负离子水净化·活化·抗菌抑菌 组合物、其粒状产品及制法 【技术领域】
本发明涉及水净化领域，更具体地说，涉及负离子水净化·活化·抗菌抑菌组合物、其粒状产品及该粒状产品的制造方法。
背景技术
水对人类的繁衍与健康是非常重要的，但是由于近代工业的发展和生态平衡的破坏，地球上水的污染日趋严重，全球每年有数亿人因水污染而患病，每年有几百万人因水污染而死亡。目前大城市虽然饮用经过严格处理的自来水，但由于自来水中只有5％以下为人饮用，其余均作为工业用水及其他用水，所以不可能处理成最适合人饮用的标准，加上输水管路及高层建筑的储水箱造成的二次污染，导致目前饮用自来水的人群日益减少，从而改为喝矿泉水、纯净水等，但这样同样存在二次污染问题。因此各种水处理产品及材料不断出现，但均有一定的局限性和不足。
20世纪80年代，日本学者久保先生发现具有自发极化特性的电气石可以使水电解成具有表面活性的H3O-2羟粒子，并对水具有某些物理化学作用，后来在国外陆续出现了利用电气石的水处理材料及产品。由于单独使用电气石效果不理想，有时另外添加TiO2光催化材料，以提高去除分解水中有机物的功能；还有一种是以沸石为主的水处理产品，功能也有一定局限性；还有一种麦饭石水处理球其功能也只有一定矿化作用。国内到目前为止，有一些单功能的水处理产品，如麦饭石水处理球。但是这些水处理产品的功能单一，影响了它们地实际使用，特别是抗菌抑菌能力不理想，对解决饮用水的二次污染问题无能为力。
【发明内容】
本发明的目的是利用国内丰富的矿产资源，针对国内特别是大中城市在饮用水方面存在的问题，开发一种高效多功能的负离子水净化·活化·抗菌抑菌的水处理材料，以满足人们对清洁、健康饮用水的需求。
本发明人对已有的各种含电气石的水净化材料进行了研究，发现单独使用电气石时，其对负离子的释放能力、远红外线辐射能力和抗菌·抑菌能力都不够理想，但是在增加蓝晶石和红柱石中的任一种以及叶蜡石后可以大大提高该水净化材料的负离子的释放能力。另外，加入一定量的载Ag无机杀菌剂，可以进一步地提高其抗菌抑菌效果。至此便完成了本发明。
本发明的技术方案如下：
(1)一种负离子水净化·活化·抗菌抑菌组合物，其特征在于，其中含有平均粒径为3-10μm的下列各种成分的微粒：
成分 重量％
电气石 8-20
麦饭石 3-5
沸石 2-10
蓝晶石和/或红柱石 3-5
叶蜡石 3-5
载Ag无机杀菌剂，其中含Ag量为0.01-5重量％ 1-5
氧化铝和/或二氧化硅 余量(补足到100％)
(2)如技术方案(1)所述的负离子水净化·活化·抗菌抑菌组合物，其特征在于，其中的载Ag无机杀菌剂为选自载Ag的沸石、磷酸钙、硅胶、钙锌铝磷酸盐、磷酸锆中的至少一种。
(3)如技术方案(2)所述的负离子水净化·活化·抗菌抑菌组合物，其特征在于，其中的载Ag无机杀菌剂为载Ag的磷酸锆。
(4)一种负离子水净化·活化·抗菌抑菌颗粒，其特征在于，它是通过向技术方案(1)所述的组合物中加入无机高温粘合剂并用制粒机制粒，然后经凉干、烘烤和烧结而形成的粒径为2-8mm的颗粒状物。
(5)如技术方案(4)所述的负离子水净化·活化·抗菌抑菌颗粒，其特征在于，该颗粒的形状为球形。
(6)如技术方案(4)所述的负离子水净化·活化·抗菌抑菌颗粒，其特征在于，其中的无机高温粘结剂为水玻璃溶液。
(7)负离子水净化·活化·抗菌抑菌颗粒的制造方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：向技术方案(1)所述的负离子水净化·活化·抗菌抑菌组合物中加入适量的无机高温粘结剂，充分混合均匀；使用制粒机将其制成2-8mm的颗粒；自然凉干24-72小时；在120-200℃烘烤2-4小时；在750-950℃高温烧结2-4小时。
(8)如技术方案(7)所述的方法，其特征在于，其中所说的制粒机为荸荠式糖粒机，其中所说的无机高温粘结剂为水玻璃溶液；在制粒时先放入粒径1mm的母粒，在使该母粒滚动的条件下，一边向制粒机中喷撒权利要求1所述的微粉组合物，一边喷雾加入粘结剂，直至母粒生长成粒径为2-8mm的小球；然后按技术方案(7)所述的步骤进行凉干、烘烤和烧结。
下面详细地解释本发明。本发明中各种组成的作用如下：
具有自发极化特性的宝石晶体—电气石在自然界有多个同类异素体，常见的有铁电气石、锂电气石、镁电气石等，但其晶体结构、性质相同。由于电气石的化学成分复杂多变及其晶体结构的特异，造成电气石的单位晶胞正、负电荷中心不能重合，故两端形成正极、负极，构成了一个永久带电体—永久电极。晶体周围形成电场104～107v/cm(晶体尺寸为3μm时)，电场作用范围呈半径为10个μm的球型。当电气石与水接触时，电气石永久电极瞬间放电，使水分子电解：
由于H+在水中移动速度比OH-移动速度快1倍，比其他电解质离子快十几倍，所以H+移到永久电极的负极，接受一个电子，生成H2气：
而OH-则与其他水分子结合，生成羟基负离子H3O-2：
H3O-2的结构是：
H3O-2最大的特点是一种具有表面活性的物质，它在水中的作用是通过水的一些指标变化体现出来的，具体地说，使水的pH值趋于7.5-8.5弱碱性、同时使水表面张力下降、渗透力增强、增加水中溶解氧、促进水中残余氯分解为HOCl、OCl-，缓和水中氯的刺激味、臭味。
电气石具有优良的远红外线辐射能力，在2～18μm范围内为≥0.90，而4-14μm波长的远红外线被人们称为“生育波”，对包括人在内的生物具有一系列生物意义。加上配方中的麦饭石、蓝晶石或红柱石、叶蜡石等均具有优良的远红外线辐射能力，所以当与水接触时，使水分子集团中的水分子由几十个变为5～8个。
虽然电气石有一定的抗菌抑菌效果，但为了强化其抗菌抑菌能力，本发明配方中加入1-5重量％的载银无机物，作为载银无机物中的载体，可以举出沸石、磷酸钙、硅胶、钙锌铝磷酸盐、磷酸锆等，本发明优先选择载银的磷酸锆，主要因为其耐高温，在1000℃加热时其抗菌性也不受到破坏。载银无机物中的银含量优选为0.01-5重量％。载银的方法有许多种，但优选是将上述无机物微粒浸渍于含银盐的水溶液中，然后将其在还原性气氛中焙烧来制得。
本发明组合物中的麦饭石、叶蜡石，可溶出多种有益健康的矿物元素，如Mg、Fe、Si、B、Al、Mn、Ca、K、Na及微量矿物元素，可以使处理过的水含有人体有益的矿物元素。
本发明的组合物中加有沸石微粉，沸石有多种，如丝光沸石、钙沸石、片沸石、中沸石、方沸石、毛沸石、钠沸石等，本发明优先选用丝光沸石或钠沸石的一种，沸石与电气石一样，处理水有许多效果，可以有效吸附有机氯化物、残余氯等污染物，使水分子集团变小，将水的pH值调节至呈弱碱性，溶入多种矿物元素。因此加入沸石可以与电气石共同达到功能叠加、效果强化。
蓝晶石、红柱石为一种硅酸盐矿物，成分均为Al2[SiO5]，是一种用途很广的耐火陶瓷原料，本发明配方中加入少量蓝晶石或红柱石，一是为了夹在电气石粉中起分隔作用，避免减少电气石电极短路、电性中和；另一方面是可以降低球的烧结温度。
本发明组合物中的氧化铝或氧化硅微粉，主要作用是一种分散隔离剂，可以确保电气石、沸石微粉体之颗粒充分被分散隔离，使球体表面或内部的每个永久电极颗粒发生作用。
本发明的负离子水净化·活化·抗菌组合物可以按各种形态使用，但优选是以颗粒的形态使用，更优选是以球状颗粒的形态使用，这样可以减少在处理水时的阻力。当以颗粒的形态使用时，必须在上述技术方案(1)的组合物中加入无机高温粘结剂并用制粒机制粒，然后通过凉干、烘烤和烧结而制得所需的遇水不会松散的颗粒。所说颗粒优选为球形的颗粒。因为球形的颗粒不易破碎。
另外，本发明中所说的无机高温粘结剂有许多种，只要是在高温烧结时能够起粘结作用而且在烧结后变成水中不溶解的并且还具有透水性的即可。其中优选是水玻璃，因为水玻璃的粘度大，而且在溶液状态时能溶于水，这样就易于配制粘结剂的水溶液。当经过烧结后，干燥了的水玻璃就再也不溶于水，但却具有较好的透水性，所以是比较理想的。
应予说明，在上文的技术方案(1)中所述的“蓝晶石和/或红柱石”以及“氧化铝和/或二氧化硅”的含义均包括这两种成分中的任一种成分或者是两种成分按任意比例组成的混合物。
本发明的负离子水净化·活化·抗菌抑菌颗粒的制造方法中所说的制粒机没有特殊限定，可以是各种各样的制粒机，例如挤出式的制粒机等。但优选为荸荠式糖粒机。在制成颗粒后，必须使该颗粒逐渐干燥，然后进行高温烧结，否则就会使该颗粒碎裂。优选的方法是先进行24-72小时的自然凉干，然后在120-200℃烘烤2-4小时，最后在750-950℃高温烧结2-4小时。应予说明，如果混合好的组合物微粉存放时间超过于一个月，则在制球成形前最好将其通过加热到100-150℃并保温1-2小时的处理来使其彻底干燥。这样就能使成形操作更顺利地进行。
与本领域的先有技术相比，本发明的有益效果是在对水进行净化和活化的同时强化了其抗菌抑菌能力，有效地解决了桶装饮用水在使用过程中产生的二次污染问题，使桶装水成为真正意义上的纯净水。
【具体实施方式】
下面举出实施例和比较例来进一步说明本发明。
实施例1
负离子水净化·活化·抗菌抑菌球的制备
本实施例使用的组合物各成分的粒径均为3-5μm，其组成比例如下：
成分 重量％
电气石 15
麦饭石 4
沸石 6
蓝晶石 4
叶蜡石 4
载银磷酸锆，其中含Ag量为2重量％ 3
氧化铝 64
使用荸荠式糖衣机作为制粒机，将去离子水和钠水玻璃按7∶1的重量比配制成水玻璃溶液，将其作为粘结剂。先向制粒机中加入粒径1mm的母粒，在使母粒滚动的条件下，一边喷撒加入上述组合物的微粉，一边喷雾加入上述作为粘结剂的水玻璃溶液，这时的母粒逐渐长大，直至球形颗粒长大至约6mm时停机，筛分，收集4-6mm的球粒作为产品。接着将这些球粒摊平在室内自然凉干24小时，然后在150℃烘烤3小时，最后在850℃烧结3小时，获得了粒径为4-6mm的干燥球粒5.5kg。从这些小球中取10粒放入水中浸泡48小时，将小球取出，发现小球仍完好如初。
然后通过对自来水的处理来对本发明的产品进行评价。所用自来水的硬度为430mg/L(CaCO3总量)、pH为7.1、溶解氧量为5.8mg/L。对于这几个指标试验，将上述获得的负离子净化·活化·抗菌抑菌球100g放入一个容量为2L的玻璃烧杯中，再向其中加入1L自来水，放置30分钟，用水质快速检测盒测定这时水的硬度，pH值和溶解氧量，所获结果示于表1中。
另外，对于抗菌抑菌率的测定，由于自来水出厂时的细菌指标是合格的，所以按照国家标准采用加标实验的方法来评价本发明产品的抗菌抑菌能力，也就是使用100g的负离子水净化·活化·抗菌抑菌球对1L含有大肠杆菌(在自来水中加入大肠杆菌)的水处理48小时，以处理后水中的大肠杆菌减少数对处理前水中的大肠杆菌数之比作为抑菌率(具体实验由中国预防医学科学院进行检测)，所获结果也示于表1中。
实施例2
除了以红柱石代替蓝晶石之外，其余按照与实施例1完全相同的步骤和条件制备负离子水净化·活化·抗菌抑菌球。所获小球的抗水中浸泡性能试验结果与实施例1相同。另外，与实施例1同样地使用本实施例的产品进行了自来水处理试验和抑菌率试验，所获结果示于表1中。
实施例3
除了以二氧化硅代替氧化铝之外，其余按照与实施例1完全相同的步骤和条件制备负离子水净化·活化·抗菌抑菌球。所获小球的抗水中浸泡性能试验结果与实施例1相同。另外，与实施例1同样地使用本实施例的产品进行了自来水处理试验和抑菌率试验，所获结果示于表1中。
实施例4
除了以红柱石代替蓝晶石并且以二氧化硅代替氧化铝之外，其余按照与实施例1完全相同的步骤和条件制备负离子水净化·活化·抗菌抑制球。所获小球的抗水中浸泡性能试验结果与实施例1相同。另外，与实施例1同样地使用本实施例的产品进行了自来水处理试验和抑菌率试验，所获结果示于表1中。
比较例1
使用单一的电气石粉末作为原料，使用与实施例1相同的粘结剂和制粒机，按照与实施例1相同的步骤制备负离子水净化·活化·抗菌抑菌球。所获小球的抗水中浸泡性能试验结果与实施例1相同。另外，与实施例1同样地使用比较例1的产品进行了自来水处理试验和抑菌率试验，所获结果示于表1中。
表1 用不同来源的抗菌抑菌球处理过的自来水的各项指标指标产品来源硬度(mg/L)pH值溶解氧(mg/L)抑菌率(％) 实施例1 230 8.0 9.6 97.3 实施例2 245 7.8 9.3 96.5 实施例3 248 8.1 9.3 96.0 实施例4 260 8.1 9.0 96.2 比较例1 330 7.5 8.5 40.0
由表1可以看出，与使用单一的电气石粉末作为原料的比较例1相比，使用本发明的实施例1-4的组合物制备的产品所获的各项指标均较优。特别是溶解氧和抑菌率这两项指标更是好得多。因此可以判断，本发明的负离子水净化·活化·抗菌抑菌组合物具有较好的工业实用性。