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1、(10)申请公布号 CN 104230012 A (43)申请公布日 2014.12.24 CN 104230012 A (21)申请号 201410518300.9 (22)申请日 2014.10.02 C02F 5/10(2006.01) (71)申请人 蔡宜芳 地址 210018 江苏省南京市玄武区太平北路 51 号太平商务大厦 803 室 (72)发明人 蔡宜芳 (74)专利代理机构 南京众联专利代理有限公司 32206 代理人 周新亚 杜静静 (54) 发明名称 一种高性能阻垢材料的生产方法及其应用 (57) 摘要 本发明涉及一种高性能阻垢材料的生产方 法， 其特征在于， 所述生产步。
2、骤如下， 1） 培育和产 生晶元 ； 2） 晶元和球体表面优化， 3） 保护液封装 以及玻璃涂层碎化。该方法以异型树脂聚合物 （PolymerResin）的球型颗粒为媒介， 直径 0.5 1mm， 采用形成晶元、 扩增晶元、 活化其表面的工 艺， 开发国际领先的具有 “低能异相成核” 结晶反 应的高性能物理阻垢材料， 批量生产该阻垢材料 和相关过滤器， 该技术方案采用先进的物理阻垢 材料， 无需能耗， 并具有化学产品的阻垢、 除垢功 能 ； 节省维护费用， 同时， 免除了现代广泛使用在 阻垢、 除垢中的化学添加剂， 减少对水源和环境的 污染 ； 使用周期长， 寿命 3-5 年。 (51)Int。
3、.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 7 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书7页 (10)申请公布号 CN 104230012 A CN 104230012 A 1/2 页 2 1. 一种高性能阻垢材料的生产方法， 其特征在于， 所述生产步骤如下， 1） 培育和产生晶 元 ； 2） 晶元和球体表面优化， 3） 保护液封装以及玻璃涂层碎化。 2. 根据权利要求 1 所述的一种高性能阻垢材料的生产方法， 其特征在于， 所述步骤 1） 中具体操作如下， 1） 培育和产生晶元， 将异型树脂聚合物原材料球型颗粒放置于特殊配方 的液体中浸泡， 促进这些颗。
4、粒表面生成纳米级的凹陷， 该凹陷不平的表面与树脂聚合物化 学成分的结合， 形成了吸引和催化离子反应的晶元， 反复浸泡能提高球型颗粒表面所生成 的晶元数量， 在球形颗粒颗粒表面形成微细裂纹。 3. 根据权利要求 2 所述的一种高性能阻垢材料的生产方法， 其特征在于， 所述特殊溶 液由草酸溶合硼、 锌、 镁、 锂、 钛金属形成溶于水的络合物加工而成， 按照质量百分数， 其中 硼 38%， 锌 510%, 镁 1015%, 锂 0.52%, 钛 0.11.2%， 其余为水 ； 所述异型树脂聚 合物由硅、 铝、 苯乙烯树脂混合而成， 经过一定时间的浸泡后， 草酸溶液中的金属络合物与 原料颗料中的硅、 。
5、铝、 苯乙烯结合， 形成具有网状结构、 不溶于水的活性基团。 4.根据权利要求2或3所述的一种高性能阻垢材料的生产方法， 其特征在于， 所述特殊 溶液由草酸溶合硼、 锌、 镁、 锂、 钛金属形成溶于水的络合物加工而成， 按照质量百分数， 其 中硼 5%， 锌 8%, 镁 12%, 锂 1%, 钛 0.8%， 其余为水。 5. 根据权利要求 1 所述的一种高性能阻垢材料的生产方法， 其特征在于， 所述特殊溶 液的温度为 7585， 浓度为 55%65%， 浸泡的时间为 4550 小时。 6. 根据权利要求 1 或 2 或 5 所述的一种高性能阻垢材料的生产方法， 其特征在于， 所 述步骤 2） 。
6、晶元和球体表面优化， 具体操作如下， 将带有微小裂纹的、 晶元化后的树脂聚合 物球形颗粒放入合宜温度烘烤， 烘烤温度为 5060， 烘烤时间为 79 小时， 修正晶元 凹陷表面， 当颗粒球体呈表滑表面， 尺寸 0.55-0.75mm， 体积重量 0.8kg/ 升时， 即达到比较 优化的状态， 使其形成最有利于离子吸附和反应的半球形， 提高晶元对离子的结晶性能， 同 时， 对球型颗粒表面光滑度的修正， 以便减小晶体附着面积， 并在球型颗粒表面同时会生成 双面玻璃涂层。 7.根据权利要求1或2或5所述的一种高性能阻垢材料的生产方法， 其特征在于， 所述 步骤 3） 保护液封装以及玻璃涂层碎化具体操。
7、作如下， 将该晶元化的颗粒在保护液中进行保 护， 能使所生成的晶元保持强有力的活性， 即吸附、 反应、 脱离能力， 保护液还将对球形颗粒 的表面涂层进行碎化处理， 碎化过程如下， 当涂层接触到保护液中的水时， 水的表面张力拉 动涂层的膨胀力， 会使很薄的玻璃涂层碎化， 每个颗粒表都会被大小 0.3-0.8 微米的碎块 覆盖， 碎化的裂纹将有助于硬物质离子的吸附、 晶体大小的控制， 以及晶体的自动脱离。 8. 根据权利要求 7 所述的一种高性能阻垢材料的生产方法， 其特征在于， 所述保护液 体为尼泊金甲酯、 丙酯、 异丁酯和水的混合溶液， 常温下保护颗粒活力 1-2 年， 按照质量百 分数， 所。
8、述尼泊金甲酯 0.51.5%， 丙酯 0.10.2%， 异丁酯 0.10.4%， 其余为水。 9. 采用权利要求 1-8 所述的一种高性能阻垢材料净化方法， 其特征在于， 所述步骤如 下 ： 1） 第一步 ： 离子吸引， 当水体流经 SSP 材料时， 由于晶元的特殊化学成分或 “魔力” ， SSP球形颗粒表面丰富的晶元， 会把水中组成Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2的离子吸附到晶元表 面 ； 2） 第二步 ： 分解重组， 当 Ca(HCO3)2 和 Mg(HCO3)2 的离子接触到 SSP 晶元表面后就会 权 利 要 求 书 CN 104230012 A 2 2/2 页 3 被分解重组为。
9、碳酸钙、 碳酸镁、 水和二氧化碳气体 ； Ca(HCO3)2+SSP CaCO3+H2O+ CO2 碳酸钙、 碳酸镁就被吸引于晶元上， 水和二氧化碳被释放 ； 3） 第三步 ： 结晶成长， 晶元不断地吸引水中的离子， 在晶元上结成碳酸钙、 碳酸镁晶体， 在催化作用下这些晶体不停地结合成长 ； 4） 第四步 ： 晶体脱离， 当碳酸钙、 碳酸镁晶体长大到 0.380.8 微米的时候， 就会在玻 璃涂层的纹理作用下附着在所产生的二氧化碳微气泡上， 分离并脱落到水中， 形成亚微晶 体， 随水流动， 完成对水的净化。 10. 权利要求 1-8 所述高性能阻垢材料的应用， 其特征在于， 所述高性能阻垢材料。
10、应在 家庭用无盐饮水机或者商用阻垢器或者工业用阻垢设备。 权 利 要 求 书 CN 104230012 A 3 1/7 页 4 一种高性能阻垢材料的生产方法及其应用 技术领域 0001 本发明涉及一种阻垢材料的生产方法， 具体地说是一种高性能阻垢材料的生产方 法， 属于水资源净化技术领域。 背景技术 0002 随着社会的发展， 科技的进步， 人们的生活水平也在不断的改善， 消费者对自身健 康也越开越重视， 近几年市场上的净水设备也层出不穷， 常用的软水机一般由三个部份构 成的， 树脂桶、 盐桶和控制阀， 其工作过程为有硬度的水经过树脂桶时， 水中钙镁离子会与 树脂上的钠离子进行交换， 当树脂上。
11、的钠离子被置换完后， 控制阀从盐桶吸盐对树脂进行 再生。该过程有几个弊端 ： a. 盐置换时会向水中排放钠离子和氯离子， 导致水呈酸性， 而酸 性水会使管道和设备腐蚀 ； b. 再生时， 向环境中的水和土壤里排放大量浓盐水 ； c. 控制阀 不能断电， 否则要重置 ； d. 定期要加盐 ； e. 出水含钠， 高钠水不适合人体饮用。 0003 目前世界上流行的几种物理阻垢方式以下几种， 1、 电容去离子法， 主要用于精细 化工等行业和实验室 ； 2、 电诱导沉淀法， 主要用于工矿等行业的加热器和冷凝器 ； 3、 电磁 水处理法， 主要用于锅炉 ； 4、 成核结晶法 ： 家庭、 商业、 工业 ； 。
12、电容去离子法结构比较复杂， 去除水中的阴阳离子， 产生纯水， 主要用于实验室、 工业纯水等地方， 不利于民用和商用， 也 不利于大面积推广 ； 电诱导沉淀法结构复杂， 操作不方便， 维护费用高， 另外由于各地水质 情况不一， 效果也不是很明显。电磁水处理法通过电磁场加大钙、 镁离子的活力， 需要即时 使用， 否则离子恢复自然活力后， 还是会生垢。 成核结晶法无需用电， 不需再生， 不需改变水 的属性， 结晶体阻垢持久， 非常适用于所有市政自来水的地区， 基本上零维护， 但是该技术 相对复杂， 目前尚未成熟。因此， 迫切的需要一种新的技术方案解决上述技术问题。 发明内容 0004 本发明正是针对。
13、现有技术中存在的技术问题， 提供一种高性能阻垢材料的生产方 法及其应用， 该方法以异型树脂聚合物 （Polymer Resin） 的球型颗粒为媒介， 直径 0.5 1mm， 采用形成晶元、 扩增晶元、 活化其表面的工艺， 开发国际领先的具有 “低能异相成核” 结 晶反应的高性能物理阻垢材料， 批量生产该阻垢材料和相关过滤器， 该技术方案采用先进 的物理阻垢材料， 无需能耗， 并具有化学产品的阻垢、 除垢功能 ； 节省维护费用， 同时， 免除 了现代广泛使用在阻垢、 除垢中的化学添加剂， 减少对水源和环境的污染 ； 使用周期长， 寿 命 3-5 年。 0005 为了实现上述目的， 本发明采用的技。
14、术方案为， 一种高性能阻垢材料的生产方法， 其特征在于， 所述生产步骤如下， 1） 培育和产生晶元 ； 2） 晶元和球体表面优化， 3） 保护液封 装以及玻璃涂层碎化。 为了提高树脂聚合物球形颗粒的阻垢、 除垢能力， 需在树脂聚合物球 形颗粒表面产生数量众多、 活力四射的晶元， 因此， 该技术方案首先是培育和产生晶元。 0006 作为本发明的一种改进， 所述步骤 1） 中具体操作如下， 1） 培育和产生晶元， 将异型 树脂聚合物原材料球型颗粒放置于特殊配方的液体中浸泡， 促进这些颗粒表面生成纳米级 说 明 书 CN 104230012 A 4 2/7 页 5 的凹陷， 该凹陷不平的表面与树脂聚。
15、合物化学成分的结合， 形成了吸引和催化离子反应的 晶元， 反复浸泡能提高球型颗粒表面所生成的晶元数量， 在球形颗粒颗粒表面形成微细裂 纹。 所述异型树脂聚合物由硅、 铝、 苯乙烯树脂混合而成， 经过一定时间的浸泡后， 草酸溶液 中的金属络合物与原料颗料中的硅、 铝、 苯乙烯结合， 形成具有网状结构、 不溶于水的活性 基团。 0007 作为本发明的一种改进， 所述特殊溶液由草酸溶合硼、 锌、 镁、 锂、 钛金属形成溶于 水的络合物加工而成， 按照质量百分数， 其中硼38%， 锌510%,镁1015%,锂0.52%, 钛 0.11.2%， 其余为水， 优选为， 其中硼 5%， 锌 8%, 镁 12。
16、%, 锂 1%, 钛 0.8%， 其余为水。 0008 作为本发明的一种改进， 所述特殊溶液的温度为 7585， 浓度为 55%65%， 浸泡的时间为 4550 小时。液体温度在 7585 , 球体表面瞬刻开始隆起或凹陷， 形 成纳米级的、 弯曲不平的缝隙。 该缝隙的几何结构与球形颗粒化学成分的结合， 生成带有特 殊标志 / 印记的， 并能吸引和催化离子反应的晶元。液体中离子的浓度提供了生成晶元的 能量 ； 液体中离子的不规则性构成了晶元的几何结构 ； 合宜的温度及液体中离子浓度保证 了晶元的扩增。其性能指标为， 在 1um2球形颗粒平面上， 形成的裂缝条数 2 5 ； 在 1um2球 形颗粒。
17、平面上， 晶元数目大于 15 ； 晶元表面平均面积为 0.020um2或 20000nm2； 晶元形态为 不规则的、 近似圆形， 平均直径为 0.08 0.1um 或 80 100 nm ； 晶元活力为在 5 秒内， 晶 元完成离子吸附、 结晶、 晶体生长与脱离。 0009 作为本发明的一种改进， 所述步骤 2） 晶元和球体表面优化， 具体操作如下， 将带有 微小裂纹的、 晶元化后的树脂聚合物球形颗粒放入合宜温度烘烤， 烘烤温度为5060， 烘烤时间为 79 小时， 优选为 8 小时， 修正晶元凹陷表面， 当颗粒球体呈表滑表面， 尺寸 0.55-0.75mm， 体积重量 0.8g/ 升时， 即。
18、达到比较优化的状态， 使其形成最有利于离子吸附 和反应的半球形， 提高晶元对离子的结晶性能， 同时， 对球型颗粒表面光滑度的修正， 以便 减小晶体附着面积， 并在球型颗粒表面同时会生成双面玻璃涂层。双面玻璃涂层降低了单 位表面积， 优化了结晶的速率， 从吸引到晶体脱离在短短的 5 秒钟之内全部完成。传统的、 没有涂层的树脂球体表面大， 反应时间长， 速度慢， 一般在 30 秒左右 ； 当亚稳定的球霰石转 变成方解石时， 依然会在溶液表面析出， 形成水垢。 0010 作为本发明的一种改进， 所述步骤 3） 保护液封装以及玻璃涂层碎化具体操作如 下， 将该晶元化的颗粒在保护液中进行保护， 能使所生。
19、成的晶元保持强有力的活性， 即吸 附、 反应、 脱离能力， 保护液还将对球形颗粒的表面涂层进行碎化处理， 碎化过程如下， 当涂 层接触到保护液中的水时， 水的表面张力拉动涂层的膨胀力， 会使很薄的玻璃涂层碎化， 每 个颗粒表都会被大小 0.3-0.8 微米的碎块覆盖， 碎化的裂纹将有助于硬物质离子的吸附、 晶体大小的控制， 以及晶体的自动脱离。 否则的化， 其晶元或球形颗粒将老化， 或失去活力。 0011 传统催化球体是采用干式包装和贮存工艺， 易造成已生成球型颗粒之间的磨擦， 降低质量和反应效果。该技术方案将球体放入含水量 18% 的保护液中， 充分降低了球体之 间的磨损 ； 同时保护液对双。
20、面玻璃涂层进行碎化处理， 碎化的裂纹将有助于离子吸附、 晶体 大小的控制、 以及晶体的脱离， 同时保护液也将保护球体上晶元的有效性。 0012 作为本发明的一种改进， 所述保护液体为尼泊金甲酯、 丙酯、 异丁酯和水的混合溶 液， 常温下保护颗粒活力 1-2 年， 按照质量百分数， 所述尼泊金甲酯 0.51.5%， 丙酯 0.1 0.2%， 异丁酯 0.10.4%， 其余为水。其中优选为， 所述尼泊金甲酯 0.1%， 丙酯 0.2%， 异丁酯 说 明 书 CN 104230012 A 5 3/7 页 6 0.3%， 其余为水。 0013 该技术方案中， 由于树脂聚合物球形颗粒的化学成分与其表面上。
21、的微小裂纹是形 成晶元的基础 ； 浸泡溶液的温度、 浓度提供了生成晶元的环境及动力 ； 浸泡的时间保证了 晶元的数量。该技术方案中， 浸泡液体成分、 温度以及时间的控制， 进一步确保了晶元生长 环境和数量。 0014 在后处理、 表面优化过程中， 将其置入高温炉中进行烘烤， 通过分节段调整温度变 化， 修正晶元凹陷表面的形状、 面积、 光滑度等， 以便形成最有利于离子吸附和反应的半球 形， 提高晶元对离子的结晶性能。同时， 修正球型颗粒表面光滑度以减小晶体附着面积， 当 吸收、 合成的硬物质晶体大到一定程度时， 该晶体易于从球型颗粒表面上滑落， 以便腾出空 间对硬物质离子进一步的吸收、 结晶。。
22、最后， 将晶元化的颗粒放入保护液中， 对球型颗粒表 面碎化处理及晶元的保护。 碎化的裂纹及颗粒上晶元的活力， 将有助于离子吸附、 晶体大小 的控制、 以及晶体的脱离。 0015 一种高性能阻垢材料净化方法， 其特征在于， 所述步骤如下 ： 1） 第一步 ： 离子吸引， 当水体流经 SSP 材料时， 由于晶元的特殊化学成分或 “魔力” ， SSP球形颗粒表面丰富的晶元， 会把水中组成Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2的离子吸附到晶元表 面 ； 2） 第二步 ： 分解重组， 当 Ca(HCO3)2 和 Mg(HCO3)2 的离子接触到 SSP 晶元表面后就会 被分解重组为碳酸钙、 碳酸镁、 水。
23、和二氧化碳气体 ； Ca(HCO3)2+SSP CaCO3+H2O+ CO2 碳酸钙、 碳酸镁就被吸引于晶元上， 水和二氧化碳被释放 ； 3） 第三步 ： 结晶成长， 晶元不断地吸引水中的离子， 在晶元上结成碳酸钙、 碳酸镁晶体， 在催化作用下这些晶体不停地结合成长 ； 4） 第四步 ： 晶体脱离， 当碳酸钙、 碳酸镁晶体长大到 0.380.8 微米的时候， 就会在玻 璃涂层的纹理作用下附着在所产生的二氧化碳微气泡上， 分离并脱落到水中， 形成亚微晶 体， 随水流动， 完成对水的净化。整个过程都无需用到添加任何物质， 保留了水的属性。SSP 阻垢材料的生产采用全新概念的催化生成技术， 制造成本。
24、低。 0016 一种高性能阻垢材料的应用， 其特征在于， 所述高性能阻垢材料应在家庭用无盐 饮水机或者商用阻垢器或者工业用阻垢设备。 0017 相对于现有技术， 本发明的优点如下， 1） 整个生产工艺简单， 成本低 ； 2） 生产过 程节能、 环保， 原材料使用率达 100% ； 3） 晶元数量上的创新， 普通的催化结晶球体， 容易产 生缺陷和老化， 且表面晶元数量不多， 晶元成形不稳定， 不易产生成核结晶反应。这种生产 工艺简单而粗糙， 产品主要用于低硬度水 （ CaCO3+H2O+ CO2 说 明 书 CN 104230012 A 9 7/7 页 10 碳酸钙、 碳酸镁就被吸引于晶元上， 。
25、水和二氧化碳被释放 ； 3） 第三步 ： 结晶成长， 晶元不断地吸引水中的离子， 在晶元上结成碳酸钙、 碳酸镁晶体， 在催化作用下这些晶体不停地结合成长 ； 4） 第四步 ： 晶体脱离， 当碳酸钙、 碳酸镁晶体长大到 0.380.8 微米的时候， 就会在玻 璃涂层的纹理作用下附着在所产生的二氧化碳微气泡上， 分离并脱落到水中， 形成亚微晶 体， 随水流动， 完成对水的净化。 0035 实施例 5 ： 一种高性能阻垢材料的应用， 所述高性能阻垢材料应在家庭用无盐饮 水机或者商用阻垢器或者工业用阻垢设备或者其他除垢设备上。 0036 需要说明的是， 上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例， 并没有用来限定本发明 的保护范围， 本发明的保护范围以权利要求书为准， 在上述技术方案的基础上所作出的等 同替换或者替代， 均属于本发明的保护范围。 说 明 书 CN 104230012 A 10 。