CN107694215A

CN107694215A - 一种锌矿化复合烧结活性炭滤芯及其制备方法

Info

Publication number: CN107694215A
Application number: CN201711016222.2A
Authority: CN
Inventors: 王宗星; 夏新星; 闫海虎
Original assignee: China University of Geosciences
Current assignee: China University of Geosciences
Priority date: 2017-10-25
Filing date: 2017-10-25
Publication date: 2018-02-16

Abstract

本发明公开了一种锌矿化复合烧结活性炭滤芯，由以下重量份的原料制成：改性炉甘石粉粒2～200份、改性沸石粉粒2～200份、改性麦饭石粉粒2～200份、改性珊石粉粒2～200份、活性碳粉20～500份、超高分子聚乙烯5～150份。本发明还包括一种锌矿化复合烧结活性炭滤芯的制备方法。本发明首次将改性富锌矿石炉甘石与碳粉等原料按一定比例混合均匀制成烧结活性碳棒，使得矿石在持续通水过程中可以有效缓慢释放锌元素，使出水的锌含量维持在一定范围内保持不变，且达到人体长期对锌所需的要求，具有广泛的应用前景和市场推广价值。

Description

一种锌矿化复合烧结活性炭滤芯及其制备方法

技术领域

本发明涉及活性炭滤芯及其制备方法，尤其涉及一种锌矿化复合烧结活性炭滤芯及其制备方法。

背景技术

锌是人体必需的一种微量元素。科学研究表明，锌是人体生长发育、生殖遗传、免疫、内分泌等重要生理过程中必不可少的物质，它直接参与了核酸、蛋白质的合成、细胞的分化和增殖以及许多重要的代谢，可以促进儿童的智力发育。锌是人体内200多种酶的组成部分，人体内的多种酶需要锌的激活而发挥其活性作用。锌参与对身体发育有密切关系的激素的合成，与锌有关的激素不仅有胰岛素、胰素生长因子还有生长激素和性激素。水是生命之源，在净水器后面再加一个锌矿化滤芯，将纯水锌矿化，可以在日常生活中持续有效的补充人体所需的锌元素。随着人们对健康的渴求，对锌的重要性的认识，市场上补锌营养保健产品逐渐得到推崇，这种可将纯水锌矿化的技术势必会得到广泛应用。

目前，市面上的补锌产品主要有无机锌、有机酸锌和蛋白锌三大类，前两种由于锌的吸收利用率低且存在很多副作用(如恶心、呕吐)，现已被市场淘汰，而蛋白锌虽然解决了上述的问题，但我们知道锌在人体内既不能合成，也不能贮存，只有通过外在细水长流似的补充，才能满足人体长期对锌的需要。

本发明属于一种锌矿化技术，将改性富锌矿石炉甘石与碳粉等原料按一定比例混合均匀制成烧结活性碳棒，所用的矿石经过预处理后，采用了特殊的矿石改性工艺，使得矿石在持续通水过程中可以有效缓慢释放锌元素，使出水的锌含量维持在一定范围内保持不变，且初步鉴定已达到人体长期对锌所需的要求。这种炉甘石锌矿石技术是前所未有的，符合现代人对健康生活的追求，具有很大的市场前景。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种矿化效果好，有效解决反渗透纯净水和自来水缺乏锌元素问题，提高净水机的实用性和健康性的锌矿化复合烧结活性炭滤芯及其制备方法。

本发明的实施例提供一种锌矿化复合烧结活性炭滤芯，由以下重量份的原料制成：改性炉甘石粉粒2～200份、改性沸石粉粒2～200份、改性麦饭石粉粒2～200份、改性珊石粉粒2～200份、活性碳粉20～500份、超高分子聚乙烯5～150份；所述改性炉甘石粉粒通过破碎筛选出，并具有稳定释放锌元素的锌矿化功能，所述改性沸石粉粒能提高碳棒的孔隙结构，并增强吸附性，所述改性麦饭石粉粒具有辅助锌矿化功能增加微量元素和矿物质元素的功能，所述改性珊石粉粒具有调节水源pH功能。

进一步，所述改性炉甘石粉粒的粒径为20～300目，所述改性沸石粉粒的粒径为20～300目，所述改性麦饭石粉粒的粒径为20～300目，所述改性珊石粉粒的粒径为20～300目，所述活性碳粉的粒径为80～200目。

一种锌矿化复合烧结活性炭滤芯的制备方法，包括以下步骤：

S1.按照配比将改性炉甘石粉粒、改性沸石粉粒、改性麦饭石粉粒、改性珊石粉粒、活性碳粉、超高分子聚乙烯混合均匀，并装入模具中；

S2.利用液压机压制，初步成型；

S3.恒温烧制，烧制温度为80～300℃；

S4.冷却至0～100℃，脱模，得到成型活性碳棒；

S5.将活性碳棒切断、粘连、加工为成品，即得到锌矿化复合烧结活性炭滤芯。

进一步，所述步骤S1中，改性炉甘石粉粒通过以下方法制备：将炉甘石经过破碎筛分选出粒径为20～300目的炉甘石粉粒，冲洗干净，再用超声波清洗机洗净，放入改性液中恒温搅拌浸泡，淋滤洗净，放入烘箱中烘干，即得到改性炉甘石粉粒。

进一步，所述改性液为有机酸改性液。

进一步，所述步骤S1中，模具为不锈钢模具。

进一步，所述步骤S2中，液压机施予的压力为0.5～15MPa，稳定压力压制0.1～20s。

进一步，所述步骤S3中，在恒温烧烤箱中烧制0.1～5h。

进一步，所述步骤S4中，利用液压推碳工具进行脱模。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：将改性富锌矿石与碳粉等原料按一定比例混合均匀制成烧结活性碳棒，经过预处理后，采用了特殊的矿石改性工艺，使得矿石在持续通水过程中可以有效缓慢释放锌元素，使出水的锌含量维持在一定范围内保持不变，且达到人体长期对锌所需的要求，这种锌矿石技术是前所未有的，矿化效果好，解决了反渗透纯净水或者某些自来水缺乏锌元素的现实问题，大大提高了净水机的实用性和健康性，具有广泛的应用前景和市场推广价值，广泛适用与市政自来水或乡镇集体供水净化和矿化处理，得到锌矿化水，简单方便。

附图说明

图1是本发明一种锌矿化复合烧结活性炭滤芯的剖面示意图。

图2是本发明中锌矿化复合烧结活性炭滤芯的剖面放大示意图。

图3是本发明一种锌矿化复合烧结活性炭滤芯应用于净水机的一示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本发明的实施例提供了一种锌矿化复合烧结活性炭滤芯，由以下重量份的原料制成：改性炉甘石粉粒2～200份、改性沸石粉粒2～200份、改性麦饭石粉粒2～200份、改性珊石粉粒2～200份、活性碳粉20～500份、超高分子聚乙烯5～150份。

改性炉甘石粉粒的粒径为20～300目，改性炉甘石粉粒通过破碎筛选出，即将炉甘石经过破碎筛分选出粒径为20～300目的炉甘石粉粒，冲洗干净，再用超声波清洗机洗净，放入改性液中恒温搅拌浸泡2h，改性液优选为有机酸改性液，淋滤洗净，放入烘箱中烘干，即得到具有稳定释放锌元素的锌矿化功能的改性炉甘石粉粒。

炉甘石为碳酸盐类矿物方解石族菱锌矿，主含碳酸锌、氧化锌。采挖后，破碎，洗净，晒干，除去杂石。本品性状为块状集合体，呈不规则的块状，灰白色或淡红色。表面粉性，无光泽，凹凸不平，多孔，似蜂窝状。体轻，易碎。无臭，味微涩。经过自主研发的改性方法，将天然矿石原料改性处理后得到的天然锌矿石滤料，是以多空隙结构为主相的改性矿石材料，具有净化效果好、无污染、锌矿化稳定，持续时间长等优点。将其烧制于活性炭粉中得到复合烧结滤芯，具有优良的交换吸附功能，除了可以去除自来水中微米级以上的所有固体、胶体颗粒和部分重金属功能之外，均匀分散在烧结碳滤芯中的复合矿石滤料，能够调节水的pH值至弱碱性并吸附有害物质交换出有益矿物质锌元素。利用前述的天然复合锌矿物滤料，设计研发出具有锌矿化功能的复合烧结碳棒矿化滤芯。将其安装于净水器尾部，实现对水体的矿化，以得到富锌矿化水。

改性沸石粉粒的粒径为20～300目，将沸石经过破碎筛分选出粒径为20～300目的沸石粉粒，冲洗干净，再用超声波清洗机洗净，放入改性液中恒温搅拌浸泡2h，淋滤洗净，放入烘箱中烘干，即得到能提高碳棒的孔隙结构，并增强吸附性的改性沸石粉粒。

改性麦饭石粉粒的粒径为20～300目，将麦饭石经过破碎筛分选出粒径为20～300目的麦饭石粉粒，冲洗干净，再用超声波清洗机洗净，放入改性液中恒温搅拌浸泡2h，淋滤洗净，放入烘箱中烘干，即具有辅助锌矿化功能增加微量元素和矿物质元素的功能改性麦饭石粉粒。

改性珊石粉粒的粒径为20～300目，将珊石经过破碎筛分选出粒径为20～300目的珊石粉粒，冲洗干净，再用超声波清洗机洗净，放入改性液中恒温搅拌浸泡2h，淋滤洗净，放入烘箱中烘干，即得到具有调节水源pH功能的改性珊石粉粒。

活性碳粉的粒径为80～200目。

S1.按照配比将改性炉甘石粉粒、改性沸石粉粒、改性麦饭石粉粒、改性珊石粉粒、活性碳粉、超高分子聚乙烯混合均匀，并装入模具中；在一实施例中，模具为不锈钢模具；

S2.利用液压机压制，液压机施予的压力为0.5～15MPa，稳定压力压制0.1～20s，初步成型；

S3.在恒温烧烤箱中恒温烧制0.1～5h，烧制温度为80～300℃；

S4.冷却至0～100℃，脱模，在一实施例中，利用液压推碳工具进行脱模，得到成型活性碳棒；

S5.将活性碳棒切断，在一实施例中，按照标准尺寸(为市面上标准十寸滤芯大小)切段，粘连，加工为成品，即得到锌矿化复合烧结活性炭滤芯，如图1和图2所示，所述活性炭滤芯应用于净水机。

所述净水机如图3所示，其包括进水口1、端盖2、出水口3、锌矿化复合烧结活性炭滤芯4和滤瓶5。

按照标准尺寸切段，并粘连在端盖2上，以十寸锌矿化复合烧结活性炭滤芯4为例，将其安装在纯水机通用的滤瓶5中，保证上下端盖2的橡胶垫卡死，将滤瓶4的进水口用PE管连接原水水源(水源为去离子纯水)，调整至进水水压为0.1～0.4MPa、1.5L/min～2.2L/min的流量通水即可。

在实验室对滤芯样品进行连续通水测试，实验使用的纯水是将RO反渗透纯水机制出的纯水作为原水水源，连接在滤芯进水口。先以2L/min的流量冲洗滤芯15分钟，然后再按照不同通水累计流量时间点采集水样(20L、150L、1200L、2000L、3500L)，采用50mLPET瓶按照标准水样采集方法采集水样。按照《GB/T5750.12-2006生活饮用水标准》方法检测经过锌矿化碳棒过滤的水和原纯水两个水样的水中锌离子含量，实验数据如下：

表1水样Zn元素实测数据表

从表1中看出利用天然复合矿石滤料经过改性预处理后增加了矿物材料的离子交换吸附能力，能在去处水体中污染物质的同时，保留人体所需的微量元素，并且使用了角闪石来矿化得到锌矿化水。

目前市场上还未有类似产品。该种矿石滤料及其配方可以用于烧结活性炭棒滤芯，也可以应用于颗粒活性炭滤芯，以及挤压活性炭滤芯。该新型锌矿化滤芯能广泛用于普通家庭，为居民提供锌矿化水，保障人体健康。

本发明将改性富锌矿石与碳粉等原料按一定比例混合均匀制成烧结活性碳棒，所用的矿石经过预处理后，采用了特殊的矿石改性工艺，使得矿石在持续通水过程中可以有效缓慢释放锌元素，使出水的锌含量维持在一定范围内保持不变，且达到人体长期对锌所需的要求，这种锌矿石技术是前所未有的，矿化效果好，解决了反渗透纯净水或者某些自来水缺乏锌元素的现实问题，大大提高了净水机的实用性和健康性，具有广泛的应用前景和市场推广价值，广泛适用与市政自来水或乡镇集体供水净化和矿化处理，得到锌矿化水，简单方便。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种锌矿化复合烧结活性炭滤芯，其特征在于，由以下重量份的原料制成：改性炉甘石粉粒2～200份、改性沸石粉粒2～200份、改性麦饭石粉粒2～200份、改性珊石粉粒2～200份、活性碳粉20～500份、超高分子聚乙烯5～150份；所述改性炉甘石粉粒通过破碎筛选出，并具有稳定释放锌元素的锌矿化功能，所述改性沸石粉粒能提高碳棒的孔隙结构，并增强吸附性，所述改性麦饭石粉粒具有辅助锌矿化功能增加微量元素和矿物质元素的功能，所述改性珊石粉粒具有调节水源pH功能。

2.根据权利要求1所述的锌矿化复合烧结活性炭滤芯，其特征在于，所述改性炉甘石粉粒的粒径为20～300目，所述改性沸石粉粒的粒径为20～300目，所述改性麦饭石粉粒的粒径为20～300目，所述改性珊石粉粒的粒径为20～300目，所述活性碳粉的粒径为80～200目。

3.一种如权利要求1或2所述的锌矿化复合烧结活性炭滤芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S2.利用液压机压制，初步成型；

S3.恒温烧制，烧制温度为80～300℃；

S4.冷却至0～100℃，脱模，得到成型活性碳棒；

4.根据权利要求3所述的锌矿化复合烧结活性炭滤芯的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，改性炉甘石粉粒通过以下方法制备：将炉甘石经过破碎筛分选出粒径为20～300目的炉甘石粉粒，冲洗干净，再用超声波清洗机洗净，放入改性液中恒温搅拌浸泡，淋滤洗净，放入烘箱中烘干，即得到改性炉甘石粉粒。

5.根据权利要求4所述的锌矿化复合烧结活性炭滤芯的制备方法，其特征在于，所述改性液为有机酸改性液。

6.根据权利要求3所述的锌矿化复合烧结活性炭滤芯的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，模具为不锈钢模具。

7.根据权利要求3所述的锌矿化复合烧结活性炭滤芯的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，液压机施予的压力为0.5～15MPa，稳定压力压制0.1～20s。

8.根据权利要求3所述的锌矿化复合烧结活性炭滤芯的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，在恒温烧烤箱中烧制0.1～5h。

9.根据权利要求3所述的锌矿化复合烧结活性炭滤芯的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，利用液压推碳工具进行脱模。