CN113754298A - 一种缓释磷酸盐玻璃颗粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种缓释磷酸盐玻璃颗粒及其制备方法，缓释磷酸盐玻璃颗粒包含以下组分：磷酸二氢钠或/和磷酸二氢铝、碳酸钠、碳酸钙、二氧化硅、玻璃纤维或/和陶瓷纤维，制备方法包括：将磷酸二氢钠或/和磷酸二氢铝、碳酸钠、碳酸钙、二氧化硅、玻璃纤维或/和陶瓷纤维按比例混合均匀；将混合均匀后的原料经造粒、干燥、高温煅烧、冷却后，即得缓释磷酸盐玻璃颗粒。本发明的产品颗粒比较均匀，在过滤过程中的水阻比较小，不容易崩解，使用寿命长，生产成本低。
Description
技术领域
本发明主要涉及缓释阻垢技术领域，具体是一种缓释磷酸盐玻璃颗粒及其 制备方法。
背景技术
由于水中含有钙镁等离子，在使用中会形成水垢，尤其是在热水器领域， 由于在使用时需要对水进行加热，更加容易形成水垢。为了防止水结垢，通常 需要使用阻垢剂对水进行处理。为了延长阻垢剂的使用时间，现有技术中通常 将阻垢剂与其他成分一起制备成块状或颗粒状。
现有技术的阻垢剂，存在以下问题：
1、通常存在阻垢剂颗粒不规则，为筛分统一的目数，导致浪费多，同时， 不规则的阻垢剂颗粒在过滤过程中的水阻比较大；
2、现有的阻垢颗粒容易崩解；
3、现有的阻垢剂(硅磷晶)溶解速度很快，使用寿命短。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本发明的目的之一：提供一种缓释磷酸盐玻 璃颗粒，陶瓷纤维或玻璃纤维的加入，可以使颗粒达到纤维增强的目的，颗粒 不容易崩解，溶解速度较慢，提高使用寿命；目的之二：提供一种缓释磷酸盐 玻璃颗粒制备方法，制得的颗粒小且圆润均匀，在过滤过程中的水阻比较小， 且相比硅磷晶熔融浇铸的方法生产效率高。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种缓释磷酸盐玻璃颗粒，包含如下原料：
磷酸二氢钠或/和磷酸二氢铝、碳酸钠、碳酸钙、二氧化硅、陶瓷纤维或/和 玻璃纤维。
优选的，所述陶瓷纤维为多晶莫来石纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维中的 一种或多种以任意比例混合。
优选的，一种缓释磷酸盐玻璃颗粒，按重量份数计，包含如下原料：
磷酸二氢钠或/和磷酸二氢铝：50-70份
碳酸钠；10-70份
碳酸钙；10-70份
二氧化硅：5-50份
陶瓷纤维或/和玻璃纤维：1-15份。
优选的，一种缓释磷酸盐玻璃颗粒，按重量份数计，包含如下原料：
磷酸二氢钠或/和磷酸二氢铝：55-65份
碳酸钠：20-50份
碳酸钙：20-50份
二氧化硅：10-30份
陶瓷纤维或/和玻璃纤维：2-10份。
优选的，一种缓释磷酸盐玻璃颗粒，按重量份数计，包含如下原料：
磷酸二氢钠或/和磷酸二氢铝：60份
碳酸钠：20份
碳酸钙：20份
二氧化硅：8份
陶瓷纤维或/和玻璃纤维：2份。
优选的，陶瓷纤维、玻璃纤维的长度小于10mm，可以为1mm、3mm、5mm 等，也可以是10mm以下各种长度的混合。
一种缓释磷酸盐玻璃颗粒的制备方法，包括以下步骤：
1)、将磷酸二氢钠或/和磷酸二氢铝、碳酸钠、碳酸钙、二氧化硅、陶瓷纤 维或/和玻璃纤维按比例混合；
2)、将步骤1)中混合后的原料造粒成型；
3)、将成型的颗粒进行烘干、高温煅烧、冷却后，即得缓释磷酸盐玻璃颗 粒。
优选的，步骤2)中采用圆盘造粒机进行造粒成型，其喷雾液体采用聚乙烯 醇溶液、羧甲基纤维素溶液、羟丙基甲基纤维素溶液中的一种或多种以任意比 例混合。
优选的，步骤2)中圆盘造粒机的工作转速为30-50r/min，混合原料添加至 圆盘造粒机中的速度为1.5-3kg/min，喷雾液体采用质量百分数为0.1-1％的聚乙 烯醇溶液、羧甲基纤维素溶液、羟丙基甲基纤维素溶液中的一种或多种以任意 比例混合，喷雾液体的喷淋速度为0.3-0.8L/min，制备出直径为1-10mm的颗粒。
优选的，步骤2)中圆盘造粒机的工作转速为40r/min，混合原料添加至圆 盘造粒机中的速度为2kg/min，喷雾液体采用质量百分数为0.2％的聚乙烯醇溶液、 羧甲基纤维素溶液、羟丙基甲基纤维素溶液中的一种或多种以任意比例混合， 喷雾液体的喷淋速度为0.5L/min，制备出直径为1-10mm的颗粒。
优选的，步骤3)中的烘干温度为30-60℃，烘干时间为3-10小时，高温煅 烧采用回转窑炉，其高温煅烧温度为1100-1200℃，煅烧时间为1-3小时。
对比现有技术，本发明有益效果在于：
1、由于陶瓷纤维或玻璃纤维加入后，使得阻垢颗粒在使用过程缓慢溶解， 形成的微裂纹在扩展到纤维的时候会改变裂纹的方向，阻止向更深处扩展，从 而不会像现有的产品一样容易崩解开裂，可以使颗粒达到纤维增强的目的，颗 粒不容易崩解，提高使用寿命。
2、通过配方的优化改进，相比传统产品，溶解的速度更小，使用寿命更长， 本发明的缓释磷酸盐玻璃颗粒比较均匀且小，在过滤过程中接触面积大且水阻 比较小，比传统熔融浇铸工艺生产效率更高。
3、本发明的缓释磷酸盐玻璃颗粒的生产成本低、使用时间长的优点。
具体实施方式
结合具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说 明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内 容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样 落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1：
一种缓释磷酸盐玻璃颗粒，按重量份数计，包含如下原料：磷酸二氢钠60 份，碳酸钠20份、碳酸钙20份、二氧化硅8份、氧化铝纤维2份。
上述缓释磷酸盐玻璃颗粒的制备方法，包括以下步骤：
1)、将磷酸二氢钠60份，碳酸钠20份、碳酸钙20份、二氧化硅8份、 氧化铝纤维2份混合均匀；
2)、将步骤1)中混合均匀后的原料以2kg/min的速度加至圆盘造粒机中， 圆盘造粒机的工作转速为40r/min，制备出直径为1-10mm的颗粒，喷雾液体采 用质量百分数为0.2％的聚乙烯醇水溶液，喷淋速度为0.5L/min；
3)将步骤2)所制备的颗粒，在50℃温度下烘干干燥3小时；
将干燥后的颗粒放入回转窑炉进行高温煅烧，设定温度1200℃，煅烧时间 2小时；
煅烧后的颗粒随即出回转窑炉后快速室温下空气冷却，形成非晶缓释磷酸 盐玻璃颗粒。
实施例2：
一种缓释磷酸盐玻璃颗粒，按重量份数计，由以下组分制成：
磷酸二氢铝60份，碳酸钠40份、碳酸钙40份、二氧化硅15份、多晶莫 来石纤维5份。
上述缓释磷酸盐玻璃颗粒的制备方法，除原料组分与配比外，聚乙烯醇水 溶液的质量百分数为0.5％，其余与实施例1一致。
实施例3：
一种缓释磷酸盐玻璃颗粒，按重量份数计，由以下组分制成：
磷酸二氢钠55份，碳酸钠50份、碳酸钙40份、二氧化硅30份、氧化锆 纤维5份。
上述缓释磷酸盐玻璃颗粒的制备方法，除原料组分与配比外，其余与实施 例1一致。
实施例4：
一种缓释磷酸盐玻璃颗粒，按重量份数计，由以下组分制成：
磷酸二氢钠65份，碳酸钠35份、碳酸钙35份、二氧化硅15份、玻璃纤 维7份。
上述缓释磷酸盐玻璃颗粒的制备方法，除原料组分与配比外，其余与实施 例1一致。
实施例5：
一种缓释磷酸盐玻璃颗粒，按重量分数计，由以下组分制成：
磷酸二氢铝30份，磷酸二氢钠30份，碳酸钠40份、碳酸钙40份、二氧 化硅15份、多晶莫来石纤维5份、玻璃纤维3份。
上述缓释磷酸盐玻璃颗粒的制备方法，除原料组分与配比外，其余与实施 例1一致。
对比例：选用现有的硅磷晶阻垢颗粒产品。
对实施例1-5与对比例硅磷晶产品进行溶解速度的测试，测试方法为：将 20g待测试产品(实施例和对比例硅磷晶产品)，装入滤芯中，将原水(含钙镁 离子的自来水，硬度为500mg/L)流动通过，通过的流量为1L/min，通过滤芯 的水，用水壶烧开，观察其结垢情况。
通过观察可知，现有的硅磷晶溶解速度快，且溶解不稳定，在过滤500L水 后，现有硅磷晶产品几乎完全溶解；而本发明缓释磷酸盐玻璃颗粒的溶解速度 缓慢，在测试过程中没有发生崩解；在过滤500L水及之前，经实施例1-5与对 比例硅磷晶产品过滤后的水烧开后均无结垢情况，在过滤500L水之后，经实施 例1-5过滤后的水烧开后也几乎无结垢情况，而经对比例硅磷晶产品过滤后的水 烧开后结垢情况开始明显增加，表明本发明产品的阻垢效果比较稳定且持续阻 垢效果好，本发明产品的使用寿命更长。
对实施例与对比例硅磷晶进行溶解性总固体含量TDS测试，试验方法为： 将待测试产品(实施例1-5和对比例硅磷晶产品)分别放入蒸馏水中进行静置浸 泡，待测试产品与原水的质量比为1:10，静置24h后测定TDS(CT-3060型笔 式TDS计)；测试完毕后换水，在静置24h后测定TDS，总计重复换水15次， 记录每次的TDS(单位ppm)，试验结果如表1所示。测试的蒸馏水的TDS值 为3。
表1 TDS
浸泡对比例硅磷晶产品后的水质比较浑浊，而浸泡本发明产品后的水是比 较清澈的；且通过表2可知，本发明产品的TDS数值比较稳定，产品溶解比较 稳定，而硅磷晶产品的TDS变化很大，产品溶解不稳定。
浸泡10天后，测试实施例1-5和对比例硅磷晶产品的溶解失重，浸泡10 天后的产品质量记为a，按照公式(20-a)/20*100计算失重率(单位％)，其失 重率测试结果如表2所示。
表2失重率
由表2可知，对比例硅磷晶产品的失重率达到了30％，而本发明产品实施 例1-5的失重率均在4％左右。
本发明产品的配方进行了优化，引入的钠、铝、钙、硅离子以及陶瓷纤维 或/和玻璃纤维的加入，使得聚合磷酸盐的网络结构更加的稳定，且由于陶瓷纤 维或玻璃纤维加入后，使得阻垢颗粒在使用过程缓慢溶解，形成的微裂纹在扩 展到纤维的时候会改变裂纹的方向，阻止向更深处扩展，从而不会像现有的产 品一样容易崩解开裂，可以使颗粒达到纤维增强的目的，颗粒不容易崩解，提 高使用寿命，配方的优化改进，相比传统产品，溶解的速度更小，使用寿命更 长，本发明的缓释磷酸盐玻璃颗粒比较均匀且小，在过滤过程中接触面积大且 水阻比较小，比传统熔融浇铸工艺生产效率更高。
Claims (10)
1.一种缓释磷酸盐玻璃颗粒，其特征在于，包含如下原料：
磷酸二氢钠或/和磷酸二氢铝、碳酸钠、碳酸钙、二氧化硅、陶瓷纤维或/和玻璃纤维。
2.根据权利要求1所述的一种缓释磷酸盐玻璃颗粒，其特征在于，所述陶瓷纤维为多晶莫来石纤维、氧化铝纤维、氧化锆纤维中的一种或多种以任意比例混合。
3.根据权利要求1所述的一种缓释磷酸盐玻璃颗粒，其特征在于，按重量份数计，包含如下原料：
磷酸二氢钠或/和磷酸二氢铝：50-70份
碳酸钠；10-70份
碳酸钙；10-70份
二氧化硅：5-50份
陶瓷纤维或/和玻璃纤维：1-15份。
4.根据权利要求1所述的一种缓释磷酸盐玻璃颗粒，其特征在于，按重量份数计，包含如下原料：
磷酸二氢钠或/和磷酸二氢铝：55-65份
碳酸钠：20-50份
碳酸钙：20-50份
二氧化硅：10-30份
陶瓷纤维或/和玻璃纤维：2-10份。
5.根据权利要求1所述的一种缓释磷酸盐玻璃颗粒，其特征在于，按重量份数计，包含如下原料：
磷酸二氢钠或/和磷酸二氢铝：60份
碳酸钠：40份
碳酸钙：40份
二氧化硅：8份
陶瓷纤维或/和玻璃纤维：5份。
6.如权利要求1-5任一项所述的一种缓释磷酸盐玻璃颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、将磷酸二氢钠或/和磷酸二氢铝、碳酸钠、碳酸钙、二氧化硅、陶瓷纤维或/和玻璃纤维按比例混合；
2)、将步骤1)中混合后的原料造粒成型；
3)、将成型的颗粒进行烘干、高温煅烧、冷却后，即得缓释磷酸盐玻璃颗粒。
7.根据权利要求6所述的一种缓释磷酸盐玻璃颗粒的制备方法，其特征在于，步骤2)中采用圆盘造粒机进行造粒成型，其喷雾液体采用聚乙烯醇溶液、羧甲基纤维素溶液、羟丙基甲基纤维素溶液中的一种或多种以任意比例混合。
8.根据权利要求7所述的一种缓释磷酸盐玻璃颗粒的制备方法，其特征在于，步骤2)中圆盘造粒机的工作转速为30-50r/min，混合原料添加至圆盘造粒机中的速度为1.5-3kg/min，喷雾液体采用质量百分数为0.1-1％的聚乙烯醇溶液、羧甲基纤维素溶液、羟丙基甲基纤维素溶液中的一种或多种以任意比例混合，喷雾液体的喷淋速度为0.3-0.8L/min，制备出直径为1-10mm的颗粒。
9.根据权利要求8所述的一种缓释磷酸盐玻璃颗粒的制备方法，其特征在于，步骤2)中圆盘造粒机的工作转速为40r/min，混合原料添加至圆盘造粒机中的速度为2kg/min，喷雾液体采用质量百分数为0.2％的聚乙烯醇溶液、羧甲基纤维素溶液、羟丙基甲基纤维素溶液中的一种或多种以任意比例混合，喷雾液体的喷淋速度为0.5L/min，制备出直径为1-10mm的颗粒。
10.根据权利要求6所述的一种缓释磷酸盐玻璃颗粒的制备方法，其特征在于，步骤3)中的烘干温度为30-60℃，烘干时间为3-10小时，高温煅烧采用回转窑炉，其高温煅烧温度为1100-1200℃，煅烧时间为1-3小时。
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