CN101045562A - 一种增氧活水复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种增氧活水复合材料及其制备方法涉及水处理材料。该材料由以下重量百分比配方组成：生物活化功能陶瓷材料50～85％、海泡石族矿物5～30％、和水玻璃粘结剂10～30％，各组分之和为100％；其制备方法工艺为：配料、混料、成型、和干燥。在用该活水复合材料产生活化水的过程中，由于该材料能辐射超强远红外线、产生强磁场、产生负离子和溶出微量元素，因此对被处理的水同时具有抗菌、较高的增氧功能和吸附功能，所得活化水的性能也更为优良；该材料的制备方法简单，成本低，适于工业化应用的特点。

Description

一种增氧活水复合材料及其制备方法

技术领域

本发明的技术方案涉及水处理材料。具体地说，是一种增氧活水复合材料及其制备方法。

背景技术

生物在生长过程中，往往需要依赖于周围环境不断地供给它多种生存条件，有时还需要人为的增设各种条件，如浸种、灌溉、喷洒农药、施化肥、用射线照射等使生物生长得更快更好，达到农业增产目的。并且这些人为增设的条件仍在不断的研发之中。近来，有专家初步用活水技术促进农业生产，取得了显著效果。与传统化学药剂的方式完全不同，活水技术是安全可靠的无公害物理方式，对提高农作物产量、品质，减少化肥农药以及各种激素等药剂的使用，减轻农业污染都有着十分积极的意义。

人们发现磁场、远红外线、微波等技术可以改变水分子的缔合状态，达到活水目的。用这样的活水又可以影响生物体的生理活性。经活化处理后的水在生物体中的溶解力、渗透力、代谢力、扩散力、乳化力均增强，可以增强生物体的新陈代谢。在农业上，活化水可用于提高种子发芽率、促进植物生长、促进饲养动物的生长发育。

最初第一代用于农业领域的活水器功能均比较单一。CN 2074534U公开了一种种子磁化器，在磁场作用下活水使种子内部某些组分活化，从而提高种子发芽率，增强发芽势，促进生长发育，提早成熟，最终提高产量，但其存在缺点是功能单一，不具备增氧抗菌等功能；CN 2570256Y公开了一种纳米陶瓷生物助长器，通过氧化硅、氧化钛等材料辐射的远红外线活化水分子使之成为活性能量水，但没有说明用来激活细胞、促进新陈代谢，从而提高作物抗病、抗旱的能力，达到增产增收目的的具体效果，并且功能单一。

第二代活水器产品同时具备两种功能，但还只是简单的复合。CN 1440656A公开了一种纳米抗菌复合粉体，由氧化镁、碳化硅、氧化钛、氧化铝、氧化硅、硅酸钠组成，集远红外线功能和特殊抗菌功能为一体，其中红外线发射波长达2～18μm，法向全辐射率大于83％，但没有提及增氧功能，吸附功能及有益离子疏运功能；CN 1616356A公开了一种增氧活化水处理剂，由氧化镁、氧化硅、氧化铝、氧化钛、碳化钛、水玻璃组成，可以达到增氧活水的目的，但它只是利用金属氧化物本身辐射远红外线，将大分子团水打破为小分子团水，打破的程度不高，因此可以溶解空气中的溶解氧含量也较低；CN 1883269A公开了一种具有抗菌、辐射远红外线功能的一种复合纳米催化剂，其中所引入的光触媒材料分解消除水中的有害物质及种子代谢废物，达到抗菌目的，与此同时产生远红外线和负离子，使水分子团变小，提高水活性，用于浸种，促进种子萌动生长，但其红外辐射率没有提高，且不具备增氧功能。

第三代活水器产品为多功能型。CN 1392115A公开了一种多功能健康陶瓷材料及其制备方法，为同时具有抗菌、活化水、辐射超强远红外线、产生负离子和溶出微量元素等多种功能，但未提及增氧功能和吸附功能；CN 1636942A公开了一种功能多样，集抗菌、辐射远红外线、保湿、调湿、缓释氮磷钾等营养物质和微量元素等多种功能的植物生长综合调控微孔陶瓷球，但是也未提及增氧功能和吸附功能。

总之，上述活水器的功能仍不够完备，性能仍然欠佳。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种增氧活水复合材料及其制备方法，在用该活水复合材料产生活化水的过程中，由于该材料能辐射超强远红外线、产生强磁场、产生负离子和溶出微量元素，因此对被处理的水同时具有抗菌、较高的增氧功能和吸附功能，所得活化水的性能也更为优良。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种增氧活水复合材料，由以下重量百分比配方组成：生物活化功能陶瓷材料50～85％、海泡石族矿物5～30％、和水玻璃粘结剂10～30％，各组分之和为100％，所述的生物活化功能陶瓷材料由重量百分比为电气石5～30％、铁氧体10～30％、高岭土10～20％、氧化硅5～20％、氧化铝5～20％、氧化钙5～20％、纤维素2～5％、聚丙烯酸2～5％、蓖麻油2～5％、和稀土1～5％组成，各组分之和为100％。

上述一种增氧活水复合材料，其中稀土是硝酸铈或硝酸铈与硝酸钕任意比例的混合物。

上述一种增氧活水复合材料，其中海泡石族矿物是指海泡石、坡缕石、凹凸棒石中的一种或一种以上的任意组合。

一种增氧活水复合材料的制备方法，其工艺为：

(1)配料：将上述的生物活化功能陶瓷材料磨至平均粒径≤15μm，海泡石族矿物分别经过酸浓度为5～15％、固液质量比为1∶10、时间为10小时的酸活化处理及100-250℃、8小时的热活化处理、并磨至平均粒径≤10.7μm，水玻璃配成足以使上述配量混料湿润的水溶液，备用；

(2)混料：先将(1)步原料配方中的生物活化功能陶瓷材料与海泡石族矿物均匀混合，并加入所述原料配方总重量10～20％的水玻璃，搅拌1～2小时；

(3)成型：将(2)步制得的混料采用模具注浆成所需要的形状的坯料；

(4)干燥：将将(3)步成型的坯料在80～95℃的温度下干燥，制得产品。

上述一种增氧活水复合材料的制备方法中，第(3)步成型工艺制得坯料的形状是球状、片状、棒状、或块状。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，在用该活水复合材料产生活化水的过程中，由于该材料能辐射超强远红外线、产生强磁场、产生负离子和溶出微量元素，因此对被处理的水同时具有抗菌、较高的增氧功能和吸附功能，所得活化水的性能也更为优良。其原因如下：

1)本发明的活水复合材料再原料配方中加入了海泡石组分，利用其天然纳米孔道结构，经过一定的活化处理，使其具有了优异的吸附性和离子交换性，将水中的重金属离子、放射性物质、碳氢化合物、氨气、二氧化碳、二氧化硫吸附掉，又促进水分子团簇结构由大到小，同时疏运出有益植物生长的离子；

2)合理设计了生物活化功能陶瓷材料中稀土、电气石和铁氧体的组分比例，利用电气石具有发射远红外线功能，稀土具有变价性能，协合铁氧体磁性波作用，使得5-8μm的远红外辐射率比市售同类产品更高，发射率可高达0.90以上，最高可达0.97，使大量水分子团簇结构变小，远远优于CN 1616356A公开的一种增氧活化水处理剂的增氧功能，因而增加了水中溶解氧，提高抗菌功能，具体比较结果见实施例1及附图5、6。

用本发明的活水复合材料处理得到的活性水，可以引起生物体的一系列积极的生理效应，能促进其新陈代谢，改善体内循环系统，使其生长叶茂、体壮、丰满、品质好的作用，具体比较见实施例1及附图7、8。

本发明所述增氧活水复合材料的制备方法的特点是功能组分颗粒级配合合理，选择性地制备原料组分某一粒径范围的纳米颗粒，容易获得纯度高、均匀性好、化学组成控制准确、效果良好的多功能活水材料产品，并具有制备方法简单，成本低，适于工业化应用的特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为实施例1中海泡石矿物活化处理前的扫描电子显微分析照片图。

图2为实施例1中海泡石矿物活化处理后的扫描电子显微分析照片图。

图3为实施例1中生物活化功能陶瓷材料的扫描电子显微分析照片图。

图4为实施例1所制得增氧活水复合材料的扫描电子显微分析照片图。

图5为实施例1所制得增氧活水复合材料与市售活水材料的远红外辐射率对比图。

图6为用实施例1所制得增氧活水复合材料与用市售活水材料分别处理的水中的溶解氧含量对比图。

图7为用实施例1所制得增氧活水复合材料与用市售活水材料分别处理的水对绿豌豆种子发芽率影响对比图。

图8为用实施例1所制得增氧活水复合材料与用市售活水材料分别处理的水对蚕豆种子发芽率影响对比图。

具体实施方式

实施例1

原料配方1：生物活化功能陶瓷材料50％、海泡石30％、水玻璃粘结剂20％，其中生物活化功能陶瓷材料由重量百分比为电气石5～30％、铁氧体10～30％、高岭土10～20％、氧化硅5～20％、氧化铝5～20％、氧化钙5～20％、纤维素2～5％、聚丙烯酸2～5％、蓖麻油2～5％、和硝酸铈1～5％组成，各组分之和为100％。

增氧活水复合材料的制备方法如下：

(1)配料：按照原料配方1，将生物活化功能陶瓷材料磨至平均粒径10.5μm，海泡石分别经过酸浓度为15％、固液质量比是1∶10，时间为10小时的酸活化处理及150℃、8小时的热活化处理、并磨至平均粒径5.5μm；水玻璃配成足以使上述配量混料湿润的水溶液，备用，球麽机采用普通的工业用球磨机；

(2)混料：先将(1)步原料配方中的生物活化功能陶瓷材料与海泡石均匀混合，并加入所述原料配方总重量20％的水玻璃，搅拌1小时；

(3)成型：将(2)步制得的混料采用模具注浆成球状、片状、棒状、或块状形状的坯料；

(4)干燥：将(3)步成型的坯料在80℃的温度下干燥，制得产品。

图1为实施例1的原料海泡石矿物活化处理前用Philips XL30-TMP型扫描电子显微镜进行观察得到的扫描电子显微分析照片图；图2为实施例1的原料海泡石矿物经过活化处理后用Philips XL30-TMP型扫描电子显微镜进行观察得到的扫描电子显微分析照片图。对比结果发现，经过活化处理后，海泡石的纤维和纤维束便会变短，变细，孔道的数量明显变多。

将实施例1中所用的原料生物活化功能陶瓷材料的表面形貌用Philips XL30-TMP型扫描电子显微镜进行观察，得到图3所示显微结构的扫描电子显微分析照片图。结果发现其粉体颗粒基本呈球形，尺寸从几微米到十几微米不等，颗粒间无团聚现象出现。用它制备的复合粉体化学组成均匀、成型工艺性优良，并且具有优异的红外辐射性能及抗菌性能。

图4是用Philips XL30-TMP型扫描电子显微镜进行观察实施例1所制得增氧活水复合材料的扫描电子显微分析照片图，由此看出所得本发明的活水复合材料产品为灰色，表面光滑，质地致密。

将实施例1所制得增氧活水复合材料加工成Φ101mm和厚10mm的活水器样品，与市售效果最好的由天津某企业生产的Φ101mm和厚10mm的活水器样品，分别用美国NICOLET公司生产的5DX傅立叶变换红外光谱仪，在100℃下测定样品的红外辐射率。图5表明，经测试，本发明活水器样品在8～15μm远红外波段法向辐射率为0.86。对比可知，本发明的活水器样品在5-8μm的远红外发射率平均值高达0.91，而市售活水器样品发射率平均值只有0.82。该波段全部包含了与人体完全匹配的6-8μm远红外波段，这说明本发明增氧活水复合材料的远红外发射率比市售产品要高，更敏感，用它处理得到的活水更有利于引起生物体的一系列积极的生理效应，激活植物细胞活性，增强新陈代谢，提高免疫功能。

将实施例1中制成的增氧活水复合材料用于检测其对水中溶解氧含量影响情况，委托天津大学化工学院进行溶解氧试验(报告编号2006HW-BJ-0051)。图6表明，结果发现本发明的增氧活水复合材料在不同时间溶解氧含量(图6中曲线a所示)明显高于市售产品的水中溶解氧含量(图6中曲线b所示)和空白水样(图6中曲线c所示)，也就是说本发明的活水器对增氧功能。

将实施例1中制成的增氧活水复合材料用于活化水，检测所得对活化水种子发芽率影响情况，委托天津市黄瓜研究所进行发芽率测试试验。图7和图8表明，用本发明的增氧活水复合材料处理得到的活化水处理的绿豌豆、蚕豆种子的发芽率得到明显提高。

实施例2

原料配方2：生物活化功能陶瓷材料85％、凹凸棒石5％、水玻璃粘结剂10％，其中生物活化功能陶瓷材料由重量百分比为电气石5～30％、铁氧体10～30％、高岭土10～20％、氧化硅5～20％、氧化铝5～20％、氧化钙5～20％、纤维素2～5％、聚丙烯酸2～5％、蓖麻油2～5％、和硝酸铈与硝酸钕任意比例的混合物1～5％组成，各组分之和为100％。

增氧活水复合材料的制备方法如下：

(1)配料：按照原料配方1，将生物活化功能陶瓷材料磨至平均粒径7.5μm，海泡石分别经过酸浓度为10％、固液质量比是1∶l0，时间为10小时的酸活化处理及100℃、8小时的热活化处理、并磨至平均粒径9.6μm；水玻璃配成足以使上述配量混料湿润的水溶液，备用，球磨机采用普通的工业用球磨机；

(2)混料：先将(1)步原料配方中的生物活化功能陶瓷材料与海泡石均匀混合，并加入所述原料配方所述含量的的水玻璃的水溶液，搅拌1.5小时；

(3)成型：将(2)步制得的混料采用模具注浆成球状、片状、棒状、或块状形状的坯料；

(4)干燥：将(3)步成型的坯料在95℃的温度下干燥，制得产品。

实施例3

原料配方1：生物活化功能陶瓷材料50％、坡缕石30％、水玻璃粘结剂20％，其中生物活化功能陶瓷材料由重量百分比为电气石5～30％、铁氧体10～30％、高岭土10～20％、氧化硅5～20％、氧化铝5～20％、氧化钙5～20％、纤维素2～5％、聚丙烯酸2～5％、蓖麻油2～5％、和硝酸铈1～5％组成，各组分之和为100％。

增氧活水复合材料的制备方法如下：

(1)配料：按照原料配方1，将生物活化功能陶瓷材料磨至平均粒径1μm，海泡石分别经过酸浓度为5％、固液质量比是1∶10，时间为10小时的酸活化处理及250℃、8小时的热活化处理、并磨至平均粒径1μm；水玻璃配成足以使上述配量混料湿润的水溶液，备用，球磨机采用普通的工业用球磨机；

(2)混料：先将(1)步原料配方中的生物活化功能陶瓷材料与海泡石均匀混合，并加入所所述含量的的水玻璃的水溶液，搅拌1小时；

(3)成型：将(2)步制得的混料采用模具注浆成球状、片状、棒状、或块状形状的坯料；

(4)干燥：将(3)步成型的坯料在85℃的温度下干燥，制得产品。

实施例4

原料配方4：生物活化功能陶瓷材料65％、任意比例的海泡石/凹凸棒石15％、水玻璃粘结剂20％，其中生物活化功能陶瓷材料由重量百分比为电气石5～30％、铁氧体10～30％、高岭土10～20％、氧化硅5～20％、氧化铝5～20％、氧化钙5～20％、纤维素2～5％、聚丙烯酸2～5％、蓖麻油2～5％、和硝酸铈1～5％组成，各组分之和为100％。增氧活水复合材料的制备方法同实施例1，制得产品。

实施例5

原料配方5：生物活化功能陶瓷材料85％、任意比例的海泡石/坡缕石5％、水玻璃粘结剂10％，其中生物活化功能陶瓷材料由重量百分比为电气石5～30％、铁氧体10～30％、高岭土10～20％、氧化硅5～20％、氧化铝5～20％、氧化钙5～20％、纤维素2～5％、聚丙烯酸2～5％、蓖麻油2～5％、和硝酸铈1～5％组成，各组分之和为100％。

增氧活水复合材料的制备方法同实施例1，制得产品。

实施例6

原料配方6：生物活化功能陶瓷材料85％、任意比例的海泡石/凹凸棒石/坡缕石5％、水玻璃粘结剂10％，其中生物活化功能陶瓷材料由重量百分比为电气石5～30％、铁氧体10～30％、高岭土10～20％、氧化硅5～20％、氧化铝5～20％、氧化钙5～20％、纤维素2～5％、聚丙烯酸2～5％、蓖麻油2～5％、和硝酸铈1～5％组成，各组分之和为100％。

增氧活水复合材料的制备方法同实施例1，制得产品。

Claims (5)

1.一种增氧活水复合材料，其特征在于：由以下重量百分比配方组成：生物活化功能陶瓷材料50～85％、海泡石族矿物5～30％、和水玻璃粘结剂10～30％，各组分之和为100％，所述的生物活化功能陶瓷材料由重量百分比为电气石5～30％、铁氧体10～30％、高岭土10～20％、氧化硅5～20％、氧化铝5～20％、氧化钙5～20％、纤维素2～5％、聚丙烯酸2～5％、蓖麻油2～5％、和稀土1～5％组成，各组分之和为100％。

2.根据权利要求1所述一种增氧活水复合材料，其特征在于：其中稀土是硝酸铈或硝酸铈与硝酸钕任意比例的混合物。

3.根据权利要求1所述一种增氧活水复合材料，其特征在于：其中海泡石族矿物是指海泡石、坡缕石、凹凸棒石中的一种或一种以上的任意组合。

4.权利要求1所述一种增氧活水复合材料的制备方法，其特征在于：其工艺为：

(1)配料：将上述的生物活化功能陶瓷材料磨至平均粒径≤15μm，海泡石族矿物分别经过酸浓度为5～15％、固液质量比为1∶10、时间为10小时的酸活化处理及100250℃、8小时的热活化处理、并磨至平均粒径≤10.7μm，水玻璃配成足以使上述配量混料湿润的水溶液，备用；

(2)混料：先将(1)步原料配方中的生物活化功能陶瓷材料与海泡石族矿物均匀混合，并加入所述原料配方总重量10～20％的水玻璃，搅拌1～2小时；

(3)成型：将(2)步制得的混料采用模具注浆成所需要的形状的坯料；

(4)干燥：将将(3)步成型的坯料在80～95℃的温度下干燥，制得产品。

5.根据权利要求4所述一种增氧活水复合材料的制备方法中，其特征在于：成型工艺制得坯料的形状是球状、片状、棒状、或块状。

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