CN101693631B

CN101693631B - 多孔性陶粒及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN101693631B
Application number: CN2009103090174A
Authority: CN
Inventors: 陈建强; 陈颖
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2029-10-29
Also published as: CN101693631A

Abstract

一种净水过滤技术领域的多孔性陶粒及其制备方法和应用，该多孔性陶粒的组分及重量百分含量为：二氧化钛纳米级微粉2.5％-4.5％、二氧化硅纳米级微粉2％-4.5％、氧化锌纳米级微粉2.5％-5.5％、极性矿物电气石粉12％-29％、稀土激活剂0.5％-1.5％、三氧化二铁1.5％-3％、长石矿石3％-10％、硅藻土矿石5％-8％和轻质粘土矿石15％-47％，余量为水。本发明通过释放远红外线，使水负离子化，共振切断氢键而***成小水分子(5-6个)，提高水的活性，使小分子水进入体内，能激活细胞，促进新陈代谢和酸碱平衡，使水体氧化还原电位ORP值降低作用，本发明实施可用于杯以及容器包括罐，塔池，槽等设施的水处理。

Description

多孔性陶粒及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及的是一种净水过滤技术领域的产品及其制备方法和应用，具体是一种多孔性陶粒及其制备方法和应用。

背景技术

水是生命之源，人体的70％由水分构成。为保证正常的生理代谢，人每天必须适量饮水。人类所患疾病的80％与饮水不当有关，由于人们普遍忽视饮水安全，作为“生命之源”的水正在变成“生命之患”，威胁着人类健康。

据科学时报/2008年/10月/17日/第A02版报道“打造健康饮水设备新标杆”健康水应该满足以下几个基本要求：1.没有污染，无毒、无害、无异味；2.符合人体营养生理需要，含有一定有益矿物质和微量元素；3.pH值中性和微碱性，能中和人体内酸毒；4.没有退化，水分子团小，具有生命活力；5.氧化一还原电位低，有助清除体内过剩的自由基。人们一直关心和担心的问题，提供饮用方便、更加符合人体健康要求的饮用水是人们不断的追求。近年来，陶粒作为水处理填料得到了广泛的应用，陶粒由粘土和页岩为主要原料混合烧制而成，陶粒滤料形状为圆球体形，在陶粒滤料内部和表面形成有呈网状结构的微型孔洞，，孔隙率高，比表积面大，化学性能稳定，吸附能力强，形状规则，其陶粒滤料水流阻力小，水流分布均匀，不易堵塞，过滤质量效果好，过滤生产效率高。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101209422记载了一种“负载Ag/N-TiO2纳米膜的多孔陶粒的制备工艺”，包括多孔陶粒的制备和在多孔陶粒上制膜，在净水过滤上过滤具有较强的杀菌作用。但是该现有技术只解决了在净水过滤上杀菌的作用，没有解决pH值呈弱碱性，功能单一且制备成本较高，不适宜推广。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种多孔性陶粒及其制备方法和应用，对饮用水具有抗菌、抑菌功能，还具有包含人体所需矿物质含量适中，pH值呈弱碱性，水中溶解氧量高，水分子团小，饮用水ORP值低，水的渗透力、溶解力、代谢力、乳化力等生理功能强。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及多孔性陶粒的组分及重量百分含量为：二氧化钛纳米级微粉2.5％-4.5％、二氧化硅纳米级微粉2％-4.5％、氧化锌纳米级微粉2.5％-5.5％、极性矿物电气石粉12％-29％、稀土激活剂0.5％-1.5％、三氧化二铁1.5％-3％、长石矿石3％-10％、硅藻土矿石5％-8％和轻质粘土矿石15％-47％，余量为水。

所述的极性矿物电气石粉为：自铁电气石、镁电气石或铁镁电气石中的一种或其组合制成的微粉，该微粉的粒径为0.8μm～2μm。

所述的稀土激活剂是指稀土元素离子或稀土元素氧化物中的一种或其组合，所述稀土元素是指：镧、铈、钕或镨，该稀土激活剂的粒径为100～200nm。

上述多孔性陶粒的粒径为2-5mm、粒子密度1.9-3g/cm3，堆积密度0.94-1.5g/cm3。

本发明涉及上述多孔性陶粒的制备方法，包括以下步骤：

第一步、粗磨：选取极性矿物电气石矿石5-15重量份、长石矿石2-5重量份、硅藻土矿石8-12重量份以及轻质粘土矿石30-67重量份一并投入鄂式破碎机进行破碎，然后通过高压水枪对破碎矿石进行水洗晾干后，采用磁选以除去矿石中的粘土，游离铁及其它杂质，再进入对辊破碎机进行粉碎处理，得到矿石碎粉；

第二步、细磨：将矿石碎粉置于高速涡流磨机中进行细磨得到矿石细粉，由分级装置将大于1250目微粉返回高速涡流磨机入口重新研磨，最后用微粉筛筛选出矿石细粉；

所述的矿石细粉的粒度为1000～1500目；

所述的微粉筛的细目为1250目。

第三步、精磨：将矿石细粉与光催化半导体材料微粉4-10重量份以及纳米级氧化锌微粉2-5重量份混合后采用v型混合机中搅拌均匀后置于高压对撞气流磨，最后经集料器收集得到多孔性超细功能粉。

第四步、将多孔性超细功能粉与水搅拌均匀，放入成型机内挤压成型并切割后，在盘式造粒机中造粒得到球形颗粒状生料并依次进行烘干处理和烧结处理，得到具有多孔性的多孔性陶粒。

所述的球形颗粒状生料的粒径为3-6mm。

所述的烘干处理是指：采用干燥器在300-400℃下烘干半小时；

所述的烧结处理是指：采用高温电炉加温至850℃进行烧制10-15分钟，然后在该温度下保温5-10分钟，随高温电炉冷却至室温。

本发明涉及上述多孔性陶粒的水体修复剂，其组分及重量百分含量为：多孔性陶粒50％-65％、抗菌陶粒5％-15％、麦饭石颗粒15％-25％和负电位晶体15％-30％。

所述的抗菌陶粒的组分为：无机抗菌粉1％-3％，二氧化钛纳米级微粉2％-4％，二氧化硅纳米级微粉1％-3％，硅藻土矿石20％-30％和轻质粘土矿石40％-60％，余量为水；

所述的麦饭石颗粒为经过粉碎后获得的粒径为2～5mm的麦饭石颗粒；

所述的负电位晶体：使水体氧化还原电位ORP值降低作用，

与现有技术相比，本发明针对水分子的团簇结构特点，分子振动规律以及生物作用机制，并通过性能优化技术，释放一种辐射特定频率远红外线，使水负离子化，共振切断氢键而***成小水分子(5-6个)，提高水的活性，使小分子水进入体内，能激活细胞，促进新陈代谢和酸碱平衡，使水体氧化还原电位ORP值降低作用，本发明实施可用于杯以及容器包括罐，塔池，槽等设施的水处理。

经水体修复剂净化处理后的水样与现有技术进行比较，经检测能达到如下指标：抗菌率≥96％(供试菌种：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、巨大芽胞杆菌、枯草杆菌、荧光假单胞杆菌)，核磁共振半幅宽≤86Hz：负电位ORP值-50 -200mv，pH值＝7.5-8.5。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

本实施例涉及的多孔性陶粒的组分及重量百分含量为：二氧化钛纳米级微粉2.5％、二氧化硅纳米级微粉2％、氧化锌纳米级微粉2.5％、极性矿物电气石粉12％、稀土激活剂0.5％、三氧化二铁1.5％、长石矿石3％、硅藻土矿石5％和轻质粘土矿石47％。

所述的极性矿物电气石微粉为选自铁电气石、镁电气石、铁镁电气石微粉中的一种或多种；所述的微粉的平均粒径为1.5μm。

所述稀土激活剂为氧化镧、氧化铈、氧化钕或氧化镨等稀土元素离子及其氧化物中的一种或几种，粒径为150nm。

本实施例通过以下步骤制备获得：

粗磨，首先将以下重量(千克)的原料投入鄂式破碎机进行破碎：铁电气石12，长石矿石3，硅藻土矿石5，轻质粘土矿石47，然后通过高压水枪进行水洗，晾干，磁选以除去矿石中的粘土、游离铁及其他有害杂质，再进入对辊破碎机；

细磨，将上述破碎后的矿石进入高速涡流磨机，得到粒度为1250目左右复合矿石微粉，由分级装置将大于1250目微粉返回高速涡流磨机入口重新研磨至通过1250目的细粉筛；

精磨，将上述小于1250目的粉体与纳米二氧化钛微粉2.5千克、稀土激活剂0.5千克，纳米级氧化锌微粉2.5千克二氧化硅纳米级微粉在v型混合机中均匀混合后进入高压对撞气流磨，再进入集料器中收集，得到粒度D50≤2μ的超细功能粉；

将以下材料按重量放入容器内，加水搅拌混合：

根据需要将搅拌混合后的混合物将其加工成直径加工成直径4.5mm的水体修复剂陶粒，将成型后的混合物放入干燥箱中，在350℃下烘干半小时；

烘干后放入高温电炉中，升温至850℃进行烧制13分钟，在该温度下保温8分钟，随高温电炉冷却至室温。

本实施例制备所得水体修复剂的组分及其质量百分比为：多孔性陶粒50％、抗菌陶粒5％、麦饭石颗粒15％以及负电位晶体30％。

所述的抗菌陶粒为多功能抗菌陶粒是由多种抗菌材料和光催化材料复合而成，具有较强的抗菌和光催化效果。

所述多种抗菌材料，其成分中含有CuO，SnO，ZnO与含银、含氮无机材料复合型的抗菌防霉材料。所述光催化材料其成分中含有二氧化钛纳米级微粉，二氧化硅纳米级微粉的混合物。

所述的抗菌陶粒的组分为：无机抗菌粉3％，二氧化钛纳米级微粉4％，二氧化硅纳米级微粉2％，硅藻土矿石30％和轻质粘土矿石60％，余量为水。

所述的负电位晶体为：使水体氧化还原电位ORP值降低作用，

经水体修复剂净化处理后的水样经检测能达到如下指标：核磁共振半幅赛85Hz：负电位ORP值90mv，抗菌率96％(供试菌种：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、巨大芽胞杆菌、枯草杆菌、荧光假单胞杆菌)，pH＝8。

实施例2

本实施例制备的多孔性陶粒由以下材料制成，包含的组分及重量百分含量为：二氧化钛纳米级微粉4.5％、二氧化硅纳米级微粉4.5％、氧化锌纳米级微粉5.5％、极性矿物电气石粉29％、稀土激活剂1.5％、三氧化二铁3％、长石矿石10％、硅藻土矿石8％和轻质粘土矿石15％。

所述的极性矿物电气石微粉为选自铁电气石、镁电气石、铁镁电气石微粉中的一种或多种；所述的微粉的粒径为2μm。

所述稀土激活剂为氧化镧、氧化铈、氧化钕或氧化镨等稀土元素离子及其氧化物中的一种或几种，粒径为200nm。

本实施例通过以下步骤制备获得：

粗磨，首先将以下重量(千克)的原料投入鄂式破碎机进行破碎：铁电气石29，长石矿石10，硅藻土矿石8，轻质粘土矿石15，然后通过高压水枪进行水洗，晾干，磁选以除去矿石中的粘土、游离铁及其他有害杂质，再进入对辊破碎机；

细磨，将上述破碎后的矿石进入高速涡流磨机，得到粒度为1250目左右复合矿石微粉，由分级装置将大于1250目微粉返回高速涡流磨机入口重新研磨至小于1250目；

精磨，将上述小于1250目的粉体与纳米二氧化钛微粉4.5千克、稀土激活剂0.5千克，纳米级氧化锌微粉5.5千克二氧化硅纳米级微粉4.5千克，在v型混合机中均匀混合后进入高压对撞气流磨，再进入集料器中收集，得到粒度D50≤2μm的超细功能粉；

将以下材料按重量放入容器内，加水搅拌混合：根据需要将搅拌混合后的混合物将其加工成直径6mm的水体修复剂陶粒，将成型后的混合物放入干燥箱中，在400℃下烘干半小时；

烘干后放入高温电炉中，升温至850℃进行烧制15分钟，在该温度下保温10分钟，随高温电炉冷却至室温。

本实施例制备所得水体修复剂的组分及其质量百分比为：多孔性陶粒65％、抗菌陶粒10％、麦饭石颗粒20％、负电位晶体5％。

所述的抗菌陶粒的组分为：无机抗菌粉3％，二氧化钛纳米级微粉3％，二氧化硅纳米级微粉2％，硅藻土矿石25％和轻质粘土矿石50％，余量为水。

所述的麦饭石颗粒为经过粉碎后获得的粒径为2～5mm的麦饭石颗粒，

经水体修复剂处理水，经检测能达到如下指标：核磁共振半幅赛76HZ：负电位ORP为-180mv，抗菌率：95％(供试菌种：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、巨大芽胞杆菌、枯草杆菌、荧光假单胞杆菌)，pH值：8.5经处理后的水成为对健康有益的弱碱性离子水。

实施例3

本实施例制备的多孔性陶粒由以下材料制成，包含的组分及重量百分含量为：二氧化钛纳米级微粉3％、二氧化硅纳米级微粉3％、氧化锌纳米级微粉4％、极性矿物电气石粉20％、稀土激活剂1％、三氧化二铁3％、长石矿石6％、硅藻土矿石7％和轻质粘土矿石31％。

所述的极性矿物电气石微粉为选自铁电气石、镁电气石、铁镁电气石微粉中的一种或多种；所述的微粉的粒度为0.9μm。

所述稀土激活剂为氧化镧、氧化铈、氧化钕或氧化镨等稀土元素离子及其氧化物中的一种或几种，粒径为100nm。

本实施例通过以下步骤制备获得：

粗磨，首先将以下重量(千克)的原料投入鄂式破碎机进行破碎：铁电气石20，长石矿石6，硅藻土矿石7，轻质粘土矿石31，然后通过高压水枪进行水洗，晾干，磁选以除去矿石中的粘土、游离铁及其他有害杂质，再进入对辊破碎机，

精磨，将上述小于1250目的粉体与纳米二氧化钛微粉3千克、稀土激活剂1，纳米级氧化锌微粉4千克，二氧化硅纳米级微粉3千克，在v型混合机中均匀混合后进入高压对撞气流磨，再进入集料器中收集，得到粒度D50≤2的超细功能粉；

将以下材料按重量放入容器内，加水搅拌混合：

根据需要将搅拌混合后的混合物将其加工成直径加工成直径3mm的水体修复剂陶粒，将成型后的混合物放入干燥箱中，在300℃下烘干半小时；

烘干后放入高温电炉中，升温至850℃进行烧制10分钟，在该温度下保温5分钟，随高温电炉冷却至室温。

本实施例制备所得水体修复剂的组分及其质量百分比为：多孔性陶粒60％、抗菌陶粒8％、麦饭石颗粒17％和负电位晶体15％。

所述的抗菌陶粒的组分为：无机抗菌粉1％，二氧化钛纳米级微粉2％，二氧化硅纳米级微粉1％，硅藻土矿石20％和轻质粘土矿石40％，余量为水。

经水体修复剂处理水，经检测能达到如下指标：核磁共振半幅赛80Hz：负电位ORP为-100mv，抗菌率：92％(供试菌种：大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、巨大芽胞杆菌、枯草杆菌、荧光假单胞杆菌)，pH值：8.3经处理后的水成为对健康有益的弱碱性离子水。

Claims

1.一种多孔性陶粒，其特征在于，其组分及重量百分含量为：二氧化钛纳米级微粉2.5％-4.5％、二氧化硅纳米级微粉2％-4.5％、氧化锌纳米级微粉2.5％-5.5％、极性矿物电气石粉12％-29％、稀土激活剂0.5％-1.5％、三氧化二铁1.5％-3％、长石矿石3％-10％、硅藻土矿石5％-8％和轻质粘土矿石15％-47％，余量为水。

2.根据权利要求1所述的多孔性陶粒，其特征是，所述的极性矿物电气石粉为：铁电气石、镁电气石、铁镁电气石中的一种或其组合制成的微粉，该微粉的粒度为0.8μm-2μm。

3.根据权利要求1所述的多孔性陶粒，其特征是，所述的稀土激活剂是指稀土元素离子、稀土元素氧化物中的一种或其组合，所述稀土元素是指：镧、铈、钕或镨，该稀土激活剂的粒径为100-200nm。