專利名稱：多孔性陶粒及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種凈水過濾技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)品及其制備方法和應(yīng)用，具體是一種
多孔性陶粒及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
水是生命之源，人體的70%由水分構(gòu)成。為保證正常的生理代謝，人每天必須適 量飲水。人類所患疾病的80%與飲水不當(dāng)有關(guān)，由于人們普遍忽視飲水安全，作為"生命之 源"的水正在變成"生命之患"，威脅著人類健康。 據(jù)科學(xué)時報/2008年/10月/17日/第A02版報道"打造健康飲水設(shè)備新標(biāo)桿"健 康水應(yīng)該滿足以下幾個基本要求l.沒有污染，無毒、無害、無異味；2.符合人體營養(yǎng)生理 需要，含有一定有益礦物質(zhì)和微量元素；3.pH值中性和微堿性，能中和人體內(nèi)酸毒；4.沒有 退化，水分子團(tuán)小，具有生命活力；5.氧化-還原電位低，有助清除體內(nèi)過剩的自由基。人 們一直關(guān)心和擔(dān)心的問題，提供飲用方便、更加符合人體健康要求的飲用水是人們不斷的 追求。近年來，陶粒作為水處理填料得到了廣泛的應(yīng)用，陶粒由粘土和頁巖為主要原料混 合燒制而成，陶粒濾料形狀為圓球體形，在陶粒濾料內(nèi)部和表面形成有呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的微型 孔洞，，孔隙率高，比表積面大，化學(xué)性能穩(wěn)定，吸附能力強，形狀規(guī)則，其陶粒濾料水流阻力 小，水流分布均勻，不易堵塞，過濾質(zhì)量效果好，過濾生產(chǎn)效率高。 經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻(xiàn)號CN101209422記載了一種"負(fù)載Ag/ N-Ti02納米膜的多孔陶粒的制備工藝"，包括多孔陶粒的制備和在多孔陶粒上制膜，在凈水 過濾上過濾具有較強的殺菌作用。但是該現(xiàn)有技術(shù)只解決了在凈水過濾上殺菌的作用，沒 有解決PH值呈弱堿性，功能單一且制備成本較高，不適宜推廣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種多孔性陶粒及其制備方法和應(yīng) 用，對飲用水具有抗菌、抑菌功能，還具有包含人體所需礦物質(zhì)含量適中，PH值呈弱堿性，水 中溶解氧量高，水分子團(tuán)小，飲用水ORP值低，水的滲透力、溶解力、代謝力、乳化力等生理 功能強。 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的 本發(fā)明涉及多孔性陶粒的組分及重量百分含量為二氧化鈦納米級微粉 2.5% -4. 5%、二氧化硅納米級微粉2% -4. 5%、氧化鋅納米級微粉2. 5% -5. 5%、極性 礦物電氣石粉12% _29%、稀土激活劑0.5% _1.5%、三氧化二鐵1.5% -3%、長石礦石 3% _10%、硅藻土礦石5% _8%和輕質(zhì)粘土礦石15% _47%，余量為水。
所述的極性礦物電氣石粉為自鐵電氣石、鎂電氣石或鐵鎂電氣石中的一種或其 組合制成的微粉，該微粉的粒徑為0. 8 ii m 2 ii m。 所述的稀土激活劑是指稀土元素離子或稀土元素氧化物中的一種或其組合，所述 稀土元素是指鑭、鈰、釹或鐠，該稀土激活劑的粒徑為100 200nm。
上述多孔性陶粒的粒徑為2-5mm、粒子密度1. 9_3g/cm3，堆積密度0. 94-1. 5g/ cm3。
本發(fā)明涉及上述多孔性陶粒的制備方法，包括以下步驟 第一步、粗磨選取極性礦物電氣石礦石5-15重量份、長石礦石2-5重量份、硅藻 土礦石8-12重量份以及輕質(zhì)粘土礦石30-67重量份一并投入鄂式破碎機進(jìn)行破碎，然后通 過高壓水槍對破碎礦石進(jìn)行水洗晾干后，采用磁選以除去礦石中的粘土，游離鐵及其它雜 質(zhì)，再進(jìn)入對輥破碎機進(jìn)行粉碎處理，得到礦石碎粉； 第二步、細(xì)磨將礦石碎粉置于高速渦流磨機中進(jìn)行細(xì)磨得到礦石細(xì)粉，由分級裝 置將大于1250目微粉返回高速渦流磨機入口重新研磨，最后用微粉篩篩選出礦石細(xì)粉；
所述的礦石細(xì)粉的粒度為1000 1500目；
所述的微粉篩的細(xì)目為1250目。 第三步、精磨將礦石細(xì)粉與光催化半導(dǎo)體材料微粉4-10重量份以及納米級氧化 鋅微粉2-5重量份混合后采用v型混合機中攪拌均勻后置于高壓對撞氣流磨，最后經(jīng)集料 器收集得到多孔性超細(xì)功能粉。 第四步、將多孔性超細(xì)功能粉與水?dāng)嚢杈鶆?，放入成型機內(nèi)擠壓成型并切割后，在 盤式造粒機中造粒得到球形顆粒狀生料并依次進(jìn)行烘干處理和燒結(jié)處理，得到具有多孔性 的多孔性陶粒。 所述的球形顆粒狀生料的粒徑為3-6mm。 所述的烘干處理是指采用干燥器在300-40(TC下烘干半小時； 所述的燒結(jié)處理是指采用高溫電爐加溫至85(TC進(jìn)行燒制10-15分鐘，然后在該
溫度下保溫5-10分鐘，隨高溫電爐冷卻至室溫。 本發(fā)明涉及上述多孔性陶粒的水體修復(fù)劑，其組分及重量百分含量為多孔性陶 粒50% -65%、抗菌陶粒5% _15%、麥飯石顆粒15% _25%和負(fù)電位晶體15% -30%。
所述的抗菌陶粒的組分為無機抗菌粉1% _3%，二氧化鈦納米級微粉2% -4%， 二氧化硅納米級微粉1 % _3 % ，硅藻土礦石20 % -30 %和輕質(zhì)粘土礦石40 % -60 % ，余量為 水； 所述的麥飯石顆粒為經(jīng)過粉碎后獲得的粒徑為2 5mm的麥飯石顆粒；
所述的負(fù)電位晶體使水體氧化還原電位ORP值降低作用， 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明針對水分子的團(tuán)簇結(jié)構(gòu)特點，分子振動規(guī)律以及生物作 用機制，并通過性能優(yōu)化技術(shù)，釋放一種輻射特定頻率遠(yuǎn)紅外線，使水負(fù)離子化，共振切斷 氫鍵而分裂成小水分子(5-6個)，提高水的活性，使小分子水進(jìn)入體內(nèi)，能激活細(xì)胞，促進(jìn) 新陳代謝和酸堿平衡，使水體氧化還原電位ORP值降低作用，本發(fā)明實施可用于杯以及容 器包括罐，塔池，槽等設(shè)施的水處理。 經(jīng)水體修復(fù)劑凈化處理后的水樣與現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行比較，經(jīng)檢測能達(dá)到如下指標(biāo) 抗菌率>96% (供試菌種大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、巨大芽胞桿菌、枯草桿菌、熒光假單 胞桿菌)，核磁共振半幅寬《86Hz :負(fù)電位ORP值-50 -200mv， pH值=7. 5-8. 5。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實施 例。 實施例1 本實施例涉及的多孔性陶粒的組分及重量百分含量為二氧化鈦納米級微粉 2.5%、二氧化硅納米級微粉2% 、氧化鋅納米級微粉2.5%、極性礦物電氣石粉12% 、稀土 激活劑0. 5%、三氧化二鐵1. 5%、長石礦石3%、硅藻土礦石5%和輕質(zhì)粘土礦石47%。
所述的極性礦物電氣石微粉為選自鐵電氣石、鎂電氣石、鐵鎂電氣石微粉中的一 種或多種；所述的微粉的平均粒徑為1. 5 ii m。 所述稀土激活劑為氧化鑭、氧化鈰、氧化釹或氧化鐠等稀土元素離子及其氧化物
中的一種或幾種，粒徑為150nm。 本實施例通過以下步驟制備獲得 粗磨，首先將以下重量(千克)的原料投入鄂式破碎機進(jìn)行破碎鐵電氣石12，長 石礦石3，硅藻土礦石5，輕質(zhì)粘土礦石47，然后通過高壓水槍進(jìn)行水洗，晾干，磁選以除去 礦石中的粘土、游離鐵及其他有害雜質(zhì)，再進(jìn)入對輥破碎機； 細(xì)磨，將上述破碎后的礦石進(jìn)入高速渦流磨機，得到粒度為1250目左右復(fù)合礦石 微粉，由分級裝置將大于1250目微粉返回高速渦流磨機入口重新研磨至通過1250目的細(xì) 粉篩； 精磨，將上述小于1250目的粉體與納米二氧化鈦微粉2. 5千克、稀土激活劑0. 5 千克，納米級氧化鋅微粉2. 5千克二氧化硅納米級微粉在v型混合機中均勻混合后進(jìn)入高 壓對撞氣流磨，再進(jìn)入集料器中收集，得到粒度D50《2ii的超細(xì)功能粉；
將以下材料按重量放入容器內(nèi)，加水?dāng)嚢杌旌?根據(jù)需要將攪拌混合后的混合物將其加工成直徑加工成直徑4. 5mm的水體修復(fù) 劑陶粒，將成型后的混合物放入干燥箱中，在35(TC下烘干半小時； 烘干后放入高溫電爐中，升溫至85(TC進(jìn)行燒制13分鐘，在該溫度下保溫8分鐘， 隨高溫電爐冷卻至室溫。 本實施例制備所得水體修復(fù)劑的組分及其質(zhì)量百分比為多孔性陶粒50%、抗菌 陶粒5%、麥飯石顆粒15%以及負(fù)電位晶體30%。 所述的抗菌陶粒為多功能抗菌陶粒是由多種抗菌材料和光催化材料復(fù)合而成，具 有較強的抗菌和光催化效果。 所述多種抗菌材料，其成分中含有CuO， SnO， ZnO與含銀、含氮無機材料復(fù)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鈦納米級微粉，二氧化硅納米級微粉 的混合物。 所述的抗菌陶粒的組分為無機抗菌粉3%，二氧化鈦納米級微粉4%，二氧化硅
納米級微粉2 % ，硅藻土礦石30 %和輕質(zhì)粘土礦石60 % ，余量為水。 所述的麥飯石顆粒為經(jīng)過粉碎后獲得的粒徑為2 5mm的麥飯石顆粒； 所述的負(fù)電位晶體為使水體氧化還原電位ORP值降低作用， 經(jīng)水體修復(fù)劑凈化處理后的水樣經(jīng)檢測能達(dá)到如下指標(biāo)核磁共振半幅賽85Hz : 負(fù)電位0RP值90mv，抗菌率96X (供試菌種大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、巨大芽胞桿菌、枯 草桿菌、熒光假單胞桿菌)，pH = 8。
實施例2 本實施例制備的多孔性陶粒由以下材料制成，包含的組分及重量百分含量為二氧化鈦納米級微粉4. 5%、二氧化硅納米級微粉4. 5%、氧化鋅納米級微粉5. 5%、極性礦物電氣石粉29%、稀土激活劑1. 5%、三氧化二鐵3%、長石礦石10%、硅藻土礦石8%和輕質(zhì)粘土礦石15%。 所述的極性礦物電氣石微粉為選自鐵電氣石、鎂電氣石、鐵鎂電氣石微粉中的一種或多種；所述的微粉的粒徑為2 ii m。 所述稀土激活劑為氧化鑭、氧化鈰、氧化釹或氧化鐠等稀土元素離子及其氧化物
中的一種或幾種，粒徑為200nm。 本實施例通過以下步驟制備獲得 粗磨，首先將以下重量(千克)的原料投入鄂式破碎機進(jìn)行破碎鐵電氣石29，長石礦石IO，硅藻土礦石8，輕質(zhì)粘土礦石15，然后通過高壓水槍進(jìn)行水洗，晾干，磁選以除去礦石中的粘土、游離鐵及其他有害雜質(zhì)，再進(jìn)入對輥破碎機； 細(xì)磨，將上述破碎后的礦石進(jìn)入高速渦流磨機，得到粒度為1250目左右復(fù)合礦石微粉，由分級裝置將大于1250目微粉返回高速渦流磨機入口重新研磨至小于1250目；
精磨，將上述小于1250目的粉體與納米二氧化鈦微粉4. 5千克、稀土激活劑0. 5千克，納米級氧化鋅微粉5. 5千克二氧化硅納米級微粉4. 5千克，在v型混合機中均勻混合后進(jìn)入高壓對撞氣流磨，再進(jìn)入集料器中收集，得到粒度D50《2ym的超細(xì)功能粉；
將以下材料按重量放入容器內(nèi)，加水?dāng)嚢杌旌细鶕?jù)需要將攪拌混合后的混合物將其加工成直徑6mm的水體修復(fù)劑陶粒，將成型后的混合物放入干燥箱中，在40(TC下烘干半小時； 烘干后放入高溫電爐中，升溫至85(TC進(jìn)行燒制15分鐘，在該溫度下保溫10分鐘，隨高溫電爐冷卻至室溫。 本實施例制備所得水體修復(fù)劑的組分及其質(zhì)量百分比為多孔性陶粒65%、抗菌陶粒10% 、麥飯石顆粒20% 、負(fù)電位晶體5% 。 所述的抗菌陶粒的組分為無機抗菌粉3%，二氧化鈦納米級微粉3%，二氧化硅
納米級微粉2 % ，硅藻土礦石25 %和輕質(zhì)粘土礦石50 % ，余量為水。 所述的麥飯石顆粒為經(jīng)過粉碎后獲得的粒徑為2 5mm的麥飯石顆粒， 經(jīng)水體修復(fù)劑處理水，經(jīng)檢測能達(dá)到如下指標(biāo)核磁共振半幅賽76HZ :負(fù)電位ORP
為-180mv，抗菌率95% (供試菌種大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、巨大芽胞桿菌、枯草桿菌、
熒光假單胞桿菌)，pH值8. 5經(jīng)處理后的水成為對健康有益的弱堿性離子水。 實施例3 本實施例制備的多孔性陶粒由以下材料制成，包含的組分及重量百分含量為二氧化鈦納米級微粉3 % 、 二氧化硅納米級微粉3 % 、氧化鋅納米級微粉4 % 、極性礦物電氣石粉20%、稀土激活劑1%、三氧化二鐵3%、長石礦石6%、硅藻土礦石7%和輕質(zhì)粘土礦石31%。 所述的極性礦物電氣石微粉為選自鐵電氣石、鎂電氣石、鐵鎂電氣石微粉中的一種或多種；所述的微粉的粒度為0. 9 ii m。 所述稀土激活劑為氧化鑭、氧化鈰、氧化釹或氧化鐠等稀土元素離子及其氧化物中的一種或幾種，粒徑為100nm。 本實施例通過以下步驟制備獲得 粗磨，首先將以下重量(千克)的原料投入鄂式破碎機進(jìn)行破碎鐵電氣石20，長石礦石6，硅藻土礦石7，輕質(zhì)粘土礦石31，然后通過高壓水槍進(jìn)行水洗，晾干，磁選以除去礦石中的粘土、游離鐵及其他有害雜質(zhì)，再進(jìn)入對輥破碎機， 細(xì)磨，將上述破碎后的礦石進(jìn)入高速渦流磨機，得到粒度為1250目左右復(fù)合礦石微粉，由分級裝置將大于1250目微粉返回高速渦流磨機入口重新研磨至小于1250目；
精磨，將上述小于1250目的粉體與納米二氧化鈦微粉3千克、稀土激活劑1，納米級氧化鋅微粉4千克，二氧化硅納米級微粉3千克，在v型混合機中均勻混合后進(jìn)入高壓對撞氣流磨，再進(jìn)入集料器中收集，得到粒度D50《2的超細(xì)功能粉；
將以下材料按重量放入容器內(nèi)，加水?dāng)嚢杌旌?根據(jù)需要將攪拌混合后的混合物將其加工成直徑加工成直徑3mm的水體修復(fù)劑陶粒，將成型后的混合物放入干燥箱中，在30(TC下烘干半小時； 烘干后放入高溫電爐中，升溫至85(TC進(jìn)行燒制10分鐘，在該溫度下保溫5分鐘，隨高溫電爐冷卻至室溫。 本實施例制備所得水體修復(fù)劑的組分及其質(zhì)量百分比為多孔性陶粒60%、抗菌陶粒8%、麥飯石顆粒17%和負(fù)電位晶體15%。 所述的抗菌陶粒的組分為無機抗菌粉1%，二氧化鈦納米級微粉2%，二氧化硅
納米級微粉1%，硅藻土礦石20%和輕質(zhì)粘土礦石40%，余量為水。 所述的麥飯石顆粒為經(jīng)過粉碎后獲得的粒徑為2 5mm的麥飯石顆粒， 經(jīng)水體修復(fù)劑處理水，經(jīng)檢測能達(dá)到如下指標(biāo)核磁共振半幅賽80Hz :負(fù)電位ORP
為-100mv，抗菌率92% (供試菌種大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、巨大芽胞桿菌、枯草桿菌、
熒光假單胞桿菌)，pH值8. 3經(jīng)處理后的水成為對健康有益的弱堿性離子水。
權(quán)利要求
一種多孔性陶粒，其特征在于，其組分及重量百分含量為二氧化鈦納米級微粉2.5％-4.5％、二氧化硅納米級微粉2％-4.5％、氧化鋅納米級微粉2.5％-5.5％、極性礦物電氣石粉12％-29％、稀土激活劑0.5％-1.5％、三氧化二鐵1.5％-3％、長石礦石3％-10％、硅藻土礦石5％-8％和輕質(zhì)粘土礦石15％-47％，余量為水。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔性陶粒，其特征是，所述的極性礦物電氣石粉為自鐵 電氣石、鎂電氣石或鐵鎂電氣石中的一種或其組合制成的微粉，該微粉的粒度為0. 8 ii m 2 ii m。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔性陶粒，其特征是，所述的稀土激活劑是指稀土元素離子或稀土元素氧化物中的一種或其組合，所述稀土元素是指鑭、鈰、釹或鐠，該稀土激活劑的粒徑為100 200nm。
4. 一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的多孔性陶粒的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 第一步、粗磨選取極性礦物電氣石礦石5-15重量份、長石礦石2-5重量份、硅藻土礦石5-8重量份以及輕質(zhì)粘土礦石15-47重量份一并投入鄂式破碎機進(jìn)行破碎，然后通過高 壓水槍對破碎礦石進(jìn)行水洗晾干后，采用強力磁選以除去礦石中的雜質(zhì)，再進(jìn)入對輥破碎 機進(jìn)行粉碎處理，得到礦石碎粉；第二步、細(xì)磨將礦石碎粉置于高速渦流磨機中進(jìn)行細(xì)磨得到礦石細(xì)粉，由分級裝置將 大于1250目微粉返回高速渦流磨機入口重新研磨，最后用微粉篩篩選出礦石細(xì)粉；第三步、精磨將礦石細(xì)粉與光催化半導(dǎo)體材料微粉4-10重量份以及納米級氧化鋅微 粉2-5重量份混合后采用v型混合機中攪拌均勻后置于高壓對撞氣流磨，最后經(jīng)集料器收 集得到超細(xì)功能粉；第四步、將超細(xì)功能粉與水?dāng)嚢杌旌虾笾瞥芍睆?-6mm的水體修復(fù)劑陶粒并依次進(jìn)行 烘干處理和燒結(jié)處理，得到具有多孔性的多孔性陶粒。
5. —種根據(jù)權(quán)利要求4所述的多孔性陶粒的水體修復(fù)劑，其特征在于，其組分及重量 百分含量為多孔性陶粒50% -65%、抗菌陶粒5% _15%、麥飯石顆粒15% -25%和負(fù)電位 晶體15% -30%。
6. 所述的抗菌陶粒的組分為無機抗菌粉1% _3%，二氧化鈦納米級微粉2% -4%，二 氧化硅納米級微粉1 % _3 % ，硅藻土礦石20 % -30 %和輕質(zhì)粘土礦石40 % -60 % ，余量為 水。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的多孔性陶粒的水體修復(fù)劑，其特征是，所述的麥飯石顆粒為 經(jīng)過粉碎后獲得的粒徑為2 5mm的麥飯石顆粒。
全文摘要
一種凈水過濾技術(shù)領(lǐng)域的多孔性陶粒及其制備方法和應(yīng)用，該多孔性陶粒的組分及重量百分含量為二氧化鈦納米級微粉2.5％-4.5％、二氧化硅納米級微粉2％-4.5％、氧化鋅納米級微粉2.5％-5.5％、極性礦物電氣石粉12％-29％、稀土激活劑0.5％-1.5％、三氧化二鐵1.5％-3％、長石礦石3％-10％、硅藻土礦石5％-8％和輕質(zhì)粘土礦石15％-47％，余量為水。本發(fā)明通過釋放遠(yuǎn)紅外線，使水負(fù)離子化，共振切斷氫鍵而分裂成小水分子(5-6個)，提高水的活性，使小分子水進(jìn)入體內(nèi)，能激活細(xì)胞，促進(jìn)新陳代謝和酸堿平衡，使水體氧化還原電位ORP值降低作用，本發(fā)明實施可用于杯以及容器包括罐，塔池，槽等設(shè)施的水處理。
文檔編號C04B38/00GK101693631SQ20091030901
公開日2010年4月14日 申請日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者陳建強, 陳穎 申請人:上海交通大學(xué);