WO2023109970A1 - 矿化滤芯及其制备方法 - Google Patents

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WO2023109970A1
WO2023109970A1 PCT/CN2022/139916 CN2022139916W WO2023109970A1 WO 2023109970 A1 WO2023109970 A1 WO 2023109970A1 CN 2022139916 W CN2022139916 W CN 2022139916W WO 2023109970 A1 WO2023109970 A1 WO 2023109970A1
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zeolite
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dolomite
medical stone
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PCT/CN2022/139916
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武中华
李键
刘承彰
谭俊
Original Assignee
青岛海尔施特劳斯水设备有限公司
海尔智家股份有限公司
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water

Definitions

  • the invention relates to the technical field of preparation of mineralized materials, and specifically provides a metasilicate and strontium mineralized filter element and a preparation method thereof.
  • Water is an indispensable substance in people's life, so drinking water health is particularly important.
  • household water purifiers have gradually entered thousands of households to provide residents with safe drinking water.
  • reverse osmosis water purifiers use reverse osmosis membranes to filter tap water, with a precision of up to 0.1nm and a desalination rate of up to 95%, which can filter out almost all substances in tap water.
  • the reverse osmosis water purifier provides a safer water quality filtration technology.
  • the lack of minerals in the water quality long-term drinking is not conducive to health.
  • mineralization technology is used in the prior art to increase the content of minerals in water.
  • the first is to add mineralization liquid to water
  • the second is to add mineral additives to water.
  • the third is to mix and granulate soluble calcium salt, magnesium salt, potassium salt, sodium salt and clay to prepare mineralized balls.
  • mineralized balls are the main product on the market, but their dissolution in the early stage is not controlled, especially under soaking conditions, the precipitation of various minerals is unstable, and it cannot provide healthy water in the true sense.
  • the present invention aims to solve the above-mentioned technical problems, that is, solve the problem of unstable mineral precipitation in existing mineralization filter elements.
  • the present invention provides a mineralization filter element, comprising the following raw materials in parts by weight: main ingredients: 1-40 parts of modified dolomite, 1-10 parts of modified medical stone, modified pyroxene 5-50 parts, 1-30 parts of modified zeolite, and 1-16 parts of modified wollastonite.
  • the following raw materials are included in parts by weight: main ingredients: 5-20 parts of modified dolomite, 2-5 parts of modified medical stone, 10-25 parts of modified pyroxene , 5-15 parts of modified zeolite, 3-8 parts of modified wollastonite.
  • auxiliary materials 50-240 parts of activated carbon, and 10-90 parts of binder.
  • the mineralization filter element it is made of the following raw materials in parts by weight: 50-70 parts of main materials; 130-165 parts of auxiliary materials, of which 100-120 parts of activated carbon and 30-45 parts of binder .
  • the present invention provides a method for preparing the mineralized filter element described in any one of the preferred technical solutions, the preparation method comprising the following steps: modifying: dolomite, medical stone, pyroxene respectively , zeolite and wollastonite are modified to obtain modified dolomite, modified medical stone, modified pyroxene, modified zeolite and modified wollastonite; ingredients: weigh the modified dolomite according to parts by weight rock, the modified medical stone, the modified pyroxene, the modified zeolite, the modified wollastonite, activated carbon and binder; mixing: the modified dolomite obtained by weighing , the modified medical stone, the modified pyroxene, the modified zeolite and the modified wollastonite are mixed with the activated carbon and the binder according to a preset method to obtain a mixture; Sintering molding: put the mixture into a grinding tool for sintering to obtain the mineralized filter element.
  • the modified dolomite is prepared by the following method: ultrasonically washing, drying, pulverizing, grinding and sieving the dolomite to obtain pretreated dolomite; Treat the dolomite at 700-800°C for 0.5-1.5 hours, and after cooling, obtain calcined modified dolomite; soak the calcined modified dolomite in 150-250ml of water for 20-40min, and soak the surface of the dolomite after soaking After the water is removed, put it in a tube furnace, feed CO2 gas at a flow rate of 0.01-1.0L/min, carbonize at 400-500°C for 1.0-3.0h, and cool to obtain the modified dolomite; wherein, The mesh number of the modified dolomite is 20-140 mesh.
  • the modified medical stone is prepared by the following method: crushing, sieving, ultrasonic washing and drying the medical stone to obtain a pretreated medical stone;
  • the pretreated medical stone is activated at 350-500°C to obtain an activated medical stone;
  • the activated medical stone is modified by microwave to obtain a microwave modified medical stone;
  • the microwave modified medical stone is supergenerated Washing, drying, pulverizing and sieving to obtain the modified medical stone; wherein, the mesh of the modified medical stone is 20-120 mesh.
  • the modified pyroxene is prepared by the following method: crushing and sieving the pyroxene to obtain a pretreated medical stone; performing ultrasonic wave on the pretreated pyroxene
  • the modified pyroxene is obtained by washing, filtering, drying and sieving; wherein, the mesh of the modified pyroxene is 20-220 mesh.
  • the modified zeolite is prepared by the following method: crushing, sieving, ultrasonic washing and drying the zeolite to obtain a pretreated zeolite; Calcining for 1.5-3.5 hours, after cooling, to obtain calcined modified zeolite; use 150-350W microwave to carry out microwave modification on the calcined modified zeolite to obtain microwave-modified zeolite; Immerse in 0.5-0.9mol/L inorganic acid solution for 3-5 hours, the immersion temperature is 20-30 °C, and obtain acid-modified zeolite after washing; soak the acid-modified zeolite in 0.5-0.9mol/L inorganic salt solution for 22-22 ⁇ 26h, and vibrate for 3-8min at intervals of 4-5h to obtain a salt-modified zeolite; perform solid-liquid separation, ultrasonic washing, drying and sieving on the salt-modified zeolite to obtain the modified zeolite; wherein, the The mesh number of the modified zeolite
  • the modified wollastonite is prepared by the following method: uniformly mix the wollastonite and the metal oxide, add water and stir to form an emulsion, and pass the wollastonite into the emulsion Enter CO2 gas to carry out carbonization reaction, after the carbonization reaction is completed, let stand to obtain carbonized modified wollastonite; filter, wash, dry, cool, pulverize and sieve the carbonized modified wollastonite to obtain the described Modified wollastonite; wherein, the mesh number of the modified wollastonite is 80-350 mesh.
  • the modified dolomite, the modified medical stone, the modified pyroxene, the modified zeolite and the modified silica fume Stone is mixed with activated carbon and binder according to a preset method to obtain a mixture
  • the step specifically includes: weighing the modified dolomite, the modified medical stone, the modified pyroxene, The modified zeolite and the modified wollastonite are uniformly mixed to obtain a mineralized filter material; the mineralized filter material, the activated carbon and the binder are uniformly mixed to obtain the mixed material.
  • the modified dolomite, the modified medical stone, the modified pyroxene, the modified zeolite and the modified silica fume Stone is mixed with activated carbon and binder according to a preset method to obtain a mixture
  • the step specifically includes: weighing the modified dolomite, the modified medical stone, the modified pyroxene, The modified zeolite and the modified wollastonite are sequentially mixed with the activated carbon and the binder in order of increasing density to obtain the mixture.
  • the step of "putting the mixture into a grinding tool for sintering to obtain a mineralized filter element” specifically includes: putting the mixture into a grinding tool, Sintering for 10-80 minutes, the sintering pressure is 10-20 MPa, and the mineralized filter element is obtained after cooling.
  • the present invention adopts modified dolomite, modified medical stone, modified pyroxene, modified zeolite and modified wollastonite as raw materials to prepare mineralization filter element, wherein, dolomite It can precipitate strontium, calcium and magnesium elements, medical stone can precipitate calcium and magnesium elements, pyroxene can precipitate metasilicate, zeolite can absorb heavy metals, wollastonite can balance minerals, and obtain a stable release of metasilicon Filter element for beneficial minerals such as acid and strontium.
  • the water filtered by the mineralized filter element not only contains calcium, magnesium and other elements, but also rich in beneficial minerals such as metasilicate and strontium, reaching the national drinking water standard. Can provide users with safe and healthy water.
  • the weighed modified dolomite, modified medical stone, modified pyroxene, modified zeolite and modified wollastonite are mixed with activated carbon and binder in order of density from small to large , so that the raw materials can be mixed more evenly, and the improvement effect on water is also more uniform and stable.
  • Fig. 1 is the flow chart of the preparation method of the mineralization filter core of the present invention.
  • test methods in the following examples are conventional methods; the raw materials, reagent materials, etc. used in the following examples, unless otherwise specified, are commercially available products.
  • the present invention provides a machine preparation method for mineralized filter materials, aiming at using modified dolomite, modified medical stone, modified pyroxene, modified zeolite and modified silica fume
  • Dolomite can precipitate strontium, calcium and magnesium elements
  • medical stone can precipitate calcium and magnesium elements
  • pyroxene can precipitate metasilicate
  • zeolite can absorb heavy metals
  • wollastonite can balance ore Substances, obtained a filter element that can stably release metasilicate, strontium and other beneficial minerals.
  • the water filtered by the mineralized filter element not only contains calcium, magnesium and other elements, but also rich in beneficial minerals such as metasilicate and strontium, reaching the national drinking water standard. Can provide users with safe and healthy water.
  • FIG. 1 is a flow chart of the preparation method of the mineralization filter element of the present invention.
  • the preparation method of mineralization filter element comprises the following steps:
  • Modification modify dolomite, medical stone, pyroxene, zeolite and wollastonite respectively to obtain modified dolomite, modified medical stone, modified pyroxene, modified zeolite and modified silicon gray stone;
  • the binder is other binders such as polyethylene and polyvinyl chloride.
  • dolomite, medical stone, pyroxene, zeolite and wollastonite The modification methods of dolomite, medical stone, pyroxene, zeolite and wollastonite are described respectively below. Among them, dolomite, medical stone, pyroxene, zeolite and wollastonite are all natural.
  • Modified dolomite is prepared by the following method:
  • Dolomite is ultrasonically washed, then dried at 100°C, and the dried dolomite is crushed, ground and sieved to obtain pretreated dolomite.
  • the pretreated dolomite has a mesh number of 20 to 140 mesh, Further, the mesh size of the pretreated dolomite is 40-120 mesh.
  • the pretreated dolomite is put into a muffle furnace, calcined at 750° C. for 1.0 h, and after cooling, the calcined modified dolomite is obtained, which is put into a desiccator for airtight storage.
  • drying temperature can also be other temperatures such as 80°C and 120°C; the calcining temperature can also be other temperatures such as 700°C and 800°C; the calcining time can also be other times such as 0.5h and 1.5h; the amount of soaking water can also be 150m, 250ml and other water volumes, and can also be soaked in ultrapure water or tap water; the soaking time can also be 20min, 30min and other times; the flow rate of CO 2 gas can also be 0.01L/min, 0.1L/min, 1.0L /min and other flow rates; the carbonization reaction temperature can also be 400°C, 500°C and other temperatures; the carbonization reaction time can also be 1.0h, 2.0h and other times; the carbonization reaction heating time can also be 30min,
  • Modified medical stone is prepared by the following method:
  • the medical stone is crushed and sieved, and the medical stone of 20 to 120 mesh is screened out, preferably, the medical stone of 40 to 100 mesh is screened out, and then deionized water is used to sieve the medical stone Ultrasonic washing was performed for 1 hour, filtered, and dried in an oven to obtain pretreated medical stone.
  • the activated medical stone is modified by microwave to obtain the microwave modified medical stone.
  • the mesh number of the modified medical stone is 20-120 Mesh, preferably, the mesh number of the modified medical stone is 40-100 mesh.
  • ultrasonic cleaning time and activation temperature listed above are only exemplary and not limiting.
  • the ultrasonic cleaning time can also be 0.5h, 2h and other times, and the activation temperature can also be 350°C, 450°C, 500°C and other temperatures.
  • those skilled in the art can combine the above parameters arbitrarily.
  • Modified pyroxene is prepared by the following method:
  • the mesh number of the modified pyroxene is 20-220 mesh
  • the mesh number of the modified pyroxene is 40-200 mesh.
  • ultrapure water or tap water can also be used to wash the pretreated pyroxene.
  • Modified zeolites are prepared by the following methods:
  • the zeolite is pulverized and sieved, and 20-120 mesh zeolite is screened out.
  • 20-120 mesh zeolite is screened out.
  • 40-100 mesh zeolite is screened out, and then deionized water is used to ultrasonically wash the screened zeolite for 1 hour, filter, and put Dry in an oven to obtain pretreated zeolite.
  • the pretreated zeolite is put into a muffle furnace, calcined at 450° C. for 2.0 h, and after cooling, the calcined modified zeolite is obtained, which is put into a desiccator for airtight storage.
  • the 200W microwave is used to carry out microwave modification on the calcined modified zeolite to obtain the microwave modified zeolite.
  • the salt-modified zeolite is subjected to solid-liquid separation, repeated ultrasonic washing, drying and sieving treatment with deionized water to obtain a modified zeolite; wherein, the mesh number of the modified zeolite is 20-120 mesh, preferably, the modified zeolite is The mesh number of the non-toxic zeolite is 40-100 mesh.
  • the ultrasonic cleaning time can also be 0.5h, 1.5h and other times;
  • the calcination temperature can also be 400°C, 500°C, 550°C and other temperatures;
  • the calcination time can also be 1.5h , 3.0h, 3.5h and other times;
  • 150W microwave, 300W microwave, 350W microwave and other microwaves can also be used;
  • the inorganic acid can also be sulfuric acid, nitric acid, carbonic acid and other inorganic acids, and the corresponding concentration of any inorganic acid can also be 0.8mol/L, 1.2mol/L and other concentrations, soaking time can also be 3h, 5h and other times, soaking temperature can also be other temperatures such as 20°C, 23
  • Modified wollastonite is prepared by the following method:
  • the mesh number of the modified wollastonite is 80-350 mesh; preferably, the mesh number of the modified wollastonite is 100-325 mesh.
  • ultrapure water or tap water can also be used to wash wollastonite.
  • modified dolomite, modified medical stone, modified pyroxene, modified zeolite and modified wollastonite should be tested for chroma, turbidity, odor
  • the taste, visible matter, pH and TDS were tested, and the obtained modified dolomite was tested in accordance with the [2001] Hygienic Standards for Drinking Water--Hygienic Safety Evaluation Standards for Drinking Water Transmission and Distribution Equipment and Protective Materials issued by the Health Law
  • modified medical stone, modified pyroxene, modified zeolite and modified wollastonite for aluminum, total chromium, manganese, iron, copper, zinc, arsenic, silver, cadmium, lead, antimony, nickel, tin, barium
  • the content of elements such as modified dolomite, modified medical stone, modified pyroxene, modified zeolite and modified wollastonite can only be used if they meet the above standards and specifications, further ensuring the quality of drinking water Safety.
  • the main ingredients 50g of modified dolomite, 50g of modified medical stone, 100g of modified pyroxene, 150g of modified zeolite, and 30g of modified wollastonite; Dolomite, modified medical stone, modified pyroxene, modified zeolite and modified wollastonite were mixed evenly to obtain 380 g of mineralized filter material, that is, more mineralized filter material was mixed in advance for later use.
  • the main ingredients 20g of modified dolomite, 2g of modified medical stone, 25g of modified pyroxene, 5g of modified zeolite, and 8g of modified wollastonite; Dolomite, modified medical stone, modified pyroxene, modified zeolite and modified wollastonite were mixed uniformly to obtain 60 g of mineralized filter material;
  • auxiliary materials 120g of activated carbon, 45g of binder.
  • the main ingredients 15g of modified dolomite, 3g of modified medical stone, 17g of modified pyroxene, 10g of modified zeolite, 6g of modified wollastonite; auxiliary materials: 110g of activated carbon, viscose Binder 40g.
  • 15g of modified dolomite, 3g of modified medical stone, 17g of modified pyroxene, 10g of modified zeolite and 6g of modified wollastonite were mixed with 110g of activated carbon and 40g of viscose in order of density from small to large.
  • the binder is mixed to obtain a mixture.
  • fine-grained, low-density modified dolomite is first mixed with activated carbon and binder, and then modified zeolite, modified medical stone, modified pyroxene and modified wollastonite are mixed with activated carbon and binder in sequence.
  • the agent is mixed.
  • the order of addition can also be determined according to the mesh number of the raw materials, for example, add the one with the smaller mesh number first, and then add the one with the larger mesh number.
  • proportions by weight of raw materials in the three examples listed above indicate that those skilled in the art can flexibly adjust and set the proportions by weight of raw materials according to actual water quality requirements in practical applications. Ratio, and adjust the sintering temperature, sintering time and sintering pressure accordingly according to the weight ratio of raw materials.
  • Table 1 a performance test was carried out on the mineralized filter element prepared by the above method, see Table 1 and Table 2 for details.
  • the experimental method in Table 1 is: conduct a water test at 15°C. When the water is passed, the flow rate of pure water is 2.0L/min. When the water flow reaches 800L, 3000L, and 4000L, take a 250ml water sample and turn off the pure water machine. After 30min Turn on the pure water machine and take a 500ml water sample for testing.
  • the experimental method in Table 2 is: conduct the water test at 20°C. When the water is passed, the pure water flow rate is 1.5L/min. When the water flow reaches 1000L, 2000L, 3000L and 4000L, 250ml water samples are taken for testing.

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Abstract

本发明涉及矿化材料制备技术领域，具体提供一种矿化滤芯及其制备方法，旨在解决现有矿化滤芯矿物质析出不稳定的问题。为此目的，本发明的矿化滤芯，包括按以下重量份计的原料：主料：改性白云岩1～40份，改性麦饭石1～10份，改性辉石5～50份，改性沸石1～30份，改性硅灰石1～16份，得到了一种可以稳定的释放偏硅酸、锶等有益的矿物质的滤芯，采用该矿化滤芯过滤后的水不仅含有钙、镁等元素，而且还富含丰富的偏硅酸、锶等有益的矿物质，达到了国家饮用水标准，能够为用户提供安全的健康水。

Description

矿化滤芯及其制备方法 技术领域
本发明涉及矿化材料制备技术领域，具体提供一种偏硅酸和锶矿化滤芯及其制备方法。
背景技术
水是人们生活中不可或缺的物质，因此饮水健康显得尤为重要。目前家用净水器已经逐步进入千家万户，为居民提供安全的饮用水。例如，反渗透净水机采用反渗透膜对自来水进行过滤，精度高达0.1nm，脱盐率高达95％，几乎能够将自来水中所有的物质过滤掉。在全国各地水质差异较大的环境下，反渗透净水机提供了较为安全的水质过滤技术。但是，水质中缺乏矿物质，长时间饮用不利于身体健康。
为了解决上述问题，现有技术中采用水质矿化技术来提高水中的款物质含量，目前主要有三种矿化方式：第一种在水中添加矿化液，第二种是在水中添加矿物添加剂，第三种是将可溶性钙盐、镁盐、钾盐、钠盐和粘性土混合造粒，制备矿化球。目前，矿化球是市面上的主要产品，但是，其前期溶解不受控制，特别是浸泡条件下，各种矿物质析出不稳定，无法提供真正意义上的健康水。
因此，本领域需要一种新的矿化滤芯及其制备方法来解决上述问题。
发明内容
本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有矿化滤芯矿物质析出不稳定的问题。
在第一方面，本发明提供了一种矿化滤芯，包括按以下重量份计的原料：主料：改性白云岩1～40份，改性麦饭石1～10份，改性辉石5～50份，改性沸石1～30份，改性硅灰石1～16份。
在上述矿化滤芯的优选技术方案中，包括按以下重量份计的原料：主料：改性白云岩5～20份，改性麦饭石2～5份，改性辉石10～25份，改性沸石5～15份，改性硅灰石3～8份。
在上述矿化滤芯的优选技术方案中，还包括按以下重量份计的原料：辅料：活性炭50～240份，粘结剂10～90份。
在上述矿化滤芯的优选技术方案中，由按以下重量份计的原料制成：主料50～70份；辅料130～165份，其中，活性炭100～120份，粘结剂30～45份。
在第二方面，本发明提供了一种优选技术方案中任一项所述的矿化滤芯的制备方法，所述制备方法包括下列步骤：改性：分别对白云岩、麦饭石、辉石、沸石和硅灰石进行改性，得到改性白云岩、改性麦饭石、改性辉石、改性沸石和改性硅灰石；配料：按照重量份分别称量所述改性白云岩、所述改性麦饭石、所述改性辉石、所述改性沸石、所述改性硅灰石、活性炭和粘结剂；混合：将称量得到的所述改性白云岩、所述改性麦饭石、所述改性辉石、所述改性沸石和所述改性硅灰石按照预设方法与所述活性炭和所述粘结剂进行混合，得到混合料；烧结成型：将所述混合料放入磨具中进行烧结，得到所述矿化滤芯。
在上述制备方法的优选技术方案中，所述改性白云岩通过以下方法制备：对所述白云岩进行超声波洗涤、干燥、粉碎、研磨和过筛处理，得到预处理白云岩；将所述预处理白云岩在700～800℃煅烧0.5～1.5h，冷却后，得到煅烧改性白云岩；将所述煅烧改性白云岩在150～250ml水中浸泡20～40min，将浸泡后的白云岩表面的水分去除之后置于管式炉中，以0.01-1.0L/min的流量通入CO 2气体，在400～500℃碳化反应1.0～3.0h，冷却后，得到所述改性白云岩；其中，所述改性白云岩的目数为20～140目。
在上述制备方法的优选技术方案中，所述改性麦饭石通过以下方法制备：对所述麦饭石进行粉碎、过筛、超声波洗涤和干燥处理，得到预处理麦饭石；将所述预处理麦饭石在350～500℃进行活化，得到活化麦饭石；对所述活化麦饭石进行微波改性，得到微波改性麦饭石；对所述 微波改性麦饭石进行超生波洗涤、干燥、粉碎和筛分处理，得到所述改性麦饭石；其中，所述改性麦饭石的目数为20～120目。
在上述制备方法的优选技术方案中，所述改性辉石通过以下方法制备：对所述辉石进行粉碎和过筛处理，得到预处理麦饭石；对所述预处理辉石进行超生波洗涤、过滤、干燥和筛分处理，得到所述改性辉石；其中，所述改性辉石的目数为20～220目。
在上述制备方法的优选技术方案中，所述改性沸石通过以下方法制备：对沸石进行粉碎、过筛、超声波洗涤和干燥处理，得到预处理沸石；将所述预处理沸石在400～550℃煅烧1.5～3.5h，冷却后，得到煅烧改性沸石；使用150～350W微波对所述煅烧改性沸石进行微波改性，得到微波改性沸石；将所述微波改性沸石在0.8～1.2mol/L的无机酸溶液中浸泡3～5h，浸泡温度为20～30℃，洗涤后得到酸改性沸石；将所述酸改性沸石在0.5～0.9mol/L的无机盐溶液中浸泡22～26h，且每间隔4～5h振荡3～8min，得到盐改性沸石；对所述盐改性沸石进行固液分离、超声波洗涤、干燥和筛分处理，得到所述改性沸石；其中，所述改性沸石的目数为20～120目。
在上述制备方法的优选技术方案中，所述改性硅灰石通过以下方法制备：将所述硅灰石和金属氧化物混合均匀，加入水搅拌形成乳浊液，向所述乳浊液中通入CO 2气体进行碳化反应，碳化反应完成后静置，得到碳化改性硅灰石；对所述碳化改性硅灰石进行过滤、洗涤、干燥、冷却、粉碎和过筛处理，得到所述改性硅灰石；其中，所述改性硅灰石的目数为80～350目。
在上述制备方法的优选技术方案中，“将称量得到的所述改性白云岩、所述改性麦饭石、所述改性辉石、所述改性沸石和所述改性硅灰石按照预设方法与活性炭和粘结剂进行混合，得到混合料”的步骤具体包括：将称量得到的所述改性白云岩、所述改性麦饭石、所述改性辉石、所述改性沸石和所述改性硅灰石混合均匀，得到矿化滤料；将所述矿化滤料、所述活性炭和所述粘结剂混合均匀，得到所述混合料。
在上述制备方法的优选技术方案中，“将称量得到的所述改性白云岩、所述改性麦饭石、所述改性辉石、所述改性沸石和所述改性硅灰石 按照预设方法与活性炭和粘结剂进行混合，得到混合料”的步骤具体包括：将称量得到的所述改性白云岩、所述改性麦饭石、所述改性辉石、所述改性沸石和所述改性硅灰石按照密度由小到大的顺序依次与所述活性炭和所述粘结剂进行混合，得到所述混合料。
在上述制备方法的优选技术方案中，“将所述混合料放入磨具中进行烧结，得到矿化滤芯”的步骤具体包括：将所述混合料放入磨具中，在80～180℃烧结10～80min，烧结压力为10～20MPa，冷却后得到所述矿化滤芯。
在上述矿化滤芯的优选技术方案中，本发明采用改性白云岩、改性麦饭石、改性辉石、改性沸石和改性硅灰石为原料制备矿化滤芯，其中，白云岩能够析出锶、钙、镁元素，麦饭石能够析出钙、镁元素，辉石能够析出偏硅酸，沸石能够吸附重金属，硅灰石能够平衡矿物质，得到了一种可以稳定的释放偏硅酸、锶等有益的矿物质的滤芯。在上述原料的配合作用下，使得采用该矿化滤芯过滤后的水不仅含有钙、镁等元素，而且还富含丰富的偏硅酸、锶等有益的矿物质，达到了国家饮用水标准，能够为用户提供安全的健康水。
进一步地，将称量得到的改性白云岩、改性麦饭石、改性辉石、改性沸石和改性硅灰石按照密度由小到大的顺序依次与活性炭和粘结剂进行混合，使得原料能够混合的更加均匀，对水的改善效果也更加均匀稳定。
附图说明
下面参照附图来描述本发明的控制方法，附图中：
图1是本发明的矿化滤芯的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，尽管本申请是结合盐酸来描述的，但是， 本发明的技术方案并不局限于此，在实际应用中，还可以采用硫酸、碳酸、硝酸等其他无机酸。
下述实施例中的试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的原料、试剂材料等，如无特殊说明，均为市售购买产品。
基于背景技术中提出的技术问题，本发明提供了一种矿化滤料机器制备方法，旨在采用改性白云岩、改性麦饭石、改性辉石、改性沸石和改性硅灰石为原料制备矿化滤芯，其中，白云岩能够析出锶、钙、镁元素，麦饭石能够析出钙、镁元素，辉石能够析出偏硅酸，沸石能够吸附重金属，硅灰石能够平衡矿物质，得到了一种可以稳定的释放偏硅酸、锶等有益的矿物质的滤芯。在上述原料的配合作用下，使得采用该矿化滤芯过滤后的水不仅含有钙、镁等元素，而且还富含丰富的偏硅酸、锶等有益的矿物质，达到了国家饮用水标准，能够为用户提供安全的健康水。
首先参照图1，对本发明的矿化滤芯的制备方法进行描述。其中，图1是本发明的矿化滤芯的制备方法的流程图。
如图1所示，矿化滤芯的制备方法包括下列步骤：
S100、改性：分别对白云岩、麦饭石、辉石、沸石和硅灰石进行改性，得到改性白云岩、改性麦饭石、改性辉石、改性沸石和改性硅灰石；
S200、配料：按照重量份分别称量改性白云岩、改性麦饭石、改性辉石、改性沸石、改性硅灰石、活性炭和粘结剂；
S300、混合：将称量得到的改性白云岩、改性麦饭石、改性辉石、改性沸石和改性硅灰石按照预设方法与活性炭和粘结剂进行混合，得到混合料；
S400、烧结成型：将混合料放入磨具中进行烧结，得到矿化滤芯。
其中，粘结剂为聚乙烯、聚氯乙烯等其他粘结剂。
下面分别对白云岩、麦饭石、辉石、沸石和硅灰石的改性方法进行描述。其中，白云岩、麦饭石、辉石、沸石和硅灰石均是天然的。
改性白云岩通过以下方法制备：
对白云岩进行超声波洗涤，然后在100℃干燥，对干燥后的白云岩进行粉碎、研磨和过筛处理，得到预处理白云岩，优选地，预处理白云岩 的目数为20～140目，进一步地，预处理白云岩的目数为40～120目。
将预处理白云岩放入马弗炉中，在750℃煅烧1.0h，冷却后，得到煅烧改性白云岩，放入干燥器内密闭保存。
将煅烧改性白云岩在200ml去离子水中浸泡30min，将浸泡后的白云岩表面的水分用滤纸吸去、或者自然风干或者烘干之后，铺在坩埚中，并将该坩埚放置于管式炉中，以0.5L/min的流量通入CO 2气体，在450℃碳化反应2.0h，冷却后，得到最终的改性白云岩，放入干燥器内密闭保存。其中，管式炉升温至450℃的时间为40min。其中，改性得到的改性白云岩的目数为20～140目，进一步地，改性白云岩的目数为40～120目。
需要说明的是，上述列举的干燥温度、煅烧温度、煅烧时间、浸泡水量、浸泡时间、CO 2气体的流量、碳化反应温度、碳化反应时间、碳化反应的升温时间，只是示例性地，不是限制性地，干燥温度还可以是80℃、120℃等其他温度；煅烧温度还可以是700℃、800℃等其他温度；煅烧时间还可以是0.5h、1.5h等其他时间；浸泡水量还可以是150m、250ml等其他水量，且也可以采用超纯水或者自来水浸泡；浸泡时间还可以是20min、30min等其他时间；CO 2气体的流量还可以是0.01L/min、0.1L/min、1.0L/min等其他流量；碳化反应温度还可以是400℃、500℃等其他温度；碳化反应时间还可以是1.0h、2.0h等其他时间；碳化反应的升温时间还可以是30min、50min等其他时间。在实际应用中，本领域技术人员可以将上述参数任意组合。
改性麦饭石通过以下方法制备：
对麦饭石进行粉碎和过筛处理，筛分出20～120目的麦饭石，优选地，筛分出40～100目的麦饭石，然后采用去离子水，对筛分出的麦饭石进行超声波洗涤1h，过滤，放入烘箱内干燥，得到预处理麦饭石。
将预处理麦饭石在400℃进行活化，得到活化麦饭石。
使用微波对活化麦饭石进行微波改性，得到微波改性麦饭石。
采用去离子水对微波改性麦饭石进行超声波洗涤，放入烘箱内干燥，再次进行粉碎和筛分处理，得到改性麦饭石；其中，改性麦饭石的目数为20～120目，优选地，改性麦饭石的目数为40～100目。
需要说明的是，上述列举的超声波洗涤时间和活化温度，只是示例 性地，不是限制性地，超声波洗涤时间还可以是0.5h、2h等其他时间，活化温度还可以是350℃、450℃、500℃等他温度。在实际应用中，本领域技术人员可以将上述参数任意组合。此外，也可以采用超纯水或者自来水浸泡来洗涤麦饭石。
改性辉石通过以下方法制备：
对辉石进行粉碎和过筛处理，筛分出20～220目的辉石，优选地，筛分出40～200目的辉石，采用去离子水，对筛分出的辉石进行超生波洗涤，过滤，放入烘箱内干燥，再次筛分处理，得到改性辉石，即物理改性辉石。其中，改性辉石的目数为20～220目，进一步地，改性辉石的目数为40～200目。当然，也可以采用超纯水或者自来水浸泡来洗涤预处理辉石。
改性沸石通过以下方法制备：
对沸石进行粉碎和过筛处理，筛分出20～120目的沸石，优选地，筛分出40～100目的沸石，然后采用去离子水，对筛分出的沸石进行超声波洗涤1h，过滤，放入烘箱内干燥，得到预处理沸石。
将预处理沸石放入马弗炉中，在450℃煅烧2.0h，冷却后，得到煅烧改性沸石，放入干燥器内密闭保存。
使用200W微波对煅烧改性沸石进行微波改性，得到微波改性沸石。
将微波改性沸石在1.0mol/L的盐酸溶液中浸泡4h，浸泡温度为25℃，恒温浸泡，用去离子水洗涤后得到酸改性沸石。
将酸改性沸石在0.7mol/L的氯化钠溶液中浸泡24h，且每间隔6h振荡5min，得到盐改性沸石。
对盐改性沸石进行固液分离、采用去离子水反复进行多次超声波洗涤、干燥和筛分处理，得到改性沸石；其中，改性沸石的目数为20～120目，优选地，改性沸石的目数为40～100目。
需要说明的是，上述列举的超声波洗涤时间、煅烧温度、煅烧时间、微波、无机酸及其对应的浓度、浸泡时间、浸泡温度，无机盐及其对应的浓度、浸泡时间，间隔时间和振荡时间，只是示例性地，不是限制性地，超声波洗涤时间还可以是0.5h、1.5h等其他时间；煅烧温度还可以是400℃、500℃、550℃等其他温度；煅烧时间还可以是1.5h、3.0h、3.5h等其他时间；还可以采用150W微波、300W微波、350W微波等其他微波； 无机酸还可以是硫酸、硝酸、碳酸等其他无机酸，任一种无机酸对应的浓度还可以是0.8mol/L、1.2mol/L等其他浓度，浸泡时间还可以是3h、5h等其他时间，浸泡温度还可以是20℃、23℃、27℃、30℃等他温度；无机盐还可以是碳酸钾、碳酸钠、氯化钾等其他无机盐，任一种无机盐对应的浓度还可以是0.5mol/L、0.9mol/L等其他浓度，浸泡时间还可以是22h、26h等其他时间；间隔时间还可以是5h、7h等其他时间；振荡时间还可以是3min、8min等其他时间。在实际应用中，本领域技术人员可以将上述参数任意组合。此外，也可以采用超纯水或者自来水浸泡来洗涤沸石。
改性硅灰石通过以下方法制备：
将针状或纤维状的硅灰石和氧化钙粉末混合均匀，加入水搅拌形成乳浊液，向乳浊液中通入CO 2气体进行碳化反应，碳化反应完成后静置，得到碳化改性硅灰石。
对碳化改性硅灰石进行过滤得到滤饼，采用去离子水对滤饼洗涤、过滤，放入烘箱内干燥，然后冷却，再进行粉碎和过筛处理，得到改性硅灰石；其中，改性硅灰石的目数为80～350目；优选地，改性硅灰石的目数为100～325目。此外，也可以采用超纯水或者自来水浸泡来洗涤硅灰石。
需要说明的是，在制备乳浊液的过程中，也可以采用氧化镁、氧化钠等其他氧化物。
此外，还需要对得到的改性白云岩、改性麦饭石、改性辉石、改性沸石和改性硅灰石按照GB 5479-2006生活饮用水卫生标准进行色度、浑浊度、臭和味、肉眼可见物、pH和TDS进行检验，并按照卫法监发【2001】生活饮用水卫生规范--生活饮用水输配水设备及防护材料卫生安全评价规范对得到的改性白云岩、改性麦饭石、改性辉石、改性沸石和改性硅灰石进行铝、总铬、猛、铁、铜、锌、砷、银、镉、铅、锑、镍、锡、钡等元素的含量进行检验，只有改性白云岩、改性麦饭石、改性辉石、改性沸石和改性硅灰石符合上述标准和规范时，才能够使用，进一步确保了饮水用的安全。通过上述改性方法，使得白云岩、麦饭石、辉石、沸石和硅灰石的性能得到提升，并制备成不同粒径尺寸的颗粒，以便与活性炭颗粒、活性炭纤维和粘结剂混合。
下面参照三个实施例，对本发明的矿化滤芯的制备方法进一步描述。
实施例一
称量如下原料：
以每一份的重量为10g计，主料：改性白云岩50g，改性麦饭石50g，改性辉石100g，改性沸石150g，改性硅灰石30g；将称量得到的改性白云岩、改性麦饭石、改性辉石、改性沸石和改性硅灰石混合均匀，得到矿化滤料380g，即，提前混合好较多的矿化滤料备用。
以每一份的重量为1g计，称量70g矿化滤料(即混合之后的主料)；辅料：活性炭100g，粘结剂30g。
将70g矿化滤料、100g活性炭和30g粘结剂混合均匀，得到混合料。
将混合料放入磨具中，在100℃烧结60min，烧结压力为12MPa，将烧结好的富锶偏硅酸炭棒冷却后装入滤壳中，即得到矿化滤芯。
实施例二
称量如下原料：
以每一份的重量为1g计，主料：改性白云岩20g，改性麦饭石2g，改性辉石25g，改性沸石5g，改性硅灰石8g；将称量得到的改性白云岩、改性麦饭石、改性辉石、改性沸石和改性硅灰石混合均匀，得到矿化滤料60g；
以每一份的重量为1g计，辅料：活性炭120g，粘结剂45g。
将60g矿化滤料、120g活性炭和45g粘结剂混合均匀，得到混合料。
将混合料放入磨具中，在160℃烧结20min，烧结压力为18MPa，将烧结好的富锶偏硅酸炭棒冷却后装入滤壳中，即得到矿化滤芯。
实施例三
称量如下原料：
以每一份的重量为1g计，主料：改性白云岩15g，改性麦饭石3g，改性辉石17g，改性沸石10g，改性硅灰石6g；辅料：活性炭110g，粘结剂40g。
将称量得到的15g改性白云岩、3g改性麦饭石、17g改性辉石、10g改性沸石和6g改性硅灰石按照密度由小到大的顺序依次与110g活性炭和40g粘结剂进行混合，得到混合料。例如，先将细颗粒、密度小的改 性白云岩与活性炭和粘结剂进行混合，再将改性沸石、改性麦饭石、改性辉石和改性硅灰石依次与活性炭和粘结剂进行混合。当然，在实际添加原料的过程中，如果两个原料的密度比较接近，也可以根据原料的目数确定添加的顺序，例如先添加目数小的，再添加目数大的。
将混合料放入磨具中，在140℃烧结40min，烧结压力为16MPa，将烧结好的富锶偏硅酸炭棒冷却后装入滤壳中，即得到矿化滤芯。
需要说明的是，上述列举的三个实施例中的原料的重量份配比指示示例性地，本领域技术人员在实际应用中可以根据实际的水质需求等灵活地调整和设置原料的重量份配比，并根据原料的重量份配比相应地调整烧结温度、烧结时间和烧结压力。
进一步地，对通过上述方法制备得到的矿化滤芯进行了性能测试，详见表1和表2。表1实验方法为：在15℃进行通水测试，通水时，纯水流速为2.0L/min，当通水量达到800L、3000L、4000L时取250ml水样后关掉纯水机，30min后打开纯水机取500ml水样进行测试。
表2实验方法为：在20℃进行通水测试，通水时，纯水流速为1.5L/min，当通水量达到1000L、2000L、3000L和4000L时取250ml水样进行测试。
从表1和表2中可以看出，在进水为纯水情况下，在4000L通水量的条件下，偏硅酸、锶元素仍然能够进行稳定析出，且衰减速度较慢，即该矿化滤芯过滤后的富含丰富的偏硅酸、锶等有益的矿物质，达到了国家饮用水标准。
表1.矿化滤芯功能性测试数据统计表一
Figure PCTCN2022139916-appb-000001
表2.矿化滤芯功能性测试数据统计表二
Figure PCTCN2022139916-appb-000002
应该指出的是，上述实施例只是本发明的一种较佳的实施方式中，仅用来阐述本发明方法的原理，并非旨在限制本发明的保护范围，在实际应用中，本领域技术人员可以根据需要而将上述功能分配由不同的步骤来完成，即将本发明实施例中的步骤再分解或者组合。例如，上述实施例的步骤可以合并为一个步骤，也可以进一步拆分成多个子步骤，以完成以上描述的全部或者部分功能。对于本发明实施例中涉及的步骤的名称，其仅仅是为了区分各个步骤，不视为对本发明的限制。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (13)

  1. 一种矿化滤芯，其特征在于，包括按以下重量份计的原料：
    主料：改性白云岩1～40份，改性麦饭石1～10份，改性辉石5～50份，改性沸石1～30份，改性硅灰石1～16份。
  2. 根据权利要求1所述的矿化滤芯，其特征在于，包括按以下重量份计的原料：
    主料：改性白云岩5～20份，改性麦饭石2～5份，改性辉石10～25份，改性沸石5～15份，改性硅灰石3～8份。
  3. 根据权利要求1所述的矿化滤芯，其特征在于，还包括按以下重量份计的原料：
    辅料：活性炭50～240份，粘结剂10～90份。
  4. 根据权利要求3所述的矿化滤芯，其特征在于，由按以下重量份计的原料制成：
    主料50～70份；
    辅料130～165份，其中，活性炭100～120份，粘结剂30～45份。
  5. 一种权利要求3或4所述的矿化滤芯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下列步骤：
    改性：分别对白云岩、麦饭石、辉石、沸石和硅灰石进行改性，得到改性白云岩、改性麦饭石、改性辉石、改性沸石和改性硅灰石；
    配料：按照重量份分别称量所述改性白云岩、所述改性麦饭石、所述改性辉石、所述改性沸石、所述改性硅灰石、活性炭和粘结剂；
    混合：将称量得到的所述改性白云岩、所述改性麦饭石、所述改性辉石、所述改性沸石和所述改性硅灰石按照预设方法与所述活性炭和所述粘结剂进行混合，得到混合料；
    烧结成型：将所述混合料放入磨具中进行烧结，得到所述矿化滤芯。
  6. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述改性白云岩通过以下方法制备：
    对所述白云岩进行超声波洗涤、干燥、粉碎、研磨和过筛处理，得到预处理白云岩；
    将所述预处理白云岩在700～800℃煅烧0.5～1.5h，冷却后，得到煅烧改性白云岩；
    将所述煅烧改性白云岩在150～250ml水中浸泡20～40min，将浸泡后的白云岩表面的水分去除之后置于管式炉中，以0.01-1.0L/min的流量通入CO 2气体，在400～500℃碳化反应1.0～3.0h，冷却后，得到所述改性白云岩；
    其中，所述改性白云岩的目数为40～120目。
  7. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述改性麦饭石通过以下方法制备：
    对所述麦饭石进行粉碎、过筛、超声波洗涤和干燥处理，得到预处理麦饭石；
    将所述预处理麦饭石在350～500℃进行活化，得到活化麦饭石；
    对所述活化麦饭石进行微波改性，得到微波改性麦饭石；
    对所述微波改性麦饭石进行超生波洗涤、干燥、粉碎和筛分处理，得到所述改性麦饭石；
    其中，所述改性麦饭石的目数为20～120目。
  8. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述改性辉石通过以下方法制备：
    对所述辉石进行粉碎和过筛处理，得到预处理麦饭石；
    对所述预处理辉石进行超生波洗涤、过滤、干燥和筛分处理，得到所述改性辉石；
    其中，所述改性辉石的目数为20～220目。
  9. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述改性沸石通过以下方法制备：
    对沸石进行粉碎、过筛、超声波洗涤和干燥处理，得到预处理沸石；
    将所述预处理沸石在400～550℃煅烧1.5～3.5h，冷却后，得到煅烧改性沸石；
    使用150～350W微波对所述煅烧改性沸石进行微波改性，得到微波改性沸石；
    将所述微波改性沸石在0.8～1.2mol/L的无机酸溶液中浸泡3～5h，浸泡温度为20～30℃，洗涤后得到酸改性沸石；
    将所述酸改性沸石在0.5～0.9mol/L的无机盐溶液中浸泡22～26h，且每间隔5～7h振荡3～8min，得到盐改性沸石；
    对所述盐改性沸石进行固液分离、超声波洗涤、干燥和筛分处理，得到所述改性沸石；
    其中，所述改性沸石的目数为20～120目。
  10. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述改性硅灰石通过以下方法制备：
    将所述硅灰石和金属氧化物混合均匀，加入水搅拌形成乳浊液，向所述乳浊液中通入CO 2气体进行碳化反应，碳化反应完成后静置，得到碳化改性硅灰石；
    对所述碳化改性硅灰石进行过滤、洗涤、干燥、冷却、粉碎和过筛处理，得到所述改性硅灰石；
    其中，所述改性硅灰石的目数为80～350目。
  11. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，“将称量得到的所述改性白云岩、所述改性麦饭石、所述改性辉石、所述改性沸石和所述改性硅灰石按照预设方法与活性炭和粘结剂进行混合，得到混合料”的步骤具体包括：
    将称量得到的所述改性白云岩、所述改性麦饭石、所述改性辉石、所述改性沸石和所述改性硅灰石混合均匀，得到矿化滤料；
    将所述矿化滤料、所述活性炭和所述粘结剂混合均匀，得到所述混合料。
  12. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，“将称量得到的所述改性白云岩、所述改性麦饭石、所述改性辉石、所述改性沸石和所述改性硅灰石按照预设方法与活性炭和粘结剂进行混合，得到混合料”的步骤具体包括：
    将称量得到的所述改性白云岩、所述改性麦饭石、所述改性辉石、所述改性沸石和所述改性硅灰石按照密度由小到大的顺序依次与所述活性炭和所述粘结剂进行混合，得到所述混合料。
  13. 根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，“将所述混合料放入磨具中进行烧结，得到矿化滤芯”的步骤具体包括：
    将所述混合料放入磨具中，在100～160℃烧结20～60min，烧结压力为12～18MPa，冷却后得到所述矿化滤芯。
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