CN115403403B - 一种长石陶瓷滤芯及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及C04B38，更具体地，本发明涉及一种长石陶瓷滤芯及其制备方法，长石陶瓷滤芯的原料包括胚体和分散液。本发明所得的长石滤芯工艺简单，成本低廉，不仅对水处理后，使水具有促进细胞增殖、保护细胞端粒的作用，同时在能源和环保领域也有较强的应用前景。

Description

一种长石陶瓷滤芯及其制备方法
技术领域
本发明涉及C04B38，更具体地，本发明涉及一种长石陶瓷滤芯及其制备方法。
背景技术
长石族矿物占地壳总质量的一半，作为庞大的硅酸盐亚族，长石族矿物种类繁多，用途广泛。
专利号CN106732344B的专利提供了一种抗菌陶瓷基滤芯，使用酸浸后的硅藻土，与水合抗菌剂混合，提高了滤芯的抗菌能力。专利号CN106699223B的专利提供了一种陶瓷净水滤芯及其制备方法，对硅藻土、凹凸棒土和粘土进行改性，提高了滤芯的过滤效率和抗压强度。
人们在滤芯中使用长石族矿物，多是来对水进行净化，使水经过长石族矿物制成的滤芯后更加洁净。然而，很少有人关注到，通过长石族矿物，是否能够提高水的功能性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明第一个方面提供了一种长石陶瓷滤芯，所述长石陶瓷滤芯的原料包括胚体和分散液。
优选的，按重量份计，所述长石陶瓷滤芯的原料包括35-122份胚体和15-80份分散液。
作为本发明一种优选的技术方案，所述胚体的原料包括石英、高岭土和造孔剂。
优选的，所述胚体的原料中，石英、高岭土和造孔剂的重量比为(20-60)：(15-60)：(0.5-2)。
作为本发明一种优选的技术方案，所述高岭土的粒径为1000-4000目。
作为本发明一种优选的技术方案，所述造孔剂选自木节粘土、植物性成孔剂、碳粉的一种或多种。
作为本发明一种优选的技术方案，所述造孔剂为木节粘土、植物性成孔剂和碳粉，造孔剂中，木节粘土、植物性成孔剂和碳粉的重量比为(0.2-0.4)：(0.4-0.8)：(0.3-0.7)。
作为本发明一种优选的技术方案，所述植物性成孔剂的硬度为2-4。
申请人发现，硬度为2-4的植物性成孔剂和木节粘土、碳粉共同作用，不仅提高了所得滤芯的孔隙率，并使得孔径分布在特定的10纳米-3μm的范围内，而且还意外地提高了滤芯的机械强度，使得滤芯经过长时间的使用不易破碎，延长了滤芯的使用寿命。硬度为2-4的植物性成孔剂的内部具有特定强度的化学结构，配合木节粘土、碳粉的使用，影响成孔剂体系的结构强度，在高温制备滤芯的过程中，这样的成孔剂体系与天然长石赫兹矿物协同，改变了内部应力的同时，影响矿物中离子的配位结构，此外，木节粘土中含有一定的炭质腐植质，上述有机质的高温烧制时的会发生较强的收缩，进一步影响体系中各物质之间的结合能力，使得滤芯的机械强度、孔隙率以及孔径分布受到影响。
作为本发明一种优选的技术方案，所述分散液包括天然长石赫兹矿物和水。
作为本发明一种优选的技术方案，所述天然长石赫兹矿物至少包括钾、钠、铁、磷、钙、镁、锶、铷、铌、镓中的一种。
作为本发明一种优选的技术方案，所述天然长石赫兹矿物选自钾长石、钠长石、斜长石、正长石的一种或多种。
优选的，所述天然长石赫兹矿物为钾长石和钠长石。
进一步优选的，天然长石赫兹矿物中，钾长石和钠长石的重量比为(6-14)：(10-17)。
本发明第二个方面提供了一种长石陶瓷滤芯的制备方法，方法如下：(1)分散液的制备；(2)胚体的制备；(3)滤芯的制备。
优选的，所述步骤(1)分散液的制备具体为天然长石赫兹矿物用球磨机粉碎至粒径100-500nm，加入水，控制天然长石赫兹矿物在分散液中的含量为10-50wt％，即得。
优选的，所述步骤(2)胚体的制备具体为胚体各原料混合后，在1050-1200℃下烧制40-60min，即得。
优选的，所述步骤(3)滤芯的制备具体为胚体浸泡于分散液浸渍20-60min后，将上述混合物在80℃烘干1h，烘干后在1100-1250℃烧制4.5-6h后，冷却降温，即得。
优选的，所述长石陶瓷滤芯的孔隙率在25-55％，孔径为10纳米-3μm。
优选的，将长石滤芯装入太赫兹超高温杀菌机，设置太赫兹波段辐射率0.92-0.99，对蒸馏水进行辐射，进一步影响水分子氢键网络结构，提高了水的抗氧化功能。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
石英、高岭土和造孔剂的重量比为(20-60)：(15-60)：(0.5-2)，并控制高岭土的粒径为1000-4000目，促进长石滤芯装入太赫兹超高温杀菌机后，机器和滤芯的作用，从而使水分子活化，延使得滤芯处理后的水的抗氧化功能更加稳定长效；硬度为2-4的植物性成孔剂和木节粘土、碳粉共同作用，不仅提高了所得滤芯的孔隙率，并使得孔径分布在特定的10纳米-3μm的范围内，而且还意外地提高了滤芯的机械强度，使得滤芯经过长时间的使用不易破碎。本发明所得的长石滤芯工艺简单，成本低廉，不仅对水处理后，使水具有促进细胞增殖、保护细胞端粒的作用，同时在能源和环保领域也有较强的应用前景。
附图说明
图1为性能测试2抗氧化测试的测试结果。
具体实施方式
实施例
实施例中组合物的制备原料均为市售，其中木节粘土购自怀仁县万通达高岭土加工厂，山楂核颗粒购自青州华臻，硬度为2.5-3，石英购自新沂市丰泰石英制品有限公司，碳粉购自远大矿业，实施例1和实施例2的高岭土来源不同，实施例1的高岭土购自灵寿县石峰矿业加工厂，粒径1250目，实施例2的高岭土购自灵寿县石峰矿业加工厂，粒径4000目，钾长石和钠长石均购自辉腾矿产品有限公司。
实施例1
本例提供了一种长石陶瓷滤芯，按重量份计，所述长石陶瓷滤芯的原料包括81.4份胚体和60份分散液。
胚体的原料包括石英、高岭土和造孔剂。胚体的原料中，石英、高岭土和造孔剂的重量比为35：45：1.4。
造孔剂为木节粘土、植物性成孔剂和碳粉，造孔剂中，木节粘土、植物性成孔剂和碳粉的重量比为0.3：0.6：0.5。
分散液包括天然长石赫兹矿物和水。
天然长石赫兹矿物包括钾和钠。天然长石赫兹矿物为钾长石和钠长石。
天然长石赫兹矿物中，钾长石和钠长石的重量比为9：14。
本例还提供了一种长石陶瓷滤芯的制备方法，方法如下：(1)分散液的制备；(2)胚体的制备；(3)滤芯的制备。
步骤(1)分散液的制备具体为天然长石赫兹矿物用球磨机粉碎至粒径300nm，加入水，控制天然长石赫兹矿物在分散液中的含量为30wt％，即得。
步骤(2)胚体的制备具体为胚体各原料混合后，在1150℃下烧制50min，即得。
步骤(3)滤芯的制备具体为胚体浸泡于分散液浸渍35min后，将上述混合物在80℃烘干1h，烘干后在1150℃烧制5h后，冷却降温，即得。
实施例2
本例提供了一种长石陶瓷滤芯的制备方法，与实施例1不同的是，高岭土来源不同。
本例还提供了一种长石陶瓷滤芯的制备方法，与实施例1不同的是，步骤(1)分散液的制备具体为天然长石赫兹矿物用球磨机粉碎至粒径300nm，加入水，控制天然长石赫兹矿物在分散液中的含量为35wt％，即得。
步骤(2)胚体的制备具体为胚体各原料混合后，在1200℃下烧制40min，即得。
实施例3
本例提供了一种长石陶瓷滤芯的制备方法，与实施例1不同的是胚体的原料中，石英、高岭土和造孔剂的重量比为40：40：1.4。
本例还提供了一种长石陶瓷滤芯的制备方法，与实施例1相同。
实施例4
本例提供了一种长石陶瓷滤芯的制备方法，与实施例1不同的是，造孔剂为木节粘土和碳粉，造孔剂中，木节粘土和碳粉的重量比为0.3：0.7。
本例还提供了一种长石陶瓷滤芯的制备方法，与实施例1相同。
实施例5
本例提供了一种长石陶瓷滤芯的制备方法，与实施例1不同的是，石英、高岭土和造孔剂的重量比为30：46：4。
本例还提供了一种长石陶瓷滤芯的制备方法，与实施例1不同的是，步骤(3)滤芯的制备具体为胚体浸泡于分散液浸渍40min后，将上述混合物在80℃烘干1h，烘干后在1100℃烧制6h后，冷却降温，即得。
性能测试：
1、孔径测试：采用煮沸法测试(参考《陶瓷工艺实验》，中国建筑工业出版社，1987)实施例1得到的长石滤芯的孔隙率，得到孔隙率为52％，使用TEM(透射电子显微镜)测试实施例1得到的长石滤芯，得到其孔径为10nm-3μm：
2、抗氧化测试：将实施例1得到的长石滤芯装入太赫兹超高温杀菌机，设置太赫兹波段辐射率0.92-0.99的频段，对50mL蒸馏水辐射3min，使用总抗氧化能力测定试剂盒(FRAP法)(购自武汉菲恩生物科技有限公司，型号K025)测试其抗氧化能力，标记此组实验为GYJ；使用总抗氧化能力测定试剂盒(FRAP法)(购自武汉菲恩生物科技有限公司，型号K025)测试蒸馏水的抗氧化能力，标记此组实验为ddH2O；使用总抗氧化能力测定试剂盒(FRAP法)(购自武汉菲恩生物科技有限公司，型号K025)测试0.1wt％的Vc水溶液(Vc的CAS号50-81-7)的抗氧化能力，标记此组实验为Vc，测试结果如图1，可知，与普通蒸馏水相比，经过本发明所提供的长石滤芯处理后的蒸馏水有显著的抗氧化能力。
3、稳定性测试：将实施例1-5得到的长石陶瓷滤芯100g分别浸泡在300mL水中，并控制温度环境40℃，15天后，观察滤芯外观，结果如表1：
表1
实施例 外观
1 无裂缝，无缺损，水中无沉淀颗粒
2 无裂缝，无缺损，水中无沉淀颗粒
3 无裂缝，无缺损，水中无沉淀颗粒
4 有裂缝，有缺损，水中有沉淀颗粒
5 有裂缝，有缺损，水中无沉淀颗粒

Claims (3)

1.一种长石陶瓷滤芯，其特征在于，所述长石陶瓷滤芯的原料包括胚体和分散液；所述胚体的原料包括石英、高岭土和造孔剂；所述高岭土的粒径为1000-4000目；所述造孔剂为木节粘土、植物性成孔剂和碳粉，重量比为（0.2-0.4）：（0.4-0.8）：（0.3-0.7）；所述植物性成孔剂的硬度为2-4；所述胚体的原料中，石英、高岭土和造孔剂的重量比为(20-60)：(15-60)：(0.5-2)；所述分散液包括天然长石赫兹矿物和水；
所述的长石陶瓷滤芯的制备方法为：（1）分散液的制备；（2）胚体的制备；（3）滤芯的制备；
所述步骤（1）分散液的制备具体为天然长石赫兹矿物用球磨机粉碎至粒径100-500nm，加入水，控制天然长石赫兹矿物在分散液中的含量为10-50wt%，即得；
所述步骤（2）胚体的制备具体为胚体各原料混合后，在1050-1200℃下烧制40-60min，即得；
所述步骤（3）滤芯的制备具体为胚体浸泡于分散液浸渍20-60min后，将上述混合物在80℃烘干1h，烘干后在1100-1250℃烧制4.5-6h后，冷却降温，即得。
2.根据权利要求1所述的长石陶瓷滤芯，其特征在于，所述天然长石赫兹矿物至少包括钾、钠、铁、磷、钙、镁、锶、铷、铌、镓中的一种。
3.根据权利要求2所述的长石陶瓷滤芯，其特征在于，所述天然长石赫兹矿物选自钾长石、钠长石、斜长石、正长石的一种或多种。
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