CN113929248A - 一种能够释放远红外线的活性水及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种能够释放远红外线的活性水及其生产工艺，取天然水源地的泉水，经石英砂、活性炭过滤，再进行杂离子去除处理、反渗透处理、矿物元素释放处理、分子细微化处理得到小分子团水；然后经过远红外线传导极大化处理、紫外线灭菌处理，得到所述能够释放远红外线的活性水。所述能够释放远红外线的活性水中含有大量人体所需的微量元素，在小分子水的帮助下，人体能够快速补充所需微量元素。此外，大量的稀土元素和远红外线的释放抑制了水中氢键对水分子团的物理缔合作用，延迟水功能退化时间，使水分子团可保持三年不还原，大大提升了其利用价值。

Description

一种能够释放远红外线的活性水及其生产工艺
技术领域
本发明涉及活性水领域，尤其是一种能够释放远红外线的活性水及其生产工艺。
背景技术
活性水是指比普通水分子更小，溶解力、渗透力更强，携带更多的活性氧，对细胞营养和清洁的作用更佳的水源。经常饮用活性水，可促进人体的新陈代谢，减少废物的堆积，净化血液，排毒养颜。
水是由H原子和O原子结合而成，分子式为H2O，水在自然界中以固、液、汽三种状态存在。根据热力学计算，单个水分子的熔点为-110℃，沸点为-85℃，而现实生活中，实际水的熔点为0℃，沸点为100℃。因为物质的熔沸点与物质的分子量有关，熔点和沸点随分子量的增大而提高，则说明液态水并不是以单个水分子存在，而是以集合体存在，即水分子团簇结构。
液态水分子通过氢键形成团簇结构，且氢键为极性键，团簇能量低于单分子能量。若想改变其结构，可通过外加能量使氢键断裂，影响团簇结构的重排机理，实现团簇结构改变。
目前，市面上所宣称的小分子水有很多，但是水分子团簇大多为5-6个水分子，团簇依然较大。而且，其稳定性较差，极易再次团簇，保存时间有限，很难做到长期保存。
CN 111789773 A公开了一种小分子水簇团组合物及其制备方法，采用小分子水和生物酶制备了小分子水簇团组合物，选用特定的生物酶能够长期稳定小分子水团簇，延长其聚合时间。但是，其缺陷在于生物酶阻聚效果有限，小分子水保存时间依然较短，其次，所得小分子水团簇为5-6个小分子，依然很大，效用不明显。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种能够释放远红外线的活性水及其生产工艺，包括以下步骤：
取天然水源地的泉水，经石英砂、活性炭过滤，再进行杂离子去除处理、反渗透处理、矿物元素释放处理、分子细微化处理得到小分子团水；然后经过远红外线传导极大化处理、紫外线灭菌处理得到所述能够释放远红外线的活性水。
进一步的，所述能够释放远红外线的活性水的生产工艺，包括以下步骤：
(1)取天然水源地的泉水，依次经20-40cm厚的石英砂层、10-20cm厚的活性炭层过滤，除去水中不溶物，得到一次过滤水；
(2)杂离子去除处理：将所述一次过滤水利用阳离子交换树脂过滤，过滤速度5-10m3/h，以除去水中的钙镁等金属离子，再用阴离子交换树脂过滤，过滤速度5-10m3/h去除水中氯硫等离子，得到二次过滤水；
(3)反渗透处理：将所述二次过滤水通过反渗透膜，去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等，得到反渗透处理水，反渗透膜通量为3-6L/(m2·h)，操作压力10-12kg/cm2；
(4)矿物元素释放处理：按质量份计，将90-110份所述反渗透处理水加热至95-100℃，从底部通入氧气，氧气通量为0.5-1m3/h，然后加入2-4份高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维，并辅以功率为300-360W、频率为80-120kHz的超声处理20-40min后，过滤除去高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维，得到矿化水；
(5)分子细微化处理：将所述矿化水通过分子细微化设备，得到分子细微化处理水，操作压力12-15kg/cm2，水温维持在95-100℃；
(6)远红外线透射处理：采用远红外线处理所述分子细微化处理水，得到远红外线活化水，远红外法向发射率为92-96％，水体温度为60-80℃，时间为10-20min；
(7)紫外线灭菌处理：对所述远红外线活化水进行紫外线灭菌处理，紫外线波长为250-260nm，辐照强度为90-110W/cm3，辐照时间为20-40s，得到所述能够释放远红外线的活性水。
所述水源地为白云山水源地或巴马水源地。
所述石英砂的粒径为15-25mm，过滤速度10-20m3/h。
所述活性炭粒径为0.6-1.2mm，过滤速度为2-5m3/h。
本发明首先采用常规的石英砂、活性炭过滤水中不溶物，阴离子交换树脂和阳离子交换膜去除杂离子，再通过反渗透膜去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物，得到纯净的水。接着，我们将处理好的水加热至微沸状态，促进水分子运动，断裂氢键，将超分子打散，到了100℃时，液态水和气态水准衡，此时的水分子团簇接近单分子，通常不超过4个分子。此时，向其中加入具有高矿物质溶出率的麦饭石/PAN碳纤维。麦饭石中含有动物所需的全部常量元素，如：K、Na、Ca、Mg、Cu、Mo等微量元素和稀土元素，约58种之多。麦饭石具有吸附性、溶解性、调节性、生物活性和矿化性等。它能吸附水中游离的金属离子。经水浸泡后的麦饭石，可溶出40多种元素，其中近20种为微量元素，此外，还有微量稀土元素。以高温促进其中微量元素和稀土元素的溶出，丰富水体中矿物质含量。于此同时，向水体中通入氧气，促进过量的钙镁离子矿化，并利用PAN碳纤维和麦饭石的吸附性去除，防止出现沉淀。接着，趁热用分子细微化设备处理所得矿化水，再进行远红外透射，紫外灭菌。经这些操作后，本发明制得的活性水水分子团核磁共振半峰宽仅为49.87Hz，这表明其水分子团簇仅为3-6个，比现有技术所制得的活性水团簇更小。这是由于高温下水分子运动活跃，氢键较少，此时，麦饭石中的微量元素和稀土元素溶出和水分子配位，形成小的水分子团簇，由于配位作用力的存在，含有配位金属离子的水分子团簇电子态接近饱和，不产生极型倾向，其氢键作用力减弱。进一步的，通入氧气增加水中溶氧量，由于氧分子本身不具有极型，其却能受到水分的作用产生微弱的极型，和水分子形成比氢键更弱的作用力，进一步降低水分子依靠氢键缔合的机会。此外，本发明发现经过此处理的活性水能够释放远红外线，且最高发射率达到82.3％。本发明认为这是由于麦饭石溶出的稀土元素和水分子结合形成配位团簇，水分子和稀土元素间的配位键振动显示出红外特性，其振动显示出电偶极矩的变化，从而释放出远红外线。由于本发明所制得的活性水能够释放远红外线，因此，其能够持续活化水分子，促进水分子运动，减少氢键的缔合，延长产品的储存时间。
为了提高麦饭石的溶出率，本发明进一步提供了一种高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维的制备方法。
所述高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维的制备方法，包括以下步骤：将麦饭石粉、二甲基亚砜、丙烯腈、偶氮二异丁腈、丙烯酰胺、表面活性剂、造孔剂混合，在氮气氛围中加热反应，过滤后经喷丝进入凝固浴凝固，再高温碳化，得到所述高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维。
进一步的，所述高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1取麦饭石，球磨至平均粒径1-5μm，得到麦饭石微粉；
S2按质量份计，将40-60份麦饭石微粉分散在100-200份二甲基亚砜中，经功率为360-420W、频率为60-80kHz的超声处理1-3h后，再加入100-110份丙烯腈、0.5-1份偶氮二异丁腈、2-4份丙烯酰胺、表面活性剂0.1-3份、造孔剂4-8份，在氮气氛围中，加热至60-70℃反应18-24h，得到麦饭石/丙烯腈聚合物溶液；
S3采用400-800目滤膜对所述麦饭石/丙烯腈聚合物溶液进行过滤，然后将过滤后的麦饭石/丙烯腈聚合物溶液加热至65-75℃，经喷丝板挤出后进入凝固浴中进行凝固成型，所述喷丝板的喷丝孔径为0.1-0.2mm，纺丝速度为2-3m/min，牵伸比为4-5，凝固浴温度为35-45℃，得到麦饭石/聚丙烯腈复合纤维；
S4对S3制得的麦饭石/聚丙烯腈复合纤维进行高温煅烧，以5-10℃/min的速率将温度从35-45℃升温至800-900℃，恒温20-40min，然后再以1-5℃/min的速率升温至1100-1200℃，保持1100-1200℃反应15-30min，得到所述高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维。
所述表面活性剂为脂肪酸甘油酯、山梨醇脂肪酸酯、吐温80、硬脂酸及油酸中的至少一种；优选的，所述表面活性剂为吐温80。
所述造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇600、聚乙烯吡咯烷酮、碳酸氢铵、聚乙二醇600中至少一种；优选的，所述造孔剂由碳酸氢铵、聚乙二醇600按质量比(3-5)：(6-8)混合而成。
所述凝固浴为浓度为50-60wt％的二甲基亚砜水溶液、50-60wt％的二甲基甲酰胺水溶液、50-60wt％的二甲基乙酰胺水溶液中的一种；优选的，所述凝固浴为50-60wt％的二甲基亚砜水溶液。
本发明首先采用球磨机将麦饭石球磨至微米级，便于分散。然后，将其分散在聚丙烯腈前驱体溶液中，并向其中加入表面活性剂和造孔剂，通过反应得到麦饭石/聚丙烯腈复合纤维。球磨至微米级增大麦饭石的比表面积，有利于麦饭石中矿物质的溶出。然而微米级的麦饭石易团聚，不利于其中矿物质的溶出。因此，采用表面活性剂将麦饭石微粉分散，以丙烯腈聚合将其固定，以纤维的形式凝固成型，使其分散良好。经高温烧灼后麦饭石/聚丙烯腈纤维碳化转变为麦饭石/PAN碳纤维，由于结构紧密，纤维内部的麦饭石微粉难以溶出矿物质，效果下降。本发明进一步在聚丙烯腈前驱体溶液中加入造孔剂，所述造孔剂是由碳酸氢铵、聚乙二醇600复配得到，这样在高温灼烧时，聚乙二醇600发生热裂解，生成挥发性气体，由于其在二甲基亚砜中较好的溶解性，其分解生成气体造成的孔隙多为微孔和介孔，进一步的，由于碳酸氢铵微溶于二甲基亚砜，其以固体颗粒的形式存在，随着温度的上升，其挥发产生大量的微米级及以上的大孔。两者复配，大大增加了所制备出的麦饭石/PAN碳纤维的多孔的性质，且大孔和微孔的存在，有利于增大麦饭石和水的接触，增大其中微量元素和矿物元素的溶出。此外，麦饭石和PAN碳纤维都具有较好的吸附性，多孔的特性能够将钙镁离子生成的不溶物吸附去除，保持水体的清澈。两者复配，大大提升了麦饭石中矿物质的溶出率，而且提升了其吸附能力，得到了所述高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维。
一种能够释放远红外线的活性水，采用上述生产工艺制备而成。
本发明有益效果：
1、本发明所制备的能够释放远红外线的活性水中水分子团核磁共振谱半峰宽仅为49.87Hz，水分子团簇为3-6个的小分子团簇，拥有超强渗透力，可快速通过人体细胞离子通道。及时给细胞补充水分，促进人体对微量元素的吸收。
2、本发明所制备的活性水具有释放远红外线的功能，能够持续活化水分子，促进水分子运动，减少氢键的缔合，延长产品的储存时间。此外，远红外线能够扩张毛细血管，促进血液循环，降低血糖血脂，提高机体的免疫能力。
3、本发明所制得的能够释放远红外线的活性水具有高活性的特点，同时含有大量人体所需的微量元素，在小分子水的帮助下，人体能够快速补充所需微量元素。此外，大量的稀土元素和远红外线的释放抑制了水中氢键对水分子团的物理缔合作用，延迟水功能退化时间，使水分子团可保持三年不还原，大大提升了其利用价值。
具体实施方式
实施例中的水源地为白云山水源地。
石英砂的粒径为20mm，过滤速度15m3/h。
活性炭粒径为0.9mm，过滤速度为4m3/h。
阳离子交换树脂，CAS号：9002-29-3。
阴离子交换树脂，为采购自天津市光复科技发展有限公司，型号为D301R的大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂。
反渗透膜，型号：BW30FR-365，陶氏化学公司。
分子细微化设备，参照专利CN 201648075 U制得的小分子团活性水磁能强化器。
麦饭石，货号：011，粒径：325目，灵寿县隆辉矿产品加工厂。
聚乙二醇600，货号：180-9187-4298，西安晋湘药用辅料有限公司。
实施例1
一种能够释放远红外线的活性水的生产工艺，包括以下步骤：
(1)取天然水源地的泉水，依次经30cm厚的石英砂层、15cm厚的活性炭层过滤，除去水中不溶物，得到一次过滤水；
(2)杂离子去除处理：将所述一次过滤水利用阳离子交换树脂过滤，过滤速度7m3/h，以除去水中的钙镁等金属离子，再用阴离子交换树脂过滤，过滤速度7m3/h去除水中氯硫等离子，得到二次过滤水；
(3)反渗透处理：将所述二次过滤水通过反渗透膜，去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等，得到反渗透处理水，反渗透膜通量为4L/(m2·h)，操作压力11kg/cm2；
(4)分子细微化处理：将所述反渗透处理水通过分子细微化设备，得到分子细微化处理水，操作压力13kg/cm2，水温维持在98℃；
(5)远红外线透射处理：采用远红外陶瓷设备处理所述分子细微化处理水，得到远红外线活化水，远红外法向发射率为94％，水体温度为70℃，时间为15min；
(6)紫外线灭菌处理：对所述远红外线活化水进行紫外线灭菌处理，紫外线波长为254nm，辐照强度为100W/cm3，辐照时间为30s，得到所述能够释放远红外线的活性水。
实施例2
一种能够释放远红外线的活性水的生产工艺，包括以下步骤：
(1)取天然水源地的泉水，依次经30cm厚的石英砂层、15cm厚的活性炭层过滤，除去水中不溶物，得到一次过滤水；
(2)杂离子去除处理：将所述一次过滤水利用阳离子交换树脂过滤，过滤速度7m3/h，以除去水中的钙镁等金属离子，再用阴离子交换树脂过滤，过滤速度7m3/h去除水中氯硫等离子，得到二次过滤水；
(3)反渗透处理：将所述二次过滤水通过反渗透膜，去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等，得到反渗透处理水，反渗透膜通量为4L/(m2·h)，操作压力11kg/cm2；
(4)矿物元素释放处理：按质量份计，将100份所述反渗透处理水、3份麦饭石微粉混合，并辅以功率为320W、频率为100kHz的超声处理30min后，过滤除去麦饭石微粉，得到矿化水；所述麦饭石微粉制备方法为：按质量份计，取50份麦饭石，球磨至平均粒径3μm，得到麦饭石微粉；
(5)分子细微化处理：将所述矿化水通过分子细微化设备，得到分子细微化处理水，操作压力13kg/cm2，水温维持在98℃；
(6)远红外线透射处理：采用远红外陶瓷设备处理所述分子细微化处理水，得到远红外线活化水，远红外法向发射率为94％，水体温度为70℃，时间为15min；
(7)紫外线灭菌处理：对所述远红外线活化水进行紫外线灭菌处理，紫外线波长为254nm，辐照强度为100W/cm3，辐照时间为30s，得到所述能够释放远红外线的活性水。
实施例3
一种能够释放远红外线的活性水的生产工艺，包括以下步骤：
(1)取天然水源地的泉水，依次经30cm厚的石英砂层、15cm厚的活性炭层过滤，除去水中不溶物，得到一次过滤水；
(2)杂离子去除处理：将所述一次过滤水利用阳离子交换树脂过滤，过滤速度7m3/h，以除去水中的钙镁等金属离子，再用阴离子交换树脂过滤，过滤速度7m3/h去除水中氯硫等离子，得到二次过滤水；
(3)反渗透处理：将所述二次过滤水通过反渗透膜，去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等，得到反渗透处理水，反渗透膜通量为4L/(m2·h)，操作压力11kg/cm2；
(4)矿物元素释放处理：按质量份计，将100份所述反渗透处理水加热至98℃，然后加入3份麦饭石微粉，并辅以功率为320W、频率为100kHz的超声处理30min后，过滤除去麦饭石微粉，得到矿化水；所述麦饭石微粉制备方法为：按质量份计，取50份麦饭石，球磨至平均粒径3μm，得到麦饭石微粉；
(5)分子细微化处理：将所述矿化水通过分子细微化设备，得到分子细微化处理水，操作压力13kg/cm2，水温维持在98℃；
(6)远红外线透射处理：采用远红外陶瓷设备处理所述分子细微化处理水，得到远红外线活化水，远红外法向发射率为94％，水体温度为70℃，时间为15min；
(7)紫外线灭菌处理：对所述远红外线活化水进行紫外线灭菌处理，紫外线波长为254nm，辐照强度为100W/cm3，辐照时间为30s，得到所述能够释放远红外线的活性水。
实施例4
一种能够释放远红外线的活性水的生产工艺，包括以下步骤：
(1)取天然水源地的泉水，依次经30cm厚的石英砂层、15cm厚的活性炭层过滤，除去水中不溶物，得到一次过滤水；
(2)杂离子去除处理：将所述一次过滤水利用阳离子交换树脂过滤，过滤速度7m3/h，以除去水中的钙镁等金属离子，再用阴离子交换树脂过滤，过滤速度7m3/h去除水中氯硫等离子，得到二次过滤水；
(3)反渗透处理：将所述二次过滤水通过反渗透膜，去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等，得到反渗透处理水，反渗透膜通量为4L/(m2·h)，操作压力11kg/cm2；
(4)矿物元素释放处理：按质量份计，将100份所述反渗透处理水加热至98℃，然后加入3份高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维，并辅以功率为320W、频率为100kHz的超声处理30min后，过滤除去高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维，得到矿化水；
(5)分子细微化处理：将所述矿化水通过分子细微化设备，得到分子细微化处理水，操作压力13kg/cm2，水温维持在98℃；
(6)远红外线透射处理：采用远红外陶瓷设备处理所述分子细微化处理水，得到远红外线活化水，远红外法向发射率为94％，水体温度为70℃，时间为15min；
(7)紫外线灭菌处理：对所述远红外线活化水进行紫外线灭菌处理，紫外线波长为254nm，辐照强度为100W/cm3，辐照时间为30s，得到所述能够释放远红外线的活性水。
所述高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1取麦饭石，球磨至平均粒径3μm，得到麦饭石微粉；
S2按质量份计，将50份麦饭石微粉分散在150份二甲基亚砜中，经功率为380W、频率为70kHz的超声处理2h后，再加入100份丙烯腈、0.9份偶氮二异丁腈、3份丙烯酰胺、表面活性剂2份、造孔剂6份，在氮气氛围中，加热至65℃反应20h，得到麦饭石/丙烯腈聚合物溶液；
S3采用600目滤膜对所述麦饭石/丙烯腈聚合物溶液进行过滤，然后将过滤后的麦饭石/丙烯腈聚合物溶液加热至70℃，经喷丝板挤出后进入凝固浴中进行凝固成型，所述喷丝板的喷丝孔径为0.15mm，纺丝速度为2.5m/min，牵伸比为4.5，凝固浴温度为40℃，得到麦饭石/聚丙烯腈复合纤维；
S4对S3制得的麦饭石/聚丙烯腈复合纤维进行高温煅烧，以7℃/min的速率将温度从40℃升温至850℃，恒温30min，然后再以5℃/min的速率升温至1200℃，保持1200℃反应20min，得到所述高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维。
所述表面活性剂为吐温80。
所述造孔剂由碳酸氢铵、聚乙二醇600按质量比4：7混合而成。
所述凝固浴为60wt％的二甲基亚砜水溶液。
实施例5
一种能够释放远红外线的活性水的生产工艺，包括以下步骤：
(1)取天然水源地的泉水，依次经30cm厚的石英砂层、15cm厚的活性炭层过滤，除去水中不溶物，得到一次过滤水；
(2)杂离子去除处理：将所述一次过滤水利用阳离子交换树脂过滤，过滤速度7m3/h，以除去水中的钙镁等金属离子，再用阴离子交换树脂过滤，过滤速度7m3/h去除水中氯硫等离子，得到二次过滤水；
(3)反渗透处理：将所述二次过滤水通过反渗透膜，去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等，得到反渗透处理水，反渗透膜通量为4L/(m2·h)，操作压力11kg/cm2；
(4)矿物元素释放处理：按质量份计，将100份所述反渗透处理水加热至98℃，从底部通入氧气，氧气通量为0.8m3/h，然后加入3份高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维，并辅以功率为320W、频率为100kHz的超声处理30min后，过滤除去高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维，得到矿化水；
(5)分子细微化处理：将所述矿化水通过分子细微化设备，得到分子细微化处理水，操作压力13kg/cm2，水温维持在98℃；
(6)远红外线透射处理：采用远红外陶瓷设备处理所述分子细微化处理水，得到远红外线活化水，远红外法向发射率为94％，水体温度为70℃，时间为15min；
(7)紫外线灭菌处理：对所述远红外线活化水进行紫外线灭菌处理，紫外线波长为254nm，辐照强度为100W/cm3，辐照时间为30s，得到所述能够释放远红外线的活性水。
所述高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1取麦饭石，球磨至平均粒径3μm，得到麦饭石微粉；
S2按质量份计，将50份麦饭石微粉分散在150份二甲基亚砜中，经功率为380W、频率为70kHz的超声处理2h后，再加入100份丙烯腈、0.9份偶氮二异丁腈、3份丙烯酰胺、表面活性剂2份、造孔剂6份，在氮气氛围中，加热至65℃反应20h，得到麦饭石/丙烯腈聚合物溶液；
S3采用600目滤膜对所述麦饭石/丙烯腈聚合物溶液进行过滤，然后将过滤后的麦饭石/丙烯腈聚合物溶液加热至70℃，经喷丝板挤出后进入凝固浴中进行凝固成型，所述喷丝板的喷丝孔径为0.15mm，纺丝速度为2.5m/min，牵伸比为4.5，凝固浴温度为40℃，得到麦饭石/聚丙烯腈复合纤维；
S4对S3制得的麦饭石/聚丙烯腈复合纤维进行高温煅烧，以7℃/min的速率将温度从40℃升温至850℃，恒温30min，然后再以5℃/min的速率升温至1200℃，保持1200℃反应20min，得到所述高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维。
所述表面活性剂为吐温80。
所述造孔剂由碳酸氢铵、聚乙二醇600按质量比4：7混合而成。
所述凝固浴为60wt％的二甲基亚砜水溶液。
实施例6
与实施例5基本相同，区别仅在于：
所述高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1取麦饭石，球磨至平均粒径3μm，得到麦饭石微粉；
S2按质量份计，将50份麦饭石微粉分散在150份二甲基亚砜中，经功率为380W、频率为70kHz的超声处理2h后，再加入100份丙烯腈、0.9份偶氮二异丁腈、3份丙烯酰胺、表面活性剂2份、造孔剂6份，在氮气氛围中，加热至65℃反应20h，得到麦饭石/丙烯腈聚合物溶液；
S3采用600目滤膜对所述麦饭石/丙烯腈聚合物溶液进行过滤，然后将过滤后的麦饭石/丙烯腈聚合物溶液加热至70℃，经喷丝板挤出后进入凝固浴中进行凝固成型，所述喷丝板的喷丝孔径为0.15mm，纺丝速度为2.5m/min，牵伸比为4.5，凝固浴温度为40℃，得到麦饭石/聚丙烯腈复合纤维；
S4对S3制得的麦饭石/聚丙烯腈复合纤维进行高温煅烧，以7℃/min的速率将温度从40℃升温至850℃，恒温30min，然后再以5℃/min的速率升温至1200℃，保持1200℃反应20min，得到所述高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维。
所述表面活性剂为吐温80。
所述造孔剂为碳酸氢铵。
所述凝固浴为60wt％的二甲基亚砜水溶液。
实施例7
与实施例5基本相同，区别仅在于：
所述高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1取麦饭石，球磨至平均粒径3μm，得到麦饭石微粉；
S2按质量份计，将50份麦饭石微粉分散在150份二甲基亚砜中，经功率为380W、频率为70kHz的超声处理2h后，再加入100份丙烯腈、0.9份偶氮二异丁腈、3份丙烯酰胺、表面活性剂2份、造孔剂6份，在氮气氛围中，加热至65℃反应20h，得到麦饭石/丙烯腈聚合物溶液；
S3采用600目滤膜对所述麦饭石/丙烯腈聚合物溶液进行过滤，然后将过滤后的麦饭石/丙烯腈聚合物溶液加热至70℃，经喷丝板挤出后进入凝固浴中进行凝固成型，所述喷丝板的喷丝孔径为0.15mm，纺丝速度为2.5m/min，牵伸比为4.5，凝固浴温度为40℃，得到麦饭石/聚丙烯腈复合纤维；
S4对S3制得的麦饭石/聚丙烯腈复合纤维进行高温煅烧，以7℃/min的速率将温度从40℃升温至850℃，恒温30min，然后再以5℃/min的速率升温至1200℃，保持1200℃反应20min，得到所述高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维。
所述表面活性剂为吐温80。
所述造孔剂为聚乙二醇600。
所述凝固浴为60wt％的二甲基亚砜水溶液。
测试例1
参考WS/T 652-2019《食物血糖生成指数测定方法》测试由本发明各实施例所制得的能够释放远红外线的活性水对人体血糖的影响。选取70位健康成年人作为受试者，受试者选取严格按照WS/T 652-2019《食物血糖生成指数测定方法》的标准；每个试验组设置10位受试者。以50g葡萄糖和100g实施例所制得的能够释放远红外线的活性水作为每次试验的待测食物；设置一组对照组的待测食物仅为50g葡萄糖和100g烧开后冷却的自来水。
测定周期包含5次独立试食测定，待测食物(50g葡萄糖和100g实施例所制得的能够释放远红外线的活性水)2次，参考食物(50g葡萄糖和100g烧开后冷却的自来水)3次；每次独立试食测定间隔72h，待测食物安排在两次参考食物测定之间进行；测定前三日受试者规律作息正常饮食；测定前一日晚餐避免高膳食纤维及高糖食物，22:00前开始禁食；测定当日清晨避免剧烈运动，受试者静坐10min后开始试食测定；间隔5min，采集2次空腹血样；开始进食，在10min内进食完全部受试物和水，从第一口进食时间开始计时；于餐后30min采集血样；采集部位为指尖毛细血管血，测定周期内保持采血部位一致，采血量为1mL；采集血样后立即测定血糖值并取平均值。结果见表3。
表1：血糖浓度变化测定结果
Figure BDA0003369782070000131
由表1可以看出，实施例5显示出了最好的降血糖效果，餐后30min受试者的血糖浓度变化值仅为2.9，相较于降血糖药物，其效果较差，但是能够起到辅助降血糖的作用。其原因在于本发明所制备的活性水中水分子团簇为3-6个的小分子团簇，拥有超强渗透力，可快速被人体吸收，稀释血液。此外，本发明所制备的活性水具有释放远红外线的功能，能够扩张毛细血管，促进血液循环，降低血糖血脂，提高机体的免疫能力。实施例2所制得的能够释放远红外线的活性水降血糖效果高于实施例1，这是由于麦饭石溶出的稀土元素和水分子结合形成配位团簇，水分子和稀土元素间的配位键振动显示出红外特性，其振动显示出电偶极矩的变化，从而释放出远红外线，有利于降血糖。实施例3显示出高于实施例2的效果，这是由于高温下水分子运动活跃，氢键较少，更有利于麦饭石中的微量元素和稀土元素溶出，也有利于溶出的微量元素和稀土元素和水分子配位，形成能够释放远红外线的小的水分子团簇，由于配位作用力的存在，含有配位金属离子的水分子团簇电子态接近饱和，不产生极型倾向，其氢键作用力减弱，小分子水团存在时间更久。实施例4效果优于实施例3，这是由于进一步对麦饭石进行处理，制得了高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维，其表面存在大量大孔和微孔，有利于增大麦饭石和水的接触，增大其中微量元素和矿物元素的溶出，促进更多的含有配位金属离子的水分子团簇的生成。实施例5的效果优于实施例4，这是由于氧分子本身不具有极型，其却能受到水分的作用产生微弱的极型，和水分子形成比氢键更弱的作用力，进一步降低水分子依靠氢键缔合的机会。这不仅有利于延长小分子水存在的时间，也进一步使得小分子水团簇更小，其渗透性更强，活性更高，有利于降血糖。实施例6和实施例7效果比实施例5略差，这是由于由碳酸氢铵、聚乙二醇600复配而成的造孔剂在高温灼烧时，聚乙二醇600发生热裂解，生成挥发性气体，由于其在二甲基亚砜中较好的溶解性，其分解生成气体造成的孔隙多为微孔和介孔，进一步的，由于碳酸氢铵微溶于二甲基亚砜，其以固体颗粒的形式存在，随着温度的上升，其挥发产生大量的微米级及以上的大孔。两者复配，大大增加了所制备出的麦饭石/PAN碳纤维的多孔的性质，且大孔和微孔的存在，有利于增大麦饭石和水的接触，增大其中微量元素和矿物元素的溶出，促进更多的含有配位金属离子的水分子团簇的生成，从而提升所制得的能够释放远红外线的活性水活性更强，远红外线释放率更高，促进血糖降解。
测试例2
采用核磁共振仪测定本发明各实施例所制备的能够释放远红外线的活性水静置时间为0天、180天、360天时，其中水分子团核磁共振谱半峰宽。结果见表2。
表2：水分子团的核磁共振谱半峰宽测试结果
Figure BDA0003369782070000141
Figure BDA0003369782070000151
由表2实施例5可以看出，本发明制得的能够释放远红外线的活性水中的小分子水团簇在储存长达1年之久也没有再次以氢键缔合为大分子团簇，相较于现有技术中只能维持4小时左右的活性水，显示出了十分优异的性能，大大提升了其使用价值。由实施例1-5的比较可以看出，首先，高温处理对其有积极的影响，这是由于高温下水分子运动活跃，氢键较少，水分子以单一分子或3-4个小分子团簇的形式存在，有利于水份团和溶出金属离子配位结合成小分子团簇。其次，此时加入麦饭石，麦饭石中的微量元素和稀土元素溶出和水分子配位，形成小的水分子团簇，由于配位作用力的存在，含有配位金属离子的水分子团簇电子态接近饱和，不产生极型倾向，其氢键作用力减弱，不易再次以氢键的形式缔合，形成大的分子团簇。进一步的，通入氧气增加水中溶氧量，由于氧分子本身不具有极型，其却能受到水分的作用产生微弱的极型，和水分子形成比氢键更弱的作用力，进一步降低水分子依靠氢键缔合的机会。最后，经过此处理的活性水能够释放远红外线，能够持续活化水分子，促进水分子运动，减少氢键的缔合，延长产品的储存时间。因此，达到了本发明制得的能够释放远红外线的活性水中的小分子水团簇在储存长达1年之久也没有再次以氢键缔合为大分子团簇的目的。这个突破对于拓展活性水在日常生活中的应用范围十分有益。

Claims (8)

1.一种能够释放远红外线的活性水的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：取天然水源地的泉水，经常规过滤除杂处理后，在高温状态下，加入高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维，并通入氧气，经分子细微化处理后，得到所述能够释放远红外线的活性水。
2.如权利要求1所述能够释放远红外线的活性水的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取天然水源地的泉水，依次经20-40cm厚的石英砂层、10-20cm厚的活性炭层过滤，除去水中不溶物，得到一次过滤水，所述石英砂的粒径为15-25mm，过滤速度10-20m3/h，所述活性炭粒径为0.6-1.2mm，过滤速度为2-5m3/h；
(2)杂离子去除处理：将所述一次过滤水利用阳离子交换树脂过滤，过滤速度5-10m3/h，再用阴离子交换树脂过滤，过滤速度5-10m3/h得到二次过滤水；
(3)反渗透处理：将所述二次过滤水通过反渗透膜，得到反渗透处理水，反渗透膜通量为3-6L/(m2·h)，操作压力10-12kg/cm2；
(4)矿物元素释放处理：按质量份计，将90-110份所述反渗透处理水加热至95-100℃，从底部通入氧气，氧气通量为0.5-1m3/h，然后加入2-4份高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维，并辅以功率为300-360W、频率为80-120kHz的超声处理，反应20-40min后，过滤除去高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维，得到矿化水；
(5)分子细微化处理：将所述矿化水通过分子细微化设备，得到分子细微化处理水，操作压力12-15kg/cm2，水温维持在95-100℃；
(6)远红外线透射处理：采用远红外线处理所述分子细微化处理水，得到远红外线活化水，远红外法向发射率为92-96％，水体温度为60-80℃，时间为10-20min；
(7)紫外线灭菌处理：对所述远红外线活化水进行紫外线灭菌处理，紫外线波长为250-260nm，辐照强度为90-110W/cm3，辐照时间为20-40s，得到所述能够释放远红外线的活性水。
3.如权利要求1或2所述能够释放远红外线的活性水的生产工艺，其特征在于，所述高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维的制备方法，包括以下步骤：将麦饭石粉、二甲基亚砜、丙烯腈、偶氮二异丁腈、丙烯酰胺、表面活性剂、造孔剂混合，在氮气氛围中加热反应，过滤后经喷丝进入凝固浴凝固，再高温碳化，得到所述高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维。
4.如权利要求3所述能够释放远红外线的活性水的生产工艺，其特征在于，所述高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1取麦饭石，球磨至平均粒径1-5μm，得到麦饭石微粉；
S2按质量份计，将40-60份麦饭石微粉分散在100-200份二甲基亚砜中，经功率为360-420W、频率为60-80kHz的超声处理1-3h后，再加入100-110份丙烯腈、0.5-1份偶氮二异丁腈、2-4份丙烯酰胺、表面活性剂0.1-3份、造孔剂4-8份，在氮气氛围中，加热至60-70℃反应18-24h，得到麦饭石/丙烯腈聚合物溶液；
S3采用400-800目滤膜对所述麦饭石/丙烯腈聚合物溶液进行过滤，然后将过滤后的麦饭石/丙烯腈聚合物溶液加热至65-75℃，经喷丝板挤出后进入凝固浴中进行凝固成型，所述喷丝板的喷丝孔径为0.1-0.2mm，纺丝速度为2-3m/min，牵伸比为4-5，凝固浴温度为35-45℃，得到麦饭石/聚丙烯腈复合纤维；
S4对S3制得的麦饭石/聚丙烯腈复合纤维进行高温煅烧，以5-10℃/min的速率将温度从35-45℃升温至800-900℃，恒温20-40min，然后再以1-5℃/min的速率升温至1100-1200℃，保持1100-1200℃反应15-30min，得到所述高矿物质溶出率麦饭石/PAN碳纤维。
5.如权利要求3或4所述能够释放远红外线的活性水的生产工艺，其特征在于，所述表面活性剂为脂肪酸甘油酯、山梨醇脂肪酸酯、吐温80、硬脂酸及油酸中的至少一种。
6.如权利要求3或4所述能够释放远红外线的活性水的生产工艺，其特征在于，所述造孔剂由聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇600、聚乙烯吡咯烷酮、碳酸氢铵、聚乙二醇600中一种或两种或两种以上混合物混合而成。
7.如权利要求3或4所述能够释放远红外线的活性水的生产工艺，其特征在于，所述凝固浴为浓度为50-60wt％的二甲基亚砜水溶液、50-60wt％的二甲基甲酰胺水溶液、50-60wt％的二甲基乙酰胺水溶液中的一种。
8.一种能够释放远红外线的活性水，其特征在于，采用由权利要求1-7任一项所述能够释放远红外线的活性水的生产工艺制备而成。
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