一種用於製備小分子水的複合材料及其製備方法

2023-05-20 17:52:36 1

專利名稱：：一種用於製備小分子水的複合材料及其製備方法
技術領域：
：本發明是關於一種用於製備小分子水的複合材料及其製備方法。
背景技術：
：自然界中的水是以分子結構的形式存在的。一個水分子是由兩個氫原子和一個氧原子組成，這兩個氫原子並不是呈180度與氧原子線性聯結的，而是呈V字型分布。水在三種不同相態中，其兩個氫原子與氧原子之間所構成的夾角也是各不相同的。例如當水為液態時，兩個氫原子與一個氧原子之間的夾角是104.5度；當水為固態時，水分子大範圍地以氫鍵互相聯結，夾角是109.5度，從而使冰水的結構更加開放，形成相當疏鬆的晶體，在結構中有許多的空隙，造成體積膨脹，密度降低。這也是冰能浮在水面的原因。在水分子內部，氧原子與氫原子之間的鍵長是0.96A，氧原子的電負性較大，氫原子的電子受氧原子的吸引作用，負極中心與正電荷中心不重合，導致水分子的電荷呈不均勻分布，其偶極距為1.84德拜，所以水是強極性分子。在水分子中的氫鍵(H-O)上，由於氧原子的電負性較強，共用電子對強烈地偏向氧原子一方，從而使得氫原子的質子相對的"裸露"在外，這樣，一個水分子就可以通過氫鍵的形式與多個水分子相連，形成籠狀結構的大分子水。研究表明，通過將上述籠狀結構的大分子水團簇變小，形成小分子水，可以使水的溶解力、滲透力、代謝力、擴散力、乳化力均有所增強，從而具有一定的"活化"作用，在一定程度上可以增強生物體的新陳代謝、血脂代謝、酶活性以及免疫功能，因此，這樣的水也被稱為活化水。Davey等的研究發現，在核小體內部，蛋白質與DNA之間通過與水分子的氫鍵作用形成氫橋，維持蛋白質-DNA的空間構型，其中水的結構可以幫助解釋與蛋白質相連的DNA三維構象的轉變方式。蛋白質與溶劑的相互作用在決定天然蛋白質的構象和穩定性中起重要作用。因此研究水對蛋白質穩定性的影響對於了解天然蛋白質的構象及肽鏈的摺疊、伸展會提供重要信息。目前很多科學家更多的關注水分子與蛋白質及蛋白質中胺基酸的結合作用，例如趙林提出小分子團簇的水在水合溶菌酶的過程中易於在其周圍形成穩定的六環或六籠形結合水結構，從而加強了維持溶菌酶等蛋白質三維結構的作用力，因此增強了溶菌酶的熱穩定性。2004年世界權威雜誌Science上發表一篇《Howdosmallwaterclustersbindanexcesselectron》論文，即小分子水如何鍵合過量電子(2004年10月，Science第306巻，22期，675頁)，從理論上指明了一條製備小分子水的道路。水分子形成團簇的根本原因在於水分子間形成大量的氫鍵，氫鍵的本質在於水分子中的氫原子空軌道缺乏電子，如果水中存在過量的電子，氫原子空軌道會優先與電子結合，而不是優先與水分子中氧原子的孤對電子結合，實現重新整理水分子間的氫鍵，達到破壞大水分子團的形成。基於上述理論開發出了一系列小分子水或者稱為活性水的製備方法，典型的有以下幾類(1)電磁法；(2)機械法如離心等；(3)超聲波法；(4)遠紅外線法；(5)功能陶瓷法；(6)信息模板法如美國的Lorenzen水。儘管在上述理論的指導下產生了諸多的小分子水的製備方法，然而上述方法由於基本採用宏觀物理方法，很難在分子水平形成均勻性較好的小分子團水，包括美國Lorenzen小分子水都要求低於4'C保存，最多只能維持3-6個月；其次某些方法如Lorenzen法因其設備原因無法大規模化生產。因此，上述對小分子的生產仍然是基於理論和小實驗階段，並不能得以工業應用，導致小分子水離我們的生活仍然很遠，並不為很多人所了解和利用。因此，迫切需要開發一種能夠工業化的製備小分子水的方法。
發明內容本發明的目的在於提供一種能夠將大分子水轉化成小分子水的複合材料及其製備方法。根據本發明的一個方面，本發明提供了一種用於製備小分子水的複合材料，其中，該複合材料含有物質A和物質B，所述物質A在溫度、壓力、電場、磁場中一種或幾種變化下能夠產生負離子，所述物質B能夠儲存電子並能夠與負離子產生共軛效應。根據本發明的另一個方面，本發明提供了上述複合材料的製備方法，該方法包括將含有物質A的第一漿液和含有物質B的第二漿液依次附著到基材上，形成含有物質A的第一層和含有物質B的第二層,然後升溫至100-600。C下焙燒4-10小時，升溫至100-60(TC的時間為10-50小時。通過將本發明提供的用於製備小分子水的複合材料與水接觸，可以直接將大分子水轉化為小分子水。並且由於該複合材料利用的是形成該複合材料的物質A和物質B本身的性質，因此複合材料的使用壽命長，從而使得水處理的方法成本較低。另外，通過將本發明的複合材料製成筒狀結構，將物質A和物質B附著在筒狀結構的外表面，直接使水從該筒狀結構的外表面穿過，即可將大分子水變成小分子水，並使小分子水通過該筒狀結構導出，因而使用方便，且處理量較大，非常適合工業和家庭使用。本發明提供了上述複合材料的製備方法簡單易操作。具體實施例方式本發明提供的複合材料將大分子水轉化成小分子水的機理是在溫度、壓力、電場或磁場的變化下或者上述幾種變化的結合存在下，物質A產生負離子，由於該負離子與水的"裸露"在外質子締合的能力較質子的強很多，因而在負離子存在下，原本形成氫鍵的氫原子之間斷裂開，轉而與負離子結合，6從而將大分子水斷裂成小分子水，或者即將形成氫鍵的氫原子直接與負離子結合，而不與氫原子結合形成氫鍵，從而阻止水分子形成大分子，而保持小分子狀態。物質B的作用在於能夠利用其液相性，形成廣泛的具有良好的存儲電子的特性的共軛體。因此物質B與物質A形成超分子體系後，可充分存儲用於水分子氫鍵形成的電子。所述液相性是指界面相和體相的的性質基本相同，其本質在於材料分子之間存在大量的不飽和化學鍵。一般固體材料體相和界面相性質差異是比較大的，正常液相是靠分子如水分子的快速運動來進行電子傳遞的，而固體的液相性則靠裡面不飽和鍵形成的共軛體系，使得電子可以順利傳遞。本發明中，所述物質A可以是各種能夠產生負離子的物質,可以是單質、化合物或混合物，例如可以為電氣石和鈰鐵化合物中的一種或幾種，所述電氣石可以是經過活化處理的電氣石，也可以是天然碧璽和黑寶石中的一種或幾種。所述鈰鐵化合物例如可以是Ce02-Fe203複合氧化物，所述Ce02-Fe203複合氧化物可以是可溶性鈰鹽和可溶性鐵鹽或亞鐵鹽通過共沉澱法經600'C以上高溫煅燒，通過化學鍵形成的物質。所述物質B可以是各種能夠與負離子產生共軛效應的物質，可以是單質、化合物或混合物，優選為體相具有液相特徵的固體物質，例如可以為焦磷鉬酸鹽、焦磷錫酸鹽、焦磷鐵酸鹽、高鐵酸鹽中的一種或幾種。所述焦磷鉬酸鹽可以是各種金屬的焦磷鉬酸鹽，例如可以是焦磷鉬酸錫、焦磷鉬酸銅、焦磷鉬酸鋁、焦磷鉬酸鈦中的一種或幾種。所述焦磷錫酸鹽可以是焦磷錫酸鉬、焦磷鉬酸銅、焦磷鉬酸鋁、焦磷鉬酸鈦中的一種或幾種。所述焦磷鐵酸鹽可以是焦磷鐵酸鉬、焦磷鐵酸錫、焦磷鐵酸銅、焦磷鐵酸鋁、焦磷鐵酸鈦中的一種或幾種。所述高鐵酸鹽是一種綠色淨水劑，其有效成部分是高鐵酸根[(Fe04)"。這裡，鐵呈+6價，具有很強的氧化性，能通過氧化作用進行消毒。同時，反應過後的還原產物是氫氧化鐵[Fe(OH)3]，在溶液中呈膠體，能夠將水中的懸浮物聚集形成沉澱。高鐵酸鹽製取反應(以鈉鹽為例)2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH=2Na2Fe04+3NaCl+5H20。由於電氣石來源廣泛，且產生負離子的效果更好，因此本發明優選所述物質A為電氣石。電氣石是一種以含硼為特徵、化學組成複雜的環狀結構的矽酸鹽礦物，其特點是具有壓電性和熱電性，在溫度、壓力變化的情況下，能引起電氣石晶體的電勢差，在其周圍形成了無數個微小的靜電場，使周圍的空氣發生電離，被擊中的電子附著於鄰近的水轉化為負離子。焦磷鉬酸鹽屬於表面和體相存在大量電荷缺陷的非正比化合物，為典型的具有液相性的固體超分子物質，具有良好的儲藏電荷能力，可以在界面和體相形成廣泛的共軛大環。可與物質A產生的含有過量電子的負離子形成共軛與藕合效應，實現持續穩定地重組水分子間氫鍵的目的。為了保證與單體水分子有足夠的負離子接觸(體現在水體通過物質A後pH值升高，過量負離子一部分在水中演變成氫氧根)，本發明進一步優選所述物質A為酸度係數為20-60優選為25-50的電氣石，所述物質B為平均粒子直徑為100-300目的焦磷鉬酸錫。所述物質A的平均粒子直徑優選為20nm-10微米。所述物質A的粒徑是通過市售的利用雷射衍射原理的顆粒度測量儀測定的。所述酸度係數是用於表明硅藻土陶瓷膜活化度的指標，即通常所說的pKa值，pKa值越大，酸度係數越大，硅藻土陶瓷膜的活化度也就越大。本發明中，所述酸度係數採用GB/T5480-2008方法測得。本發明中，滿足上述條件的電氣石可以通過各種方法來獲得，例如，可以通過本領域常規使用的方法來獲得，也可以商購得到。優選情況下，上述電氣石通過包括下述步驟的方法來製得將所需粒徑(例如微米級或納米級)的電氣石粉體在1-3摩爾/升的酸溶液中浸漬6-10小時，用去離子水洗至中性後再浸漬在0.5-1.5摩爾/升的鹼溶液中，浸漬3-8小時後用去離子水洗至中性後，晾乾水分，然後在400-900'C下焙燒10-16小時，即可得到上述酸度係數為20-60的電氣石。所述酸溶液可以是各種無機酸和/或有機酸，所述無機酸例如可以是鹽酸、硫酸、硝酸、磷酸、次氯酸中的一種或幾種；所述有機酸優選為碳原子數為1-10的一元或多元羧酸，優選為甲酸、乙酸、苯甲酸、檸檬酸、草酸、乙二酸、琥珀酸中的一種或幾種。所述鹼溶液可以是各種有機鹼和/或無機鹼，所述有機鹼可以是各種胺、銨鹽、醇鹽中的一種或幾種，所述無機鹼可以是氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氫氧化銣和氫氧化銫中的一種或幾種。對酸溶液和鹼溶液的用量沒有特別限制，只要能將電氣石完全浸沒即可，優選酸溶液和鹼溶液的液面各自超過固體界面的1-3釐米左右。所述焦磷鉬酸錫可以通過各種方法獲得，例如可以商購，也可以通過包括下述步驟的方法獲得將0.5-2摩爾/升的焦磷酸鹽與0.8-1.8摩爾/升的鉬酸鹽在攪拌條件下混合，再調節溶液的pH值至1-6，之後緩慢滴加0.1-0.8摩爾/升的錫鹽溶液，至有白色膠體沉澱析出，環境溫度如5-4(TC沉降10-36小時，之後用去離子水將膠體洗至中性，抽濾，得到的濾餅在50-200'C下烘乾，待濾餅烘乾至透明且有明顯裂縫後，快速倒入0.1-1摩爾/升的酸溶液(例如可以是硝酸溶液、鹽酸溶液和硫酸溶液中的一種或幾種)(可看見炸裂現象)，酸化6-24小時後，用去離子水洗至中性，然後研磨至100-300目。所述焦磷酸鹽和鉬酸鹽的混合比例可以為5-20:1，優選為8-15:1。所述焦磷酸鹽溶液可以是各種能溶於水的焦磷酸鹽，例如焦磷酸鈉和/或焦磷酸鉀；所述鉬酸鹽可以是各種能溶於水的鉬酸鹽，例如可以是鉬酸鈉和/或鉬酸鉀；所述錫鹽可以是各種能溶於水的錫鹽，如四氯化錫和/或硝酸錫。根據本發明提供的複合材料，儘管只要所述複合材料同時含有物質A和物質B即可實現本發明的目的，但優選情況下，所述物質A和物質B的重量比為20-l:1，優選10-5:1。由於本發明提供的複合材料中，所述物質A用於在溫度、壓力、電場、磁場中一種或幾種變化下產生與水分子結合的負離子，而所述物質B用於儲存電子並與負離子產生共軛效應，因而，物質A應當儘可能先與水接觸，再與物質B接觸，這樣，通過物質A充分與水接觸，能夠產生足夠量的負離子，負離子的產生是物質A形成的無數微電場電解水分子所致，空氣中的水分子含量比較低，所以物質A儘量先與水接觸，同時物質A也和物質B很好接觸，只有物質A和物質B很好接觸，才形成有效的超分子共軛體系，具有較好地存儲電子的能力。進一步優選情況，物質A應當儘可能處於物質B的外圍，這樣來自各個方向的水均能先與物質A接觸，而且這樣能進一步保證物質A和物質B之間的更好的接觸。因此，根據本發明的一種優選實施方式的所述複合材料，其中，所述物質A和物質B形成為層狀結構，從上到下分別為表層、中層和內層，所述表層含有物質A，且物質A的含量大於表層總重量的50%，例如為50-100重量％，優選為50-95重量％，進一步優選為60-85重量％;所述中層含有物質B，且所述物質B的含量大於中層總重量的50。/。，例如為50-100重量％，優選為50-95重量％，進一步優選為60-85重量％;所述內層含有物質A，且物質A的含量大於內層總重量的50%，例如為50-100重量％，優選為50-95重量％，進一步優選為60-85重量％。所述層狀結構可以是各種具有上述三層的結構，例如，可以是顆粒狀或膜狀。當所述層狀結構為球形顆粒狀時，一部分所述物質A作為內核，物質B包覆在物質A表面，形成中間層，另一部分物質A作為外層包覆在物質B的表面。所述顆粒的大小可以在較大的範圍內選擇，優選情況下，所述顆粒球形顆粒，所述球形顆粒的直徑為0.5-20毫米，進一步優選為1-15毫米，更優選為3-8毫米。在上述優選情況下，能夠獲得更好的產生負離子效果。其中，內核的直徑優選為0.1-10毫米，進一步優選為l-3毫米，外層和中間層的厚度比優選為l-6:1，進一步優選為2-3:1。當所述層狀結構為膜狀時，直接將三層疊置即可。此時，所述表層、中層和內層的厚度比優選為0.1-2:0.01-1:1，進一步優選為0.1-1.5:0.1-2:1，更進一步優選為0.5-1:0.2-0.5:1;且所述表層、中層和內層的總厚度優選為0.5-30毫米，進一步優選為l-20毫米，更優選為5-15毫米。上述表層、中層和內層除了各自含有物質A、物質B和物質A外，表層和內層還各自可以含有其它不對物質A釋放負離子產生不利影響的物質，如粘合劑，所述中層還可以含有不對物質B與負離子產生共軛效應產生不利影響的物質，如粘合劑。上述粘合劑均優選為矽膠或矽膠溶液。所述矽膠溶液的濃度例如可以為5-50重量％。矽膠的粒徑可以在1-3毫米之間。根據本發明，所述表層和內層中所含的物質A可以為同一種物質或者為不同種物質，本發明優選為同一種物質。進一步優選情況下，表層和內層中所含的物質A均為納米級粒子。更進一步優選情況下，表層中所含的物質A為納米級粒子，內層中所含的物質A為微米級粒子。通過使表層中所含的物質A為納米級粒子，內層中所含的物質A為微米級粒子，可以獲得更好的產生和存儲負離子的的效果，且微米級粒子的價格便宜，接觸水時耐受水中膠體、雜質汙染的能力很強，納米級粒子的好處是產生負離子能力很強，但是耐汙染性差些，且價格偏高。這樣，通過納米級粒子與微米級粒子的配合，既保證了複合材料的耐受水中膠體、雜質汙染的能力，又保證了其產生負離子即獲得小分子水的能力，而且成本還相對降低了。本發明中，所述納米級粒子是指平均粒子直徑在1-500納米的粒子，所述微米級粒子是指平均粒子直徑在l-10微米的粒子。進一步優選所述納米級粒子的直徑為10-200納米，微米級粒子的直徑為2-8微米。為了使用方便並儘可能提高複合材料的利用率，根據本發明的一種優選實施方式，所述複合材料還包括多孔支撐體，所述層狀結構的內層附著在該多孔支撐體表面。所述多孔支撐體可以是本領域常規使用的各種水能快速通過的固體多孔物質。為了使水快速通過且不影響複合材料的強度，所述多孔支撐體的平均孔直徑優選為0.1-10微米，進一步優選為0.5-1微米。所述多孔支撐體的厚度優選為1-50毫米，進一步優選為5-20毫米，更進一步優選為5-10毫米。當所述多孔支撐體為下述的中空筒狀物時，所述多孔支撐體的厚度是指該中空筒狀物的壁厚。所述孔隙率是指孔的體積佔該多孔支撐體體積的百分比。根據本發明的一種優選實施方式，所述多孔支撐體為中空筒狀物，所述層狀結構的內層附著在該中空筒狀物的外表面。所述多孔支撐體的材質可以是各種常規用於水處理的物質，優選為硅藻土陶瓷、氧化鋯陶瓷、二氧化鈦陶瓷和凹凸棒土陶瓷中的一種或幾種。上述多孔支撐體均可商購得到。本發明提供的用於製備小分子水的複合材料可以通過各種方法來獲得，例如，可以先將物質A形成膜或者顆粒，然後將物質B附著在上述膜或者顆粒表面，優選完全覆蓋，然後再在物質B上附著物質A，使得物質B位於兩層物質A之間。可以通過將粘合劑分別與物質A和物質B混合來實現成膜或者形成顆粒，而且通過粘合劑也能實現兩種物質之間的結合。本發明提供了上述複合材料的製備方法，該方法包括將含有物質A的第一漿液和含有物質B的第二漿液依次附著到基材上，形成含有物質A的第一層和含有物質B的第二層，然後升溫至100-60(TC下焙燒4-10小時，升溫至100-60(TC的時間為10-50小時。所述基材可以為各種不與含有物質A的第一漿液和含有物質B的第二漿液反應的物質，例如可以是玻璃、不鏽鋼鋼板以及各種常用的釋放膜，優選情況下，所述基材為上述多孔支撐體。當所要製備的複合材料為上述包括表層、中層和內層的三層結構時，該方法還包括在焙燒之前，將含有物質A的第三漿液附著在含有物質B的第二層上，然後乾燥，得到含有物質A的第三層。當本發明提供的複合材料還包括多孔支撐體時，該複合材料可以通過下述方法製得將物質A、粘合劑和水混合均勻，得到均勻的混合物，然後將多孔支撐體與該均勻的混合物接觸，使混合物均勻地附著到多孔支撐體上，然後乾燥。如果附著的量不能達到前述內層的厚度要求，可以重複上述附著和乾燥過程多次，直至附著的量能達到前述內層的厚度要求，從而獲得複合材料的內層。所述接觸的方式可以是浸漬法，以得到物質A的鍍膜。粘合劑可以是各種能用於水處理領域的有機粘合劑和/或無機粘合劑，優選為矽膠。可以直接將物質A、粘合劑和水混合，也可以先將粘合劑和水混合，得到粘合劑溶液或粘合劑漿液，再將物質A與粘合劑溶液混合。本發明優選將物質A與濃度為5-50重量％優選為10-40重量％的矽膠溶液混合，混合的比例優選為1-8:10。為了既保證內層具有足夠的強度和附著力，又保證複合材料具有更好的變換小分子水的能力，本發明進一步優選所述物質A與上述矽膠溶液的混合比例為2-6:10，更進一步優選為3-5:10。每次接觸的時間優選為1-100秒，優選為5-60秒，進一步優選為10-50秒。所述乾燥可以是自然乾燥，也可以是加熱乾燥，本發明優選在30-10(TC下乾燥3-20小時，進一步優選在40-80°C下乾燥6-10小時，更進一步優選在50-7(TC下乾燥6-8小時。在上述溫度和條件下乾燥，能夠充分保證內層的乾燥程度，同時還能保證內層不產生裂縫，從而保證水處理效果。中間層和表層的製作過程與上述相同，不同的是，依次分別使用形成中間層的物質B和形成表層的物質A代替上述物質A。從而得到表面從外到內依次附著有物質A、物質B和物質A的多孔支撐體，將該多孔支撐體在100-600'C下焙燒2-20小時，優選4-10小時，進一步優選5-8小時。其中優選將該多孔支撐體緩慢升溫至上述焙燒溫度，進一步優選從室溫升溫至上述焙燒溫度的時間為5-50小時，優選10-48小時，進一步優選15-30小時。從而得到所述複合材料。此處僅對製備方法所涉及的特徵進行了描述，其它與複合材料這一產品相同的特徵不再進行贅述。本發明提供的複合材料使用方法簡單，只需使複合材料處於溫度、壓力、電場、磁場中一種或幾種變化下並使水通過上述複合材料即可，例如，當所述複合材料為顆粒時，只需將該顆粒置於一具有開口或孔的容器內，並對容器內的顆粒施加變化的溫度、壓力、電場、磁場中一種或幾種時使水通過即可。當所述複合材料如上所述具有多孔支撐體時，使水依次穿過複合材料的表層、中層、內層並穿過中空筒狀物的筒壁即可，得到的小分子水通過該中空筒狀物的中空結構而導出。需要說明的是，當水從水龍頭放出時，其本身就發生了壓力變化，因此無需額外施加溫度、壓力、電場、磁場中一種或幾種變化即可實現大分子水的轉化。由此可見，本發明提供的複合材料可以直接用於家庭用水或工業生產小分子水，使用方便，轉化小分子水的效率高，且成本低廉，因而具有較高的工業應用價值。本發明中，採用本領域常規使用的用C^NMR半峰寬來判定所得水是小分子水還是大分子水，當水的半峰寬^80Hz,判定所製備的水為小分子水，反之則認為是大分子水。結果發現本發明製備的水分子的半峰寬均^OHz。下面的實施例將對本發明做進一步的說明。實施例1該實施例用於說明本發明提供的用於製備小分子水的複合材料及其製備方法。步驟A:將308.3g平均粒子直徑為100nm的電氣石粉在1.15摩爾/升的在0.5摩爾/升的NaOH溶液中浸泡3小時後，用3.6L去離子水洗淨後，放入馬弗爐中在730'C下焙燒，其中升溫時間為6小時，恆溫為4小時。室溫下自然放置冷卻後備用，採用GB/T5480-2008測得酸度係數為42。步驟B:將258.4g平均粒子直徑為5微米的電氣石粉在1.15摩爾/升的鹽酸溶液中浸泡6小時，用漏鬥過濾後用2.9L去離子水洗淨，再在0.5摩爾/升的NaOH溶液中浸泡3小時後，用2.9L去離子水洗淨後，放入馬弗爐中在730'C下焙燒，其中升溫時間為6小時，恆溫為4小時。室溫下自然冷卻後備用，採用GB/T5480-2008測得酸度係數為28。步驟C:將0.55摩爾/升的焦磷酸鉀溶液與0.87摩爾/升的鉬酸鈉溶液按8:1的比例在攪拌條件下混合，再用0.14摩爾/升鹽酸調節混合液的pH值至3.65，之後緩慢滴加0.28摩爾/升的四氯化錫溶液，至有白色膠體沉澱析出，室溫沉降10小時。之後用去離子水將膠體洗滌至中性，經抽濾後，濾餅在8(TC的烘箱中烘乾，待濾餅乾至透明且有明顯裂紋後，倒入0.15摩爾/升的硝酸溶液(炸裂)，酸化10小時後，用去離子水洗至中性，研磨至200目備用，得到287.3g焦磷鉬酸錫。採用傅立葉紅外光譜測得600cm"左右存在MoO/.吸收峰，即可證實所製備的為所需樣品。步驟D:將步驟A所得的電氣石粉體與濃度為10重量％矽膠溶液按照重量比25:IOO的比例混勻。然後取市售的直徑為10寸的圓筒形硅藻土陶瓷膜(陶瓷膜的平均孔直徑為5微米，厚度為IO毫米)作為多孔支撐體，將該多孔支撐體與上述電氣石粉體和矽膠的混合液接觸30秒後，取出來在烘箱中4(TC烘乾8小時，反覆操作上面過程3次。測得硅藻土陶瓷膜的壁厚增大3毫米，即電氣石粉體層的厚度為3毫米。步驟E:將步驟C所得的焦磷鉬酸錫與濃度為20重量％的矽膠懸浮液按照重量比35:IOO的比例混合均勻後，將步驟D所得的硅藻土陶瓷膜浸漬到其中進行浸漬法鍍膜，浸漬法鍍膜60秒後在烘箱中4(TC烘乾6小時。測得焦磷鉬酸錫層的厚度為1.5毫米。步驟F:將步驟B所得的平均粒子直徑為5微米的電氣石粉體與濃度為10重量％矽膠懸浮液按照重量比25:IOO的比例混合均勻後，將步驟E所得的硅藻土陶瓷膜浸漬到其中進行浸漬法鍍膜，浸漬法鍍膜30秒，取出來在烘箱中在4(TC下烘乾6小時，反覆操作上面過程2次。測得該電氣石粉體層的厚度為3毫米。步驟G:將步驟F處理後得到的硅藻土陶瓷膜放在馬弗爐中緩慢升溫至45(TC進行焙燒，升溫時間為24小時，恆溫時間為6小時。自然降至室溫，即得本發明提供的用於製備小分子水的複合材料Sl。實施例2該實施例用於說明本發明提供的用於製備小分子水的複合材料及其製備方法。步驟A:將298.4g平均粒子直徑為150nm的電氣石粉在1.54摩爾/升的鹽酸溶液中浸泡10小時，用漏鬥過濾後用3.4L去離子水洗淨，再在0.8摩爾/升的NaOH溶液中浸泡6小時後，用3.4L去離子水洗淨後，放入馬弗爐中在85(TC下焙燒，其中升溫時間為8小時，恆溫為4小時。室溫下自然冷卻後備用。採用GB/T5480-2008測得酸度係數為48。步驟B:將237.9g平均粒子直徑為8微米的電氣石粉在1.15摩爾/升的鹽酸溶液中浸泡6小時，用漏鬥過濾後用2.9L去離子水洗淨，再在0.5摩爾/升的NaOH溶液中浸泡3小時後，用2.9L去離子水洗淨後，放入馬弗爐中在78(TC下焙燒，其中升溫時間為7小時，恆溫為5小時。室溫下自然冷卻後備用。採用GB/T5480-2008測得酸度係數32。步驟C:將1.47摩爾/升的焦磷酸鉀溶液與1.32摩爾/升的鉬酸鈉溶液按15:1的比例在攪拌條件下混合，再用0.25摩爾/升鹽酸調節混合液的pH值至2.36，之後緩慢滴加0.53摩爾/升的四氯化錫溶液，至有白色膠體沉澱析出，室溫沉降IO小時。之後用去離子水將膠體洗滌至中性，經抽濾後，濾餅在10(TC的烘箱中烘乾，待濾餅乾至透明且有明顯裂紋後，倒入0.15摩爾/升的硝酸溶液(炸裂)，酸化10小時後，用去離子水洗至中性，研磨至300目備用，得到304.5g焦磷鉬酸錫。採用傅立葉紅外光譜測得600cm"左右存在MoO,吸收峰，即可證實所製備的為所需樣品。步驟D:將步驟A所得的電氣石粉體與濃度為10重量％矽膠溶液按照重量比40:IOO的比例混勻。然後取市售的直徑為10寸的圓筒形硅藻土陶瓷膜(陶瓷膜的孔徑為1微米，厚度為15毫米)作為多孔支撐體，將該多孔支撐體與上述電氣石粉體和矽膠的混合液接觸55秒後，取出來在烘箱中6(TC烘乾8小時，反覆操作上面過程2次。測得硅藻土陶瓷膜的壁厚增大5毫米，即電氣石粉體層的厚度為5毫米。步驟E:將步驟C所得的焦磷鉬酸錫與濃度為20重量％的矽膠懸浮液按照重量比20:IOO的比例混合均勻後，將步驟D所得的硅藻土陶瓷膜浸漬到其中進行浸漬法鍍膜，浸漬法鍍膜80秒後在烘箱中6(TC烘乾8小時。測得焦磷鉬酸錫層的厚度為1毫米。步驟F:將步驟B所得的平均粒子直徑為8微米的電氣石粉體與濃度為35重量％矽膠懸浮液按照重量比55:100的比例混合均勻後，將步驟E所得的硅藻土陶瓷膜浸漬到其中進行浸漬法鍍膜，浸漬法鍍膜20秒，取出來在烘箱中在60'C下烘乾6小時，反覆操作上面過程2次。測得該電氣石粉體層的厚度為5毫米。步驟G:將步驟F處理後得到的硅藻土陶瓷膜放在馬弗爐中緩慢升溫至650。C進行焙燒，升溫時間為16小時，恆溫時間為8小時。自然降至室溫，即得本發明提供的用於製備小分子水的複合材料S2。實施例3該實施例用於說明本發明提供的用於製備小分子水的複合材料及其製備方法。步驟A:將308.3g平均粒子直徑為50nrn的電氣石粉在1.15摩爾/升的鹽酸溶液中浸泡6小時，用漏鬥過濾後用3.6L去離子水洗淨，再在0.5摩爾/升的NaOH溶液中浸泡3小時後，用3.6L去離子水洗淨後，放入馬弗爐中在730"C下焙燒，其中升溫時間為6小時，恆溫為4小時。室溫下自然冷卻後備用。採用GB/T5480-2008測得酸度係數為37。步驟B:將258.4g平均粒子直徑為10微米的電氣石粉在1.15摩爾/升的鹽酸溶液中浸泡6小時，用漏鬥過濾後用2.9L去離子水洗淨，再在0.5摩爾/升的NaOH溶液中浸泡3小時後，用2.9L去離子水洗淨後，放入馬弗爐中在730'C下焙燒，其中升溫時間為6小時，恆溫為4小時。自然冷卻後備用。採用GB/T5480-2008測得酸度係數為20。步驟C:將0.55摩爾/升的焦磷酸鉀溶液與0.87摩爾/升的鉬酸鈉溶液按8:1的比例在攪拌條件下混合，再用0.14摩爾/升鹽酸調節混合液的pH值至3.65，之後緩慢滴加0.28摩爾/升的四氯化錫溶液，至有白色膠體沉澱析出，室溫沉降IO小時。之後用去離子水將膠體洗滌至中性，經抽濾後，濾餅在8(TC的烘箱中烘乾，待濾餅乾至透明且有明顯裂紋後，倒入0.15摩爾/升的硝酸溶液(炸裂)，酸化10小時後，用去離子水洗至中性，研磨至200目備用，得到287.3§焦磷鉬酸錫。採用傅立葉紅外光譜測得600cm"左右存在MoO^吸收峰，即可證實所製備的為所需樣品。步驟D:將步驟A所得的電氣石粉體與濃度為20重量％矽膠溶液按照重量比35:IOO的比例混勻。然後取市售的直徑為IO寸的圓筒形硅藻土陶瓷膜(孔徑10微米，厚度為20毫米)作為多孔支撐體，將該多孔支撐體與上述電氣石粉體和矽膠的混合液接觸30秒後，取出來在烘箱中4(TC烘乾8小時，反覆操作上面過程2次。測得硅藻土陶瓷膜的壁厚增大4毫米，即電氣石粉體層的厚度為4毫米。步驟E:將步驟C所得的焦磷鉬酸錫與濃度為20重量％的矽膠懸浮液按照重量比35:100的比例混合均勻後，將步驟D所得的硅藻土陶瓷膜浸漬到其中進行浸漬法鍍膜，浸漬法鍍膜60秒後在烘箱中40'C烘乾6小時。測得焦磷鉬酸錫層的厚度為2毫米。步驟F:將步驟B所得的平均粒子直徑為5微米的電氣石粉體與濃度為10重量％矽膠懸浮液按照重量比20:IOO的比例混合均勻後，將步驟E所得的硅藻土陶瓷膜浸漬到其中進行浸漬法鍍膜，浸漬法鍍膜40秒，取出來在烘箱中在40。C下烘乾6小時，反覆操作上面過程2次。測得該電氣石粉體層的厚度為3毫米。步驟G:將步驟F處理後得到的硅藻土陶瓷膜放在馬弗爐中緩慢升溫至45(TC進行焙燒，升溫時間為24小時，恆溫時間為6小時。自然降至室溫，即得本發明提供的用於製備小分子水的複合材料S3。對比例1按照與實施例3所述的方法製備複合材料，不同的是，不包括步驟C和步驟E，得到參比複合材料CS1。實施例4該實施例用於說明本發明提供的用於製備小分子水的複合材料及其製備方法。按照與實施例3所述的方法製備用於製備小分子水的複合材料，不同的是，不包括步驟F，得到用於製備小分子水的複合材料S4。實施例5該實施例用於說明本發明提供的用於製備小分子水的複合材料及其製備方法。按照與實施例3所述的方法製備用於製備小分子水的複合材料，不同的是，步驟C、步驟D和步驟E重複的次數分別為3次、3次和2次，得到用於製備小分子水的複合材料S5，該用於製備小分子水的複合材料S5的表層、中層和內層的厚度分別為6毫米、6毫米和4毫米。實施例6該實施例用於說明本發明提供的用於製備小分子水的複合材料及其製備方法。按照與實施例1所述的方法製備用於製備小分子水的複合材料，不同的是，步驟C、步驟D和步驟E重複的次數分別為1次、1次和1次，得到用於製備小分子水的複合材料S6，該用於製備小分子水的複合材料S5的表層、中層和內層的厚度分別為2毫米、1.5毫米和1.5毫米。實施例7該實施例用於說明本發明提供的用於製備小分子水的複合材料及其製備方法。步驟A:將308.3g平均粒子直徑為50nm的電氣石粉在1.15摩爾/升的鹽酸溶液中浸泡6小時，用漏鬥過濾後用3.6L去離子水洗淨，再在0.5摩爾/升的NaOH溶液中浸泡3小時後，用3.6L去離子水洗淨後，放入馬弗爐中在730'C下焙燒，其中升溫時間為6小時，恆溫為4小時。室溫下自然冷卻後備用。採用GB/T5480-2008測得酸度係數為46。步驟B:將258.4g平均粒子直徑為10微米的電氣石粉在1.15摩爾/升的鹽酸溶液中浸泡6小時，用漏鬥過濾後用2.9L去離子水洗淨，再在0.5摩爾/升的NaOH溶液中浸泡3小時後，用2.9L去離子水洗淨後，放入馬弗爐中在73(TC下焙燒，其中升溫時間為6小時，恆溫為4小時。自然冷卻後備用。採用GB/T5480-2008測得酸度係數為24。步驟C:將0.55摩爾/升的焦磷酸鉀溶液與0.87摩爾/升的鉬酸鈉溶液按8:1的比例在攪拌條件下混合，再用0.14摩爾/升鹽酸調節混合液的pH值至3.65，之後緩慢滴加0.28摩爾/升的四氯化錫溶液，至有白色膠體沉澱析出，室溫沉降IO小時。之後用去離子水將膠體洗滌至中性，經抽濾後，濾餅在8(TC的烘箱中烘乾，待濾餅乾至透明且有明顯裂紋後，倒入0.15摩爾/升的硝酸溶液(炸裂)，酸化10小時後，用去離子水洗至中性，研磨至200目備用，得到287.3g焦磷鉬酸錫。採用傅立葉紅外光譜測得600cm"左右存在MoO,吸收峰，即可證實所製備的為所需樣品。步驟D:將步驟A所得的電氣石粉體與濃度為20重量％矽膠溶液按照重量比35:100的比例混勻。然後造粒，將所得顆粒在烘箱中4(TC烘乾8小時，得到顆粒直徑為3毫米的球形顆粒。步驟E:將步驟C所得的焦磷鉬酸錫與濃度為20重量％的矽膠懸浮液按照重量比35:IOO的比例混合均勻後，將步驟D所得的球形顆粒浸漬到其中進行浸漬法鍍膜，浸漬法鍍膜60秒後在烘箱中4(TC烘乾6小時。測得球形顆粒的直徑為4毫米。步驟F:將步驟B所得的平均粒子直徑為5微米的電氣石粉體與濃度為10重量％矽膠懸浮液按照重量比25:IOO的比例混合均勻後，將步驟E所得的球形顆粒浸漬到其中進行浸漬法鍍膜，浸漬法鍍膜30秒，取出來在烘箱中在4(TC下烘乾6小時，反覆操作上面過程2次。測得球形顆粒的直徑為6步驟G:將步驟F處理後得到的球形顆粒放在馬弗爐中緩慢升溫至45(TC進行焙燒，升溫時間為24小時，恆溫時間為6小時。自然降至室溫，即得本發明提供的用於製備小分子水的複合材料S7。性能測試將實施例1-6以及對比例1製得的用於製備小分子水的複合材料分別用純淨水衝洗3遍，洗淨膜表面因焙燒產生的浮塵。再將其固定在市售10寸的濾瓶中，與水壓為1.6kgf/cn^的自來水源連接後，利用自來水壓力使水沿用於製備小分子水的複合材料的表層至多孔支撐體的方向即圓筒形硅藻土陶瓷膜的徑向通過用於製備小分子水的複合材料。將出水和處理前的自來水原水封裝利用200MHz的017NMR測試，結果如下表1所示。將實施例7製得的用於製備小分子水的複合材料用純淨水衝洗3遍，洗淨顆粒表面因焙燒產生的浮塵。再將其置於市售10寸的濾瓶中，與水壓為1.6kgf/cm2的自來水源連接後，將出水和處理前的自來水原水封裝利用200MHz的017NMR測試，結果如下表1所示。表ltableseeoriginaldocumentpage22從上表1的結果可以看出，採用本發明提供的用於製備小分子水的複合材料處理後的水的半峰寬均小於80Hz，由此說明自來水形成了小分子水。權利要求1、一種用於製備小分子水的複合材料，其特徵在於，該複合材料含有物質A和物質B，所述物質A在溫度、壓力、電場、磁場中一種或幾種變化下能夠產生負離子，所述物質B能夠儲存電子並能夠與負離子產生共軛效應。2、根據權利要求1所述的複合材料，其中，所述物質A和物質B的重量比為20-l:1。3、根據權利要求1或2所述的複合材料，其中，所述物質A和物質B形成為層狀結構，從上到下分別為表層、中層和內層，所述表層含有物質A，且物質A的含量大於表層總重量的50%，所述中層含有物質B，且所述物質B的含量大於中層總重量的50。/。，所述內層含有物質A,且物質A的含量大於內層總重量的50%。4、根據權利要求3所述的複合材料，其中，該複合材料還包括多孔支撐體，所述層狀結構的內層附著在該多孔支撐體表面，所述多孔支撐體的平均孔直徑為0.1-10微米，厚度為l-50毫米。5、根據權利要求4所述的複合材料，其中，所述表層、中層和內層的厚度比為0.1-2:0.01-2:1，且所述表層、中層和內層的總厚度為0.5-30毫米。6、根據權利要求4或5所述的複合材料，其中，表層中所含的物質A為納米級粒子，內層中所含的物質A為微米級粒子。7、根據權利要求1或2所述的複合材料，其中，所述物質A為電氣石、和Ce02-Fe203複合氧化物中的一種或幾種，所述物質B為焦磷鉬酸鹽、焦磷錫酸鹽、焦磷鐵酸鹽、高鐵酸鹽中的一種或幾種。8、根據權利要求7所述的複合材料，其中，所述物質A為酸度係數在20-60之間的電氣石，所述物質B為平均粒子直徑為100-300目的焦磷鉬酸錫。9、權利要求1所述複合材料的製備方法，該方法包括將含有物質A的第一漿液和含有物質B的第二漿液依次附著到基材上，形成含有物質A的第一層和含有物質B的第二層，然後升溫至100-60(TC下焙燒4-10小時，升溫至100-60(TC的時間為10-50小時。10、根據權利要求9所述的製備方法，其中，該方法還包括在焙燒之前，將含有物質A的第三漿液附著在含有物質B的第二層上，然後乾燥，得到含有物質A的第三層。全文摘要一種用於製備小分子水的複合材料及其製備方法，其中，該複合材料含有物質A和物質B，所述物質A在溫度、壓力、電場、磁場中一種或幾種變化下能夠產生負離子，所述物質B能夠儲存電子並能夠與負離子產生共軛效應。通過將本發明提供的用於製備小分子水的複合材料與水接觸，可以直接將大分子水轉化為小分子水。並且該複合材料的使用壽命長，從而使得水處理成本比較低。另外，通過將本發明的複合材料製成筒狀結構，將物質A和物質B附著在筒狀結構的外表面，直接使水從該筒狀結構的外表面穿過，即可將大分子水變成小分子水，並使小分子水通過該筒狀結構導出，因而使用方便，且處理量較大，非常適合工業和家庭使用。文檔編號C02F1/00GK101624220SQ20091016654公開日2010年1月13日申請日期2009年8月20日優先權日2009年8月20日發明者王靖濤,郭金剛申請人:郭金剛