CN105218147A - 一种负离子加湿多孔陶瓷及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种负离子加湿多孔陶瓷及制备方法，是以电气石、硅藻土为主要原料，造孔剂、粘结剂为辅助原料，经过混合、研磨、成型、干燥、煅烧等过程，最终获得具有良好负离子发射功能的多孔陶瓷，可应用于加湿器出口端，产生富含负离子的湿空气。陶瓷原料各组分用量的质量分数为：电气石粉10％～50％，硅藻土10％～50％，造孔剂5％～20％，粘结剂25％～50％。本发明的负离子加湿多孔陶瓷制作工艺简单，成本低廉，使用方便，所制备的陶瓷孔隙率高、负离子发射量大，提供水蒸汽加湿的同时，还能以主动净化的方式起到中和正离子、促使雾霾沉降，吸附和分解有害气体。

Description

一种负离子加湿多孔陶瓷及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种负离子加湿多孔陶瓷及其制作方法。本方法制作的负离子加湿多孔陶瓷可安装于加湿器出口，起到产生负氧离子并加湿空气的作用，可提高室内空气中负离子的含量，有益于人体身心健康。

背景技术

在我国北方，冬天天气很干燥，常引起很多呼吸道疾病，甚至有人因空气湿度太低而引发流鼻血。

同时，由于供暖和防止雾霾的需要，不少家庭都安装了封闭门窗或尽量少开门窗以避免外界空气中的粉尘进入室内，导致室内空气流动性很差甚至污浊，给人造成心烦意乱、头疼疲乏等。再加上室内装修挥发的甲醛、有机气体挥发物(TVOC)、吸烟产生尼古丁等有害气体，进一步恶化了室内空气质量。

为解决室内空气过于干燥的情况，市场上出现了很多类型的空气加湿器。家用空气加湿器一般采用电加热沸水或者超声波雾化等方式产生水蒸汽，并通过风机将雾化的水汽吹出壳体，从而增加房间湿度。根据测定，人感觉最舒适的环境温度在25℃左右，相对湿度在45％～55％RH。过低的相对湿度会造成皮肤干裂及瘙痒等现象，合适的相对湿度会使人感觉非常舒适，维护人体健康，提高工作效率。在北方地区，冬季干燥非常普遍，室内空气加湿器已经成为人们健康生活必不可少的一种设备。

目前，市面上的空气加湿器主要有两大类：电热加湿和超声波加湿。电热式加湿器根据电流通过电阻产生热，电能转换成热能的原理，将水在加热体中加热到沸腾产生蒸气，用风机将蒸气送出。超声波加湿器采用超声波高频震荡，将水雾化为细微水汽。

这些家用加湿器目前只实现了单一的加湿功能，对改善室内空气质量的作用不大。

为解决室内空气污浊的问题，近年来很多厂商推出了负氧离子发生器相关产品，负离子的产生原理是高压电离空气，即通过在两个电极间施加高电压，使空气分子产生电晕放电，空气电离产生负离子。如中国专利CN200810117410.9公开了一种生态负离子喷泉空气快速消毒净化抗衰老营养化保健机，其负离子的产生机理是采用高压发生器。CN200810117419.X公开了一种生态负离子射流接力型空气快速净化大型无管道中央空调，也是采用电晕放电的方式产生负离子。

但是空气在高压电离产生负离子的过程中，会伴随有臭氧、静电、正离子等对人体有害的物质产生。臭氧的氧化性比较强，会对人体呼吸道产生刺激作用，也使皮肤老化得快。静电常常使人焦躁不安、头痛、胸闷、呼吸困难、咳嗽，甚至诱发心血管疾病等。这类通过高压放电的负氧离子产品，长期使用不但不能起到改善空气质量的作用，反而会引发多种疾病。

同时，现有的产品是被动净化方式，即是将室内空气吸入经过内部滤网后再排出，净化效果是从它附近向周围递减的。净化效果与风量成反比，风量大净化效果弱，这与空调的原理相同。对于室内污染气体源如尼古丁、甲醛等，必须通过很长时间的吸气-换气才能降低其含量。

电气石英文名叫Tuomailin，译为托玛琳，又称为碧玺，是一种硼硅酸盐结晶体。由于可含有铝、铁、镁、钠、锂、钾等元素，电气石呈现各式各样的颜色，自古就作为高档宝石。电气石结构存在自发极化效应，能够促使空气、水体中的中性分子电解，形成O₂ ^-(H₂O)_n、OH^-(H₂O)_n、CO₄ ^-(H₂O)_n等负离子团。

这些负离子团，可起到祛除室内有害气体、清洁空气的作用。当每立方厘米空气中负离子达到2000个，24h对室内空气中的甲醛、苯系物、氨等有害气体的祛除率大于80％。如果室内能一直保持一定量的负离子，就可以祛除装修有害气体的叠加效应造成的长期污染，达到真正的清洁空气。

负离子还能迅速中和、沉淀空气中属于正离子的焦烟、“二手香烟”、厨房油烟及飘浮在空气中的微尘，起到除臭和降霾的作用，使空气得到很好的净化。

对负离子和人体健康关系的研究发现，都市住宅封闭空间内的负离子浓度低于50个/cm³，可能会诱发生理障碍，诸如头痛、失眠、神经衰弱、倦怠、过敏性疾病、呼吸道疾病等。维持人体健康基本需要的负离子浓度至少1000个/cm³以上，这通常需要在郊外、公园、田野才能达到。

如何在室内营造出郊野才有的负离子环境，即将室内空气中的负离子浓度提高到1000个/cm³以上，成为目前改善室内空气质量的关键问题。

发明内容

本发明针对目前的现状，提供一种简单方便的负离子加湿多孔陶瓷及制备方法，以解决现有的空气加湿器只能简单加湿而无产生负氧离子的缺点，以及现有负氧离子发生器电晕放电所带来的静电等问题。

实现本发明的技术方案是：一种负离子加湿多孔陶瓷，是以电气石、硅藻土为主要原料，造孔剂、粘结剂为辅助原料，经过混合、研磨、成型、干燥、煅烧等过程，最终获得具有良好负离子发射功能的多孔陶瓷，可应用于普通家用加湿器出口端，产生富含负离子的湿空气。陶瓷原料各组分用量的质量分数为：电气石粉10％～50％，硅藻土10％～50％，造孔剂5％～20％，粘结剂25％～50％。

所述的电气石为高纯电气石原矿晶体或其粉碎后的粉末，电气石含量＞90％，负离子数值不小于2000个/cm³。

所述的硅藻土堆积密度不大于0.60g/cm³，比表面积不低于3g/m²。

所述的造孔剂可以是活性炭、竹炭、淀粉、纤维素、锯末、稻壳、有机高分子材料等中的一种或几种混用。

所述的粘结剂可以是普通粘土、膨润土、玻璃粉、硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐等中的一种或几种混用。

本发明所述的负离子加湿多孔陶瓷的制备方法，包括下列步骤：

(1)将电气石、硅藻土、造孔剂和粘结剂按照一定比例搅拌混合，经过研磨后得到泥料；

(2)将泥料放入陶瓷成型机器中成型，得到所需形状的成型生坯。成型方式可以为现有陶瓷成型的所有方式，包括但不限于注浆成型、挤出成型、手工成型、滚压成型等；

(3)将成型后的生坯经过自然干燥或加热干燥，加热方式包括但不限于鼓风干燥、红外干燥、电热干燥、微波干燥等；

(4)将干燥后的生坯放入窑炉中，按照一定程序升温加热至500℃～900℃煅烧，保温一定时间后，降温取出，获得负离子加湿多孔陶瓷。

(5)将烧成的含电气石的多孔陶瓷安装在空气加湿器出气口。

本发明所制备的具有良好负离子发射功能的多孔陶瓷，其重要特征是电气石以细小粉末晶体的形式镶嵌在硅藻土和粘结剂形成的基体中，硅藻土自身的多孔结构在煅烧过程没有被破坏，而造孔剂由于烧蚀增大了多孔陶瓷的孔隙率和孔径，提高了水蒸汽的透过率和负离子的发射率。

本发明提供了一种负离子加湿多孔陶瓷及其制备方法，具有以下显著优点：

(1)负离子加湿多孔陶瓷的原料安全无害，廉价易得，制作工艺过程简单，成本低廉。

(2)用本发明公开的负离子加湿多孔陶瓷的原料配方及制备方法，可通过改变原料配比和烧结工艺，制备出具有孔隙率高、负离子发射量大的多孔陶瓷，在满足水蒸汽透过加湿的同时，还能起到中和正离子、促使雾霾沉降，并能吸附和分解有害气体如甲醛、二氧化硫、氨、尼古丁、TVOC等。

(3)用本发明制备的负离子加湿多孔陶瓷，由于其负离子产生的机理完全不同于放电技术，因此可避免现有放电式负离子发生器所带来的臭氧污染、静电等问题，对室内空气的改善作用非常明显。

(4)用本发明制备的负离子加湿多孔陶瓷，随着加湿器不断将负离子释放到空气中，对室内正离子、雾霾和有害气体起到主动净化作用，其效果优于换气式的被动净化。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

按照质量分数配置原料：电气石粉10％，硅藻土20％，造孔剂竹碳20％，粘结剂普通粘土50％。电气石为高纯电气石原矿粉碎后的粉末，电气石含量＞90％，负离子数值20000个/cm³。硅藻土堆积密度0.60g/cm³，比表面积3g/m²。经过研磨后得到泥料，通过注浆成型得到所需形状的成型生坯，经过自然干燥后在按照一定程序升温加热至900℃煅烧2h，降温取出获得负离子加湿多孔陶瓷。将烧成的含电气石的多孔陶瓷安装在空气加湿器出气口，其负离子产率可达1500个/cm³以上。

实施例2

按照质量分数配置原料：电气石粉50％，硅藻土20％，造孔剂淀粉5％，粘结剂普通粘土20％，玻璃粉5％。电气石为高纯电气石原矿粉碎后的粉末，电气石含量＞90％，负离子数值8000个/cm³。硅藻土堆积密度0.40g/cm³，比表面积8g/m²。经过研磨后得到泥料，通过挤出成型得到所需形状的成型生坯，经过自然干燥后在按照一定程序升温加热至800℃煅烧2h，降温取出获得负离子加湿多孔陶瓷。将烧成的含电气石的多孔陶瓷安装在空气加湿器出气口，其负离子产率可达1800个/cm³以上。

实施例3

按照质量分数配置原料：电气石粉20％，硅藻土50％，造孔剂纤维素5％，粘结剂膨润土10％，玻璃粉15％。电气石为高纯电气石原矿粉碎后的粉末，电气石含量＞90％，负离子数值15000个/cm³。硅藻土堆积密度0.50g/cm³，比表面积6g/m²。经过研磨后得到泥料，通过滚压成型得到所需形状的成型生坯，经过自然干燥后在按照一定程序升温加热至700℃煅烧2h，降温取出获得负离子加湿多孔陶瓷。将烧成的含电气石的多孔陶瓷安装在空气加湿器出气口，其负离子产率可达2500个/cm³以上。

实施例4

按照质量分数配置原料：电气石粉10％，硅藻土20％，造孔剂活性碳20％，粘结剂膨润土10％，硼酸盐10％，玻璃粉30％。电气石为高纯电气石原矿粉碎后的粉末，电气石含量＞90％，负离子数值40000个/cm³。硅藻土堆积密度0.50g/cm³，比表面积6g/m²。经过研磨后得到泥料，通过滚压成型得到所需形状的成型生坯，经过自然干燥后在按照一定程序升温加热至500℃煅烧1h，降温取出获得负离子加湿多孔陶瓷。将烧成的含电气石的多孔陶瓷安装在空气加湿器出气口，其负离子产率可达2000个/cm³以上。

实施例5

按照质量分数配置原料：电气石粉10％，硅藻土20％，造孔剂锯末20％，粘结剂膨润土10％，硼酸盐10％，磷酸盐10％，玻璃粉20％。电气石为高纯电气石原矿粉碎后的粉末，电气石含量＞90％，负离子数值40000个/cm³。硅藻土堆积密度0.50g/cm³，比表面积6g/m²。经过研磨后得到泥料，通过滚压成型得到所需形状的成型生坯，经过自然干燥后在按照一定程序升温加热至500℃煅烧1h，降温取出获得负离子加湿多孔陶瓷。将烧成的含电气石的多孔陶瓷安装在空气加湿器出气口，其负离子产率可达2000个/cm³以上。

实施例6

按照质量分数配置原料：电气石粉20％，硅藻土10％，造孔剂稻壳粉20％，粘结剂粘土30％，硅酸盐10％，玻璃粉10％。电气石为高纯电气石原矿粉碎后的粉末，电气石含量＞90％，负离子数值10000个/cm³。硅藻土堆积密度0.30g/cm³，比表面积10g/m²。经过研磨后得到泥料，通过滚压成型得到所需形状的成型生坯，经过自然干燥后在按照一定程序升温加热至600℃煅烧1h，降温取出获得负离子加湿多孔陶瓷。将烧成的含电气石的多孔陶瓷安装在空气加湿器出气口，其负离子产率可达1500个/cm³以上。

实施例7

按照质量分数配置原料：电气石粉30％，硅藻土20％，造孔剂高分子颗粒10％，粘结剂粘土30％，硼酸盐10％。电气石为高纯电气石原矿粉碎后的粉末，电气石含量＞90％，负离子数值15000个/cm³。硅藻土堆积密度0.30g/cm³，比表面积10g/m²。经过研磨后得到泥料，通过滚压成型得到所需形状的成型生坯，经过自然干燥后在按照一定程序升温加热至650℃煅烧1h，降温取出获得负离子加湿多孔陶瓷。将烧成的含电气石的多孔陶瓷安装在空气加湿器出气口，其负离子产率可达1800个/cm³以上。

Claims (7)

1.一种负离子加湿多孔陶瓷，以电气石、硅藻土为主要原料，造孔剂、粘结剂为辅助原料，经过混合、研磨、成型、干燥、煅烧等过程，最终获得具有良好负离子发射功能的多孔陶瓷，可应用于普通家用加湿器出口端，产生富含负离子的湿空气。

2.根据权利要求1所述的负离子加湿多孔陶瓷，配方中陶瓷原料各组分用量的质量分数为：电气石粉10％～50％，硅藻土10％～50％，造孔剂5％～20％，粘结剂25％～50％。

3.如权利要求1所述的负离子加湿多孔陶瓷，其特征是：电气石为高纯电气石原矿晶体或其粉碎后的粉末，电气石含量＞90％，负离子数值不小于2000个/cm³。

4.如权利要求1所述的负离子加湿多孔陶瓷，其特征是：硅藻土堆积密度不大于0.60g/cm³，比表面积不低于3g/m²。

5.如权利要求1所述的负离子加湿多孔陶瓷，其特征是：造孔剂可以是活性炭、竹炭、淀粉、纤维素、锯末、稻壳、有机高分子材料等中的一种或几种混用。

6.如权利要求1所述的负离子加湿多孔陶瓷，其特征是：粘结剂可以是普通粘土、膨润土、玻璃粉、硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐等中的一种或几种混用。

7.权利要求1-6所述的负离子加湿多孔陶瓷的制备方法，包括下列步骤：

(1)将电气石、硅藻土、造孔剂和粘结剂按照一定比例搅拌混合，经过研磨后得到泥料；

(2)将泥料放入陶瓷成型机器中成型，得到所需形状的成型生坯。成型方式可以为现有陶瓷成型的所有方式，包括但不限于注浆成型、挤出成型、手工成型、滚压成型等；

(3)将成型后的生坯经过自然干燥或加热干燥，加热方式包括但不限于鼓风干燥、红外干燥、电热干燥、微波干燥等；

(4)将干燥后的生坯放入窑炉中，按照一定程序升温加热至500℃～900℃煅烧，保温一定时间后，降温取出，获得负离子加湿多孔陶瓷。