CN107126765A - 一种陶瓷过滤净化材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种陶瓷过滤净化材料，主要材料为高岭土，其高岭土掺入量为20%～80%，电气石、镭石、稀土、结晶石英、粘土、硼砂粉、发泡剂、催化剂、椰壳活性炭、氧化钛、氧化锆均作为辅料，其辅料的掺入总量为20%～80%，内部和表面均匀分布不规则孔径不一的过滤孔，其过滤孔的径为0.01微米（10纳米）～500微米（0.5毫米）、过滤孔容积为0.02～1.5cm³/g，表面划痕硬度达6级、抗压硬度为100～170kg/cm²，重量为0.09～0.21g/cm³，一侧孔径大、相对侧孔径小的锥型结构。制备时将其主料和其辅料研磨并用100～150目筛网进行筛选，部分研磨至1～3微米颗粒；在摄氏60～80度条件下边烧制边混炼；压制成型；将陶泥在摄氏800～1300度的温度下烧制成陶瓷制品。硬度高，环保健康，可重复利用。

Description

一种陶瓷过滤净化材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种能够过滤空气、水的陶瓷材料及其制备方法，尤其是一种能够吸附空气中苯、甲醛等有害物质，具有净化效率高、硬度高、功能多、质量轻、可塑形、可复合、可托附（反复利用）、可回收、不染菌、节能环保，改善过滤后水的质量等优点的陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

目前市场上高效空气过滤器称之为(HEPA)、多数采用微细玻璃纤维、纸等作为过滤介质的HEPA或采用PP喷绒材料或采用纸喷绒材料等方法，实现空气中细小颗粒的过滤（最高可达0.3微米）、同时通过增加活性炭粉层过滤有害气体、增加海绵层粗过滤、增加冷触媒层实现异味烟味过滤，生产工序和工艺复杂、成本高、能耗大、回收再利用困难、生产和报废会产生环境污染等问题；采用无纺布等承载陶瓷和谷糠炭的陶瓷滤芯生产工艺繁杂，成本相对较高、运输不便（易碎）。

目前市场上净水用滤芯多采用PP棉层滤芯、超滤层滤芯、椰壳活性炭滤芯、RO反渗透膜滤芯等多级过滤组合进行水净化，部分有采用陶瓷滤芯的滤芯也是内嵌入活性炭滤芯结合的方法，多级过滤的滤芯都存在定期更换滤芯对环境造成二次污染、生产工艺复杂、消费者依赖性产生二次采购成本等问题。多数陶瓷滤芯强度不够容易产生裂痕、清洗频繁等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种陶瓷过滤材料及其制备方法，本陶瓷材料在吸附饱和到一定程度、可通过水洗、风吹、超声波清洗、高温烘烤或回炉烧制等方法实现颗粒物和有害物质脱附、即可实现反复利用，可有效节约成本，烧制成的陶瓷空气和水滤芯，相对PP等材料硬度大、相同孔径的时候风阻系数更小，相比传统材料同体积微孔更多、因此容尘量更高；可净化除菌、除味、释放负离和子氧气、小分子水团，本产品过滤孔径可达6纳米、有效过滤空气和水中的大肠杆菌、甲醛、苯、氨等有害物质功能（椰壳碳纤维、催化剂和微孔可有效阻挡和祛除甲醛苯等有害物质和异味、阻挡0.5～1微米的大肠杆菌等更细小的有害病菌），同时释放负离子、氧气、氢气离子（空气中和水中的流动水分子、流经富镁托玛琳晶石时会产生自然电解现象、瞬间电解水分子H2O、产生H+/OH-/H3O2/4H+/O2）；可使空气更清新、养分更高；6纳米水分子通过电解可以达到更小的纳米小分子团水、可使水更安全干净、口感更好、更多矿物质、更高人体吸收效率、更多功效性能；且具有高硅晶的硬度，运输和安装极为方便，重量轻，外形可塑性强，可根据功能要求采用折叠形（波纹）、增加了3～8倍以上比表面积，极高的减少阻力、提高净化效率；圆柱、方形、长方形、梯形、U形等各种外形，可广泛应用各种净化器材配套，净化效率可定制，采用多层孔距不同的瓷泥复合烧制技术、可在一块净化器上实现初级过滤、细过滤、高效过滤甚至超高效过滤，多功能复合，通过过滤层功能的区分、可实现初级过滤层、除菌层、祛除甲醛氨苯和TOVC等有害颗粒的碳层、增加负离子氧气的托玛琳层等多功能复合，常用添加活性炭、纳米矿晶、托玛琳晶石、雷石、硅藻土、冷触媒、催化剂、植物纤维等实现不同的更能复合；不会滋生染菌，陶瓷制品为高温烧制成品、产品本身不会滋生细菌(陶瓷产品已经通过国际认证是不会滋生细菌的产品）；节能环保，产品生产过程使用能耗极低（天然气<0.8 m3/ m3；电量<0.08kwh/m3）、不产生废气、可反复利用、不会产生社会和环境污染问题，即使损坏报废处理也可以碾碎作为农作物和植物生长的土壤和肥料（产品主要材料就是土、本身所含矿物质等相比大多数土壤更高）。

为解决上述技术问题本发明采用如下技术方案：一种陶瓷过滤净化材料，其特征在于由下述重量配比的原料制成：主要材料为高岭土，其高岭土掺入量为20%～80%，电气石、镭石、稀土、结晶石英、粘土、硼砂粉、发泡剂、催化剂、椰壳活性炭、氧化钛、氧化锆均作为辅料，其辅料的掺入量总量为20%～80%，其主料与辅料混炼为主要成分为高岭土，硼砂粉，发泡剂，粘土和结晶石英的初级过滤层，其主料与辅料混炼为主要成分为高岭土，稀土和冷触媒的除菌层，其主料与辅料混炼为主要成分为高岭土，电气石，镭石氧化钛，氧化锆，椰壳活性碳，发泡剂，催化剂的电解吸附层，其初级过滤层，除菌层和电解吸附层紧密复合粘接，能够在混合烧制过程中发泡，使内部产生具有一定内径的孔，并且能够吸附通过本材料的有害物质，为水中增加微量元素和矿物质，其中电气石能够电解水使通过内部细微孔的水瞬间电解，产生有益于人体的离子；其内部和表面均匀分布不规则孔径不一的过滤孔，其过滤孔的径为0.01微米（10纳米）～500微米（0.5毫米）、过滤孔容积为0.02～1.5cm³/g，表面划痕硬度可达6级、抗压硬度为100～170kg/cm²，重量为0.09～0.21g/cm³，在保证实现预定过滤效果的前提下大大增加了耐冲击性能，方便大规模运输，提高了成品率和运输良率，其主要材料和辅料混合烧制为一侧孔径大、相对一侧孔径小的锥型结构，可在实际应用中将孔径小的一侧设置为外侧首先接触被过滤物的一侧，方便使用过程中进行反冲洗，避免了传统滤芯材料需要经常更换的缺点，大大提高使用寿命。

优选的，其主要材料高岭土与不同辅料混合方后采用功能性分层结构复合分布于整体中，可以根据不同功能的需要对各个层进行调整。

优选的，其辅料中电气石为富含矿物并能配合过滤孔径产生的细小水流，自然电解水的富镁托玛琳晶石，在水流和材料本身孔径的综合作用下自动电解一部分水产生H+/OH-/H3O2/4H+/O2，改善水质。

陶瓷过滤净化材料的制备方法，其特征在于包括下列工艺步骤：

将其主料和其辅料研磨并用100～150目筛网进行筛选，保证原料颗粒直径均一；

根据精细过滤需要，取20%～80%的主料和辅料混合物研磨至1～3微米颗粒；

在摄氏60～80度条件下边烧制边混炼、得到可塑性的均匀陶泥混合材料，能自然形成分层结构，进而达到过滤孔径外小内大的成品；

用成型模具压制成型；

根据功能要求将陶泥在摄氏800～1300度的温度下烧制成陶瓷制品，低温烧制不破坏陶瓷内过滤结构和其作用的成分；

优选的，其研磨采用可将物料精细研磨至30纳米颗粒的球形研磨机，能保证烧制生成的过滤孔孔径在要求范围内。

优选的，上述混炼为按设计的不同功能性分层来进行分层混炼，从而形成具有不同功能层的陶瓷过滤材料，并采用经过严格研磨过的材料进行分层混炼从而形成孔径不一的过滤孔不均匀分布的状态，进而形成锥形结构。

本发明的有益效果是：陶瓷材料具有净化效率高、硬度高、功能多、质量轻、可塑形、可复合、可托附（反复利用）、可回收、不染菌、节能环保等优点，能广泛应用于空气净化和水净化产品、同时也可用生活保健等，净化效率高、硬度高、功能多、质量轻、可塑形、可复合、可托附（反复利用）、可回收、不染菌、节能环保，能主动吸附空气中的甲醛、苯、氨等有害气体和水中的有害病菌；即可净化除菌、除味、释放负离和子氧气、小分子水团流经富镁托玛琳晶石时会产生自然电解现象、瞬间电解水分子H2O、产生H+/OH-/H3O2/4H+/O2）；可使空气更清新、养分更高；纳米水分子通过电解可以达到更小的纳米小分子团水、可使水更安全干净、口感更好、更多矿物质可供被人体吸收，本发明采用陶瓷基体，低温混炼烧制，在使用一段时间后沉积的杂质无法完全靠反冲洗来冲净即可回炉灼烧，将杂质焚灰后吹风清理。

附图说明

图1为实施例1的层分布结合示意图；

其中：1-初级过滤层，2-除菌层，3-电解吸附层。

具体实施方式

下面选取本发明的几个优选实施例进行详细描述。

实施例1

将各种材料分别研磨，主材高岭土掺入比例70～80％、辅材结晶石英、粘土、椰壳活性炭、硼砂粉、发泡剂、氧化钛、氧化锆、硼砂粉等掺入比例20～30％，所述主料与辅料混炼为主要成分为高岭土，硼砂粉，发泡剂，粘土和结晶石英的初级过滤层1，所述主料与辅料混炼为主要成分为高岭土，稀土和冷触媒的除菌层2，所述主料与辅料混炼为主要成分为高岭土，电气石，镭石氧化钛，氧化锆，椰壳活性碳，发泡剂，催化剂的电解吸附层3，所述初级过滤层，除菌层和电解吸附层紧密复合粘接，在摄氏60～80度低温混炼，再通过钢模压制成波纹型表面，高低温(800～1300摄氏度)烧制成型、过滤孔径为50～100微米、制成长宽厚为350*250*10mm波纹板，用于过滤100微米以上颗粒物灰尘等。

陶瓷过滤净化材料的制备方法，包括下列工艺步骤：

将其主料和其辅料研磨并用130目筛网进行筛选；

取一半主料和辅料研精细磨至1～3微米颗粒；

在摄氏60度条件下边烧制边混炼，得到可塑性的均匀陶泥混合材料，并形成最外侧的粗滤层1，中间的吸附层2和深度过滤电解层3；

用成型模具压制成型单面开口的筒状；

根据功能要求将陶泥在摄氏800～1300度的温度下烧制成陶瓷制品；

实施例2

将各种材料分别研磨，主材高岭土掺入量30～50％、辅材结晶石英、椰壳活性炭、催化剂、富镁托玛琳晶石、镭石、氧化钛、氧化锆、硼砂粉等掺入比例50～70％，其中占辅材中比重最高的为椰壳活性炭，低温成型、滚球机制成1～3mm直径圆球、高温烧制成球状陶瓷颗粒，用于吸附空气中的甲醛、苯、TOVC等有害气体等；

陶瓷过滤净化材料的制备方法，包括下列工艺步骤：

将其主料和其辅料研磨并用130目筛网进行筛选；

取一半主料和辅料研精细磨至1～3微米颗粒；

在摄氏60度条件下边烧制边混炼，得到可塑性的均匀陶泥混合材料；

用成型模具压制成型单面开口的筒状；

根据功能要求将陶泥在摄氏120度的温度下烧制成陶瓷制品；

实施例3

将各种材料分别研磨，主材高岭土掺入比例50～70％、辅材结晶石英、电气石、富镁托玛琳晶石、镭石、粘土、硼砂粉、催化剂、氧化钛、氧化锆、硼砂粉等掺入比例30～50％，其中占辅材中比重最高的材料为电气石，所述主料与辅料混炼为主要成分为高岭土，硼砂粉，发泡剂，粘土和结晶石英的初级过滤层，所述主料与辅料混炼为主要成分为高岭土，稀土和冷触媒的除菌层，所述主料与辅料混炼为主要成分为高岭土，电气石，镭石氧化钛，氧化锆，椰壳活性碳，发泡剂，催化剂的电解吸附层，所述初级过滤层，除菌层和电解吸附层紧密复合粘接，钢模压制成波纹型表面高低温烧制成型、过滤孔径为0.05～0.1微米、制成长宽厚为350*250*8mm波纹板，用于净化过滤气体中异味、花粉等>0.3微米以上颗粒物、增加负氧离和氢氧离子等有益健康的养分；

陶瓷过滤净化材料的制备方法，包括下列工艺步骤：

将其主料和其辅料研磨并用130目筛网进行筛选；

取一半主料和辅料研精细磨至1～3微米颗粒；

在摄氏60度条件下边烧制边混炼，得到可塑性的均匀陶泥混合材料；

用成型模具压制成型单面开口的筒状；

根据功能要求将陶泥在摄氏800～1300度的温度下烧制成陶瓷制品。

以上其的实施例仅仅是对本发明的实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进或用相似辅材进行替换，均应落入到本发明的保护范围，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (6)

1.一种陶瓷过滤净化材料，其特征在于由下述重量配比的原料制成：主要材料为高岭土，所述高岭土掺入量为20%～80%，电气石、镭石、稀土、结晶石英、粘土、硼砂粉、发泡剂、催化剂、椰壳活性炭、氧化钛、氧化锆均作为辅料，所述辅料的掺入量总量为80%～20%，所述主料与辅料混炼为主要成分为高岭土，硼砂粉，发泡剂，粘土和结晶石英的初级过滤层，所述主料与辅料混炼为主要成分为高岭土，稀土和冷触媒的除菌层，所述主料与辅料混炼为主要成分为高岭土，电气石，镭石氧化钛，氧化锆，椰壳活性碳，发泡剂，催化剂的电解吸附层，所述初级过滤层，除菌层和电解吸附层紧密复合粘接，各层内部和表面分布过滤孔，所述过滤孔的孔径为0.01微米（10纳米）～500微米（0.5毫米），且所述过滤孔孔径大小分开呈不均匀分布，过滤孔容积为0.02～1.5cm³/g，表面划痕硬度可达6级、抗压硬度为100～170kg/cm²，重量为0.09～0.21g/cm³，所述主要材料和辅料混合烧制为不均匀分布的一侧孔径大、相对一侧孔径小的锥型结构。

2.如权利要求1所述的一种陶瓷过滤净化材料，其特征在于所述主要材料高岭土与不同辅料按功能性分层混合复合分布于整体中。

3.如权利要求1所述的一种陶瓷过滤净化材料，其特征在于所述电气石为富含矿物并能配合过滤孔径产生的细小水流，自然电解水的富镁托玛琳晶石。

4.一种如权利要求1所述的陶瓷过滤净化材料的制备方法，其特征在于包括下列工艺步骤：

将所述主料和所述辅料研磨并用100～150目筛网进行筛选；

根据精细过滤需要，取20%～80%的主料和辅料混合物研磨至1～3微米颗粒；

在摄氏60～80度条件下边烧制边混炼、得到可塑性的均匀陶泥混合材料；

用成型模具压制成型；

根据功能要求将陶泥在摄氏800～1300度的温度下烧制成陶瓷制品。

5.如权利要求7所述的陶瓷过滤净化材料的制备方法，其特征在于所述研磨采用可将物料精细研磨至30纳米颗粒的球形研磨机。

6.如权利要求7所述的陶瓷过滤净化材料的制备方法，其特征在于所述混炼为按设计的不同功能性分层来进行分层混炼，并采用经过严格研磨过的材料进行分层混炼。