提高热稳定性的稀土掺杂水处理用石英管及其制备方法与流程

1.本发明涉及石英管技术领域，具体为提高热稳定性的稀土掺杂水处理用石英管及其制备方法。


背景技术：

2.石英管是用二氧化硅制造的特种工业技术玻璃，是一种非常优良的基础材料。石英玻璃具有一系列优良的物理、化学性能。用于电火桶，电烤火炉，电取暖器里面，起发热作用，石英管在紫外线到红外线的整个光谱波段都有较好的透光性能，可见光透过率在93％以上，特别是在紫外光谱区，最大透过率可达80％以上。
3.但是，现有水处理用石英管因其掺杂工艺和配方的不完善，存在着掺杂元素不均匀、掺杂元素在石英管熔炼过程中成分不稳定等问题，导致石英管特定光谱的透过率不稳定，在使用过程中出现臭氧浓度过高或者过低、对特定波段光谱透过率不达标等现象。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供提高热稳定性的稀土掺杂水处理用石英管及其制备方法，以解决现有水处理用石英管因其掺杂工艺和配方的不完善，存在着掺杂元素不均匀、掺杂元素在石英管熔炼过程中成分不稳定等问题，导致石英管特定光谱的透过率不稳定的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：提高热稳定性的稀土掺杂水处理用石英管，由以下重量百分比的原料组成：石英砂95-98％、硝酸钐0.2-0.3％、硝酸铝0.1-0.2％、四氯化钛0.0012-0.002％、氧化镧0.3-0.4％和氧化钇0.1-0.3％。
6.优选的，由以下重量百分比的原料组成：石英砂95％、硝酸钐0.2％、硝酸铝0.1％、四氯化钛0.0012％、氧化镧0.3％和氧化钇0.1％。
7.优选的，由以下重量百分比的原料组成：石英砂98％、硝酸钐0.3％、硝酸铝0.2％、四氯化钛0.002％、氧化镧0.4％和氧化钇0.3％。
8.优选的，所述石英砂中二氧化硅的含量为99.5-99.9％。
9.提高热稳定性的稀土掺杂水处理用石英管的制备方法，包括以下步骤：s1、原料选取：按上述配比称取各原料；s2、制备溶液：向容器中加入硝酸钐、硝酸铝、四氯化钛、氧化镧和氧化钇总质量150-200倍量的去离子水，加入硝酸钐和硝酸铝，搅拌均匀，再加入氧化镧，边搅拌边加入氧化钇，最后加入四氯化钛并迅速将容器密封，摇晃至混合均匀，得混合溶液；s3、掺杂：将装有混合溶液的容器安装至喷雾式定量给料器，将烤砂机匀速升温至960-1040
°
c后开始振动给料器，烤砂机转速设为25-35r/min；石英砂进入旋转的石英管内，同时打开喷雾式给料器开关，按设定好的计数程序定时喷入混合溶液，使溶液与石英砂均匀混合，得混合料；s4、热处理：将步骤s3中的混合料行高温200
°
c-250
°
c连续烘烤，在烘烤过程中，根
据所需烘烤原料的数量对温度适当调整，使各种硝化剂在高温烘烤过程中完全渗透进石英砂内；s5、熔融：经过充分冷却后，将冷却混合料放入熔炉内于1800-2200
°
c下进行熔融，经拉管机牵引，得到石英管；s6、脱羟：将步骤s5中的石英管放入真空脱羟炉内进行高温脱羟，温度在800-1050
°
c范围内，脱羟时间3-8小时，将羟基降低到1-30ppm。
10.优选的，在步骤s1中，石英砂过120-180目筛。
11.优选的，在步骤s4中，烘烤温度的适当调整范围为210-250
°
c。
12.优选的，在步骤s6中，脱羟温度为950
°
c-1000
°
c。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明通过在原料中大量掺杂氧化镧和氧化钇，由于氧化镧和氧化钇高场强的作用，使得石英管整体网络链接程度提高，从而能够提高该石英管的热稳定性。
14.2、本发明掺杂元素在熔炼过程中成分稳定，最终所得到的石英管特定光谱透过率稳定，在水处理过程中，使臭氧的浓度保持在稳定适宜的溶度。
具体实施方式
15.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.实施例1提高热稳定性的稀土掺杂水处理用石英管，由以下重量百分比的原料组成：石英砂95％、硝酸钐0.2％、硝酸铝0.1％、四氯化钛0.0012％、氧化镧0.3％和氧化钇0.1％。
17.其中，所述石英砂中二氧化硅的含量为99.5-99.9％。
18.提高热稳定性的稀土掺杂水处理用石英管的制备方法，包括以下步骤：s1、原料选取：按上述配比称取各原料；s2、制备溶液：向容器中加入硝酸钐、硝酸铝、四氯化钛、氧化镧和氧化钇总质量160倍量的去离子水，加入硝酸钐和硝酸铝，搅拌均匀，再加入氧化镧，边搅拌边加入氧化钇，最后加入四氯化钛并迅速将容器密封，摇晃至混合均匀，得混合溶液；s3、掺杂：将装有混合溶液的容器安装至喷雾式定量给料器，将烤砂机匀速升温至1000
°
c后开始振动给料器，烤砂机转速设为30r/min；石英砂进入旋转的石英管内，同时打开喷雾式给料器开关，按设定好的计数程序定时喷入混合溶液，使溶液与石英砂均匀混合，得混合料；s4、热处理：将步骤s3中的混合料行高温245
°
c连续烘烤，在烘烤过程中，根据所需烘烤原料的数量对温度适当调整，使各种硝化剂在高温烘烤过程中完全渗透进石英砂内；s5、熔融：经过充分冷却后，将冷却混合料放入熔炉内于2100
°
c下进行熔融，经拉管机牵引，得到石英管；s6、脱羟：将步骤s5中的石英管放入真空脱羟炉内进行高温脱羟，温度在1000
°
c范围内，脱羟时间8小时，将羟基降低到25ppm。
19.其中，在步骤s1中，石英砂过120-180目筛。
20.其中，在步骤s4中，烘烤温度的适当调整范围为210-250
°
c。
21.其中，在步骤s6中，脱羟温度为950
°
c-1000
°
c。
22.实施例2提高热稳定性的稀土掺杂水处理用石英管，由以下重量百分比的原料组成：石英砂96％、硝酸钐0.23％、硝酸铝0.13％、四氯化钛0.0015％、氧化镧0.33％和氧化钇0.15％。
23.提高热稳定性的稀土掺杂水处理用石英管的制备方法，包括以下步骤：s1、原料选取：按上述配比称取各原料；s2、制备溶液：向容器中加入硝酸钐、硝酸铝、四氯化钛、氧化镧和氧化钇总质量160倍量的去离子水，加入硝酸钐和硝酸铝，搅拌均匀，再加入氧化镧，边搅拌边加入氧化钇，最后加入四氯化钛并迅速将容器密封，摇晃至混合均匀，得混合溶液；s3、掺杂：将装有混合溶液的容器安装至喷雾式定量给料器，将烤砂机匀速升温至1000
°
c后开始振动给料器，烤砂机转速设为30r/min；石英砂进入旋转的石英管内，同时打开喷雾式给料器开关，按设定好的计数程序定时喷入混合溶液，使溶液与石英砂均匀混合，得混合料；s4、热处理：将步骤s3中的混合料行高温245
°
c连续烘烤，在烘烤过程中，根据所需烘烤原料的数量对温度适当调整，使各种硝化剂在高温烘烤过程中完全渗透进石英砂内；s5、熔融：经过充分冷却后，将冷却混合料放入熔炉内于2100
°
c下进行熔融，经拉管机牵引，得到石英管；s6、脱羟：将步骤s5中的石英管放入真空脱羟炉内进行高温脱羟，温度在1000
°
c范围内，脱羟时间8小时，将羟基降低到25ppm。
24.实施例3提高热稳定性的稀土掺杂水处理用石英管，由以下重量百分比的原料组成：石英砂97％、硝酸钐0.28％、硝酸铝0.18％、四氯化钛0.0018％、氧化镧0.38％和氧化钇0.18％。
25.提高热稳定性的稀土掺杂水处理用石英管的制备方法，包括以下步骤：s1、原料选取：按上述配比称取各原料；s2、制备溶液：向容器中加入硝酸钐、硝酸铝、四氯化钛、氧化镧和氧化钇总质量160倍量的去离子水，加入硝酸钐和硝酸铝，搅拌均匀，再加入氧化镧，边搅拌边加入氧化钇，最后加入四氯化钛并迅速将容器密封，摇晃至混合均匀，得混合溶液；s3、掺杂：将装有混合溶液的容器安装至喷雾式定量给料器，将烤砂机匀速升温至1000
°
c后开始振动给料器，烤砂机转速设为30r/min；石英砂进入旋转的石英管内，同时打开喷雾式给料器开关，按设定好的计数程序定时喷入混合溶液，使溶液与石英砂均匀混合，得混合料；s4、热处理：将步骤s3中的混合料行高温245
°
c连续烘烤，在烘烤过程中，根据所需烘烤原料的数量对温度适当调整，使各种硝化剂在高温烘烤过程中完全渗透进石英砂内；s5、熔融：经过充分冷却后，将冷却混合料放入熔炉内于2100
°
c下进行熔融，经拉管机牵引，得到石英管；s6、脱羟：将步骤s5中的石英管放入真空脱羟炉内进行高温脱羟，温度在1000
°
c范围内，脱羟时间8小时，将羟基降低到25ppm。
26.实施例4提高热稳定性的稀土掺杂水处理用石英管，由以下重量百分比的原料组成：石英砂98％、硝酸钐0.3％、硝酸铝0.2％、四氯化钛0.002％、氧化镧0.4％和氧化钇0.3％。
27.提高热稳定性的稀土掺杂水处理用石英管的制备方法，包括以下步骤：s1、原料选取：按上述配比称取各原料；s2、制备溶液：向容器中加入硝酸钐、硝酸铝、四氯化钛、氧化镧和氧化钇总质量160倍量的去离子水，加入硝酸钐和硝酸铝，搅拌均匀，再加入氧化镧，边搅拌边加入氧化钇，最后加入四氯化钛并迅速将容器密封，摇晃至混合均匀，得混合溶液；s3、掺杂：将装有混合溶液的容器安装至喷雾式定量给料器，将烤砂机匀速升温至1000
°
c后开始振动给料器，烤砂机转速设为30r/min；石英砂进入旋转的石英管内，同时打开喷雾式给料器开关，按设定好的计数程序定时喷入混合溶液，使溶液与石英砂均匀混合，得混合料；s4、热处理：将步骤s3中的混合料行高温245
°
c连续烘烤，在烘烤过程中，根据所需烘烤原料的数量对温度适当调整，使各种硝化剂在高温烘烤过程中完全渗透进石英砂内；s5、熔融：经过充分冷却后，将冷却混合料放入熔炉内于2100
°
c下进行熔融，经拉管机牵引，得到石英管；s6、脱羟：将步骤s5中的石英管放入真空脱羟炉内进行高温脱羟，温度在1000
°
c范围内，脱羟时间8小时，将羟基降低到25ppm。
28.试验例选取实施例1、实施例2、实施例3、实施例4和对比例（对比例为市面上的石英管）的石英管进行检测，检测方法为：石英玻璃热稳定性检验方法c=1uzgb10701-89本标准参照采用国际标准is0718一1982《实验室玻璃仪器
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热冲击的试验方法》，检测结果如下表所示。
29.由上文各个实施例可知：本发明通过在原料中大量掺杂氧化镧和氧化钇，由于氧化镧和氧化钇高场强的作用，使得石英管整体网络链接程度提高，从而能够提高该石英管的热稳定性。
30.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
31.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。