℃，煅烧时间为2.5小时；将煅烧后的硅藻净化材料进行筛分包装。
实施例2：
如图1所示，一种净化材料的生产装置，包括反应釜1、第一储罐2、第二储罐3、水箱4、冰盐水机组5、水喷射真空泵6和加热器8，第一储罐2和第二储罐3分别作为四氯化钛储罐和盐酸储罐，第一储罐2、第二储罐3和加热器8分别通过不同的管道与反应釜1相连。反应釜1上设有夹套，冰盐水机组5和加热器8分别通过不同的循环管道与夹套相连，水喷射真空泵6通过循环管道与反应釜1的内部相通。
进一步地，反应釜1的底部出口依次与沉降槽9、抽滤罐10、烘干箱11、箱式电阻炉12和产品储罐13相连，本生产装置中的所有进出口管道上均装有对应的阀门15和输送泵。
进一步地，四氯化钛储罐内部采用微负压状态，以保证四氯化钛危化品在上料过程中无外溢生烟，防止对人及环境造成危害。四氯化钛储罐上安装有数显雷达液位计14，可通过该液位计14准确控制四氯化钛的滴加量和滴加速度，以保证原料配比的准确，确保产品的一致性。
进一步地，当反应釜1需要加热时，夹套与加热器8相通，采用循环热水加热夹套，避免反应釜1和物料接触的内壁温度过高，防止含钛化合物分解沉积速度过快，造成二氧化钛等颗粒变大，影响最终产品硅藻土负载纳米二氧化钛催化剂的催化性能。当反应釜1需要冷却时，夹套与冰盐水机组5相通，采用循环冰盐水冷却夹套。冰盐水机组5包括冰盐水箱和制冷机组，通过制冷机组给冰盐水箱中的冰盐水降温，降温后的低温冰盐水再进入反应釜夹套，与反应釜夹套之间形成循环冷却系统。采用冰盐水系统，通过反应釜夹套间接冷却反应物料，以保证反应初期的温度控制在0-5℃低温范围内，以控制含钛化合物的沉积速度。
进一步地，冰盐水采用氯化钙-水体系，不添加乙二醇等有机物，防止乙二醇等有机物挥发时，产生危害人体、污染环境、影响产品、甚至导致燃烧和爆炸等问题。
进一步地，水喷射真空泵6的进口与反应釜1之间设有真空缓冲罐7，真空缓冲罐7可以分离掉大颗粒物质，而使小颗粒物质通过，再通过水喷射真空泵6将四氯化钛上料过程中和反应过程中产生的酸雾及粉状颗粒物吸收。真空缓冲罐7内的沉积液可以再通过管道返回反应釜内循环使用，而且在整个反应系统中，上一反应釜产生的含有盐酸及二氧化钛等颗粒物的水喷射真空吸收液，经分析、计量后可以再加入下一釜反应液中循环使用，防止外排对环境危害。
进一步地，反应釜1采用搪玻璃反应釜，四氯化钛储罐采用搪玻璃储罐；反应釜1底部放料阀门和四氯化钛储罐底部阀门均采用聚四氟乙烯不锈钢铸钢阀门；所有管道均采用高纯无填料的聚丙烯管，管道之间采用热熔连接；本装置中所应用的法兰管件均采用高纯无填料的聚丙烯热熔管件，垫片采用聚四氟乙烯包覆的石棉橡胶垫片；与四氯化钛接触的材料均不得使用金属材料；以保证设备长期运行的耐腐蚀性的需要。
本装置的工作原理为：分别将第一储罐2和第二储罐3作为四氯化钛储罐和盐酸储罐，第一储罐2和第二储罐3分别向反应釜1内输送四氯化钛和盐酸原料，水箱4向反应釜1内输送自来水；反应釜1外设有夹套，夹套通过冰盐水机组5和加热器8分别进行冷却和加热保温操作；反应釜1的内部通过真空缓冲罐7与水喷射真空泵6相连，水喷射真空泵6可以吸收釜内酸雾和粉状颗粒物；反应釜1的出料口依次与沉降槽9、抽滤罐10、烘干箱11、箱式电阻炉12相连，反应料液依次经静置陈化、洗滤、烘干和煅烧后送入产品储罐13，将得到的最终产品通过振动筛分机进行筛分包装。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
1.一种净化材料的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：
s1、将400-600重量份自来水、0.8-2重量份盐酸和15-35重量份硫酸铵溶液进行搅拌后得混合液，再通过冰盐水机组进行循环冷却，冷却至3-5℃后继续搅拌；
s2、向上述搅拌中的混合液中持续加入总量为8-10重量份的四氯化钛，持续时间为5-10分钟，从开始加入四氯化钛计时30-40分钟后，加入6-8重量份硅藻土，继续搅拌30-40分钟；
s3、加入碳酸铵溶液调节ph至5后，停止冷却并加热至60-70℃保温1-2h，之后继续加入碳酸铵溶液调节ph至7，在60-70℃下保温1-2h后停止加热和搅拌；
s4、冷却静置陈化，经抽滤、烘干、煅烧后得到一种净化材料，并进行筛分包装。
2.根据权利要求1所述的一种净化材料的生产工艺，其特征在于：步骤s1中，盐酸浓度为30-40％，硫酸铵溶液浓度为10-15％。
3.根据权利要求1所述的一种净化材料的生产工艺，其特征在于：步骤s1和s2中，反应过程的温度不超过5℃。
4.根据权利要求1所述的一种净化材料的生产工艺，其特征在于：步骤s3中，碳酸铵溶液浓度为10-18％。
5.根据权利要求1所述的一种净化材料的生产工艺，其特征在于：步骤s4中，烘干温度为100-120℃，时间为8-10h，煅烧温度为600-700℃，时间为2-3h。
6.一种应用上述净化材料生产工艺的生产装置，其特征在于：包括反应釜、第一储罐、第二储罐、水箱、冰盐水机组、水喷射真空泵和加热器，所述第一储罐、第二储罐和加热器分别通过不同的管道与所述反应釜相连，所述反应釜外设有夹套，所述冰盐水机组和加热器分别通过不同的循环管道与所述夹套相连，所述水喷射真空泵通过循环管道与所述反应釜的内部相通。
7.根据权利要求6所述的一种净化材料的生产装置，其特征在于：所述反应釜的底部出口管道依次与沉降槽、抽滤罐、烘干箱和箱式电阻炉和产品储罐相连。
8.根据权利要求7所述的一种净化材料的生产装置，其特征在于：所述水喷射真空泵的进口与所述反应釜之间设有真空缓冲罐。
9.根据权利要求8所述的一种净化材料的生产装置，其特征在于：所述第一储罐上设有液位计。
10.根据权利要求9所述的一种净化材料的生产装置，其特征在于：所述反应釜和第一储罐均采用搪玻璃材质，所述反应釜和第一储罐的出料阀门均采用聚四氟乙烯不锈钢铸钢阀门，所有管道和法兰均采用无填料的聚丙烯管，管道之间采用热熔连接，法兰垫片采用聚四氟乙烯包覆的石棉橡胶垫片。
技术总结