CN112429838B - 量子水处理基材 - Google Patents

Abstract

本发明提供量子水处理基材，涉及水生态环境处理技术领域，该基材的原料包括：光催化材料前驱体，上述前驱体以石墨烯、乙酸锌和乙酸镁为原料，利用共沉淀法制得；介质材料，上述介质材料由负离子粉、铌酸锂和环氧树脂经活化剂活化制得，上述活化采用球磨活化；以及，粘土、粉煤灰、稀土化合物、金属氧化物和托玛琳石；上述各原料的粒径不高于3μm。该基材的制备方法包括：提供光催化材料前驱体；提供介质材料；提供保护气氛，并将量子水处理基材的各原料混合球磨后，压制成坯体，经煅烧、冷却制得；上述坯体厚度不低于50mm。本发明提供的基材具有良好的耐冲击性能，储能能力强，量子效率和利用效率高，使用寿命长，污水处理效率高。

Description

量子水处理基材

技术领域

本发明属于水生态环境处理技术领域，具体涉及量子水处理基材。

背景技术

目前国内的许多水域，例如湖泊，出现了富营养化的趋势，在水面上出现了大量绿色的藻类浮层。随着漂浮在水面上的蓝藻的腐败，会散发出恶臭气体，严重污染周边空气环境。同时蓝藻在死亡过程中消耗水体中的大量氧气，严重危害水中生物的生存，影响自然环境和生态环境。

在污水处理中，现有技术可分为物理手段、化学手段和生物手段，但大部分手段都存在成本高、效率底或耗时长的问题。如清淤换水的方法，能对河道湖泊水体淤泥清理，冲走污染物，但是工程量大，工期长，且清淤后，随着污染物的进入，淤泥会再次增多，需要再次清淤，此类方法只能缓解污染度而并非真正的净化水质，治标不治本。如采用化学药剂分解污染物的方法，可能对水体造成二次污染，效果不能长久持续。如利用微生物分解污染物的方法，但是微生物的活性受温度、酸碱性等环境因素的影响较大，治理效果相对也不稳定，且需要定期对微生物的筛选培育、保存、复壮等等一系列专业处理过程，耗时且成本较高。如利用暴气设备提升水体溶解氧的方法，则需要持续能源消耗，并进行长期稳定的维护。如生物方法中通过人为种植水生植物、构造浮岛等，利用植物光合作用产生氧气，而提升水体溶解氧，同时通过对氮磷等污染物的吸收起到一定程度的消减作用，但是水质比较恶劣的状况下(如黑臭水体等重度污染水体)，水生植物的存活率相对低，可能达不到对氮磷等污染物的预期的治理效果。

因此在环境工程中近年来出现了一种新的技术方案，即基于量子力学、量子材料学、生物电磁学、电化学、微生物学、卫星通信工程学、计算科学等技术开发的量子水生态系统，在黑臭、蓝藻等水生态修复领域具有广泛应用，具体能达到黑臭水体的治理、蓝藻治理、水生态修复、水质提标改造、水体透明度提升等效果。量子发射装置发射出的能量可以以光、热以及电的形式存在，而能量保留在载体内部的分子空间内，载体吸收了足够能量后，此时将载体放入待处理的水中，载体内的分子从激发态回到稳定态的过程中释放出量子，进而形成纳米波群，对水体中的分子或原子的运动产生干扰，使其从聚集态由大分子团化向小分子团化转变，并通过纳米波群的共振作用打断大分子的化学键，形成自由基，例如含氮分子、含磷分子以及其他化合物分子形成小分子自由基，这些小分子自由基重新聚合形成氧气、氢气、氮气、磷等小分子单质，达到净化污水的目的，同时改变水体内部的酸碱环境和含氮量、含磷量和含磷量，使水体环境不再适宜水藻的生存，导致水藻死亡，进一步达到污水处理的目的。但是此种技术方案中需要载体对量子的状态进行记忆储存和释放，而目前现有技术中的载体依然存在能量储存能力不强、能量释放效率不高等缺点，严重制约了量子技术在污水处理方面的发展。有鉴于上述的缺陷，本申请以期设计一种量子水处理基材，以提高污水处理的效率，降低量子技术的发展和应用限制。

发明内容

本发明的第一个目的在于，提供一种具有良好的耐冲击性能，储能能力强，量子效率高，使用寿命长，污水处理效率高的量子水处理基材。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

量子水处理基材，该基材的原料包括：

光催化材料前驱体，上述前驱体以石墨烯、乙酸锌和乙酸镁为原料，利用共沉淀法制得；

介质材料，上述介质材料由负离子粉、铌酸锂和环氧树脂经活化剂活化制得，上述活化采用球磨活化；以及，

粘土、粉煤灰、稀土化合物、金属氧化物和托玛琳石；

上述各原料的粒径不高于3μm。该基材中具有复杂的不同晶粒组成的聚结体，也具有不同形态的孔结构，并将能产生磁效应的物质聚结在结构内部，因而各种聚结体能将能量保留在基材内部的分子空间内，不同晶粒的聚结体有利于提高量子基材的储能能力，量子效率高，具有良好的耐冲击性能，量子水处理基材的使用寿命长，污水处理效率高。

根据本发明，光催化材料前驱体的制备步骤如下：将石墨烯制成分散液，然后向其中加入乙酸锌和乙酸镁，超声分散形成分散体系后，在温度为80-100℃的恒温环境中，向上述分散体系中加入乙二酸溶液，搅拌形成胶体溶液，然后向胶体溶液中加入5-10wt％的成孔剂，超声搅拌后静置12-24h后，烘干获得干凝胶，经研磨后即得。光催化材料前驱体中形成的多孔结构能增强石墨烯、氧化锌与基材中其他原料之间的结合，实现优势互补，获得储能量大的量子基材，同时这种多孔结构也具有对污染物的吸附和清除能力。

优选地，石墨烯分散液浓度为60-150mg/L，上述乙二酸溶液浓度为90-270mg/L，上述乙二酸、乙酸锌和乙酸镁在分散体系中的重量占比分别为33-45％、15-20％和1-2.5％。

优选地，分散体系形成的超声分散时间为15-30min；胶体溶液的烘干温度为60-80℃。

优选地，成孔剂为聚乙二醇、碳酸氢铵和羧甲基纤维素中的一种或几种；石墨烯为氧化石墨烯或还原氧化石墨烯。

根据本发明，球磨活化的操作条件为：转速为40-60r/min，球磨时间为30-60min，球磨后的静置时间为20-30min。

根据本发明，活化剂中包括磷酸锌、二氯化铂和氢氧化锶，其重量比为5-10:0.4:1-2。活化剂具有增强矿物质表面活性作用，使得各物质的活性被激活，有利于后续煅烧中晶粒的重新聚结，而二氯化铂和氢氧化锶能沉积在基材中形成聚结体，可能是给基材中金属离子提供了不同的掺杂能级，能够提高量子基材的量子效率，从而提升基材的污水处理效率；另外内部掺杂了铂、锶离子后还能大大提升结构内部的承载能力，减弱冲击损伤，提升基材的耐冲击性能。

根据本发明，介质材料中各组分的重量份如下：负离子粉5-12重量份、铌酸锂1-3重量份、环氧树脂15-30重量份、活化剂1-5重量份。

根据本发明，基材中原料的重量份如下：光催化材料前驱体25-30份、粘土50-75份、粉煤灰10-20份、托玛琳石5-10份、稀土化合物3-10份、金属氧化物10-20份、介质材料15-30份。

优选地，稀土化合物为硝酸铈铵、硝酸铈、乙酸钇、乙酸铈和乙酸镧中的任意一种或几种的混合物。优选地，金属氧化物粉末为二氧化钛、氧化镍、氧化钼、氧化锰或氧化钨中的一种或几种。稀土化合物和金属氧化物都具有一定的磁效应，配合石墨烯、负离子粉等容易产生光电或电磁效应，能在能量场中获得更高的磁能积，提高量子基材中的能量累积，有利于提高量子基材的利用效率。

本发明的第二个目的在于，提供一种能提升基材的储能能力，提高量子效率和利用效率，提升基材的耐冲击性能，延长基材的使用寿命，进而提高污水处理效率的量子水处理基材的制备方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种上述的量子水处理基材的制备方法，包括：

提供光催化材料前驱体；

提供介质材料；

提供保护气氛，并将量子水处理基材的各原料混合球磨后，压制成坯体，经煅烧、冷却制得上述量子水处理基材；

上述坯体厚度不低于50mm。优选地，上述坯体形状包括但不限于长方体、正方体、圆柱体、梯形立方体等。

根据本发明，煅烧和冷却的操作条件为：先将整个体系温度升温至90-100℃，然后以50℃/h的速度升温至300-350℃，恒温2-3h，再以50℃/h的速度升温至450-600℃，恒温1-1.5h，然后以不超过80℃/h的速度降温至常温。在递进式上升的温度中，各原料的物相和晶格缓慢发生变化，在高温下不同晶体间局部排斥力降低而相互结合，保温有利于释放晶体间的应力，促进晶相结构达到最佳稳定状态，烧结的结果是原料间发生粘结，由粉末聚集体变成晶粒聚结体，得到物理、机械性能提升的烧结体制品或材料。

优选地，具体实施方式如下：将光催化材料前驱体、粘土、粉煤灰、稀土化合物、金属氧化物、介质材料和托玛琳石混合，加入0.5-1倍重量的水搅拌均匀，在35-45r/min的条件下球磨20-30min后，压制成厚度不低于50mm的坯体，然后将坯体置于保护气氛下，煅烧，冷却，即得量子水处理基材。进一步优选地，坯体厚度为70-120mm。

本发明的第三个目的在于，提供一种能提升水体溶解氧，强化本土好氧微生物生长，消减水体及底泥的氮磷等污染物，降低COD、BOD、高锰酸盐等化学指标，提升水体透明度和水体自净能力，促进水生动植物生长，恢复自然水生态的使用量子水处理基材治理水污染的方法。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

使用上述的量子水处理基材治理水污染的方法，包括：

-制备量子水处理基材，将上述量子水处理基材放置在指定封闭空间内；

-开启量子发射装置对上述量子水处理基材进行量子共振技术处理，制备量子材料；

-将充能后的量子材料放置在待处理水域中，进行污染水体治理。

优选地，量子发射装置与量子水处理基材间的安装距离不小于4m；量子发射装置的发射频率为600-2000MHz。进一步优选地，上述安装距离优选为4-10m。

优选地，量子材料在待处理水域中的投放量为80-500g/m³。

通过上述技术方案，将充能后的量子基材投放到水体后，材料中释放出特定波长和频率的量子能量波，一方面能够打断H-H化学键，使大分子团水变成小分子团水，提升水体的溶解性，从而提升水体溶解氧。另一方面，能够打断C-N、C-P等污染物的化学键，使水体及底泥中的有机污染物变成无机污染物。在微生物的作用下，无机磷被转化为ATP和ADP进入生物体，ATP和ADP是生物体中生物化学反应的能源，促进水生动植物的繁殖与成长。无机氮也是好氧植物生长所必须的养分，加上溶解氧和好氧微生物，好氧的底端植物开始大量繁殖，消耗氮磷养分的同时，进一步巩固完整生物链基础。有了溶解氧、微生物和底端植物的基础，浮游动植物到大型的水生动植物进一步繁殖生长，大量生长吸收氮、磷等元素，有效控制水体富营养化，从而达到治理水污染、防治藻华的效果。水生动植物的繁殖与生长，有效的修复了良性自然水生态，形成了良好的自然水生态系统。这样水体及底泥的营养化得到大幅度的消减。

本发明由于采用了多种具有孔结构、磁效应的物质，经煅烧形成晶粒聚结体结构的量子基材，因而具有如下有益效果：1)该基材结构中不同晶粒的聚结体有利于提高量子基材的储能能力，量子效率高，具有良好的耐冲击性能，量子水处理基材的使用寿命长，污水处理效率高；2)该基材的原料经高温煅烧后，在能量场中容易获得更高的磁能积和储能能力，能提高基材中的能量累积，有利于提高量子基材的量子效率和利用效率，还能提升基材的耐冲击性能，从而达到延长基材的使用寿命、提高污水处理效率的目的；3)采用量子基材配合量子技术处理水污染现象，能提升水体溶解氧，强化本土好氧微生物生长，消减水体及底泥的氮磷等污染物，降低COD、BOD、高锰酸盐等化学指标，提升水体透明度和水体自净能力，促进水生动植物生长，恢复自然水生态，且该基材和量子技术安全无毒，对水体不会造成二次污染，不受阳光、温度、季节、地域等影响，在蓝藻潜伏期同样有效，适用于河湖水污染治理、黑臭水体治理、蓝藻治理、水源地水质的保护、海绵城市建设等。

附图说明

图1为不同量子材料处理后的氨氮含量和量子效率测定结果；

图2为不同量子基材的单位化载荷测定结果；

图3为不同量子基材的最大破坏载荷和冲击后压缩强度测定结果。

具体实施方式

以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：

在具体实施场景中，由于本发明中的基材需要长期浸泡在水体中，收到水流的冲击性较大，也会在水中与其他岩石等物体发生碰撞，如光催化材料前驱体的脆性较大，使得基材也具有较弱的抗冲击性能，因此作为上述方案的改进，光催化材料前驱体制备过程中，在向胶体溶液中加入5-10wt％的成孔剂后，又向胶体溶液中添加了0.1-1.5wt％的氢氧化铋和0.5-2.5wt％的氟硼酸钠，然后进行超声搅拌，静置，烘干，研磨后得到光催化材料前驱体。上述氢氧化铋和氟硼酸钠协助成孔剂制得多孔结构的干凝胶，在高温条件下石墨烯层间的氢氧化锌向氧化锌转变，氧化锌还能和石墨烯的含氧官能团发生还原反应，而石墨烯层间的氢氧化铋和氟硼酸钠与体系中的硅氧、硅碳、硅铝骨干间都能相互结合，可能是构成了三维延展的网孔状结构，增加了分子间的压缩回弹率，使得基材受力后通过上述结构的延展网松弛了外部应力，改善了基材的脆性，提高基材的抗冲击性能，进而延长基材的使用寿命。

本发明及实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，在此不作详细叙述。

应当理解，前面的描述应被认为是说明性或示例性的而非限制性的，本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围和精神内进行改变和修改。特别地，本发明覆盖了具有来自上文和下文上述的不同实施方案的特征的任何组合的其他实施方案，而本发明的范围并不限制于在以下具体实例中。

实施例1：

量子水处理基材，包括的原料及其重量份如下：光催化材料前驱体28份、粘土65份、粉煤灰13份、托玛琳石7份、稀土化合物8份、金属氧化物14份、介质材料25份。上述各原料的粒径不高于3μm。上述稀土化合物为硝酸铈和乙酸镧的混合物，其重量比为1:1。上述金属氧化物粉末为二氧化钛和氧化锰的混合物，其重量比为2:1。

一种上述的量子水处理基材的制备方法，包括以下步骤：

1)向石墨烯中加入去离子水，超声分散制成浓度为80mg/L的分散液，然后向其中加入乙酸锌和乙酸镁，超声分散30min形成分散体系后，在温度为95℃的恒温环境中，向上述分散体系中加入浓度为210mg/L的乙二酸溶液，搅拌形成胶体溶液，然后向胶体溶液中加入7.5wt％的成孔剂，超声搅拌后静置24h后，于70℃温度下烘干获得干凝胶，经研磨后，即得光催化材料前驱体；上述乙二酸、乙酸锌和乙酸镁在分散体系中的重量占比分别为43％、18％和2％；成孔剂为羧甲基纤维素，石墨烯为氧化石墨烯；

2)将负离子粉9重量份、铌酸锂2重量份和环氧树脂28重量份混合，离心搅拌45min，然后加入2.5重量份的活化剂，然后在转速为50r/min的条件下球磨活化45min后，再静置30min，形成介质材料；上述活化剂中包括磷酸锌、二氯化铂和氢氧化锶，其重量比为9.3:0.4:1.3；

3)将光催化材料前驱体、粘土、粉煤灰、稀土化合物、金属氧化物、介质材料和托玛琳石混合，加入1倍重量的水搅拌均匀，在45r/min的条件下球磨30min后，压制成厚度为60mm的坯体，然后将坯体置于保护气氛氮气下，煅烧，冷却，即得量子水处理基材，上述坯体为100mm×80mm×60mm的长方体；上述煅烧和冷却的操作条件为：先将整个体系温度升温至100℃，然后以50℃/h的速度升温至350℃，恒温2.5h，再以50℃/h的速度升温至550℃，恒温1.5h，然后以不超过80℃/h的速度降温至常温。

实施例2：

本实施例工作时，量子水处理基材包括的原料及其重量份与实施例1中一致。

本实施例工作时，量子水处理基材的制备方法，与实施例1的不同之处仅在于：在步骤1)中，在向胶体溶液中加入7.5wt％的成孔剂后，又向胶体溶液中添加了1.3wt％的氢氧化铋和1.2wt％的氟硼酸钠，然后进行超声搅拌，静置，烘干，研磨后得到光催化材料前驱体；其他步骤与实施例1中一致，制得量子水处理基材。

实施例3：

一种使用量子水处理基材治理水污染的方法，包括以下步骤：

1)将实施例1制得的量子水处理基材放置在指定封闭空间内；

2)开启量子发射装置对上述量子水处理基材进行量子共振技术处理，制备量子材料；上述量子发射装置与量子水处理基材间的安装距离为6m；量子发射装置的发射频率为750MHz；

3)将充能后的量子材料放置在待处理水域中，进行污染水体治理。

实施例4：

一种使用量子水处理基材治理水污染的方法，包括以下步骤：

1)将实施例2制得的量子水处理基材放置在指定封闭空间内；

2)开启量子发射装置对上述量子水处理基材进行量子共振技术处理，制备量子材料；上述量子发射装置与量子水处理基材间的安装距离为8m；量子发射装置的发射频率为1000MHz；

3)将充能后的量子材料放置在待处理水域中，进行污染水体治理。

对比例1：

本对比例工作时，量子水处理基材包括的原料及其重量份与实施例1中一致。

本对比例工作时，量子水处理基材的制备方法，与实施例1的不同之处仅在于：步骤2)中，将负离子粉9重量份、铌酸锂2重量份和环氧树脂28重量份混合，离心搅拌45min，然后加入2.5重量份的活化剂，然后在转速为50r/min的条件下球磨活化45min后，再静置30min，形成介质材料；上述活化剂中包括磷酸锌和二氯化铂，其重量比为9.3:0.4，即活化剂中未添加氢氧化锶；其他步骤与实施例1中一致，制得量子水处理基材。

对比例2：

本对比例工作时，量子水处理基材包括的原料及其重量份与实施例1中一致。

本对比例工作时，量子水处理基材的制备方法，与实施例1的不同之处仅在于：步骤2)中，将负离子粉9重量份、铌酸锂2重量份和环氧树脂28重量份混合，离心搅拌45min，然后加入2.5重量份的活化剂，然后在转速为50r/min的条件下球磨活化45min后，再静置30min，形成介质材料；上述活化剂中包括磷酸锌和氢氧化锶，其重量比为9.3:1.3，即活化剂中未添加二氯化铂；其他步骤与实施例1中一致，制得量子水处理基材。

对比例3：

本对比例工作时，量子水处理基材包括的原料及其重量份与实施例1中一致。

本对比例工作时，量子水处理基材的制备方法，与实施例1的不同之处仅在于：步骤2)中，将负离子粉9重量份、铌酸锂2重量份和环氧树脂28重量份混合，离心搅拌45min，然后加入2.5重量份的活化剂磷酸锌，然后在转速为50r/min的条件下球磨活化45min后，再静置30min，形成介质材料；上述方法中所用的活化剂中未添加二氯化铂和氢氧化锶；其他步骤与实施例1中一致，制得量子水处理基材。

对比例4：

本对比例工作时，量子水处理基材包括的原料及其重量份与实施例2中一致。

本对比例工作时，量子水处理基材的制备方法，与实施例2的不同之处仅在于：步骤1)中，在向胶体溶液中加入7.5wt％的成孔剂后，又向胶体溶液中添加了1.3wt％的氢氧化铋和0wt％的氟硼酸钠，然后进行超声搅拌，静置，烘干，研磨后得到光催化材料前驱体；其他步骤与实施例1中一致，制得量子水处理基材。

对比例5：

本对比例工作时，量子水处理基材包括的原料及其重量份与实施例2中一致。

本对比例工作时，量子水处理基材的制备方法，与实施例2的不同之处仅在于：步骤1)中，在向胶体溶液中加入7.5wt％的成孔剂后，又向胶体溶液中添加了0wt％的氢氧化铋和1.2wt％的氟硼酸钠，然后进行超声搅拌，静置，烘干，研磨后得到光催化材料前驱体；其他步骤与实施例1中一致，制得量子水处理基材。

实验例1：

量子水处理基材的量子效率测定

实验方法：取实施例1、对比例1-3所制的量子水处理基材为实验样品。实验中，分别取制成的不同样品10g(坯体规格100mm×80mm×60mm)，采用厚度测量仪测定各样品的平均厚度。然后在密封空间内用λex＝467nm的光激发样品，其发射光波长为λem＝525nm，选取标准光量子计LI190SB，用于测定入射光光量子通量密度。光照射1h后，随机将样品投放入4份相同的水样中，每份水样100L。经7d处理后，测定水样中的氨氮含量，并以氨氮含量变化来表征量子效率。实验前后的水样中氨氮含量采用纳氏试剂分光光度法HJ535-2009测定。量子效率(％)＝(A0-A1)×10×d/(14×p×36)×100％，其中A0-处理前氨氮含量，mg/L，A1-处理后氨氮含量，mg/L，p-光量子通量密度，μmol/m²s，d-样品的平均厚度，mm。以不投放量子材料的组别为空白组。结果如图1所示。

图1为不同量子材料处理后的氨氮含量和量子效率测定结果。结果显示，经7d处理后，各实验组别的氨氮含量都有显著的降低趋势，以氨氮含量的降低程度来表征的量子效率也各有不同。空白组氨氮含量呈上升趋势；实施例1的氨氮下降程度最大，氨氮含量由125mg/L降至28.6mg/L，量子效率达到33.2％，而对比例1-3的量子效率分别为22.3％、26.0％和24.0％。表明，经实施例1的方法制得的量子水处理基材在入射能量相同的条件下，可能具有更优的储能能力，或者具有更快的能量释放速率，使得充能后的量子材料表现出更高的量子效率，进而表现出更快的污水处理效率。

实验例2：

量子水处理基材的抗冲击性能测试

实验方法：取实施例1、2、对比例1-5所制的量子水处理基材为实验样品。实验中，分别取各实验组别制成的不同样品一块(坯体规格100mm×80mm×60mm)进行低速冲击试验。根据ASTM标准：D7136/D7136M-15测试样品对落锤冲击的损伤阻抗。所有冲击试验均在Instron Dynatup9250HV型落重冲击试验机上进行，使用半球形锤头，锤头直径为12.5mm，落锤质量为6.5kg，所有试验均在室温下进行。试验设定冲击能量为3.0kJ/mm。结果如图2所示。

图2为不同量子基材的单位化载荷测定结果。通常情况下，体积含量越高的材料的综合性能越好，为消除体积含量以及试样厚度的影响，通过单位体积含量的性能来比较不同基材的抗冲击性能，单位化载荷越高，基材的抗冲击性能越好。结果显示，实施例2的单位化载荷最优，达到53.74N/(mm·％)，而实施例1为45.36N/(mm·％)，对比例1、2的单位化载荷与实施例1的差异不显著，对比例3的略低于实施例1，而对比例4、5的单位化载荷与实施例1相比具有减弱或增强的趋势。综合对比发现，相较实施例1和对比例4、5，实施例2的方法制得的量子水处理基材可能是进一步调整了基材中晶粒聚结体的网孔状结构，增加了分子间的压缩回弹率，使得基材受力后通过上述结构的延展网松弛了外部应力，改善了基材的脆性，提高基材的抗冲击性能，进而延长基材的使用寿命。

实验例3：

量子水处理基材的耐冲击性能测试

实验方法：取实验例2中经过抗冲击性能测定的实施例1、2、对比例1-3的试样。实验中，根据ASTM标准：D7137/D7137M-17测试样品损伤后压缩剩余强度性能。设备采用AG-X型万能材料试验机，将试样固定后，按1mm/min的速率对试样施加压缩力，同时观察数据变化，对试样加载直至达到最大值，并且载荷掉落至距最大值大约30％时，终止实验。冲击后压缩强度是指单位面积的破坏载荷的大小。压缩强度的计算如下：F＝Pmax/A，其中F-压缩强度MPa，Pmax-最大破坏载荷N，A-横截面积mm²。其结果如图3所示。

图3为不同量子基材的最大破坏载荷和冲击后压缩强度测定结果。材料的耐冲击性能是在给定冲击威胁下承受冲击时，性能遭到最小破坏的能力。冲击后压缩试验能测量材料损伤容限，是用于研究耐冲击性能的试验方法。结果显示，实施例1和2的最大破坏载荷值和冲击后压缩强度最优，最大载荷值分别达到18.6KN和19.3KN，冲击后压缩强度分别为2.3MPa和2.4MPa，对比例3最差，最大载荷值为12.3KN，冲击后压缩强度为1.5MPa，说明经实施例1的方法制得的量子水处理基材在内部掺杂了铂、锶离子后能大大提升结构内部的承载能力，减弱冲击损伤，提升基材的耐冲击性能。

实验例4：

使用量子水处理基材治理蓝藻的效果评价

实验方法：取实施例1所制的量子水处理基材，按照实施例3中的方法进行污染治理，具体在武汉墨水湖进行蓝藻治理项目，量子材料的投放量为100g/m³。治理时间为1个月，在湖面随机选取20个取样点，在蓝藻治理前后，分别在这20个取样点取水深0.5m处的水样1L，测定水样的各项指标，并进行对比，其结果如下表1所示。

表1武汉墨水湖蓝藻治理前后的水质测定结果

上述墨水湖蓝藻治理前，蓝藻污染严重，淤泥的腥臭味严重，氨氮、总磷等超标严重。经量子材料治理后，水体得到显著改善，完全控制了蓝藻生长，水质清澈透明。

实验例5：

使用量子水处理基材治理黑臭水体的效果评价

实验方法：取实施例2所制的量子水处理基材，按照实施例4中的方法进行污染治理，具体在大连某矿坑重度黑臭水体进行治理项目，量子材料的投放量为150g/m³。治理时间为25d，在矿坑水面随机选取12个取样点，在治理前后，分别在这12个取样点取水深2.5m处的水样1L，测定水样的各项指标，并进行对比，其结果如下表2所示。

表2重度黑臭水体治理前后的水质测定结果

上述矿坑水深13-17m，治理前水体浑浊，有强烈刺鼻气味，总氮和总磷等严重超标。经量子材料治理25d后，水质清澈，透明度能达到1m以上，总氮和总磷等指标也有大幅度下降，效果显著且治理效率高。

上述实施例中的常规技术为本领域技术人员所知晓的现有技术，故在此不再详细赘述。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本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，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (6)

1.量子水处理基材，所述基材的原料包括：

光催化材料前驱体，所述前驱体以石墨烯、乙酸锌和乙酸镁为原料，利用共沉淀法制得；

介质材料，所述介质材料由负离子粉、铌酸锂和环氧树脂经活化剂活化制得，所述活化采用球磨活化；以及，

粘土、粉煤灰、稀土化合物、金属氧化物和托玛琳石；

所述球磨活化的操作条件为：转速为40-60r/min，球磨时间为30-60min，球磨后的静置时间为20-30min；

所述活化剂中包括磷酸锌、二氯化铂和氢氧化锶，其重量比为5-10:0.4:1-2；

所述介质材料中各组分的重量份如下：负离子粉5-12重量份、铌酸锂1-3重量份、环氧树脂15-30重量份、活化剂1-5重量份；

所述各原料的粒径不高于3μm；

所述光催化材料前驱体的制备步骤如下：将石墨烯制成分散液，然后向其中加入乙酸锌和乙酸镁，超声分散形成分散体系后，在温度为80-100℃的恒温环境中，向所述分散体系中加入乙二酸溶液，搅拌形成胶体溶液，然后向胶体溶液中加入5-10wt％的成孔剂，超声搅拌后静置12-24h后，烘干获得干凝胶，经研磨后即得；

所述胶体溶液中添加了0.1-1.5wt％的氢氧化铋和0.5-2.5wt％的氟硼酸钠。

2.根据权利要求1所述的量子水处理基材，其特征是：所述石墨烯分散液浓度为60-150mg/L，所述乙二酸溶液浓度为90-270mg/L，所述乙二酸、乙酸锌和乙酸镁在分散体系中的重量占比分别为33-45％、15-20％和1-2.5％。

3.根据权利要求1所述的量子水处理基材，其特征是：所述基材中原料的重量份如下：光催化材料前驱体25-30份、粘土50-75份、粉煤灰10-20份、托玛琳石5-10份、稀土化合物3-10份、金属氧化物10-20份、介质材料15-30份。

4.一种权利要求1所述的量子水处理基材的制备方法，包括：

提供光催化材料前驱体；

提供介质材料；

提供保护气氛，并将权利要求1中所述的各原料混合球磨后，压制成坯体，经煅烧、冷却制得所述量子水处理基材；

所述坯体厚度不低于50mm。

5.根据权利要求4所述的量子水处理基材的制备方法，其特征是：所述煅烧和冷却的操作条件为：先将整个体系温度升温至90-100℃，然后以50℃/h的速度升温至300-350℃，恒温2-3h，再以50℃/h的速度升温至450-600℃，恒温1-1.5h，然后以不超过80℃/h的速度降温至常温。

6.使用权利要求1所述的量子水处理基材治理水污染的方法，包括：

-制备量子水处理基材，将所述量子水处理基材放置在指定封闭空间内；

-开启量子发射装置对所述量子水处理基材进行量子共振技术处理，制备量子材料；

-将充能后的量子材料放置在待处理水域中，进行污染水体治理。

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