一種增氧活水複合材料及其製備方法
2023-10-29 02:28:42 2
專利名稱：一種增氧活水複合材料及其製備方法
技術領域：
本發明的技術方案涉及水處理材料。具體地說，是一種增氧活水複合材料及其製備方法。
背景技術：
生物在生長過程中，往往需要依賴於周圍環境不斷地供給它多種生存條件，有時還需要人為的增設各種條件，如浸種、灌溉、噴灑農藥、施化肥、用射線照射等使生物生長得更快更好，達到農業增產目的。並且這些人為增設的條件仍在不斷的研發之中。近來，有專家初步用活水技術促進農業生產，取得了顯著效果。與傳統化學藥劑的方式完全不同，活水技術是安全可靠的無公害物理方式，對提高農作物產量、品質，減少化肥農藥以及各種激素等藥劑的使用，減輕農業汙染都有著十分積極的意義。
人們發現磁場、遠紅外線、微波等技術可以改變水分子的締合狀態，達到活水目的。用這樣的活水又可以影響生物體的生理活性。經活化處理後的水在生物體中的溶解力、滲透力、代謝力、擴散力、乳化力均增強，可以增強生物體的新陳代謝。在農業上，活化水可用於提高種子發芽率、促進植物生長、促進飼養動物的生長發育。
最初第一代用於農業領域的活水器功能均比較單一。CN 2074534U公開了一種種子磁化器，在磁場作用下活水使種子內部某些組分活化，從而提高種子發芽率，增強發芽勢，促進生長發育，提早成熟，最終提高產量，但其存在缺點是功能單一，不具備增氧抗菌等功能；CN 2570256Y公開了一種納米陶瓷生物助長器，通過氧化矽、氧化鈦等材料輻射的遠紅外線活化水分子使之成為活性能量水，但沒有說明用來激活細胞、促進新陳代謝，從而提高作物抗病、抗旱的能力，達到增產增收目的的具體效果，並且功能單一。
第二代活水器產品同時具備兩種功能，但還只是簡單的複合。CN 1440656A公開了一種納米抗菌複合粉體，由氧化鎂、碳化矽、氧化鈦、氧化鋁、氧化矽、矽酸鈉組成，集遠紅外線功能和特殊抗菌功能為一體，其中紅外線發射波長達2～18μm，法向全輻射率大於83％，但沒有提及增氧功能，吸附功能及有益離子疏運功能；CN 1616356A公開了一種增氧活化水處理劑，由氧化鎂、氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、碳化鈦、水玻璃組成，可以達到增氧活水的目的，但它只是利用金屬氧化物本身輻射遠紅外線，將大分子團水打破為小分子團水，打破的程度不高，因此可以溶解空氣中的溶解氧含量也較低；CN 1883269A公開了一種具有抗菌、輻射遠紅外線功能的一種複合納米催化劑，其中所引入的光觸媒材料分解消除水中的有害物質及種子代謝廢物，達到抗菌目的，與此同時產生遠紅外線和負離子，使水分子團變小，提高水活性，用於浸種，促進種子萌動生長，但其紅外輻射率沒有提高，且不具備增氧功能。
第三代活水器產品為多功能型。CN 1392115A公開了一種多功能健康陶瓷材料及其製備方法，為同時具有抗菌、活化水、輻射超強遠紅外線、產生負離子和溶出微量元素等多種功能，但未提及增氧功能和吸附功能；CN 1636942A公開了一種功能多樣，集抗菌、輻射遠紅外線、保溼、調溼、緩釋氮磷鉀等營養物質和微量元素等多種功能的植物生長綜合調控微孔陶瓷球，但是也未提及增氧功能和吸附功能。
總之，上述活水器的功能仍不夠完備，性能仍然欠佳。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種增氧活水複合材料及其製備方法，在用該活水複合材料產生活化水的過程中，由於該材料能輻射超強遠紅外線、產生強磁場、產生負離子和溶出微量元素，因此對被處理的水同時具有抗菌、較高的增氧功能和吸附功能，所得活化水的性能也更為優良。
本發明解決該技術問題所採用的技術方案是一種增氧活水複合材料，由以下重量百分比配方組成生物活化功能陶瓷材料50～85％、海泡石族礦物5～30％、和水玻璃粘結劑10～30％，各組分之和為100％，所述的生物活化功能陶瓷材料由重量百分比為電氣石5～30％、鐵氧體10～30％、高嶺土10～20％、氧化矽5～20％、氧化鋁5～20％、氧化鈣5～20％、纖維素2～5％、聚丙烯酸2～5％、蓖麻油2～5％、和稀土1～5％組成，各組分之和為100％。
上述一種增氧活水複合材料，其中稀土是硝酸鈰或硝酸鈰與硝酸釹任意比例的混合物。
上述一種增氧活水複合材料，其中海泡石族礦物是指海泡石、坡縷石、凹凸棒石中的一種或一種以上的任意組合。
一種增氧活水複合材料的製備方法，其工藝為(1)配料將上述的生物活化功能陶瓷材料磨至平均粒徑≤15μm，海泡石族礦物分別經過酸濃度為5～15％、固液質量比為1∶10、時間為10小時的酸活化處理及100-250℃、8小時的熱活化處理、並磨至平均粒徑≤10.7μm，水玻璃配成足以使上述配量混料溼潤的水溶液，備用；(2)混料先將(1)步原料配方中的生物活化功能陶瓷材料與海泡石族礦物均勻混合，並加入所述原料配方總重量10～20％的水玻璃，攪拌1～2小時；(3)成型將(2)步製得的混料採用模具注漿成所需要的形狀的坯料；(4)乾燥將將(3)步成型的坯料在80～95℃的溫度下乾燥，製得產品。
上述一種增氧活水複合材料的製備方法中，第(3)步成型工藝製得坯料的形狀是球狀、片狀、棒狀、或塊狀。
本發明的有益效果是與現有技術相比，在用該活水複合材料產生活化水的過程中，由於該材料能輻射超強遠紅外線、產生強磁場、產生負離子和溶出微量元素，因此對被處理的水同時具有抗菌、較高的增氧功能和吸附功能，所得活化水的性能也更為優良。其原因如下1)本發明的活水複合材料再原料配方中加入了海泡石組分，利用其天然納米孔道結構，經過一定的活化處理，使其具有了優異的吸附性和離子交換性，將水中的重金屬離子、放射性物質、碳氫化合物、氨氣、二氧化碳、二氧化硫吸附掉，又促進水分子團簇結構由大到小，同時疏運出有益植物生長的離子；2)合理設計了生物活化功能陶瓷材料中稀土、電氣石和鐵氧體的組分比例，利用電氣石具有發射遠紅外線功能，稀土具有變價性能，協合鐵氧體磁性波作用，使得5-8μm的遠紅外輻射率比市售同類產品更高，發射率可高達0.90以上，最高可達0.97，使大量水分子團簇結構變小，遠遠優於CN 1616356A公開的一種增氧活化水處理劑的增氧功能，因而增加了水中溶解氧，提高抗菌功能，具體比較結果見實施例1及附圖5、6。
用本發明的活水複合材料處理得到的活性水，可以引起生物體的一系列積極的生理效應，能促進其新陳代謝，改善體內循環系統，使其生長葉茂、體壯、豐滿、品質好的作用，具體比較見實施例1及附圖7、8。
本發明所述增氧活水複合材料的製備方法的特點是功能組分顆粒級配合合理，選擇性地製備原料組分某一粒徑範圍的納米顆粒，容易獲得純度高、均勻性好、化學組成控制準確、效果良好的多功能活水材料產品，並具有製備方法簡單，成本低，適於工業化應用的特點。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1為實施例1中海泡石礦物活化處理前的掃描電子顯微分析照片圖。
圖2為實施例1中海泡石礦物活化處理後的掃描電子顯微分析照片圖。
圖3為實施例1中生物活化功能陶瓷材料的掃描電子顯微分析照片圖。
圖4為實施例1所製得增氧活水複合材料的掃描電子顯微分析照片圖。
圖5為實施例1所製得增氧活水複合材料與市售活水材料的遠紅外輻射率對比圖。
圖6為用實施例1所製得增氧活水複合材料與用市售活水材料分別處理的水中的溶解氧含量對比圖。
圖7為用實施例1所製得增氧活水複合材料與用市售活水材料分別處理的水對綠豌豆種子發芽率影響對比圖。
圖8為用實施例1所製得增氧活水複合材料與用市售活水材料分別處理的水對蠶豆種子發芽率影響對比圖。
具體實施例方式
實施例1原料配方1生物活化功能陶瓷材料50％、海泡石30％、水玻璃粘結劑20％，其中生物活化功能陶瓷材料由重量百分比為電氣石5～30％、鐵氧體10～30％、高嶺土10～20％、氧化矽5～20％、氧化鋁5～20％、氧化鈣5～20％、纖維素2～5％、聚丙烯酸2～5％、蓖麻油2～5％、和硝酸鈰1～5％組成，各組分之和為100％。
增氧活水複合材料的製備方法如下(1)配料按照原料配方1，將生物活化功能陶瓷材料磨至平均粒徑10.5μm，海泡石分別經過酸濃度為15％、固液質量比是1∶10，時間為10小時的酸活化處理及150℃、8小時的熱活化處理、並磨至平均粒徑5.5μm；水玻璃配成足以使上述配量混料溼潤的水溶液，備用，球麼機採用普通的工業用球磨機；(2)混料先將(1)步原料配方中的生物活化功能陶瓷材料與海泡石均勻混合，並加入所述原料配方總重量20％的水玻璃，攪拌1小時；(3)成型將(2)步製得的混料採用模具注漿成球狀、片狀、棒狀、或塊狀形狀的坯料；(4)乾燥將(3)步成型的坯料在80℃的溫度下乾燥，製得產品。
圖1為實施例1的原料海泡石礦物活化處理前用Philips XL30-TMP型掃描電子顯微鏡進行觀察得到的掃描電子顯微分析照片圖；圖2為實施例1的原料海泡石礦物經過活化處理後用Philips XL30-TMP型掃描電子顯微鏡進行觀察得到的掃描電子顯微分析照片圖。對比結果發現，經過活化處理後，海泡石的纖維和纖維束便會變短，變細，孔道的數量明顯變多。
將實施例1中所用的原料生物活化功能陶瓷材料的表面形貌用Philips XL30-TMP型掃描電子顯微鏡進行觀察，得到圖3所示顯微結構的掃描電子顯微分析照片圖。結果發現其粉體顆粒基本呈球形，尺寸從幾微米到十幾微米不等，顆粒間無團聚現象出現。用它製備的複合粉體化學組成均勻、成型工藝性優良，並且具有優異的紅外輻射性能及抗菌性能。
圖4是用Philips XL30-TMP型掃描電子顯微鏡進行觀察實施例1所製得增氧活水複合材料的掃描電子顯微分析照片圖，由此看出所得本發明的活水複合材料產品為灰色，表面光滑，質地緻密。
將實施例1所製得增氧活水複合材料加工成Φ101mm和厚10mm的活水器樣品，與市售效果最好的由天津某企業生產的Φ101mm和厚10mm的活水器樣品，分別用美國NICOLET公司生產的5DX傅立葉變換紅外光譜儀，在100℃下測定樣品的紅外輻射率。圖5表明，經測試，本發明活水器樣品在8～15μm遠紅外波段法向輻射率為0.86。對比可知，本發明的活水器樣品在5-8μm的遠紅外發射率平均值高達0.91，而市售活水器樣品發射率平均值只有0.82。該波段全部包含了與人體完全匹配的6-8μm遠紅外波段，這說明本發明增氧活水複合材料的遠紅外發射率比市售產品要高，更敏感，用它處理得到的活水更有利於引起生物體的一系列積極的生理效應，激活植物細胞活性，增強新陳代謝，提高免疫功能。
將實施例1中製成的增氧活水複合材料用於檢測其對水中溶解氧含量影響情況，委託天津大學化工學院進行溶解氧試驗(報告編號2006HW-BJ-0051)。圖6表明，結果發現本發明的增氧活水複合材料在不同時間溶解氧含量(圖6中曲線a所示)明顯高於市售產品的水中溶解氧含量(圖6中曲線b所示)和空白水樣(圖6中曲線c所示)，也就是說本發明的活水器對增氧功能。
將實施例1中製成的增氧活水複合材料用於活化水，檢測所得對活化水種子發芽率影響情況，委託天津市黃瓜研究所進行發芽率測試試驗。圖7和圖8表明，用本發明的增氧活水複合材料處理得到的活化水處理的綠豌豆、蠶豆種子的發芽率得到明顯提高。
實施例2原料配方2生物活化功能陶瓷材料85％、凹凸棒石5％、水玻璃粘結劑10％，其中生物活化功能陶瓷材料由重量百分比為電氣石5～30％、鐵氧體10～30％、高嶺土10～20％、氧化矽5～20％、氧化鋁5～20％、氧化鈣5～20％、纖維素2～5％、聚丙烯酸2～5％、蓖麻油2～5％、和硝酸鈰與硝酸釹任意比例的混合物1～5％組成，各組分之和為100％。
增氧活水複合材料的製備方法如下(1)配料按照原料配方1，將生物活化功能陶瓷材料磨至平均粒徑7.5μm，海泡石分別經過酸濃度為10％、固液質量比是1∶l0，時間為10小時的酸活化處理及100℃、8小時的熱活化處理、並磨至平均粒徑9.6μm；水玻璃配成足以使上述配量混料溼潤的水溶液，備用，球磨機採用普通的工業用球磨機；(2)混料先將(1)步原料配方中的生物活化功能陶瓷材料與海泡石均勻混合，並加入所述原料配方所述含量的的水玻璃的水溶液，攪拌1.5小時；(3)成型將(2)步製得的混料採用模具注漿成球狀、片狀、棒狀、或塊狀形狀的坯料；(4)乾燥將(3)步成型的坯料在95℃的溫度下乾燥，製得產品。
實施例3原料配方1生物活化功能陶瓷材料50％、坡縷石30％、水玻璃粘結劑20％，其中生物活化功能陶瓷材料由重量百分比為電氣石5～30％、鐵氧體10～30％、高嶺土10～20％、氧化矽5～20％、氧化鋁5～20％、氧化鈣5～20％、纖維素2～5％、聚丙烯酸2～5％、蓖麻油2～5％、和硝酸鈰1～5％組成，各組分之和為100％。
增氧活水複合材料的製備方法如下
(1)配料按照原料配方1，將生物活化功能陶瓷材料磨至平均粒徑1μm，海泡石分別經過酸濃度為5％、固液質量比是1∶10，時間為10小時的酸活化處理及250℃、8小時的熱活化處理、並磨至平均粒徑1μm；水玻璃配成足以使上述配量混料溼潤的水溶液，備用，球磨機採用普通的工業用球磨機；(2)混料先將(1)步原料配方中的生物活化功能陶瓷材料與海泡石均勻混合，並加入所所述含量的的水玻璃的水溶液，攪拌1小時；(3)成型將(2)步製得的混料採用模具注漿成球狀、片狀、棒狀、或塊狀形狀的坯料；(4)乾燥將(3)步成型的坯料在85℃的溫度下乾燥，製得產品。
實施例4原料配方4生物活化功能陶瓷材料65％、任意比例的海泡石/凹凸棒石15％、水玻璃粘結劑20％，其中生物活化功能陶瓷材料由重量百分比為電氣石5～30％、鐵氧體10～30％、高嶺土10～20％、氧化矽5～20％、氧化鋁5～20％、氧化鈣5～20％、纖維素2～5％、聚丙烯酸2～5％、蓖麻油2～5％、和硝酸鈰1～5％組成，各組分之和為100％。增氧活水複合材料的製備方法同實施例1，製得產品。
實施例5原料配方5生物活化功能陶瓷材料85％、任意比例的海泡石/坡縷石5％、水玻璃粘結劑10％，其中生物活化功能陶瓷材料由重量百分比為電氣石5～30％、鐵氧體10～30％、高嶺土10～20％、氧化矽5～20％、氧化鋁5～20％、氧化鈣5～20％、纖維素2～5％、聚丙烯酸2～5％、蓖麻油2～5％、和硝酸鈰1～5％組成，各組分之和為100％。
增氧活水複合材料的製備方法同實施例1，製得產品。
實施例6原料配方6生物活化功能陶瓷材料85％、任意比例的海泡石/凹凸棒石/坡縷石5％、水玻璃粘結劑10％，其中生物活化功能陶瓷材料由重量百分比為電氣石5～30％、鐵氧體10～30％、高嶺土10～20％、氧化矽5～20％、氧化鋁5～20％、氧化鈣5～20％、纖維素2～5％、聚丙烯酸2～5％、蓖麻油2～5％、和硝酸鈰1～5％組成，各組分之和為100％。
增氧活水複合材料的製備方法同實施例1，製得產品。
權利要求
1.一種增氧活水複合材料，其特徵在於由以下重量百分比配方組成生物活化功能陶瓷材料50～85％、海泡石族礦物5～30％、和水玻璃粘結劑10～30％，各組分之和為100％，所述的生物活化功能陶瓷材料由重量百分比為電氣石5～30％、鐵氧體10～30％、高嶺土10～20％、氧化矽5～20％、氧化鋁5～20％、氧化鈣5～20％、纖維素2～5％、聚丙烯酸2～5％、蓖麻油2～5％、和稀土1～5％組成，各組分之和為100％。
2.根據權利要求1所述一種增氧活水複合材料，其特徵在於其中稀土是硝酸鈰或硝酸鈰與硝酸釹任意比例的混合物。
3.根據權利要求1所述一種增氧活水複合材料，其特徵在於其中海泡石族礦物是指海泡石、坡縷石、凹凸棒石中的一種或一種以上的任意組合。
4.權利要求1所述一種增氧活水複合材料的製備方法，其特徵在於其工藝為(1)配料將上述的生物活化功能陶瓷材料磨至平均粒徑≤15μm，海泡石族礦物分別經過酸濃度為5～15％、固液質量比為1∶10、時間為10小時的酸活化處理及100250℃、8小時的熱活化處理、並磨至平均粒徑≤10.7μm，水玻璃配成足以使上述配量混料溼潤的水溶液，備用；(2)混料先將(1)步原料配方中的生物活化功能陶瓷材料與海泡石族礦物均勻混合，並加入所述原料配方總重量10～20％的水玻璃，攪拌1～2小時；(3)成型將(2)步製得的混料採用模具注漿成所需要的形狀的坯料；(4)乾燥將將(3)步成型的坯料在80～95℃的溫度下乾燥，製得產品。
5.根據權利要求4所述一種增氧活水複合材料的製備方法中，其特徵在於成型工藝製得坯料的形狀是球狀、片狀、棒狀、或塊狀。
全文摘要
本發明一種增氧活水複合材料及其製備方法涉及水處理材料。該材料由以下重量百分比配方組成生物活化功能陶瓷材料50～85％、海泡石族礦物5～30％、和水玻璃粘結劑10～30％，各組分之和為100％；其製備方法工藝為配料、混料、成型、和乾燥。在用該活水複合材料產生活化水的過程中，由於該材料能輻射超強遠紅外線、產生強磁場、產生負離子和溶出微量元素，因此對被處理的水同時具有抗菌、較高的增氧功能和吸附功能，所得活化水的性能也更為優良；該材料的製備方法簡單，成本低，適於工業化應用的特點。
文檔編號C02F1/48GK101045562SQ20071005725
公開日2007年10月3日 申請日期2007年4月27日 優先權日2007年4月27日
發明者梁金生, 孟軍平, 段順江 申請人:河北工業大學, 天津萬升農科納米科技有限公司