CN115626701A - 基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯及其制备方法，属于矿化滤芯技术领域。本发明用于解决现有技术中经矿化滤芯中矿石组分中的微量元素的释放效果较差，矿化滤芯成型工艺繁杂，烧制加工完成之后，降温需要时间较长的技术问题，基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯，其特征在于，由以下重量份的成分制备而成：活性炭粉粒80～100份、改性富锌矿石粉粒10～15份、改性富锶矿石粉粒10～15份、改性沸石粉粒20～25份、改性高纯钙质矿石粉粒20～25份和超高分子聚乙烯6～10份。本发明通过对矿化滤芯的矿石组分进行改性处理，有效的提高了矿石组分中的微量元素的释放效果，并且还对矿化滤芯的成型加工装置进行优化，简化了成型加工步骤，缩短了成型加工时间，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及矿化滤芯技术领域，具体涉及基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯及其制备方法。
背景技术
矿物质水的定义是以城市自来水为原水，再经过纯净化加工，添加食品添加剂，杀菌处理后灌装而成。但是现有的食品添加剂中没有含锶的物质，因此市面上的富锶矿物质水一般是以反渗透净水器或超滤、纳滤净水器制水，然后再通过天然岩石矿化滤材加工的富锶矿化滤芯进行溶滤，使得净水器的出水中就含有矿物质锶。
现有技术中的富锶矿化滤芯在生产加工过程中，需要经过恒温烧制、降温成型、打磨和切断等步骤进行连续的加工，且操作较为繁杂，在烧制过程中需要保证各部位的温度相对均匀，从而避免在烧制过程中滤芯产生较大的压力变化，使得烧制的滤芯不合格，并且烧制完成的滤芯，其温度较高，需要对其进行缓慢降温，降温速率较慢，现有的矿化滤芯，其矿石组分中微量元素释放效果较差，经矿化滤芯过滤之后的饮用水中锶、锌的含量均低于0.2mg/L，低于国家强制性标准GB8537～2018《食品安全国家标准饮用天然矿泉水》。
针对此方面的技术缺陷，现提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的在于提供具体涉及基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯及其制备方法，用于解决现有技术中经矿化滤芯过滤之后的饮用水中锶、锌的含量均低于0.2mg/L，矿石组分中的微量元素的释放速率低，矿化滤芯成型工艺繁杂，烧制加工完成之后，降温需要时间较长的技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯，由以下重量份的成分制备而成：活性炭粉粒80～100份、改性富锌矿石粉粒10～15份、改性富锶矿石粉粒10～15份、改性沸石粉粒20～25份、改性高纯钙质矿石粉粒20～25份和超高分子聚乙烯6～10份；
其中，改性富锌矿石粉粒、改性富锶矿石粉粒和改性沸石粉粒，均由改性液改性加工制得，改性高纯钙质矿石粉粒由高温改性加工制成，超高分子聚乙烯的分子量大于100万。
基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯的制备方法，包括以下步骤：
S1、选择富锌矿石、富锶矿石、天然沸石与天然钙质矿石洗净备用，活性炭粉粒过60～80目筛备用；
S2、分别将S1步骤中洗净之后的富锌矿石与富锶矿石加入到改性液中进行改性处理之后，洗净，置于干燥箱中，100～110℃烘干至恒重，破碎过80目筛之后，得到改性富锌矿石粉粒和改性富锶矿石粉粒；
S3、将S1步骤中得到的洗净之后的天然沸石置于干燥箱中，100～110℃烘干至恒重，破碎过60～70目筛，加入到改性液二中进行改性处理，洗净，置于干燥箱中100～110℃，烘干至恒重，得到改性沸石粉粒；
S4、将S1步骤中得到的洗净之后的天然钙质矿石置于干燥箱中，100～110℃烘干至恒重，破碎过80目筛，置于马弗炉中于400～450℃保温2～3h，冷却降温至室温，得到改性天然钙质矿石粉粒；
S5、将活性炭粉粒80～100份、改性富锌矿石粉粒10～15份、改性富锶矿石粉粒10～15份、改性沸石粉粒20～25份、改性高纯钙质矿石粉粒20～25份和超高分子聚乙烯6～10份，置于三维混合机中混合，得到待加工成型原料；
S6、将待加工成型原料由螺旋送料机送入到成型装置中，经烧制、冷却、打磨、切断，得到富锶矿化滤芯成品。
进一步的，所述改性液为硫酸与有机助剂的混合物，其中，硫酸的浓度为2～3mol/L，有机助剂为淀粉、糊精、动物明胶、海藻凝胶、壳聚糖凝胶、葡萄糖基树脂凝胶其中的一种或两种以上的组合，有机助剂与硫酸的质量体积比为1g：3～6mL。
进一步的，所述成型装置包括：
外筒体，所述外筒体的一端设有与其内腔相连通的进料通道，外筒体的另一端固接有端筒，所述外筒体的内侧安装有内衬筒和中心筒，中心筒与内衬筒之间的空间构成成型腔室，内衬筒上设有用于对成型腔室进行烧制升温的加热板和用于对成型腔室进行降温的多个换热腔室，端筒的内侧安装有打磨环，所述中心筒靠近端筒的一端安装有打磨块；
驱动组件，所述驱动组件安装在外筒体的外部、以用于驱动内衬筒与打磨环同时转动；
传动组件，所述传动组件安装在外筒体上并与驱动组件相配合，以用于驱动打磨块转动；
降尘组件，所降尘组件安装在外筒体的底部、以用于收集加工成型过程中所产生的粉尘；
切断机构，所述切断机构安装在端筒远离外筒体的一端，以用于将成型腔室中输出的工件切断；以及
调速机构，所述调速机构安装在端筒的两侧，以用于对成型滤芯输出速率进行调控。
进一步的，所述内衬筒的中心处设有绝热环，所述加热板位于绝热环靠近进料通道的一侧，多个换热腔室等距分布在绝热环远离加热板的一侧，且换热腔室的两端均转动安装有导液环，导液环上套接有导液管，多个导液管的一端均延伸至外筒体的外部。
进一步的，所述驱动组件包括安装在端筒上的双头电机、套设在打磨环外部的齿环一和套设在内衬筒外部的齿环二，双头电机的外部安装有防护罩，所述双头电机的一端安装有齿轮一，齿轮一的底部延伸至端筒的内侧并与齿环一相啮合，双头电机的另一端安装有横轴，横轴的外部套设有齿轮二，外筒体的外部转动安装有与齿轮二相啮合的齿轮三，齿轮三的底部延伸至外筒体的内侧并与齿环二相啮合。
进一步的，所述传动组件包括转动安装在中心筒内侧并与其同轴设置的传动轴和转动安装防护罩内侧的竖轴，所述外筒体上开设有安装腔，安全腔的内侧安装有两个相互啮合的斜齿轮一，传动轴与竖轴的一端均延伸至安装腔的内侧并分别与两个斜齿轮一的端部轴心固定连接，所述竖轴的顶部与横轴上均套接有斜齿轮二，两个斜齿轮二相互啮合。
进一步的，所述端筒的内侧开设有环形结构的安装槽，所述打磨环设置的安装槽的内侧，打磨环的两端外部均开设有环形凹槽，凹槽的内侧滑动安装有多个限位柱，多个所述限位柱的一端均延伸至凹槽的外部并与安装槽内壁固接，其中，打磨环的外壁与安装槽的内壁之间设有间隙。
进一步的，所述降尘组件包括活动固接在端筒外侧底部的半圆弧状外板，所述外板上开设有弧形腔，外板的底部套设有连接管，安装槽的内侧开设有多个与弧形腔相连通的导尘孔，外板的一侧外壁套接有集尘管，所述集尘管的另一端延伸至中心筒的内侧底部。
进一步的，所述调速机构包括固定安装在端筒两侧外壁并外筒体长度方向设置的侧板，所述侧板的两端均转动安装有传动辊，两个传动辊的外部套设有传输带，侧板的一端顶部安装有用于驱动传动辊转动的伺服电机，所述传输带的外部固接有多个竖直设置的收容板，收容板为中空结构，收容板的内侧底部固接有多个弹簧，多个所述弹簧的另一端固接有挡板，挡板远离弹簧的一端设有豁口，豁口的内侧底部滚动安装有滚珠。
本发明具备下述有益效果：
1、本发明的富锶矿化滤芯与传统的矿化滤芯相比，通过活性炭粉粒、改性富锌矿石粉粒、改性富锶矿石粉粒、改性沸石粉粒、改性高纯钙质矿石粉粒和超高分子聚乙烯配合，提高了微量元素的释放速率，从而提高了经矿化滤芯过滤之后的饮用水中的微量元素锌与锶的含量，并对饮用水中的重金属与可溶性固定进行吸附过滤，提高了饮用水的引用安全。
2、通过使用改性液对富锶矿石、富锌矿石等矿石组成进行改性处理，将组分矿石中的内部孔隙打通，增加了矿石与水体的接触面积与反应活性，有效的提高了矿化滤芯的矿石组分中微量元素释放速率，提高了经矿化滤芯过滤之后的饮用水中元素锶与锌的含量，并能够对自来水中的重金属与其它的可溶性固体进行吸附，提高自来水的饮用安全。
3、通过环形结构的加热板与多个换热腔室相互配合，能够保证在对滤芯筒进行升温烧制时，保证滤芯筒受热均匀，避免滤芯筒受热不均匀导致局部压力不同而产生残次品，烧制完成的滤芯筒经过多个换热腔室进行阶梯性降温，有效的提高了降温效率的同时，避免温差较大造成滤芯筒损坏。
4、通过驱动组件能够驱动内衬筒、打磨环和打磨块同时转动，并且内衬筒与打磨环、打磨块的转动方向相反，利用相当运动，能够对滤芯筒的外壁与内壁进行同时的打磨，并保证打磨效率，并且通过外板、安装槽、导尘孔相互配合，能够将打磨过程中产生的粉尘进行收集，避免打磨产生的粉尘四处飞扬，保护生产环境。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明富锶矿化滤芯的生产工艺流程图；
图2为本发明中成型装置的整体结构示意图；
图3为本发明中成型装置的正视剖视结构示意图；
图4为本发明中成型装置的俯视结构示意图；
图5为本发明中端筒的整体结构示意图；
图6为本发明中打磨块的正视剖视结构示意图；
图7为本发明中收容板与挡板的安装结构示意图；
图8为本发明图3中A处放大结构示意图；
图9为本发明图3中B处放大结构示意图。
图中：1、底板；101、支撑板；2、外筒体；201、进料通道；202、衔接环；3、内衬筒；301、绝热环；302、加热板；303、换热腔室；304、导液环；305、导液孔；4、中心筒；5、端筒；501、安装槽；502、限位柱；503、打磨环；504、打磨片一；6、驱动组件；601、双头电机；602、齿环一；603、齿轮一；604、横轴；605、齿轮二；606、齿环二；607、齿轮三；608、防护罩；7、打磨块；701、通孔；702、打磨片二；8、传动组件；801、传动轴；802、竖轴；803、斜齿轮一；804、斜齿轮二；9、降尘组件；901、外板；902、导尘孔；903、集尘管；10、切断机构；1001、竖板；1002、升降板；1003、切片；1004、电动伸缩杆；1005、导向杆；11、调速机构；1101、侧板；1102、传动辊；1103、传输带；1104、伺服电机；1105、收容板；1106、弹簧；1107、挡板；1108、豁口；1109、滚珠。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例用于解决现有技术中富锶矿化滤芯筒加工过程繁杂，在烧制过程中容易加热不均匀，降温速率慢的问题。
请参阅图2～5，基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯的制备方法，所述成型装置包括：外筒体2，外筒体2的一端设有与其内腔相连通的进料通道201，外筒体2的另一端固接有端筒5，外筒体2的内侧安装有内衬筒3和中心筒4，中心筒4与内衬筒3之间的空间构成成型腔室，内衬筒3上设有用于对成型腔室进行烧制升温的加热板302和用于对成型腔室进行降温的多个换热腔室303，端筒5的内侧安装有打磨环503，中心筒4靠近端筒5的一端安装有打磨块7。
外筒体2的底部两侧均固接有沿其长度方向设置的支撑板101，两个支撑板101的底部固接有底板1，底板1的一端延伸至端筒5的底部，在多个进料通道201的外部套设有衔接环202，衔接环202远离外筒体2的一端与螺旋送料机的输出端固定连接，混合均匀的待成型物料经螺旋送料机向外筒体2的内侧输送到成型腔室中，形成一个圆柱状结构的滤芯筒体，加热板302呈环形筒状结构，与成型腔室中的待成型的滤芯筒体的外壁完全贴合，对其加热升温到200～240℃，对其进行烧制，螺旋送料机向成型腔室中送入物料推动烧制好的滤芯筒体向端筒5的方向运动，进入到多个换热腔室303的下方，多个换热腔室303均盛放有换热介质，其中，从进料通道201朝向端筒5的方向的多个换热腔室303中所盛放的换热介质温度呈阶梯状依次降低，成型的滤芯筒体运动到打磨环503与打磨块7之间，被转动的打磨环503与打磨块7对滤芯筒的外壁与内壁同时打磨，保证滤芯筒外壁的光洁。
为能够避免内衬筒3上加热板302工作产生的热量传导对换热腔室中的换热介质加热，导致换热腔室303中的换热介质快速升温，在内衬筒3的中心处设有绝热环301，加热板302位于绝热环301靠近进料通道201的一侧，多个换热腔室303等距分布在绝热环301远离加热板302的一侧，且换热腔室303的两端均转动安装有导液环304，导液环304上套接有导液管，多个导液管的一端均延伸至外筒体2的外部。
绝热环301对加热板302与换热腔室303进行分隔，防止热传导对换热腔室303与内衬筒3加热，导液环304的内圈上开设有环形的积水槽，换热腔室303上开设有多个与积水槽相连通的导液孔305，导液环304的内侧壁与内衬筒3的外壁通过两个密封环进行密封，保持导液环304转动的同时，防止导液环304漏水，经过套设在外筒体2外部的多个导液管能够将换热介质导入到换热腔室303中进行循环，从而保证换热腔室303中换热介质的温度，提高滤芯筒的降温效率。
实施例2
本实施例用于解决现有技术中成型的滤芯筒的打磨过程中需要分别对其内壁与外壁进行打磨，打磨操作繁杂，效率低的问题。
请参阅图2、图5、图6、图8和图9，基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯的制备方法，包括：驱动组件6，驱动组件6安装在外筒体2的外部、以用于驱动内衬筒3与打磨环503同时转动，驱动组件6包括安装在端筒5上的双头电机601、套设在打磨环503外部的齿环一602和套设在内衬筒3外部的齿环二606，双头电机601的外部安装有防护罩608，双头电机601的一端安装有齿轮一603，齿轮一603的底部延伸至端筒5的内侧并与齿环一602相啮合，双头电机601的另一端安装有横轴604，横轴604的外部套设有齿轮二605，外筒体2的外部转动安装有与齿轮二605相啮合的齿轮三607，齿轮三607的底部延伸至外筒体2的内侧并与齿环二606相啮合。
双头电机601转动，驱动齿轮一603与齿轮二605同时的顺时针转动，经齿环一602传动，驱动打磨环503逆时针转动，经齿轮三607与齿环二606传动，驱动内衬筒3顺时针转动，内衬筒3的内壁为非光滑面，成型腔室中的滤芯筒伴随这内衬筒3顺时针转动而转动，使得待打磨的滤芯筒与打磨环503的转动方向相反，构成相对运动，从而提高打磨效率。
为能够同时的对滤芯筒的内侧壁进行打磨，在外筒体2上安装有与驱动组件6相配合用于驱动打磨块7转动的传动组件8，传动组件8包括转动安装在中心筒4内侧并与其同轴设置的传动轴801和转动安装防护罩608内侧的竖轴802，外筒体2上开设有安装腔，安全腔的内侧安装有两个相互啮合的斜齿轮一803，传动轴801与竖轴802的一端均延伸至安装腔的内侧并分别与两个斜齿轮一803的端部轴心固定连接，竖轴802的顶部与横轴604上均套接有斜齿轮二804，两个斜齿轮二804相互啮合。
经两个相互啮合的斜齿轮二804传动，驱动竖轴802做顺时针转动，再经过两个相互啮合的斜齿轮一803传动，驱动传动轴801做逆时针转动，从而驱动打磨块7逆时针转动，待打磨的滤芯筒与打磨块7的转动方向相反，构成相对运动，从而提高打磨效率。
在打磨环503的内侧安装有多个打磨片一504，打磨块7为圆柱状结构，在打磨块7的外部安装有多个打磨片二702，多个打磨片一504与打磨片二702均以中心筒4的轴心为圆心呈环形阵列设置。
实施例3
本实施例用于解决现有技术中滤芯筒在打磨过程中容易产生较大的粉尘飞扬，污染生产环境的问题。
请参阅图3、图5和图6，基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯的制备方法，包括：降尘组件9，降尘组件9安装在外筒体2的底部、以用于收集加工成型过程中所产生的粉尘；
端筒5的内侧开设有环形结构的安装槽501，打磨环503设置的安装槽501的内侧，打磨环503的两端外部均开设有环形凹槽，凹槽的内侧滑动安装有多个限位柱502，多个限位柱502的一端均延伸至凹槽的外部并与安装槽501内壁固接，其中，打磨环503的外壁与安装槽501的内壁之间设有间隙。
打磨环503转动，对滤芯筒的外壁进行打磨，打磨产生的碎屑向下掉落，在安装槽501中打磨环503与安装槽501之间的空间中汇集。
为能够对打磨过程产生的粉尘进行处理，降尘组件9包括活动固接在端筒5外侧底部的半圆弧状外板901，外板901上开设有弧形腔，外板901的底部套设有连接管，安装槽501的内侧开设有多个与弧形腔相连通的导尘孔902，外板901的一侧外壁套接有集尘管903，集尘管903的另一端延伸至中心筒4的内侧底部。
吸尘器的输入端与连接管的底部连接，吸尘器工作将安装槽501中的粉尘经导尘孔902吸引到外板901的中，沿着其弧形底面进入到吸尘器中，在打磨块7上开设有多个沿其长度方向设置的通孔701，经集尘管903吸引，中心筒4中的空气向外板901中汇集，将中心筒4中的粉尘吸引到外板901中对其进行收集，避免粉尘四处飞扬。
实施例4
本实施例用于解决现有技术中不方便将成型的滤芯筒进行切断的问题。
请参阅图2～3，基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯的制备方法，包括：切断机构10，切断机构10安装在端筒5远离外筒体2的一端，以用于将成型腔室中输出的工件切断；切断机构10包括固接在端筒5远离外筒体2一端顶部的L行结构的竖板1001，竖板1001的底部设有升降板1002，升降板1002的底部安装有切片1003，切片1003的底部设有窃据齿，竖板1001的顶部安装有用于驱动升降板1002升降的电动伸缩杆1004，升降板1002的顶部两端均固接有导向杆1005，两个导向杆1005的顶部均延伸中竖板1001的顶部。
电动伸缩杆1004伸长，推动升降板1002下降，使得切片1003向下运动，切片1003与转动的滤芯筒发生相对转动，从而将滤芯筒切断。
实施例5
本实施例用于解决现有技术中不方便对成型的滤芯筒向成型腔室外部的输送速度进行限制的问题。
请参阅图2、图4和图7，基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯的制备方法，包括：调速机构11，调速机构11安装在端筒5的两侧，以用于对成型滤芯输出速率进行调控，调速机构11包括固定安装在端筒5两侧外壁并外筒体2长度方向设置的侧板1101，侧板1101的两端均转动安装有传动辊1102，两个传动辊1102的外部套设有传输带1103，侧板1101的一端顶部安装有用于驱动传动辊1102转动的伺服电机1104，传输带1103的外部固接有多个竖直设置的收容板1105，收容板1105为中空结构，收容板1105的内侧底部固接有多个弹簧1106，多个弹簧1106的另一端固接有挡板1107，挡板1107远离弹簧1106的一端设有豁口1108，豁口1108的内侧底部滚动安装有滚珠1109。
延长出成型腔室的滤芯筒与两个挡板1107抵接，通过控制两个伺服电机1104的转动，对挡板1107进行传动，从而能够对滤芯筒向成型腔室外部的输送速度限制，并且挡板1107伴随着传输带1103运动到传输带1103与端筒5之间的位置时，挡板1107的端部与端筒5的外壁抵接，将挡板1107推入到收容板1105的内侧，多个弹簧1106被压缩，并且在挡板1107与端筒5分离时，在多个弹簧1106的弹性作用下，挡板1107运动处收容板1105的外部，滤芯筒远离端筒5的一端刚好与挡板1107上的两个豁口1108上的滚珠1109抵接，从而降低滤芯筒转动时与挡板1107之间的磨损。
实施例6
本实施例用于解决现有技术中经矿化滤芯的矿石组分中微量元素释放效果较差，经矿化滤芯过滤之后的饮用水中锶、锌的含量均低于国家强制性标准的问题。
请参阅图1，本实施例的基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯的制备方法，包括以下操作步骤：
S1、选择富锌矿石、富锶矿石、天然沸石与天然钙质矿石洗净备用，活性炭粉粒过60～80目筛备用；
S2、分别将S1步骤中洗净之后的富锌矿石与富锶矿石加入到改性液中进行改性处理之后，洗净，置于干燥箱中，110℃烘干至恒重，破碎过80目筛之后，得到改性富锌矿石粉粒和改性富锶矿石粉粒；
S3、将S1步骤中得到的洗净之后的天然沸石置于干燥箱中，110℃烘干至恒重，破碎过60目筛，加入到改性液二中进行改性处理，洗净，置于干燥箱中110℃，烘干至恒重，得到改性沸石粉粒；
S4、将S1步骤中得到的洗净之后的天然钙质矿石置于干燥箱中，110℃烘干至恒重，破碎过80目筛，置于马弗炉中于400℃保温2h，冷却降温至室温，得到改性天然钙质矿石粉粒；
S5、将活性炭粉粒100份、改性富锌矿石粉粒10份、改性富锶矿石粉粒10份、改性沸石粉粒20份、改性高纯钙质矿石粉粒20份和超高分子聚乙烯6份，置于三维混合机中混合，得到待加工成型原料；
S6、将待加工成型原料由螺旋送料机送入到成型装置中，环形结构的加热板302工作升温，对成型腔室中的物料进行烧制，烧制好的滤芯筒向端筒5方向运动，螺旋送料机与两个调速机构11相互配合，对烧制好的滤芯筒向端筒5外部输送的速率进行调节，经加热板302升温烧制之后，高温的滤芯筒进入到绝热环301靠近端筒5的一端，经过多个换热腔室303阶梯性降温之后，向端筒5的外部输送，当成型的滤芯筒运动到端筒5外部的长度达到设计长度时，切断机构10工作，对滤芯筒进行切断，得到滤芯成品。
S2与S3步骤中的改性液为硫酸与有机助剂的混合物，其中，硫酸的浓度为2.2mol/L，有机助剂为淀粉，有机助剂与硫酸的质量体积比为1g：3.5mL，在对其进行改性时，将处理之后的矿石加入到配置好的改性液中，按照质量体积比为1g：5mL混合，于75℃，搅拌1.5h，过滤，得到改性矿石。
实施例7
请参阅图1，本实施例的基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯的制备方法，包括以下操作步骤：
S1、选择富锌矿石、富锶矿石、天然沸石与天然钙质矿石洗净备用，活性炭粉粒过70目筛备用；
S2、分别将S1步骤中洗净之后的富锌矿石与富锶矿石加入到改性液中进行改性处理之后，洗净，置于干燥箱中，110℃,烘干至恒重，破碎过80目筛之后，得到改性富锌矿石粉粒和改性富锶矿石粉粒；
S3、将S1步骤中得到的洗净之后的天然沸石置于干燥箱中，110℃烘干至恒重，破碎过65目筛，加入到改性液二中进行改性处理，洗净，置于干燥箱中110℃，烘干至恒重，得到改性沸石粉粒；
S4、将S1步骤中得到的洗净之后的天然钙质矿石置于干燥箱中，110℃烘干至恒重，破碎过80目筛，置于马弗炉中于430℃保温2h，冷却降温至室温，得到改性天然钙质矿石粉粒；
S5、将活性炭粉粒100份、改性富锌矿石粉粒13份、改性富锶矿石粉粒13份、改性沸石粉粒23份、改性高纯钙质矿石粉粒23份和超高分子聚乙烯8份，置于三维混合机中混合，得到待加工成型原料；
S6、将待加工成型原料由螺旋送料机送入到成型装置中，经烧制、冷却、打磨、切断，得到富锶矿化滤芯成品。
S2与S3步骤中的改性液为硫酸与有机助剂的混合物，其中，硫酸的浓度为2.5mol/L，有机助剂为动物明胶和海藻凝胶按照1：1混合的混合物，有机助剂与硫酸的质量体积比为1g：4mL，在对其进行改性时，将处理之后的矿石加入到配置好的改性液中，按照质量体积比为1g：5mL混合，于75℃，搅拌1.5h，过滤，得到改性矿石。
实施例8
本实施例的基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯的制备方法，包括以下操作步骤：
S1、选择富锌矿石、富锶矿石、天然沸石与天然钙质矿石洗净备用，活性炭粉粒过80目筛备用；
S2、分别将S1步骤中洗净之后的富锌矿石与富锶矿石加入到改性液中进行改性处理之后，洗净，置于干燥箱中，110℃烘干至恒重，破碎过80目筛之后，得到改性富锌矿石粉粒和改性富锶矿石粉粒；
S3、将S1步骤中得到的洗净之后的天然沸石置于干燥箱中，110℃烘干至恒重，破碎过70目筛，加入到改性液二中进行改性处理，洗净，置于干燥箱中110℃，烘干至恒重，得到改性沸石粉粒；
S4、将S1步骤中得到的洗净之后的天然钙质矿石置于干燥箱中，110℃烘干至恒重，破碎过80目筛，置于马弗炉中于450℃保温2h，冷却降温至室温，得到改性天然钙质矿石粉粒；
S5、将活性炭粉粒100份、改性富锌矿石粉粒15份、改性富锶矿石粉粒15份、改性沸石粉粒25份、改性高纯钙质矿石粉粒25份和超高分子聚乙烯10份，置于三维混合机中混合，得到待加工成型原料；
S6、将待加工成型原料由螺旋送料机送入到成型装置中，经烧制、冷却、打磨、切断，得到富锶矿化滤芯成品。
S2与S3步骤中的改性液为硫酸与有机助剂的混合物，其中，硫酸的浓度为2.0mol/L，有机助剂为淀粉、糊精、葡萄糖基树脂凝胶按照1：1：2混合的混合物，有机助剂与硫酸的质量体积比为1g：6mL，在对其进行改性时，将处理之后的矿石加入到配置好的改性液中，按照质量体积比为1g：6mL混合，于75℃，搅拌1h，过滤，得到改性矿石。
对比例1：
本对比例与实施例8的区别在于，富硒矿石未经改性处理；
对比例2：
本对比例与实施例8的区别在于，富锌矿石未经改性处理；
对比例3：
本对比例与实施例8的区别在于，活性炭粉粒为50份。
性能测试
自来水分别的经实施例5～8、对比例1～3制备出的富锶矿化滤芯过滤，并参照国家强制性标准GB8537～2018《食品安全国家标准饮用天然矿泉水》，对过滤之后的自来水中的TDS、pH、浊度、色度、锶、锌与重金属进行检测，具体测试结果见下表：
由上表可以看出，本发明实施例制备的富锶矿化滤芯，能够在对自来水进行过滤时，良好的释放稀有元素锶，保证饮用水中的锶含量；参考对比1可知，对富锶矿石进行改性处理，有效的提高了富锶矿石对锶元素的释放效果；结合实施例1～3，可知于70～80目之间，改变改性富锶矿石的粒径，对富锶矿石中锶元素释放影响不大；参考对比例2可知，对富锌矿石进行改性，能够对自来水中的重金属与其它的可溶性固体进行吸附；参考对比例3可知，活性炭颗粒能够对自来水进一步的脱色，降低自来水的色度。
如图1～9所示，本发明的工作过程及与原理如下：
在对混合后待加工成型原料进行成型加工时，在端筒5远离外筒体2的一端放置一个板对端筒5进行密封，经螺旋送料机向成型腔室中送入物料，加热板302工作升温，对成型腔室中的物料进行烧制，螺旋送料机与两个调速机构11相互配合，对烧制好的滤芯筒向端筒5外部输送的速率进行调节，使得烧制好的滤芯筒向端筒5方向运动，进入到绝热环301靠近端筒5的一端，经过多个换热腔室303阶梯性降温之后，向端筒5的外部输送，驱动组件6工作，驱动成型的滤芯筒顺时针转动，驱动打磨环503与打磨块7逆时针转动，分别对于滤芯筒的外壁与内壁进行打磨，吸尘器工作，将打磨产生的碎屑向外板901中吸引，进入到吸尘器中，避免打磨碎屑四处飞扬，当成型的滤芯筒运动到端筒5外部的长度达到设计长度时，切断机构10工作，对滤芯筒进行切断，得到成品。
以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯，其特征在于，由以下重量份的成分制备而成：活性炭粉粒80～100份、改性富锌矿石粉粒10～15份、改性富锶矿石粉粒10～15份、改性沸石粉粒20～25份、改性高纯钙质矿石粉粒20～25份和超高分子聚乙烯6～10份；
其中，改性富锌矿石粉粒、改性富锶矿石粉粒和改性沸石粉粒，均由改性液改性加工制得，改性高纯钙质矿石粉粒由高温改性加工制成，超高分子聚乙烯的分子量大于100万。
2.基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、选择富锌矿石、富锶矿石、天然沸石与天然钙质矿石洗净备用，活性炭粉粒过60～80目筛备用；
S2、分别将S1步骤中洗净之后的富锌矿石与富锶矿石加入到改性液中进行改性处理之后，洗净，置于干燥箱中，100～110℃烘干至恒重，破碎过80目筛之后，得到改性富锌矿石粉粒和改性富锶矿石粉粒；
S3、将S1步骤中得到的洗净之后的天然沸石置于干燥箱中，100～110℃烘干至恒重，破碎过60～70目筛，加入到改性液二中进行改性处理，洗净，置于干燥箱中100～110℃，烘干至恒重，得到改性沸石粉粒；
S4、将S1步骤中得到的洗净之后的天然钙质矿石置于干燥箱中，100～110℃烘干至恒重，破碎过80目筛，置于马弗炉中于400～450℃保温2～3h，冷却降温至室温，得到改性天然钙质矿石粉粒；
S5、将活性炭粉粒80～100份、改性富锌矿石粉粒10～15份、改性富锶矿石粉粒10～15份、改性沸石粉粒20～25份、改性高纯钙质矿石粉粒20～25份和超高分子聚乙烯6～10份，置于三维混合机中混合，得到待加工成型原料；
S6、将待加工成型原料由螺旋送料机送入到成型装置中，经烧制、冷却、打磨、切断，得到富锶矿化滤芯成品。
3.根据权利要求2所述的基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯的制备方法，其特征在于，所述改性液为硫酸与有机助剂的混合物，其中，硫酸的浓度为2～3mol/L，有机助剂为淀粉、糊精、动物明胶、海藻凝胶、壳聚糖凝胶、葡萄糖基树脂凝胶其中的一种或两种以上的组合，有机助剂与硫酸的质量体积比为1g：3～6mL。
4.根据权利要求2所述的基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯的制备方法，其特征在于，所述成型装置包括：
外筒体(2)，所述外筒体(2)的一端设有与其内腔相连通的进料通道(201)，外筒体(2)的另一端固接有端筒(5)，所述外筒体(2)的内侧安装有内衬筒(3)和中心筒(4)，中心筒(4)与内衬筒(3)之间的空间构成成型腔室，内衬筒(3)上设有用于对成型腔室进行烧制升温的加热板(302)和用于对成型腔室进行降温的多个换热腔室(303)，端筒(5)的内侧安装有打磨环(503)，所述中心筒(4)靠近端筒(5)的一端安装有打磨块(7)；
驱动组件(6)，所述驱动组件(6)安装在外筒体(2)的外部、以用于驱动内衬筒(3)与打磨环(503)同时转动；
传动组件(8)，所述传动组件(8)安装在外筒体(2)上并与驱动组件(6)相配合，以用于驱动打磨块(7)转动；
降尘组件(9)，所降尘组件(9)安装在外筒体(2)的底部、以用于收集加工成型过程中所产生的粉尘；
切断机构(10)，所述切断机构(10)安装在端筒(5)远离外筒体(2)的一端，以用于将成型腔室中输出的工件切断；以及
调速机构(11)，所述调速机构(11)安装在端筒(5)的两侧，以用于对成型滤芯输出速率进行调控。
5.根据权利要求4所述的基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯的制备方法，其特征在于，所述内衬筒(3)的中心处设有绝热环(301)，所述加热板(302)位于绝热环(301)靠近进料通道(201)的一侧，多个换热腔室(303)等距分布在绝热环(301)远离加热板(302)的一侧，且换热腔室(303)的两端均转动安装有导液环(304)，导液环(304)上套接有导液管，多个导液管的一端均延伸至外筒体(2)的外部。
6.根据权利要求4所述的基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯的制备方法，其特征在于，所述驱动组件(6)包括安装在端筒(5)上的双头电机(601)、套设在打磨环(503)外部的齿环一(602)和套设在内衬筒(3)外部的齿环二(606)，双头电机(601)的外部安装有防护罩(608)，所述双头电机(601)的一端安装有齿轮一(603)，齿轮一(603)的底部延伸至端筒(5)的内侧并与齿环一(602)相啮合，双头电机(601)的另一端安装有横轴(604)，横轴(604)的外部套设有齿轮二(605)，外筒体(2)的外部转动安装有与齿轮二(605)相啮合的齿轮三(607)，齿轮三(607)的底部延伸至外筒体(2)的内侧并与齿环二(606)相啮合。
7.根据权利要求6所述的基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯的制备方法，其特征在于，所述传动组件(8)包括转动安装在中心筒(4)内侧并与其同轴设置的传动轴(801)和转动安装防护罩(608)内侧的竖轴(802)，所述外筒体(2)上开设有安装腔，安全腔的内侧安装有两个相互啮合的斜齿轮一(803)，传动轴(801)与竖轴(802)的一端均延伸至安装腔的内侧并分别与两个斜齿轮一(803)的端部轴心固定连接，所述竖轴(802)的顶部与横轴(604)上均套接有斜齿轮二(804)，两个斜齿轮二(804)相互啮合。
8.根据权利要求4所述的基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯的制备方法，其特征在于，所述端筒(5)的内侧开设有环形结构的安装槽(501)，所述打磨环(503)设置的安装槽(501)的内侧，打磨环(503)的两端外部均开设有环形凹槽，凹槽的内侧滑动安装有多个限位柱(502)，多个所述限位柱(502)的一端均延伸至凹槽的外部并与安装槽(501)内壁固接，其中，打磨环(503)的外壁与安装槽(501)的内壁之间设有间隙。
9.根据权利要求8所述的基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯的制备方法，其特征在于，所述降尘组件(9)包括活动固接在端筒(5)外侧底部的半圆弧状外板(901)，所述外板(901)上开设有弧形腔，外板(901)的底部套设有连接管，安装槽(501)的内侧开设有多个与弧形腔相连通的导尘孔(902)，外板(901)的一侧外壁套接有集尘管(903)，所述集尘管(903)的另一端延伸至中心筒(4)的内侧底部。
10.根据权利要求4所述的基于天然岩石材料的富锶矿化滤芯的制备方法，其特征在于，所述调速机构(11)包括固定安装在端筒(5)两侧外壁并外筒体(2)长度方向设置的侧板(1101)，所述侧板(1101)的两端均转动安装有传动辊(1102)，两个传动辊(1102)的外部套设有传输带(1103)，侧板(1101)的一端顶部安装有用于驱动传动辊(1102)转动的伺服电机(1104)，所述传输带(1103)的外部固接有多个竖直设置的收容板(1105)，收容板(1105)为中空结构，收容板(1105)的内侧底部固接有多个弹簧(1106)，多个所述弹簧(1106)的另一端固接有挡板(1107)，挡板(1107)远离弹簧(1106)的一端设有豁口(1108)，豁口(1108)的内侧底部滚动安装有滚珠(1109)。
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| CN108675429A (zh) * | 2018-05-21 | 2018-10-19 | 中国地质大学（武汉） | 一种弱碱性锌、锶矿化复合烧结活性炭滤芯及其制备方法 |
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