阅读说明：本技术 一种具有多功能保健的紫砂过滤净水材料及其制造方法 (Purple sand filtration water purification material with multifunctional health care function and manufacturing method thereof ) 是由 王竹梅 况慧芸 李月明 胡海泉 左建林 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种具有多功能保健的紫砂过滤净水材料,其原料组成为：紫砂矿40～50wt％、复合矿物煅烧粒20～25wt％、竹碳7～10wt％、椰壳粉12～17wt％、杉木屑2～4wt％、方解石2～3wt％、腐殖酸钠1～2wt％、CMC 0.1～0.3wt％；所述复合矿物煅烧粒的原料组成为麦饭石35～45wt％、木鱼石30～40wt％、富硒岩石粉10～15wt％、电气石10～15wt％、独居石5～10wt％。此外,还公开了上述紫砂过滤净水材料的制备方法。本发明在过滤净化水的同时,促使水质变成微碱性水,且富含多种对人体有益的矿物质,从而很好地满足了人们健康饮水的使用需求。(The invention discloses a purple sand filtering water purification material with multifunctional health care, which comprises the following raw materials: 40-50 wt% of purple placer, 20-25 wt% of composite mineral calcined particles, 7-10 wt% of bamboo charcoal, 12-17 wt% of coconut shell powder, 2-4 wt% of China fir sawdust, 2-3 wt% of calcite, 1-2 wt% of sodium humate and 0.1-0.3 wt% of CMC; the raw materials of the composite mineral calcined particle comprise 35-45 wt% of medical stone, 30-40 wt% of muyu stone, 10-15 wt% of selenium-rich rock powder, 10-15 wt% of tourmaline and 5-10 wt% of monazite. In addition, the preparation method of the purple sand water filtration and purification material is also disclosed. The invention can filter and purify water, promote water quality to be slightly alkaline water and is rich in various minerals beneficial to human bodies, thereby well meeting the use requirements of healthy drinking water of people.)

一种具有多功能保健的紫砂过滤净水材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及水净化技术领域，尤其涉及一种具有多功能保健的紫砂过滤净水材料及其制造方法。

背景技术

目前，我国大部分自来水厂的处理工艺仍然采用常规处理，加之城市管网质量的原因，使得管网末端出水并不能满足不同人群对饮用水的需求。因此，购买桶装水和各种瓶装水，以及在管网末端安装家用***成为了时下大部分居民的选择。

***的净水功能主要通过滤芯来实现，目前，现有技术***滤芯一般为高品质纤维和活性碳，过滤净化处理后的水质往往变成了低矿化度水，又被称做软水，和目前市场上出售的桶装水或瓶装水类似，其特征主要有以下两点：(1)低矿化水的pH值一般在6.0～6.8之间，呈现弱酸性；(2)低矿化水中人体所需的常量元素、微量元素离子的含量一般都很低，有的甚至不含任何矿物质(如纯净水、蒸馏水)。而长期饮用这类低硬度水对人体健康非常不利，因此一定范围内提高饮用水中钙、镁离子含量对人体是有益的。此外，也有许多研究表明，长期饮用低矿化如含盐量低的饮用水对人体心脑血管系统、***和生殖系统有一定的影响；另有研究表明，低矿化饮用水与食道癌、结肠癌、胃癌等有一定的相关性。

为此，目前市场上也出现了价格较贵的天然矿泉水。在GB8537-2008《饮用天然矿泉水》标准中规定，锶、硒、锌三种元素的含量只要有一项满足要求，就可以看作是优质矿泉水，标准中规定锶含量≥0.20mg/L、锌含量≥0.20mg/L、硒含量在0.01～0.05mg/L范围内。

总之，目前现有技术在净化水方面已完全能够达到安全饮用的要求，但在功能性如碱化水、添加对人体有益的微量元素等方面仍不能很好地满足人们的健康饮水要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有多功能保健的紫砂过滤净水材料，在过滤净化水的同时，促使水质变成微碱性水，且富含多种对人体有益的矿物质，从而满足人们健康饮水的使用需求。本发明的另一目的在于提供上述紫砂过滤净水材料的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种具有多功能保健的紫砂过滤净水材料，其原料组成为：紫砂矿40～50wt％、复合矿物煅烧粒20～25wt％、竹碳7～10wt％、椰壳粉12～17wt％、杉木屑2～4wt％、方解石2～3wt％、腐殖酸钠1～2wt％、CMC 0.1～0.3wt％；所述复合矿物煅烧粒的原料组成为麦饭石35～45wt％、木鱼石30～40wt％、富硒岩石粉10～15wt％、电气石10～15wt％、独居石5～10wt％。

进一步地，本发明所述复合矿物煅烧粒的粒度为20～60目，竹碳的粒度为30～100目，椰壳粉的粒度为40～60目，杉木屑的粒度为20～40目。

上述方案中，本发明所述紫砂矿的矿物组成为石英35～45wt％、伊利石35～48wt％、高岭石5.0～9.5wt％、赤铁矿9.5～13.2wt％、锐钛矿0.80～0.90wt％。其化学组成为SiO₂57～62wt％、Al₂O₃18～20wt％、Fe₂O₃9.5～13.2wt％、TiO₂0.80～0.90wt％、CaO 0.02～0.07wt％、MgO 0.45～0.70wt％、K₂O 3.2～4.1wt％、Na₂O0.55～0.83wt％、P₂O₅0.05～0.17wt％、ZrO₂0.04～0.05wt％、ZnO 0.03～0.05wt％、MnO 0.04～0.07wt％、Cr₂O₃0.02～0.04wt％、烧失量(I.L.)3.1～4.7wt％。

本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的上述具有多功能保健的紫砂过滤净水材料的制造方法，包括以下步骤：

(1)复合矿物煅烧粒的制备

按照所述复合矿物煅烧粒的组成比例称量配料，湿法球磨过筛后进行干燥、造粒，取10～60目颗粒置于高温炉中于1000～1100℃温度下进行煅烧，保温时间为20～30min，自然冷却后，破碎、过筛，取20～60目颗粒，即得到复合矿物煅烧粒；

(2)紫砂过滤净水材料的制备

(2-1)将所述紫砂矿、方解石、腐殖酸钠和CMC按照所述原料组成配比称料混合后进行一段湿法球磨，至250目筛余≤0.3％；然后继续加入复合矿物煅烧粒、竹碳、椰壳粉和杉木屑，进行二段湿法球磨混匀后，得到滤芯浆料；

(2-2)将所述滤芯浆料注浆成型，得到滤芯坯体；

(2-3)所述滤芯坯体干燥、修坏后，在1080～1120℃温度下进行煅烧，保温0.5～1h，冷却后即制得具有多功能保健的紫砂过滤净水材料。

本发明具有以下有益效果：

(1)本发明的紫砂过滤净水材料以紫砂矿和含有多种对人体有益的微量元素的多种矿物(简称复合矿物)为主要原料制作而成，其中，复合矿物经高温煅烧制成了20～60目小颗粒做为骨架，再添加大量的竹碳、椰壳粉和木屑作为复合造孔剂，经高温煅烧后获得了多孔材料，其抗折强度为8.0～12.0MPa、显气孔率为40～50％，孔径分布均匀，平均孔径为3.0～4.0μm，孔径分布范围较窄，95％的孔径集中在1～10μm之间。

(2)本发明的紫砂过滤净水材料，因原料组成中的造孔剂(竹碳、椰壳粉和木屑)在烧成过程中烧失，因而过滤净水材料中紫砂和复合矿物的组成占95％以上。紫砂富含人体所需的多种元素，如铁、锰、锌、铬、硒、铜、碘、硅、钒、锡、钴等微量元素，其含量比其它陶瓷材料高出数十倍。复合矿物中麦饭石、木鱼石和电气石中富含钙、镁、钠、钾、铁、锌、铝、铜、镍、碘、硫、硒、锰、钛、磷、铬、硼、钒、钼、氟、锗、钡、锂等人体必需的微量元素。富硒岩石粉中除富含钙、镁、钠、钾等人体必需的常量元素外，还含有对人体有益的硒元素20～100ug/g。另外，水经过多孔的紫砂过滤净水材料渗出，充分与上述矿物接触，这些微量元素的溶出率更高，使水质中增加了这些对人体有益的微量元素；另外，紫砂和复合矿物中还含有钙和镁元素，可少量溶出使过滤水的总硬度增加15～30mg/L。

(3)本发明的紫砂过滤净水材料，不但对水有过滤净化作用，而且还可以使过滤的水由大分子水变为小分子水，起到矿化水的作用；同时，原料组成中的电气石还具有永久电极性和发射远红外线的性能(在8～14μm波长范围内的的远红外发射率为0.85～0.87)，从而进一步矿化、活化水质，普通自来水通过紫砂过滤材料过滤净化后，pH值上升了0.6～1.0。

(4)本发明的紫砂过滤净水材料，因原料组成中含有可诱发负氧离子产生的独居石矿物，从而一方面可抑制水质中细菌的生长，另一方面还可起到优化人体微循环的作用。

附图说明

下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：

图1是本发明实施例制得的具有多功能保健的紫砂过滤净水材料的扫瞄电镜(SEM)照片。

具体实施方式

本发明实施例的紫砂矿产自江西省景德镇市，其矿物组成为石英42.5wt％、伊利石39.2wt％、高岭石5.7wt％、赤铁矿11.8wt％、锐钛矿0.80wt％。

本发明中的复合矿物煅烧粒，其原料由麦饭石、木鱼石、富硒岩石粉、电气石、独居石组成，实施例中：

麦饭石产自陕西省户县，其化学组成为：SiO₂ 60～65wt％、Al₂O₃ 17～20wt％、Fe₂O₃ 0.5～1.0wt％、TiO₂ 0.10～0.22wt％、CaO 3.5～4.0wt％、MgO 0.45～0.65wt％、K₂O5.5～6.8wt％、Na₂O 1.2～2.3wt％、P₂O₅ 0.05～0.12wt％、MnO 0.01～0.04wt％；另外，还含有锌、铜、镍、碘、硫、硒、铬、硼、钒、钼、氟、锗、钡、锂、镓等人体必需的微量元素。

木鱼石产自山东省长青县，其化学组成为：SiO₂ 20～25wt％、Al₂O₃ 3.5～8.0wt％、Fe₂O 3.5～5.5wt％、TiO₂ 0.4～0.8wt％、CaO 20～23wt％、MgO 14～16wt％、K₂O2.0～3.5wt％、Na₂O 0.3～0.7wt％、P₂O₅ 0.05～0.10wt％、MnO 0.06～0.12wt％；另外，还含有钡、钴、铜、锂、锌、铈、镍、硒、铬、镓、钒等人体必需的微量元素。

富硒岩石粉产自陕西省紫阳县，其化学组成为：SiO₂ 61～65wt％、Al₂O₃ 7.0～10.0wt％、Fe₂O₃ 2.5～3.5wt％、CaO 5.0～6.5wt％、MgO 2.0～3.2wt％、K₂O 1.8～2.5wt％、烧失量(I.L.)3.1～4.7wt％；另外，还含有对人体有益的硒元素20～100ug/g。

电气石为产自河北灵寿县的黑色铁电气石，其化学组成为：SiO₂ 37～40wt％、Al₂O₃ 27～30wt％、Fe₂O 18～20wt％、CaO 0.5～1.0wt％、MgO 0.4～0.8wt％、K₂O 0.1～0.5wt％、Na₂O 2.0～2.8wt％、P₂O₅ 0.1～0.2wt％、MnO 0.06～0.10wt％、B₂O₃ 0.5～1.0wt％、烧失量(I.L.)5.1～7.0wt％。

独居石产自河北省灵寿县。

实施例一：

1、本实施例一种具有多功能保健的紫砂过滤净水材料，其原料组成为：紫砂矿46wt％、复合矿物煅烧粒(平均粒度40目，粒度范围20～60目)24wt％、竹碳(平均粒度60目，粒度范围30～100目)9wt％、椰壳粉(平均粒度50目，粒度范围40～60目)13wt％、杉木屑(平均粒度30目，粒度范围20～40目)4wt％、方解石2.3wt％腐殖酸钠1.5wt％、CMC 0.2wt％。

其中，复合矿物煅烧粒的原料组成为：麦饭石35wt％、木鱼石33wt％、富硒岩石粉12wt％、电气石10wt％、独居石10wt％。

2、本实施例上述具有多功能保健的紫砂过滤净水材料的制造方法，其步骤如下：

(1)复合矿物煅烧粒的制备

按照上述复合矿物煅烧粒的组成比例称量配料，以重量比料∶球∶水＝1∶2∶1球磨24h后，将球磨所得浆料过250目筛，干燥至含水率为6～8％，过筛造粒或造粒机造粒后，取10～60目粉体颗粒置于高温炉中进行煅烧，煅烧温度为1100℃，保温时间为20min，自然冷却至室温后，破碎、过筛，取20～60目颗粒，即得到复合矿物煅烧粒；

(2)紫砂过滤净水材料的制备

(2-1)将上述紫砂矿、方解石、腐殖酸钠和CMC按照上述原料组成配比称料混合后，以重量比料∶球∶水＝1∶2∶1进行一段湿法球磨，至250目筛余≤0.3％；然后继续加入复合矿物煅烧粒、竹碳、椰壳粉和杉木屑，按照重量比料∶水＝1∶1加入补加水进行二段湿法球磨混匀，其球磨时间为一段湿法球磨的十分之一，得到滤芯浆料；

(2-2)将上述滤芯浆料倒入滤芯形状的石膏模具中成型，得到滤芯坯体；

(2-3)上述滤芯坯体干燥、修坏后，放入窑炉中进行煅烧，升温速度为5℃/min，煅烧温度为1100℃，保温时间为1h，随炉冷却后即制得具有多功能保健的紫砂过滤净水材料。

实施例二：

本实施例一种具有多功能保健的紫砂过滤净水材料及其制造方法，与实施例一不同之处在于：

1、本实施例一种具有多功能保健的紫砂过滤净水材料，其原料组成为：紫砂矿44wt％、复合矿物煅烧粒23wt％、竹碳10wt％、椰壳粉15wt％、杉木屑4wt％、方解石2.5wt％腐殖酸钠1.3wt％、CMC 0.2wt％。

其中，复合矿物煅烧粒的原料组成为：麦饭石36wt％、木鱼石35wt％、富硒岩石粉10wt％、电气石12wt％、独居石7wt％。

2、本实施例制造方法步骤(1)复合矿物煅烧粒的制备，其煅烧温度为1050℃，保温时间为25min；步骤(2-3)中煅烧温度为1080℃，保温时间为0.5h。

实施例三：

本实施例一种具有多功能保健的紫砂过滤净水材料及其制造方法，与实施例一不同之处在于：

1、本实施例一种具有多功能保健的紫砂过滤净水材料，其原料组成为：紫砂矿48wt％、复合矿物煅烧粒25wt％、竹碳8wt％、椰壳粉12wt％、杉木屑2.5wt％、方解石3wt％腐殖酸钠1.3wt％、CMC 0.2wt％。

其中，复合矿物煅烧粒的原料组成为：麦饭石35wt％、木鱼石30wt％、富硒岩石粉15wt％、电气石12wt％、独居石8wt％。

2、本实施例制造方法步骤(2-3)中煅烧温度为1120℃。

本发明实施例制备得到的具有多功能保健的紫砂过滤净水材料，具有多孔结构(见图1)，适用于各种净水装置，其性能测试如下：

性能测试：

采用微机电子万能试验机(WDW，西安力创材料检测技术有限公司)测量紫砂过滤净水材料样品的抗折强度；采用压汞仪(Autopore 9500，美国麦克公司)测试样品的孔径及其分布；采用双波段发射率测量仪(IR-2型，上海技术物理研究所)测量样品在常温下，8～14μm的远红外发射率；将过滤滤芯制成50mL的小杯子，装上40mL水后，测量20min过滤水的体积，计算过滤水速率(mL/h)，同时收集过滤水，测量过滤前后水的pH值(PHSJ-5型，上海仪电科学仪器股份有限公司)和水中所含部分常量、微量元素的含量，其中钙硬度和镁硬度用化学容量分析法测试，钾、钠用火焰光度法进行测试，其它微量元素采用电感耦合等离子体发射光谱仪进行测试。

本发明各实施例制得的紫砂过滤净水材料的性能，如表1所示。

表1本发明各实施例制得的紫砂过滤净水材料的性能

性能名称	实施例一	实施例二	实施例三
				抗折强度/MPa	10.3	8.5	11.6
显气孔率/％	46.6	49.3％	44.5％
				平均孔径/μm	3.4	3.8	3.0
95％孔径分布范围/μm	1～9.5	1～10	1～9
				过滤水速率/(mL/h)	21.3	24.5	16.7
远红外发射率	0.85	0.86	0.87

本发明各实施例制得的紫砂过滤净水材料用于过滤水，其过滤水的pH值和过滤水中常量元素、部分微量元素的含量，如表2所示。

表2本发明各实施例过滤水的pH值和常量元素、微量元素的含量