CN110436904A - 一种负离子功能性陶土颗粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种负离子功能性陶土颗粒及其制备方法，由下列重量份原料制成：三氧化硼10～20份、三氧化二铝20～30份、二氧化硅25～35份、麦饭石天然矿石8～12份、三氧化二铁5～15份、氧化镁4～6份、氧化亚铁1～3份、氧化钠0.5～1.5份、氧化钙0.2～0.8份、氧化钾0.4～0.6份、五氧化二磷0.2～0.8份、氧化锂0.008～0.012份、高纯度稀土精矿0.08～0.1份和活性催化剂0.2～0.6份。通过本发明配方和工艺制成的负离子功能陶土颗粒不仅负离子释放量大幅提高，且所有材质安全可靠，烧制出的陶土颗粒可以灵活便捷的使用在康养和理疗保健等各个领域。

Description

一种负离子功能性陶土颗粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及环保养生技术领域，具体是一种负离子功能性陶土颗粒及其制备方法。
背景技术
负离子的产生形式包括多种，但是最主要的方式有空气负离子发生器和固体负离子发生器两个形式。空气负离子发生器形式是高压电晕电离空气并伴随风扇吹拂，但是该应用形式单一，场合局限。固态负离子发生器的作用原理，一种是使用具有放射性材质的石材，该种天然放射性元素主要有三种(镭、钍、钾)，以上三种元素的自然衰变会产生射线，仅α射线具有有效的电离性，而β、γ射线因有较强的穿透力而对人不利，掌控不好反倒会对人体造成不良的后果。另一种采用传统含硼为特征的铝、钠、铁、锂环状结构的硅酸盐物质，利用其热电性和压电性特性产生高达100万电子伏特静电使周围空气电离，被击中的电子附着于邻近的水和氧气分子上并使它们转化为空气负离子，但传统加工手段制成的粉颗较粗、煅烧温度过高使得最终产品的负离子释放量较低。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种负离子功能性陶土颗粒及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种负离子功能性陶土颗粒，由下列重量份原料制成：三氧化硼10～20份、三氧化二铝20～30份、二氧化硅25～35份、麦饭石天然矿石8～12份、三氧化二铁5～15份、氧化镁4～6份、氧化亚铁1～3份、氧化钠0.5～1.5份、氧化钙0.2～0.8份、氧化钾0.4～0.6份、五氧化二磷0.2～0.8份、氧化锂0.008～0.012份、高纯度稀土精矿0.08～0.1份和活性催化剂0.2～0.6份。
对上述方案优选地，由下列重量份原料制成：三氧化硼15份、三氧化二铝25份、二氧化硅30份、麦饭石天然矿石10份、三氧化二铁10份、氧化镁5份、氧化亚铁2份、氧化钠1份、氧化钙0.5份、氧化钾0.5份、五氧化二磷0.5份、氧化锂0.01份、高纯度稀土精矿0.09份和活性催化剂0.4份。
优选地，所述高纯度稀土精矿由以下重量百分含量的组分组成：0.1～5％三氧化二钆、0.1～2％氧化镝、0.1～2％氧化铒、0.1～1％氯化钕、0.1～1％氧化铋、0.1～1％氧化钇、0.05～1％氧化钐、0.05～1％氧化铕，其余成分为粘土。
优选地，所述活性催化剂选自氧化镧、氧化镨、氧化铷或氧化铈中的一种。
本发明还公开了上述负离子功能性陶土颗粒的制备方法，包括如下步骤：
S1.对三氧化硼、三氧化二铝、二氧化硅、麦饭石天然矿石、三氧化二铁、氧化镁、氧化亚铁、氧化钠、氧化钙、氧化钾、五氧化二磷和氧化锂分别进行选矿，清洗烘干，去除杂质；
S2.将上述S1的选矿制作成细粉体；
S3.将高纯度稀土精矿研磨成粉，过1200～2000目筛；
S4.将S1、S2和S3制成的粉末按所述重量份均匀混合；
S5.将S4的混合粉体加入至聚乙烯醇的水溶液内，高速搅拌；
S6.在S5所得产物内加入粘性高岭土混合物均匀；
S7.将S6所得混合物进行脱水处理，再进行充分干燥；
S8.将S7干燥的产物进行高温恒温煅烧。
优选地，S2.将S1的选矿用气流磨加工法制作成细粉体，再将该细粉体过2000～3000目筛，增加该细粉体的比表面积。
优选地，S5.所述聚乙烯醇与混合粉体的重量比等于1∶(1～3)。
优选地，S6.所述粘性高岭土与S5的产物的重量比等于1∶(1～5)。
优选地，S7.脱水干燥至含水量3～5wt.％。
优选地，S8.烧结温度980～1020℃，恒温40min以上。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果如下：
在传统含硼为特征的铝、钠、铁、锂环状结构的硅酸盐物质配方基础之上，添加微量高纯度稀土精矿、麦饭石天然矿石和高岭土。该高纯度稀土精矿只释放安全剂量的α射线，并且α射线的特性在空气内的射程只有几厘米，只要一张纸或健康的皮肤就能挡住，使用很安全；α射线有很强的电离特性，所到之处很容易引起周围空气和水分子电离。同时进一步通过制备工艺的改进，采用气流磨加工制作超细颗粒，采用不同目筛过滤，离心机均匀混合、使得稀土精矿颗粒被硼系硅酸盐材料超细颗粒充分包裹，再结合降低烧制温度等形式而使最终烧制出来的陶土颗粒负离子释放量大幅增加。同时加入的麦饭石天然矿石，吸附杂质、除菌和净化空气的作用明显提高。去除了传统陶瓷配方的氧化钡、二氧化钛等有害的物质或潜在有害物质，使得采用上述配方和工艺制成的负离子功能陶土颗粒不仅负离子释放量大幅提高，且所有材质安全可靠，烧制出的陶土颗粒可以灵活便捷的使用在康养和理疗保健等各个领域。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施例做详细说明。
实施例1
一种负离子功能性陶土颗粒，由下列重量份原料制成：三氧化硼15份、三氧化二铝25份、二氧化硅30份、麦饭石天然矿石10份、三氧化二铁10份、氧化镁5份、氧化亚铁2份、氧化钠1份、氧化钙0.5份、氧化钾0.5份、五氧化二磷0.5份、氧化锂0.01份、高纯度稀土精矿0.09份和活性催化剂-0.4份。
所述高纯度稀土精矿由以下重量百分含量的组分组成：2.5％三氧化二钆、1％氧化镝、1％氧化铒、0.5％氯化钕、0.5％氧化铋、0.5％氧化钇、0.5％氧化钐、0.5％氧化铕，其余成分为粘土；所述活性催化剂选自氧化镧。
上述负离子功能性陶土颗粒的制备方法，包括如下步骤：
S1.对三氧化硼、三氧化二铝、二氧化硅、麦饭石天然矿石、三氧化二铁、氧化镁、氧化亚铁、氧化钠、氧化钙、氧化钾、五氧化二磷和氧化锂分别进行选矿，清洗烘干，去除杂质；
S2.将S1的选矿用气流磨加工法制作成细粉体，再将该细粉体过2500目筛，以增加该细粉体的比表面积；
S3.将高纯度稀土精矿研磨成粉，过1600目筛；
S4.将S1、S2和S3制成的粉末按所述重量份均匀混合；
S5.将S4的混合粉体加入至聚乙烯醇的水溶液内，高速搅拌，所述聚乙烯醇与混合粉体的重量比等于1∶2；
S6.在S5所得产物内加入粘性高岭土混合物均匀，所述粘性高岭土与S5的产物的重量比等于1∶2.5；
S7.将S6所得混合物进行脱水处理，再进行充分干燥，至含水量4wt.％；
S8.将S7干燥的产物进行高温恒温煅烧，烧结温度1000℃，恒温80min。
用日本COM公司产的矿石专用负离子浓度测试仪(型号：COM-3010PRO)检测，抗菌净化功能复合材料释放负氧离子的数量等于1386个/cm3。
对金黄色葡萄球菌和大肠杠菌检测，抗菌率达到98.9％。
经国家环保产品质量监督检验中心检测，24小时对甲醛的去除率达93.7％。
经陕西省疾病预防控制中心检测，根据《生活饮用水输配水设备及防护材料卫生安全评价规范》(2001)，检验方法采用《生活饮用水检验规范》(2001)，将抗菌净化功能复合材料浸泡时间24±1h，浸泡温度25±5℃。结果表明：颜色、浑浊度、臭和味、肉眼可见物、pH、溶解性总固体、耗氧量、砷、镉、铅、汞、三氯甲烷、挥发酚类等指标均符合标准规范要求。
对甲醛、苯、氨等TVOC(总挥发性有机化合物)具有很高的降解率，测试数据如下：
①对甲醛的降解率：12小时71.2％、24小时92.1％、36小时95.3％；
②对苯的降解率：12小时79.3％、24小时96.3％、36小时98.1％；
③对氨的降解率：12小时67.9％、24小时89.8％、36小时94.7％。
实施例2
一种负离子功能性陶土颗粒，由下列重量份原料制成：三氧化硼20份、三氧化二铝30份、二氧化硅35份、麦饭石天然矿石12份、三氧化二铁15份、氧化镁6份、氧化亚铁3份、氧化钠1.5份、氧化钙0.8份、氧化钾0.6份、五氧化二磷0.8份、氧化锂0.012份、高纯度稀土精矿0.1份和活性催化剂0.6份。
所述高纯度稀土精矿由以下重量百分含量的组分组成：5％三氧化二钆、2％氧化镝、2％氧化铒、1％氯化钕、1％氧化铋、1％氧化钇、1％氧化钐、1％氧化铕，其余成分为粘土；所述活性催化剂选自氧化镨。
上述负离子功能性陶土颗粒的制备方法，包括如下步骤：
S1.对三氧化硼、三氧化二铝、二氧化硅、麦饭石天然矿石、三氧化二铁、氧化镁、氧化亚铁、氧化钠、氧化钙、氧化钾、五氧化二磷和氧化锂分别进行选矿，清洗烘干，去除杂质；
S2.将S1的选矿用气流磨加工法制作成细粉体，再将该细粉体过3000目筛，以增加该细粉体的比表面积；
S3.将高纯度稀土精矿研磨成粉，过2000目筛；
S4.将S1、S2和S3制成的粉末按所述重量份均匀混合；
S5.将S4的混合粉体加入至聚乙烯醇的水溶液内，高速搅拌，所述聚乙烯醇与混合粉体的重量比等于1∶3；
S6.在S5所得产物内加入粘性高岭土混合物均匀，所述粘性高岭土与S5的产物的重量比等于1∶5；
S7.将S6所得混合物进行脱水处理，再进行充分干燥，至含水量5wt.％；
S8.将S7干燥的产物进行高温恒温煅烧，烧结温度980℃，恒温100min。
用日本COM公司产的矿石专用负离子浓度测试仪(型号：COM-3010PRO)检测，抗菌净化功能复合材料释放负氧离子的数量等于1368个/cm3。
对金黄色葡萄球菌和大肠杠菌检测，抗菌率达到98.8％。
经陕西省疾病预防控制中心检测，根据《生活饮用水输配水设备及防护材料卫生安全评价规范》(2001)，检验方法采用《生活饮用水检验规范》(2001)，将抗菌净化功能复合材料浸泡时间24±1h，浸泡温度25±5℃。结果表明：颜色、浑浊度、臭和味、肉眼可见物、pH、溶解性总固体、耗氧量、砷、镉、铅、汞、三氯甲烷、挥发酚类等指标均符合标准规范要求。
经国家环保产品质量监督检验中心检测，24小时对甲醛的去除率达93.6％。
对甲醛、苯、氨等TVOC(总挥发性有机化合物)具有很高的降解率，测试数据如下：
①对甲醛的降解率：12小时70.2％、24小时91.8％、36小时94.9％；
②对苯的降解率：12小时78.6％、24小时95.9％、36小时97.8％；
③对氨的降解率：12小时66.9％、24小时89.2％、36小时93.8％。
实施例3
一种负离子功能性陶土颗粒，由下列重量份原料制成：三氧化硼10份、三氧化二铝20份、二氧化硅25份、麦饭石天然矿石8份、三氧化二铁5份、氧化镁4份、氧化亚铁1份、氧化钠0.5份、氧化钙0.2份、氧化钾0.4份、五氧化二磷0.2份、氧化锂0.008份、高纯度稀土精矿0.08份和活性催化剂0.2份。
所述高纯度稀土精矿由以下重量百分含量的组分组成：0.1％三氧化二钆、0.1％氧化镝、0.1％氧化铒、0.1％氯化钕、0.1％氧化铋、0.1％氧化钇、0.05％氧化钐、0.05％氧化铕，其余成分为粘土；所述活性催化剂选自氧化铷。
上述负离子功能性陶土颗粒的制备方法，包括如下步骤：
S1.对三氧化硼、三氧化二铝、二氧化硅、麦饭石天然矿石、三氧化二铁、氧化镁、氧化亚铁、氧化钠、氧化钙、氧化钾、五氧化二磷和氧化锂分别进行选矿，清洗烘干，去除杂质；
S2.将S1的选矿用气流磨加工法制作成细粉体，再将该细粉体过2000目筛，以增加该细粉体的比表面积；
S3.将高纯度稀土精矿研磨成粉，过1200目筛；
S4.将S1、S2和S3制成的粉末按所述重量份均匀混合；
S5.将S4的混合粉体加入至聚乙烯醇的水溶液内，高速搅拌，所述聚乙烯醇与混合粉体的重量比等于1∶1；
S6.在S5所得产物内加入粘性高岭土混合物均匀，所述粘性高岭土与S5的产物的重量比等于1∶1；
S7.将S6所得混合物进行脱水处理，再进行充分干燥，至含水量3wt.％；
S8.将S7干燥的产物进行高温恒温煅烧，烧结温度1020℃，恒温60min。
用日本COM公司产的矿石专用负离子浓度测试仪(型号：COM-3010PRO)检测，抗菌净化功能复合材料释放负氧离子的数量等于1287个/cm3。
对金黄色葡萄球菌和大肠杠菌检测，抗菌率达到98.5％。
经陕西省疾病预防控制中心检测，根据《生活饮用水输配水设备及防护材料卫生安全评价规范》(2001)，检验方法采用《生活饮用水检验规范》(2001)，将抗菌净化功能复合材料浸泡时间24±1h，浸泡温度25±5℃。结果表明：颜色、浑浊度、臭和味、肉眼可见物、pH、溶解性总固体、耗氧量、砷、镉、铅、汞、三氯甲烷、挥发酚类等指标均符合标准规范要求。
经国家环保产品质量监督检验中心检测，24小时对甲醛的去除率达93.4％。
对甲醛、苯、氨等TVOC(总挥发性有机化合物)具有很高的降解率，测试数据如下：
①对甲醛的降解率：12小时70.1％、24小时91.2％、36小时94.3％；
②对苯的降解率：12小时78.2％、24小时95.3％、36小时97.2％；
③对氨的降解率：12小时66.5％、24小时89.1％、36小时93.2％。
表1本发明负离子功能性陶土颗粒的相关参数测定结果
通过本发明配方和工艺制成的负离子功能陶土颗粒是圆球型、均匀、多微孔、内部孔隙发达，比表面积大，它比一般用粘土等作为原料烧制的滤料陶粒的强度更大，吸附性能更好，对水产生电分解作用，使水变成弱碱性。并由红外的作用使水的大分子团变成小分子团，溶解力和渗透力强。可用于水和空气的深度处理资源化等方面，改善水和/或空气质量。利用负离子陶粒在水处理，净化水资源环境方面起到很大的作用，充分利用自然资源，有效地避免资源的浪费。
上述实施例仅是本发明的较优实施方式，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修饰、修改及替代变化，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种负离子功能性陶土颗粒，其特征在于，由下列重量份原料制成：三氧化硼10～20份、三氧化二铝20～30份、二氧化硅25～35份、麦饭石天然矿石8～12份、三氧化二铁5～15份、氧化镁4～6份、氧化亚铁1～3份、氧化钠0.5～1.5份、氧化钙0.2～0.8份、氧化钾0.4～0.6份、五氧化二磷0.2～0.8份、氧化锂0.008～0.012份、高纯度稀土精矿0.08～0.1份和活性催化剂0.2～0.6份。
2.根据权利要求1所述的一种负离子功能性陶土颗粒，其特征在于，由下列重量份原料制成：三氧化硼15份、三氧化二铝25份、二氧化硅30份、麦饭石天然矿石10份、三氧化二铁10份、氧化镁5份、氧化亚铁2份、氧化钠1份、氧化钙0.5份、氧化钾0.5份、五氧化二磷0.5份、氧化锂0.01份、高纯度稀土精矿0.09份和活性催化剂0.4份。
3.根据权利要求1或者2所述的一种负离子功能性陶土颗粒，其特征在于，所述高纯度稀土精矿由以下重量百分含量的组分组成：0.1～5％三氧化二钆、0.1～2％氧化镝、0.1～2％氧化铒、0.1～1％氯化钕、0.1～1％氧化铋、0.1～1％氧化钇、0.05～1％氧化钐、0.05～1％氧化铕，其余成分为粘土。
4.根据权利要求1或者2所述的一种负离子功能性陶土颗粒，其特征在于，所述活性催化剂选自氧化镧、氧化镨、氧化铷或氧化铈中的一种。
5.如权利要求1所述的一种负离子功能性陶土颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.对三氧化硼、三氧化二铝、二氧化硅、麦饭石天然矿石、三氧化二铁、氧化镁、氧化亚铁、氧化钠、氧化钙、氧化钾、五氧化二磷和氧化锂分别进行选矿，清洗烘干，去除杂质；
S2.将上述S1的选矿制作成细粉体；
S3.将高纯度稀土精矿研磨成粉，过1200～2000目筛；
S4.将S1、S2和S3制成的粉末按所述重量份均匀混合；
S5.将S4的混合粉体加入至聚乙烯醇的水溶液内，高速搅拌；
S6.在S5所得产物内加入粘性高岭土混合物均匀；
S7.将S6所得混合物进行脱水处理，再进行充分干燥；
S8.将S7干燥的产物进行高温恒温煅烧。
6.根据权利要求5所述的负离子功能性陶土颗粒的制备方法，其特征在于，S2.将S1的选矿用气流磨加工法制作成细粉体，再将该细粉体过2000～3000目筛。
7.根据权利要求5所述的负离子功能性陶土颗粒的制备方法，其特征在于，S5.所述聚乙烯醇与混合粉体的重量比等于1∶(1～3)。
8.根据权利要求5所述的负离子功能性陶土颗粒的制备方法，其特征在于，S6.所述粘性高岭土与S5的产物的重量比等于1∶(1～5)。
9.根据权利要求5所述的负离子功能性陶土颗粒的制备方法，其特征在于，S7.脱水干燥至含水量3～5wt.％。
10.根据权利要求5所述的负离子功能性陶土颗粒的制备方法，其特征在于，S8.烧结温度980～1020℃，恒温40min以上。
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