專利名稱：電氣石功能陶瓷濾芯的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)功能材料領(lǐng)域，特別涉及一種電氣石功能陶瓷濾芯的制備 方法。
技術(shù)背景電氣石是人類發(fā)現(xiàn)最早的壓電、熱釋電材料，近年來(lái)的研究發(fā)現(xiàn)電氣石具 有輻射紅外線、釋放負(fù)離子、抗菌、除臭以及對(duì)水具有凈化和改善的性能和作 用，因此，電氣石逐漸成為熱門的天然礦物功能晶體材料。電氣石的晶體結(jié)構(gòu) 為三方晶系，即硅氧四面體組成的復(fù)三方環(huán)，由于晶體結(jié)構(gòu)特別，導(dǎo)致兩個(gè)高 電荷的原子在結(jié)晶格架上排列明顯錯(cuò)位、由此致使晶體一端為電荷正極，另一 端為電荷負(fù)極，電子永不停息的從負(fù)極流向正極，從而形成了電流和靜電場(chǎng)。 靜電永久地產(chǎn)生微弱電流，形成靜電場(chǎng)電氣石晶體結(jié)構(gòu)本身具有永久帶電和永久保持著正極和負(fù)極的特性，電氣石能永久不斷的發(fā)出0.16uA的電流，其原 因是電氣石的正極吸收大氣中的負(fù)離子，并把它儲(chǔ)存在其晶體內(nèi)部，多余負(fù)離 子會(huì)從負(fù)極放出，因而形成了永久放電的特性。電氣石經(jīng)過粉碎，其放電性能 不變，并且同量的電氣石越細(xì)其靜電產(chǎn)生得越多，電壓也越高。電氣石由于自 發(fā)電極性而產(chǎn)生波長(zhǎng)在4 14 P m、發(fā)射率為0. 90以上的較強(qiáng)中遠(yuǎn)紅外輻射， 能使大的水分子團(tuán)分解成小的水分子團(tuán)，實(shí)現(xiàn)水的活化，從而容易滲透細(xì)胞膜， 增加細(xì)胞活性，增加人體免疫力。電氣石負(fù)電極的電子一接觸到水便瞬間放電， 電解水成氫離子和氫氧根離子，氫離子與電氣石發(fā)出的負(fù)離子結(jié)合而被中和， 變成了一般的氫原子釋放出來(lái)。氫氧根離子則和水分子相結(jié)合，不斷產(chǎn)生一種表面具有活性作用的羥基負(fù)離子H302—，經(jīng)過該過程的水由于氫離子的減少而具 有了弱堿性，弱堿性的水被認(rèn)為是對(duì)人體健康非常有益，有助于人體酸堿平衡 和營(yíng)養(yǎng)平衡。另外，電氣石還有利于降低自來(lái)水的氧化還原電位(^7/5！)，飲用 水的氧化還原電位越低，即表明水體中的氧化劑含量越少，屬還原水，水質(zhì)越 好。如果能將電氣石與水接觸的表面積盡可能增大，那么它的水處理效果就會(huì) 越好。由于電氣石有上述優(yōu)點(diǎn)，因此在水處理和領(lǐng)域，有不少關(guān)于電氣石的應(yīng)用 和發(fā)明，如發(fā)明專利一種電氣石陶瓷球(CN1222494)涉及的是一種電氣石 陶瓷球。它由電氣石磨成直徑為2.6)im—14(^m左右大小的微粒，占總重量約 3%—98%;粘土占總重量的97%—2%;加水?dāng)嚢韬螅尚透稍餆Y(jié)為直 徑0.5mm—50mm的小球。本發(fā)明可以增強(qiáng)飲用水活性或使空氣中負(fù)離子增 加，方便，實(shí)用，可廣泛應(yīng)用于飲用水活動(dòng)性化，污水處理，農(nóng)作物施噴水和 凈化空氣各領(lǐng)域。中國(guó)專利CN1502584公開了一種陶瓷球，其在制作過程中 加入了電氣石、麥飯石成分，使其具有了電氣石、麥飯石功效。長(zhǎng)期使用該種 陶瓷制成的器具，能使人從中受益。綜上所述，目前在水處理中電氣石功能陶瓷主要是將電氣石加入到陶瓷中 形成功能陶瓷球，再將陶瓷球與水接觸叢而實(shí)現(xiàn)電氣石的功能。而這些陶瓷球 作為水處理劑存在如下不足(1) 、只是球表面與水接觸，因而其功效大打折扣。(2) 、隨著使用時(shí)間的增加，水中的污染物如膠體等會(huì)覆蓋在球表面，使 其使用效果更加有限。(3) 、電氣石是一種寶貴的礦物資源，僅僅利用球表面一層，太浪費(fèi)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中電氣石球在水凈化時(shí)的利用率低、資源浪費(fèi)等不 足，提供一種電氣石功能陶瓷濾芯的制備方法。本發(fā)明的電氣石功能陶瓷濾芯的制備方法，包括如下步驟(1) 將20-100重量份數(shù)電氣石、0-80重量份數(shù)輔料、2-20重量份數(shù)添加 劑和5-25重量份數(shù)水混合后，機(jī)械攪拌制成復(fù)合基料；(2) 將復(fù)合基料在模具內(nèi)壓制成型，制成電氣石功能陶瓷濾芯生坯；(3) 將生坯脫模、烘干，在一定溫度下燒結(jié)，保溫、冷卻后制成電氣石功 能陶瓷濾芯。在上述過程中，(1)步驟所述的輔料是石英砂、麥飯石、沸石、珍珠巖、 硅藻土、長(zhǎng)石、方解石中的一種或多種的混合物，所述的添加劑是磷酸鹽、氫 氧化鈣、堿金屬硅酸鹽、水玻璃或硅溶膠，所述的機(jī)械攪拌時(shí)間為5-60分鐘； (3)步驟所述的燒結(jié)溫度為70(TC-120(rC，所述的保溫時(shí)間為l-3小時(shí)。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明方法得到的電氣石功能陶瓷濾芯具有過濾、輻射紅外線、釋放負(fù) 離子、抗菌、除臭等功能。二、 所述的電氣功能陶瓷濾芯，水完全從其中通過，大大提高了接觸面積， 使得電氣石的功能得以充分發(fā)揮。三、 本發(fā)明適用于管狀、圓片狀、碗狀、半球狀和子彈頭狀等不同形狀的 濾芯的制備。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)描述。實(shí)施例1其實(shí)施配方為電氣石粉 100份 (lpm)添加劑 三聚磷酸鈉10份水 15份按照以上配方將電氣石粉添加劑三聚磷酸鈉與水混合后，機(jī)械攪拌30分 鐘制成復(fù)合基料，將制備的復(fù)合基料在模具內(nèi)壓制成片狀，制成電氣石功能陶 瓷濾芯生坯；脫模后生坯經(jīng)過進(jìn)一步干燥、燒結(jié)，燒結(jié)溫度為700。C，保溫時(shí) 間1小時(shí)，冷卻后即得到片狀多孔電氣石濾芯，濾芯孔徑為0.2"m，孔隙率 28%，直徑123mm,厚度為6mm。由本實(shí)施例所制成的電氣石陶瓷濾芯是一種理想的水處理功能陶瓷，不僅 可用于水過濾，濾除細(xì)菌和懸浮污染物等有害物質(zhì)，還可以能使大的水分子團(tuán) 分解成小的水分子團(tuán)，實(shí)現(xiàn)水的活化，并產(chǎn)生對(duì)人體健康有益的弱堿性水，有 助于人體酸堿平衡和營(yíng)養(yǎng)平衡。 實(shí)施例2其實(shí)施配方為電氣石粉 60份 (6um)輔料 麥飯石40份(10um)添加劑 硅酸鈉2份水 25份按照以上配方將電氣石粉和輔料麥飯石及添加劑硅酸鈉與水混合后，機(jī)械 攪拌l-4小時(shí)制成復(fù)合基料，將制備的復(fù)合基料在模具內(nèi)壓制成管狀，制成電氣石功能陶瓷濾芯生坯;脫模后生坯經(jīng)過進(jìn)一步干燥、燒結(jié)，燒結(jié)溫度為U00。C， 保溫時(shí)間1小時(shí)，冷卻后即得到管狀多孔電氣石麥飯石復(fù)合濾芯。麥飯石是我國(guó)古代醫(yī)藥學(xué)家根據(jù)其外觀頗似大麥米煮出的飯團(tuán)而得名，是 我國(guó)應(yīng)用最早的一種天然礦物藥石。它是一種風(fēng)化或半分化淺成到超淺成的中 酸性鹽，含有豐富的鍶、硒、鈣、鋅、鐵等對(duì)人體有益的微量元素，在水中緩 慢釋放可以使水礦化。另外，麥飯石還能提高水中溶解氧的濃度，使水活化。由本實(shí)施例所制成的電氣石復(fù)合麥飯石陶瓷濾芯不僅具有過濾得功能，另 外還具有電氣石的功效，同時(shí)還具有麥飯石的礦化功效，是一種理想的水處理 陶瓷濾芯。其實(shí)施配方為 電氣石粉 輔料 添加劑 水60份沸石20份 磷酸鈉2份 12份按照以上配方將電氣石粉和輔料沸石及添加劑硅酸鈉與水混合后，機(jī)械攪 拌1-4小時(shí)制成復(fù)合基料，將制備的復(fù)合基料在模具內(nèi)壓制成管狀，制成電氣 石功能陶瓷濾芯生坯；脫模后生坯經(jīng)過進(jìn)一步干燥、燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1200°C， 保溫時(shí)間1小時(shí)，冷卻后即得到管狀多孔電氣石濾芯。沸石是一族架狀構(gòu)造的含水鋁硅酸鹽礦物，它是由鋁硅酸鹽格架，格架中 的孔道、孔穴和陽(yáng)離子以及以固態(tài)相存在的水分子三部分組成。格架中硅氧四 面體內(nèi)的Si4+常被Al3+置換，出現(xiàn)過剩負(fù)電荷，由堿土金屬離子補(bǔ)償，這些補(bǔ)償陽(yáng)離子與晶格結(jié)合力很弱，具有很高的自由度，活躍在孔道中，使沸石具有 優(yōu)良的離子交換性能。在水處理方面可以去氨氮，降低水中的含氟量，另外還 可以去除水中的重金屬離子。由本實(shí)施例所制成的電氣石復(fù)合沸石陶瓷濾芯除了具有電氣石的功效外， 還具有沸石的去氨氮，除氟，除重金屬離子的功效，是一種理想的水處理功能 陶瓷。 實(shí)施例4其實(shí)施配方為電氣石粉 80份輔料 硅藻土 20份添加劑 氫氧化鈣20份水 25份按照以上配方將電氣石粉和輔料硅藻土及添加劑氫氧化鈣與水混合后，機(jī) 械攪拌4小時(shí)制成復(fù)合基料，將制備的復(fù)合基料在模具內(nèi)壓制成子彈頭狀，制 成電氣石功能陶瓷濾芯生坯；脫模后生坯經(jīng)過進(jìn)一步干燥、燒結(jié)，燒結(jié)溫度為 U00。C，保溫時(shí)間2小時(shí)，冷卻后即得到子彈頭式多孔電氣石濾芯。平均孔徑 約為O. 3jim，孔隙率約35%，直徑48mm，厚度為8腿，高220mm。硅藻土是一種生物成因的硅質(zhì)沉積巖，主要由古代硅藻及其它微生物的硅 質(zhì)遺骸組成，主要成分為蛋白石及其變種，硅藻土中的硅藻有許多不同形狀， 如圓盤狀、針狀、筒狀、羽狀等，硅殼上有無(wú)數(shù)間隙的小孔、孔隙率極高達(dá) 80-90%，硅藻土的工藝特性是細(xì)膩、松散、質(zhì)輕、多孔、吸水和滲透性強(qiáng)等。 由本實(shí)施例制出的管形多孔硅藻土濾芯具有很高的孔隙率并且具有大通量?？捎糜谒涂諝獾攘黧w的過濾，可以濾除流體中的塵埃、懸浮污染物、微生物等有害物質(zhì)。實(shí)施例5其實(shí)施配方為電氣石粉 20份輔料 長(zhǎng)石30份，珍珠巖30份添加劑 硅溶膠20份水 15份按照以上配方將電氣石粉和輔料長(zhǎng)石和珍珠巖及添加劑硅溶膠與水混合 后，機(jī)械攪拌3小時(shí)制成復(fù)合基料，將制備的復(fù)合基料在模具內(nèi)壓制成碗狀， 制成電氣石功能陶瓷濾芯生坯；脫模后生坯經(jīng)過進(jìn)一步干燥、燒結(jié)，燒結(jié)溫度 為700。C,保溫時(shí)間l小時(shí)，冷卻后即得到片狀多孔電氣石濾芯。 實(shí)施例6其實(shí)施配方為電氣石粉 40份輔料 石英砂30份，方解石20份添加劑 水玻璃20份水 10份按照以上配方將電氣石粉和輔料石英砂和方解石及添加劑水玻璃與水混 合后，機(jī)械攪拌1小時(shí)制成復(fù)合基料，將制備的復(fù)合基料在模具內(nèi)壓制成碗狀， 制成電氣石功能陶瓷濾芯生坯；脫模后生坯經(jīng)過進(jìn)一步干燥、燒結(jié)，燒結(jié)溫度 為700。C，保溫時(shí)間l小時(shí)，冷卻后即得到片狀多孔電氣石濾芯。
權(quán)利要求
1、一種電氣石功能陶瓷濾芯的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)將20-100重量份數(shù)電氣石、0-80重量份數(shù)輔料、2-20重量份數(shù)添加劑和5-25重量份數(shù)水混合后，機(jī)械攪拌制成復(fù)合基料；(2)將復(fù)合基料在模具內(nèi)壓制成型，制成電氣石功能陶瓷濾芯生坯；(3)將生坯脫模、烘干，在一定溫度下燒結(jié)，保溫、冷卻后制成電氣石功能陶瓷濾芯。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣石功能陶瓷濾芯的制備方法，其特征在于: (1)步驟所述的輔料是石英砂、麥飯石、沸石、珍珠巖、硅藻土、長(zhǎng)石、方解石中的一種或多種的混合物。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣石功能陶瓷濾芯的制備方法，其特征在于 (1)步驟所述的添加劑是磷酸鹽、氫氧化鈣、堿金屬硅酸鹽、水玻璃或硅溶膠。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣石功能陶瓷濾芯的制備方法，其特征在于 (1 )步驟所述的機(jī)械攪拌時(shí)間為5-60分鐘。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣石功能陶瓷濾芯的制備方法，其特征在于(3)步驟所述的燒結(jié)溫度為70(TC-120(TC。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電氣石功能陶瓷濾芯的制備方法，其特征在于: (3)步驟所述的保溫時(shí)間為l-3小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電氣石功能陶瓷濾芯的制備方法，包括如下步驟(1)將20-100重量份數(shù)電氣石、0-80重量份數(shù)輔料、2-20重量份數(shù)添加劑和5-25重量份數(shù)水混合后，機(jī)械攪拌制成復(fù)合基料；(2)將復(fù)合基料在模具內(nèi)壓制成型，制成電氣石功能陶瓷濾芯生坯；(3)將生坯脫模、烘干，在一定溫度下燒結(jié)，保溫、冷卻后制成電氣石功能陶瓷濾芯。本發(fā)明提供的方法制得的電氣石功能陶瓷濾芯不僅具有多孔陶瓷濾芯的濾除細(xì)菌和懸浮污染物等有害物質(zhì)的功能，同時(shí)在過濾過程中水就會(huì)與每一個(gè)電氣石粉粒充分接觸，大大提高了接觸面積，充分發(fā)揮出電氣石的輻射紅外線、釋放負(fù)離子，實(shí)現(xiàn)水的活化，產(chǎn)生弱堿性等對(duì)人體有益的功效。
文檔編號(hào)B01D39/20GK101274176SQ200710032720
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2007年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月19日
發(fā)明者隋賢棟, 黃肖容 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)