CN106587208A

CN106587208A - 一种改善水微观结构性能的矿石球及水处理装置

Info

Publication number: CN106587208A
Application number: CN201611250068.0A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-12-29
Filing date: 2016-12-29
Publication date: 2017-04-26

Abstract

本发明提供了一种改善水微观结构性能的矿石球及水处理装置。其中，对于由电气石矿石研磨粉碎形成的电气石矿石粉，本发明在矿石粉微粒的表面生长多空穴的表面结构，进而再利用生长之后的矿石粉通过粘结形成矿石球，电气石矿石球用于填充到水处理装置的流水或存水腔体之中。利用以上电气石矿石球制得的水处理装置能够起到杀菌、净化、滤毒、改善水微观结构的功效。

Description

一种改善水微观结构性能的矿石球及水处理装置

技术领域

本发明涉及生活用水处理领域，尤其涉及一种改善水微观结构性能的矿石球及水处理装置。

背景技术

大量科学研究证明，饮用水及生活用水的质量与人体健康息息相关。然而，我们日常应用的水往往存在以下方面的问题：首先，由于自然和人为因素的影响，特别是工业废水无序排放引发的地面和地下基本水体环境污染，导致水中对人体有害的Ag、Hg等重金属元素含量超标，这些元素难以通过新陈代谢排出，长期积累在体内会破坏细胞机能，损害人体的神经系统、泌尿系统、免疫系统、血液系统等。其次，自来水消毒时使用含氯元素的消毒剂，造成水中具有残留微量的余氯，氯元素毒性较强，而且长期与人体接触有致癌性。第三，自然状态下，水分子会经其氢键相互结合而形成大分子团，水中的这些大分子团降低了其向细胞的渗透能力，而且大分子团还有可能进一步吸附有害元素的离子和基团，更加不利于人体健康。

随着经济水平提高，人们对饮用水及生活用水的要求从安全、卫生日益向着纯净、保健的方向发展，不但必须消除普通的饮用和生活用水所存在的上述问题，还希望能够提升机体活性，改善生理机能，促进健康。在这样的需求下，以电气石为基本材料的矿石球所具有的改善微观水质结构的功能越来越受到关注，并且近两年开始被大量投入实际应用当中。

电气石是一种天然的气成热液矿石，在南美、中美、欧洲、南非、东南亚以及我国的新疆、内蒙、云南、广西、辽宁等地均有分布。电气石的化学成分和结晶结构都非常复杂，含有硼、硅、碘、硒、锂、镁、钙、钾、钠、铝、锰、铬等元素。品相达到珠宝等级的电气石透明而颜色艳丽，是一种价格不菲的宝石。结晶形态完好的电气石还是一种压电材料，四十年代以前被大量制作压电计、声纳等设备，后来被合成材料所取代。电气石在改善微观水质、促进人体健康方面的功能是在上世纪九十年代逐步发现的，具体来说包括以下几方面：一是受热后发生跃迁作用而释放出远红外线，波长范围2-18微米，这个波长非常易于人体吸收，可以促进血液循环和新陈代谢；二是与水接触可以产生负离子，因为电气石自带极化电场，可以促进水分子电解，形成H+离子和OH－离子，其中H＋离子易挥发，OH－离子与其它水分子结合形成负电荷羟基离子，使水呈现弱碱性；负电荷羟基离子与人体接触并进入人体，可以杀菌抑菌、中和体内酸性物质、促进皮肤表面有机代谢物分解；第三，电气石自带极化电场可以吸附水中的重金属离子，从而避免了这些元素成分进入人体产生毒性作用；第四，电气石自带极化电场破坏水的大分子团中氢键结合的稳定性，因此在水温保持较低的情况下也能使水中的大分子团分裂，形成小分子团，从而克服大分子团渗透性差、包裹有害元素的不良影响；第五，电气石本身可以释放一些人体需要的微量元素，如碘、硒、钙、钾等。

电气石在水处理中的应用形态包括以下两种：一是将电气石矿石研磨粉碎形成的矿石粉；二是将电气石矿石粉与粘土、硅藻土、助剂（如含金属成分粉末、着色剂、玻璃质成型剂中的一种或多种）和其它保健功能成分（如麦饭石）的粉末加水混合、制粒、烘干、烧结形成以电气石作为主要有效成分的陶瓷质矿石球。相比于粉末形态，电气石矿石球可以填装在水处理装置的壳体容器当中直接应用，使得水处理装置的产品结构更为简单，应用范围更加广泛，例如可以将矿石球填充在水龙头、储水箱、净水器等产品当中；并且，通过在原料中增加保健功能成分，使得水处理效果更为全面均衡。

然而，电气石矿石球在性能上仍然存在一些缺陷：首先，作为有效成分的电气石矿石粉在矿石球中含量有限，只能占原料总质量的15-35 wt%，如果再增高则难以烧结成型，而且电气石矿石粉容易因混合不均匀而在烧结后聚团分布，影响性能；二是矿石球的陶瓷质形态过度致密，降低了电气石成分与水的接触性，不利于远红外线、负离子等释放，也削弱了电气石自带极化电场与外界的作用；三是对重金属元素依靠电气石成分的电场吸附，吸附力较弱，容易重新释放至水体。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种改善水微观结构性能的矿石球水处理装置。其中，对于由电气石矿石研磨粉碎形成的电气石矿石粉，本发明在矿石粉微粒的表面生长多空穴的表面结构，进而再利用生长之后的矿石粉通过粘结形成矿石球，电气石矿石球用于填充到水处理装置的流水或存水腔体之中。

本发明提供了一种改善水微观结构性能的矿石球，其特征在于，所述矿石球内部密布空洞，矿石球表面和内部空洞壁面分布有电气石矿石粉微粒，并且所述电气石微粒的表面包裹有规则空穴蔟聚的晶形；并且，所述矿石球按照如下方法制成：

取电气石矿石为原料，研磨粉碎为电气石矿石粉微粒；将电气石矿石粉投入水中并且充分搅拌形成悬混液；取硅酸钠溶解制成硅酸钠水溶液；取偏铝酸钠溶液；将硅酸钠水溶液以及偏铝酸钠溶液同时缓慢滴加至该电气石矿石粉悬混液当中；调节滴加后的悬混液至中性后保持加热；采集从悬混液沉淀的粉末，烘干沉淀的粉末后高温煅烧，煅烧后的粉末形成表面生长多空穴结构的电气石矿石粉微粒；将所述表面生长多空穴结构的电气石矿石粉、氮化硅粉末以及助剂加入胶状体浆中并混合均匀，形成预制浆料；将所述预制浆料冷却、静置后投入造粒机进行球形造粒，形成矿石球坯；筛选粒径符合要求的矿石球坯冷却至零下进行冷凝固；然后将球坯升温并干燥；将干燥之后的球坯恒温加热，使电气石矿石粉、氮化硅粉末与胶状体成分烧结成型，形成内部具有多空洞的电气石矿石球。

本发明提供了一种改善水微观结构性能的矿石球的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

优选的是，所述电气石矿石为天然电气石矿石，并且研磨粉碎为300-350目筛的电气石矿石粉。

优选的是，所述硅酸钠为，其中模数n取值3.1-3.7。

优选的是，滴加硅酸钠与偏铝酸钠时二者的摩尔比为1:1；并且滴加后的悬混液保持60摄氏度。

优选的是，煅烧从悬混液沉淀的粉末的温度为600-800摄氏度。更为优选的是，煅烧从悬混液沉淀的粉末的温度不高于780摄氏度。

优选的是，所述胶状体浆为酚醛树脂或者明胶溶液；所述助剂为磷酸。

本发明提供了一种改善水微观结构性能的矿石球水处理装置，包括：入水口、中空腔体以及出水口，其特征在于，所述中空腔体内填充按照以上方法制备的具有多空穴微观结构的电气石矿石球。

优选的是，所述改善水微观结构性能的矿石球水处理装置为以下任意一种：水龙头、水过滤器、水净化器、储水罐、水喷头。

本发明通过生长多空穴的微观结构，使得电气石通过自身极化电场吸引的重金属元素离子进一步受到空穴结构的吸附作用，增加了对这些有害元素的去除效果；并且，水和热量能够渗透通过空穴而与电气石接触，从而使电气石释放远红外线、负离子、其它有益微量元素以及破坏水的大分子团的能力得以充分发挥。利用以上电气石矿石球制得的水处理装置能够起到杀菌、净化、滤毒、改善水微观结构的功效。

附图说明

图1为本发明优选实施例的电气石矿石球加工流程示意图；

图2为本发明优选实施例的矿石球水处理装置结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。

本发明提供了一种改善水微观结构性能的矿石球水处理装置，该水处理装置填充大量以电气石为主要有效成分的矿石球颗粒，利用电气石的吸附有害重金属元素、释放远红外线、产生负离子、释电破坏水的大分子团等有益效果，改善水的微观结构，生成安全、纯净、保健的饮用和生活用水。

本发明在矿石粉微粒的表面生长多空穴的结构，进而再利用生长之后的矿石粉通过多孔粘结成型形成矿石球。具有多空穴的矿石球微观结构增加了其吸附作用和通透性，使电气石微粒的作用更加充分地得到发挥。为了生成所述多空穴电气石矿石球，以天然的电气石矿物为原料，按照图1所示流程进行加工。

取电气石矿石为原料，研磨粉碎为300-350目筛的电气石矿石粉微粒；将电气石矿石粉投入水中并且充分搅拌形成悬混液；取硅酸钠（,其中n为模数，表示与的摩尔比，是决定硅酸钠黏度性能的重要参数，本实施例取值3.1-3.7）溶解于温度在60摄氏度以上的水中，制成硅酸钠水溶液；取偏铝酸钠溶液；将硅酸钠水溶液以及偏铝酸钠溶液同时缓慢滴加至该电气石矿石粉悬混液当中，其中硅酸钠与偏铝酸钠的摩尔比为1:1；将滴加后的悬混液保持60摄氏度，充分搅拌；调节滴加后的悬混液至中性后保持加热至60摄氏度，并采集从悬混液沉淀的粉末，烘干沉淀的粉末后高温煅烧，煅烧温度600-800摄氏度，优选不高于780摄氏度，最优为750摄氏度；煅烧后的粉末形成表面生长多空穴结构的电气石矿石粉微粒。电气石矿石粉微粒为表面多空穴结构生长提供了良好的基体，硅酸钠水溶液因模数较高因而具有较大黏性，从悬混液中沉淀下来的电气石矿石粉微粒表面附着了硅酸钠与偏铝酸钠的混合成分，在高温煅烧过程中，达到400摄氏度以上，硅酸钠与偏铝酸钠混合成分开始结晶，达到600摄氏度以上则结晶比较完全，形成大量规则空穴蔟聚的晶形，特别是在750摄氏度时，晶形均匀包裹电气石矿物粉微粒，空穴的孔洞构成了高通透性的通道，使水可以渗透进来而与电气石充分接触，多空穴的比表面积也增强了吸附性。

将生长多空穴结构的电气石矿石粉通过多孔粘结成型工艺，形成本发明应用的矿石球颗粒。所述多孔粘结成型工艺具体包括：取温度60-75摄氏度的胶状体浆，将所述表面生长多空穴结构的电气石矿石粉、氮化硅粉末以及助剂加入胶状体浆中并混合均匀，形成预制浆料；其中所述胶状体为酚醛树脂或者明胶溶液；所述助剂为磷酸；其中，氮化硅粉末质量占预制浆料的40-45 wt%，所述电气石矿石粉质量占预制浆料的15－18 wt%，助剂质量占预制浆料的10-15 wt%。将所述预制浆料冷却至0-10摄氏度，优选为10摄氏度，静置30－60分钟，然后投入造粒机进行球形造粒，形成矿石球坯，筛选粒径5－15mm的矿石球坯进入下一个工序，优选粒径为5mm。对于筛选出来的矿石球坯，冷却至－20至－30摄氏度进行冷凝固，冷凝固时间为24－36小时，使球坯完全凝固；在球坯内部生成冰晶；然后将球坯升温到0-5摄氏度，干燥12－16小时以便干燥球坯，在干燥过程中，冰晶升华去除。将干燥之后的球坯在750-780摄氏度的温度区间恒温加热5-7小时，使电气石矿石粉、氮化硅粉末与胶状体成分烧结成型，并且在原冰晶分布位置形成空洞；烧结过程中，助剂磷酸生成具有粘结作用的磷酸盐，降低了烧结所需之温度；将烧结温度保持于低于780摄氏度的恒温，避免了电气石微粒表面生长的空穴晶形因过热和温度波动而崩坏，优选的烧结温度为750摄氏度。最终，获得内部具有多空洞的电气石矿石球。

按照上述方法得到的具有多空穴微观结构的电气石矿石球，其所形成的致密粘结球体的内部密布空洞，分布在球体表面以及内部空洞壁面的电气石微粒包裹大量规则空穴蔟聚的晶形，因而，电气石矿石球具有很强的通透性，显著增大了电气石与水的接触面积，有利于负离子和远红外线释放，从而保持水的弱碱性并且促进水的大分子团分解；电气石表面的空穴晶形增加了对重金属元素的吸附。

在制得以上具有多空穴微观结构的电气石矿石球的基础上，本发明的水处理装置在其壳体内部用于流水或者存水的中空腔体中填充大量该电气石矿石球颗粒。如图2所示的矿石球水处理装置，包括入水口1、中空腔体2以及出水口3；其中，所述中空腔体内填充按照以上方法制备的具有多空穴微观结构的电气石矿石球4，该电气石矿石球粒径5-15mm，其中优选为5mm。矿石球水处理装置为以下任意一种：水龙头、水过滤器、水净化器、储水罐、水喷头。

作为优选方案，所述水处理装置为水龙头。更进一步优选的是，所述出水口为出水网片，所述出水网片上密布出水孔。该水龙头既可以作为饮用水龙头，也可以作为提供洗手、洗澡、浇花、养鱼等生活用水的水龙头。其中，水自入水口1进入中空腔体2，在流经中空腔体2的过程中受到电气石矿石球4的充分处理，包括：释放出远红外线，产生负离子使水呈现弱碱性、吸附水中的重金属离子、使水中的大分子团分裂、释放人体需要的碘、硒、钙、钾等微量元素，从而起到杀菌、净化、滤毒、改善水微观结构的功效。

以上实施例仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同。

Claims

1.一种改善水微观结构性能的矿石球，其特征在于，所述矿石球内部密布空洞，矿石球表面和内部空洞壁面分布有电气石矿石粉微粒，并且所述电气石微粒的表面包裹有规则空穴蔟聚的晶形；并且，所述矿石球按照如下方法制成：

2.一种改善水微观结构性能的矿石球的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的改善水微观结构性能的矿石球的制作方法，其特征在于，所述电气石矿石为天然电气石矿石，并且研磨粉碎为300-350目筛的电气石矿石粉。

4.根据权利要求3所述的改善水微观结构性能的矿石球的制作方法，其特征在于，所述硅酸钠为，其中模数n取值3.1-3.7。

5.根据权利要求4所述的改善水微观结构性能的矿石球的制作方法，其特征在于，滴加硅酸钠与偏铝酸钠时二者的摩尔比为1:1；并且滴加后的悬混液保持60摄氏度。

6.根据权利要求5所述的改善水微观结构性能的矿石球的制作方法，其特征在于，煅烧从悬混液沉淀的粉末的温度为600-800摄氏度。

7.根据权利要求6所述的改善水微观结构性能的矿石球的制作方法，其特征在于，煅烧从悬混液沉淀的粉末的温度不高于780摄氏度。

8.根据权利要求6至7所述的改善水微观结构性能的矿石球的制作方法，其特征在于，所述胶状体浆为酚醛树脂或者明胶溶液；所述助剂为磷酸。

9.一种改善水微观结构性能的矿石球水处理装置，包括入水口、中空腔体以及出水口，其特征在于，所述中空腔体内填充根据以上任意一项权利要求所述的电气石矿石球。

10.根据权利要求9所述的矿石球水处理装置，其特征在于，所述改善水微观结构性能的矿石球水处理装置为以下任意一种：水龙头、水过滤器、水净化器、储水罐、水喷头。