一种聚合物材料及其制备方法和应用的水处理方法与流程

本发明涉及新材料开发及应用，尤其涉及一种聚合物材料及其制备方法和应用的水处理方法。

背景技术：

1、活化水，即经过低频共振后的水，一般是通过磁场、电场、热力场和激光辐射场四种方式中的一种或多种方式处理后获得。

2、专利cn107055681b公开了一种利用电磁波共振制造小分子水的设备，其在容器上部安装用于产生电磁波的共振组件，共振组件包括暗室，所述暗室上部安装有向下照射的黄色光源，暗室下部填充有高分子聚合物，高分子聚合物外周环形均布有成对且相对设置的磁铁，磁铁穿过高分子聚合物。黄色光源发出的光线经过高分子聚合物之后形成10～13hz的低频电磁波向容器中的水体辐射40分钟以上后以形成结构改变的小分子水。黄色光源参数为10hz频率，0.05w/cm2；单对磁场强度大于10000高斯；高分子聚合物由高分子有机物与矿物盐混合而成，高分子有机物与矿物盐混合比例为100：25～100：35之间，矿物盐在高分子有机物中均匀悬浮分布，矿物盐在磁场的作用下形成电荷；高分子有机物为聚亚胺基、环氧基树脂、呋喃按照60:30:10的质量比混合形成；矿物盐为能产生高电荷的矿粉，由水晶原石、红玛瑙、绿玉石组成；高分子聚合物规格为高度不小于50mm，直径不小于28mm。

3、另外，专利cn210457604u公开了一种基于动态流场辐射的水生产装置，其辐射部包括沿过流段的周向均匀分布的若干磁体，相邻两块磁体之间设置有光源部，光源部包括光源和介电材料层，介电材料层设置于过流段的外壁上，介电材料层在所述光源的照射下产生远红外线以辐射过流段中的流体，远红外线的波长范围为25～1000μm，远红外线穿过过流段的外壁，例如玻璃，辐射于流体。介电材料层的成分包括稀土、环状硅酸盐、硅酸盐矿物、聚氨酯或环氧聚合物、以及二氧化钛；光源的频率为8-12hz，光照强度为0.05w/cm2；磁场强度大于20000高斯。

4、如us6022479a公开一种用于生产活化液体的装置，发光元件以7.2-8.2hz范围内的频率发射波长在400-800nm范围内的闪光时,并且聚合物中的材料受2500-25000奥斯特磁场的影响，使得材料和聚合物被激发并发射低频振荡，激活容纳在容器中的液体。聚合物包括聚氨酯和环氧树脂；材料包括金属、金属盐、有机化合物、天然矿物和含矿物质，浓度在每100重量份聚合物中为0.04-30重量份的范围内。

5、以上技术对水的活化均是以磁场和电磁辐射激发聚氨酯和/或环氧聚合物聚合物材料实现的，在装置结构上，需要在高分子聚合物外周成对且相对设置磁铁，结构较为复杂。

6、太赫兹波指介于微波和中红外波段的电磁波，频率为0.1-10thz，特点是可以穿透生活中常见的的物质材料，许多生物大分子的振动和转动能级，电介质、半导体材料、超导材料、薄膜材料等的声子振动能级落在thz波段范围，且由于光子能量低，不会造成和离子辐射(x光)一样的危害。太赫兹波在作用于聚合物中的材料，比如晶体材料中的硅、石英、蓝宝石等，可以不受重掺杂状态时物质的影响，助力于低频激活的介电质粒子快速传导至活化液体内的粒子，促使液体提高活性储存能量。所以，聚合物材料因其对太赫兹波的高透过率以及良好的塑形能力，在太赫兹研究中扮演了重要的角色。

7、由于材料的介电特性直接关系着折射率、极化率等重要性质，不同的应用场合通常需要材料呈现出特殊的太赫兹介电响应，一方面可以选取不同的聚合物材料，另一方面以通过多种聚合物的混合实现材料介电性质的调制。

8、聚合物材料合理的选取和设计，是建立在材料太赫兹介电精确表征之上的，利用太赫兹时域光谱系统(thz-tds)对聚合物材料进行透射式太赫兹介电表征时，材料内部空气孔隙的存在会影响表征结果的复现性，同时也会影响共混聚合物介电性质的分析和预测。因此，以landau.lifshitz,looyenga(lll)模型为基础，提出了考虑空气影响的介电分析模型，并选取了在太赫兹研究中广泛使用的聚合物材料聚乙烯(pe)和聚四氟乙烯(ptfe)对模型的有效性和稳定性加以验证，展开了两种材料单质和混合物两方面的介电分析。在太赫兹波透射样品之后的相位变化信息中提取出样品的介电常数，同一种物质制备的样片间太赫兹介电谱存在明显差异，使用包含气隙影响的lll模型处理实验数据后，样品介电常数中空气的介电影响被移除，从而得到了两种材料的本征介电常数。在此基础上，使用测得的本征介电常数和混合物样品中两种材料的体积占比信息代入包含气隙影响的lll模型计算得到了不同配比混合物的太赫兹介电常数的模拟值，并与thz-tds实验获取的实验值进行对比。利用所提出的有效介质模型，在对混合物的太赫兹介电性质测定与分析中，体现了模型的可靠性。可见，介电分析模型可以扩展到更多的高分子材料单质及其混合物的太赫兹介电性质表征中，对太赫兹波段的共混聚合物材料设计具有参考价值。

9、专利cn110482767a公开了利用太赫兹波低频共振进行水活化的处理方法，太赫兹固定源发出不可见光线，光线经由导光环平行射出，作用于装置内盛装的水中，同时，负离子聚合物激活体在光照和磁场的作用下开始工作产生电磁震荡，产生的不可见光线与产生的电磁振荡共同作用于水中，对水进行第一次的活化处理；太赫兹固定源包括光源和光学透镜，光学透镜为凸透镜，光源位于该透镜的焦点处，负离子聚合物激活体由碳酸酯基高分子聚合物壳体、负离子聚合物芯体、钕铁硼强磁三部分组成。该专利虽然公开利用太赫兹波、光照、磁场共同作用下对水活化的技术构思，但并未公开具体的太赫兹波范围、光照强度、磁场强度、负离子聚合物等的具体选择，也未对水活化效果进行验证。

10、专利cn115286870a公开了一种用于制备小分子水的聚丙烯复合材料及其制备方法，利用含有太赫兹波的聚丙烯复合材料短时间浸泡处理的水，实现从大分子团水转变成小分子团水的效果。但该技术需要水直接接触复合材料，复合材料中的各种组分可能进入水中造成水体污染，同样未验证采用该复合材料进行水处理前后的活性变化。

11、专利cn210457817u公开了一种运用太赫兹波段过滤的富氢水净水设备，利用水与太赫兹矿石接触，太赫兹矿石向水辐照太赫兹波，引起水分子团的震动，打断水分子团内的水分子之间的氢键，使水分子团内的水分子分离，从而形成了若干个较小的水分子团，进而提高水分子团的运动速度，实现了大幅提高水体的水活性的效果，增强水分子团的渗透力、扩散力和溶解力。同样，该技术需要水直接接触太赫兹矿石，存在污染问题，且并未验证对水的具体活化效果。

12、以上现有技术，虽然公开了利用太赫兹波对水进行活化处理的构思，但太赫兹波频率为0.1-10thz，没有详细探究不同频率的太赫兹波结合聚合物材料、磁场、光照对水活化性能的具体影响，因此，有必要在现有技术基础上进一步开发更利于水活化处理的技术。

技术实现思路

1、为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的。

2、提供一种聚合物材料，按重量份计，包括以下成分：

3、

4、所述的聚合物由环氧树脂、聚乙烯和聚四氟乙烯组成；所述的金属氧化物选自氧化铁、氧化铝、氧化铜、氧化锌中的至少一种；所述的金属盐选自硅酸钠、硅酸镁、硅酸铝、硅酸铜钡、碳酸镁、酒石酸铜中的至少一种；天然矿物质选自方解石、石英中的至少一种。

5、优选的，金属氧化物、金属盐、天然矿物质、贝壳和玉髓类矿物均为粒径微米级的粉料。

6、优选的，所述的聚合物中环氧树脂、聚乙烯和聚四氟乙烯的质量比为1：(0.5-2)：(1-2)；所述的玉髓类矿物选自光玉髓、玛瑙中的至少一种；优选的，所述的贝壳为大西洋扇贝的贝壳。

7、更优选的，聚合物材料按重量份包括以下成分：聚合物73-76份，金属氧化物8-10份，金属盐6-8份，天然矿物质2-4份，贝壳0.3-0.8份，玉髓类矿物6-7份；聚合物中环氧树脂、聚乙烯和聚四氟乙烯的质量比为1：(1-1.5)：(1.2-1.5)。

8、更优选的，聚合物材料按重量份包括以下成分：聚合物74.0份，氧化铁9.3份，金属盐6.6份，天然矿物质3.1份，大西洋扇贝的贝壳0.5份，玉髓类矿物6.5份。其中，聚合物中环氧树脂、聚乙烯和聚四氟乙烯的质量比为1：1：1.5；属盐由硅酸钠2.2份、碳酸镁2.2份、酒石酸铜2.2份组成；天然矿物质由方解石1份和石英2.1份组成；玉髓类矿物由光玉髓3份、玛瑙3.5份组成。

9、上述聚合物材料的制备方法，依次包括以下步骤：

10、s1：将聚乙烯和聚四氟乙烯加入环氧树脂中混合形成聚合物，再将粒径微米级的金属氧化物、金属盐、天然矿物质、贝壳、玉髓类矿物粉料加入聚合物中混合均匀；

11、s2：按照所需的计量灌装，常温下固化、干燥；

12、s3：置于40℃-60℃温度下烘干。

13、优选的，聚乙烯为高分子量的粉料状聚乙烯，聚四氟乙烯为粉料状聚四氟乙烯。

14、一种水处理方法，将上述的聚合物材料置于磁场强度14000-16000gs的磁场中用发光强度为700-800mcd、频率为7-8hz的光照射，并采用频率0.9-1.0thz的太赫兹波辐射聚合物材料，使聚合物材料产生振荡传导至水中。

15、优选的，发光强度为740-760mcd，光波长为450-550nm；所述的频率为0.95-0.97thz。更优选的，所述的发光强度为750mcd；所述的频率为0.96thz；所述的磁场强度为15000gs。

16、优选的，所述的聚合物材料中设有磁体，所述的磁场由磁体产生。磁体设置于聚合物材料中的方法为，在上述聚合物材料制备方法的步骤s2中，计量灌装后，将磁体置于聚合物材料中，再进行常温下固化、干燥。

17、优选的，所述光照射的光源和太赫兹波辐射的太赫兹波发射源位于聚合物材料的一侧，所述的水位于聚合物材料的另一侧。

18、更优选的，所述的光源为led，聚合物材料位于led照射角度32°内。

19、更优选的，所述的聚合物材料与水之间的间距为3-50cm。

20、一种应用上述水处理方法的太赫兹健康水仪，包括容器和盖体，所述容器的顶部设有注水口，所述的盖体盖合在注水口上；所述的盖体为空腔结构，内部设有控制电路板、太赫兹波发生器、led、聚合物材料载体，聚合物材料载体位于控制电路板下方，太赫兹波发生器与led位于控制电路板和聚合物材料载体之间。

21、控制电路板可连接电源，用于控制太赫兹波发生器、led的开关，并控制led的发光频率为7-8hz，波长为450-550nm。太赫兹波发生器用于发出频率为0.9-1.0thz的太赫兹波，优选为发出频率为0.96thz的太赫兹波。led用于发出发光强度为700-800mcd的光照射聚合物材料，优选为750mcd。聚合物材料载体包括本发明的聚合物材料和盛装聚合物材料的陶瓷杯，陶瓷杯顶部为灌装口，瓷杯底部为透明材质；聚合物材料中设有磁场强度14000-16000gs的永磁体，优选磁场强度15000gs的永磁体。

22、优选的，聚合物材料载体位于led照射角度32°范围内，该照射角度范围内发光强度更稳定；更优选的，陶瓷杯内的聚合物材料的厚度为2-10cm，优选厚度为6cm。

23、本发明的聚合物材料具有介电性质，能够在频率0.9-1.0thz的太赫兹波、磁场强度14000-16000gs的磁场与发光强度为700-800mcd、频率7-8hz光照的共同作用下产生粒子运动(混合运动或共振)，将聚合物材料产生振荡能量传导至水中，从而使水提高活性储存能量，达到活化水的效果。