本发明属于纯水再矿化材料,具体涉及一种微孔岩石滤芯、净水器。
背景技术:
1、反渗透是目前净水器市场普遍使用的净水技术,其核心部件为前置滤芯,ro膜(反渗透膜),后置滤芯,水泵,电源等。前置滤芯可以过滤泥沙、铁锈等颗粒状杂质,去除余氯、大分子有机物,ro膜可以拦截重金属、细菌、小分子有机物,后置滤芯起到吸附有机物、改善口感的作用。
2、反渗透净水器在拦截重金属的同时,也去除了水中对人体有益的矿物质,比如钾钙钠镁等微量元素,因此有专利(cn201810416794.8一种基于天然岩石材料的锶矿化滤芯及其制备方法)提到在后置滤芯中添加一些矿石材料,对纯水进行再矿化处理,释放一些对人体有益的微量元素。后置滤芯一般为活性炭滤芯,但在活性炭滤芯原料中添加矿石材料时,会对滤芯的强度和过滤精度产生影响。且若需要不同的矿化元素,则需要添加不同的矿石原料,影响更大,而且不同元素之间存在协同拮抗作用,无法同时析出。
3、后置滤芯除了普遍采用的活性炭滤芯之外,还有一种陶瓷滤芯。专利(201310395022.8一种硅藻土陶瓷滤芯的制备方法)提到陶瓷滤芯的制备方法,该方法使用硅藻土为载体,添加少量助熔扩孔剂、胶黏剂、坯体增强剂,通过造粒、成型、烘烤、烧制、去粉等工艺后,最终形成一种陶瓷滤芯。陶瓷滤芯的强度高,过滤精度稳定,但目前陶瓷滤芯相关专利技术中只有过滤作用,没有矿化作用。
4、有鉴于此,提供一种能够稳定析出多种微量元素的矿化滤芯,对于人体健康有积极的意义。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的问题与不足,本发明提供一种微孔岩石滤芯及其制备方法、净水器,该微孔岩石滤芯强度高,内部孔隙稳定,矿化寿命长,能够稳定同时析出多种对人体有益的微量元素。
2、根据本发明的第一个方面,提供一种微孔岩石滤芯,按照如下步骤制备:s1.将所述矿石粉料、所述火山岩粉料、所述助熔剂、所述造孔剂混合,得到混合料;所述矿石粉料、所述火山岩粉料、所述助熔剂、所述造孔剂的投料质量比为10~20:60~80:3~10:1~10;矿石粉料的粒径为400~1000目;火山岩粉料的粒径为160~200目;s2.将所述混合料置于700~900℃煅烧3~5h,清洗、干燥后,得到所述微孔岩石滤芯。
3、火山石俗称浮石或多孔玄武岩,是火山爆发后由火山玻璃、矿物与气泡形成的多孔形石材。火山岩可以与多种矿石材料融合形成新的复合矿石材料,其作为滤材,具有吸附性强、能够有效去除有害物质等。火山石微孔多,可吸附重金属、食物或粪便微颗粒、色素等有害物质,使得水体清澈、干净。因此,目前火山岩主要是用于水的净化。但其实火山岩本身具备很多的微量元素,可以释放多种人体所需的微量元素。但是现有技术中关于可以释放矿化元素的滤芯,大多数是活性炭滤芯,而活性炭会对滤芯的强度和过滤精度产生影响。
4、而本发明不是以火山岩和矿石材料作为直接净化水的滤材,而是将其作为纯水(已净化过)的矿化滤芯,纯水与矿化滤芯接触后,矿化滤芯中的多种微量元素能够释放到水中,使水含有多种微量元素,促进人体健康。
5、具体而言,本发明中微孔岩石滤芯的原料包括特定比例的矿石粉料、火山岩粉料、助熔剂、造孔剂,其中,火山岩粉料为载体,其与一定比例的矿石粉料,在助熔剂、造孔剂的共同作用下,在特定温度煅烧后能够形成具有大小均匀、稳定孔隙结构的微孔岩石滤芯。火山岩、矿石粉料含有较多种类的微量元素,特别是矿石粉料中微量元素非常丰富,因此利用这两种材料制备的微孔岩石滤芯具有丰富的微量元素,与水接触的时候,能够在水中释放出多种微量元素,促进人体健康。
6、助熔剂可以降低煅烧温度,在相对较低的温度下将助熔剂融化后,融化后的助熔剂在孔隙中自由流动,可显著提高矿石粉料和火山石粉料载体的离子迁移率,使得固相反应在较低的温度下即可完成,可显著降低生产能耗。同时,使得固相反应也不会因为煅烧温度过高而导致矿石粉料和火山岩粉料过烧,造成微孔岩石滤芯气孔率增加、强度降低等问题,或者产生一些有害成分,影响水质,危害人体健康等。而造孔剂一般为易分解为气体的物质,能够随着固相反应的进行,在滤芯内部形成大小均匀的孔隙。而同时因为助熔剂的加入,使整个固相反应得以在较低温度下进行,有利于造孔剂不会过渡分解,产生过多的气体,导致滤芯内部孔隙大小不均匀,使滤芯强度降低、过滤精度降低、微量元素不能稳定析出等,或者产生一些有害成分,影响水质、危害人体健康等。因此,在一定比例的助熔剂以及造孔剂下,能够在较低的固相反应温度下在滤芯内部形成大小均匀的孔隙。而大小均匀、稳定的孔隙,一方面可以以稳定的速度析出多种微量元素,另一方面,使得滤芯的内部应力较为平衡,因此不会过多降低滤芯的结构强度,有利于延长滤芯的使用寿命。
7、此外,在煅烧的过程中,粉料的粒径也会影响煅烧后产品的质量,因此需要控制矿石粉料与火山岩粉料的粒径在一定的数值范围内。通常来说,若粉料的粒径过大,比表面积小,扩散的比表面积即点和面的接触就少,扩散界面和反应截面就会减少,这就会让粉料反应能力和扩散能力降低,不利于粉料固相反应的过程反应,因而会影响最终煅烧产品的结构强度或者过滤精度等。若粉料的粒径过小,容易过烧,导致颗粒表面收缩严重而产生裂纹,同时如果有杂质的话容易发生渣化,同样影响煅烧产品的结构强度或者过滤精度等。且控制矿石粉料的粒径比火山岩粉料的粒径更小一些,有利于这两种粉料均匀混合,在一定温度煅烧后形成一个内部相互作用力稳定的滤芯结构,既能保证稳定均匀地同时析出多种微量元素,又能保证滤芯具有较高的强度,使其具有较长的使用寿命。
8、优选地,矿石粉料包括菱锶矿、方解石、菱锌矿、菱镁矿、钾长石、锂长石、钠长石、磁铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿中的至少一种。上述多种矿石粉料含有不同的微量元素,其一种或多种搭配与火山岩粉料一起复合形成的滤芯,皆可以同时稳定地析出多种微量元素,且滤芯具有较高的强度。
9、优选地,助熔剂为氯盐。相比于常用的硅酸钠助熔剂而言,这类助熔剂熔点更低,更能显著降低矿石粉料与火山岩粉料的熔点,硅酸钠助溶剂熔点高达1088℃,煅烧温度在1100℃以上。
10、优选地,助熔剂包括氯化钾、氯化钠、氯化镁、氯化钙中的至少一种。这几种助熔剂既能显著降低矿石粉料与火山岩粉料的煅烧温度,且不会引入其他有害杂质影响水质,也不会影响煅烧后形成的滤芯的强度。
11、优选地,助熔剂的粒径为400~1000目。控制助熔剂的粒径在一定的数值范围内,有利于助熔剂以一定的速度熔融,在高温固相反应过程中以稳定的速度流动,使其充分接触到火山岩粉料与矿石粉料,有效降低滤芯的煅烧温度,且能够保证在相对较低的煅烧温度下即可得到强度等各方面性能较为优异的滤芯。
12、优选地,造孔剂包括碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵中的至少一种。
13、优选地,造孔剂为碳酸氢钠。
14、优选地,造孔剂的粒径为400~1000目。
15、优选地,当矿石粉料包括第一矿石粉料,且第一矿石粉料在矿石粉料中的质量占比不低于80%,s2中的煅烧温度为700~750℃,煅烧时间为3~5h,第一矿石粉料为菱锶矿、方解石、菱锌矿、菱镁矿中的至少一种;当矿石粉料包括第二矿石粉料,且第二矿石粉料在矿石粉料中的质量占比不低于80%,s2中的煅烧温度为750~850℃,煅烧时间为3~5h,第二矿石粉料为钾长石、锂长石、钠长石中的至少一种;当矿石粉料包括第三矿石粉料,且第三矿石粉料在矿石粉料中的质量占比不低于80%,s2中的煅烧温度为850~900℃,煅烧时间为3~5h,第三矿石粉料为磁铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿中的至少一种。当上述这些矿石原料分别搭配使用、且在总用量中占据一定比例时,其与火山岩粉料搭配得到的复合矿石材料分别在特定的温度下煅烧,一方面更有利于矿石粉料与火山岩粉料可以充分进行高温固化反应、相互融合,另一方面,这样的搭配更有利于矿石粉料与火山岩粉料同时稳定地析出多种微量元素,可能是因为在这样的搭配下,不同微量元素的拮抗作用会显著降低,因而有利于多种微量元素同时、稳定地析出。
16、优选地,在进行s2中的煅烧工序前,还需对混合料进行挤压,所述挤压的操作中,施加的压力为10~50mpa。对混合料以一定压力进行挤压,一方面是为了充分排除混合料内部的空气,避免在煅烧过程中这些空气形成大小不一的孔隙,劣化滤芯的结构强度。另一方面,也避免过大的压力导致混合粉料被压碎,导致粉料会变得过细,容易产生过烧现象,不利于产品质量。
17、根据本发明的第二个方面,提供一种净水器,包括上述微孔岩石滤芯。利用上述微滤岩石滤芯制备得到的净水器,能够稳定地析出多种矿物质微量元素,有利于补充人体微量元素,提高人体健康状况。
18、根据本发明的第三个方面,提供一种净水器的使用方法,包括如下步骤:使纯水通过微孔矿石滤芯;,微孔岩石滤芯的出水流速为2.0~4.0l/min。通过控制一定出水流速,可以有效将锶矿石滤芯充分润湿且使微孔岩石滤芯中的多种微量元素被释放出来,提高纯水中的微量元素种类以及含量。同时,这样的出水流速也不会太快,避免过快的出水流速对微孔岩石滤芯造成一定的冲击力,劣化微孔岩石滤芯的强度,而影响其使用寿命。
19、综上,本发明通过将特定比例的火山岩粉料与矿石粉料相互搭配,且在助熔剂以及造孔剂的共同作用下,在特定温度煅烧下所制备得到的微孔岩石滤芯具有强度高,内部孔隙大小均匀、稳定,矿化寿命长等优点。且能够同步稳定地析出浓度比例较为恒定的多种微量元素,给人体补充一定量的微量元素,促进人体身体健康。
1.一种微孔岩石滤芯,其特征在于,按照如下步骤制备:
2.如权利要求1所述微孔岩石滤芯,其特征在于:所述矿石粉料包括菱锶矿、方解石、菱锌矿、菱镁矿、钾长石、锂长石、钠长石、磁铁矿、黄铜矿、镍黄铁矿中的至少一种。
3.如权利要求1所述微孔岩石滤芯,其特征在于:所述助熔剂为氯盐。
4.如权利要求3所述微孔岩石滤芯,其特征在于:所述助熔剂的粒径为400~1000目。
5.如权利要求1所述微孔岩石滤芯,其特征在于:所述造孔剂包括碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵中的至少一种。
6.如权利要求5所述微孔岩石滤芯,其特征在于:所述造孔剂的粒径为400~1000目。
7.如权利要求2所述微孔岩石滤芯,其特征在于:
8.如权利要求1所述微孔岩石滤芯,其特征在于:在进行所述s2中的煅烧工序前,还需对所述混合料进行挤压,所述挤压的操作中,施加的压力为10~50mpa。
9.一种净水器,其特征在于:包括如权利要求1~8所述微孔岩石滤芯。
10.一种如权利要求9所述净水器的使用方法,其特征在于,包括如下步骤:使纯水通过所述微孔矿石滤芯;
