矿物质滤料及其制备方法和具有该矿物质滤料的滤芯及该滤芯的水质矿化方法与流程

[0001]
本发明涉及一种水质矿化材料，尤其涉及一种应用于净水器中的矿物质滤料，本发明还涉及该矿物质滤料制作的滤芯及水质矿化方法。


背景技术：

[0002]
随着人们对生活品质的不断提高，对饮用水的认知不断深入。从早前的方便饮用，转变为安全饮用。对应的，相关的净水技术也不断更新，由传统的市政自来水过度为以反渗透技术为核心的纯水机。
[0003]
但是反渗透在解决饮水安全问题的同时，其对水中有益矿物质去除的特点，降低了纯水机产水的健康属性。为了弥补该缺点，矿化滤芯应运而生。其通过向水中释放矿物质，提高水中的矿物质含量。相关文献可以参考申请号为201510496466.x的中国发明专利申请公开《净水器的滤芯材料配比与组合方式》(申请公布号cn105481134a)；还可以参考申请号为201610170022.1的中国发明专利申请公开《五元净化矿物质能量材料》(申请公布号cn106986435a)。
[0004]
当原水进入矿化滤芯中时，矿化材料中包含的微量元素释放到水中，从而达到提高水中矿物质含量的目的。但也存在几个问题：第一、矿物质溶出的速率慢。在进水与矿化滤芯接触的时间中，水中的矿物质含量无法有效提高。有专利通过使用二氧化碳降低进水的ph，从而提高矿物质的析出速率。但此类酸性水的ph下降数值有限，单一使用仍无法彻底解决溶出速率慢的缺陷中，通过在滤芯中融入活性氧分子，促进矿物质释放。但活性氧分子具有极强的氧化性，整个过程为氧化过程，在安全性方面存在隐患。相关文献可以参考申请号为201880048943.8的中国发明专利申请公开《一种用自来水生产矿泉水的方法和家用器具》(申请公布号cn111108068a)。
[0005]
第二、矿物质溶出速率不可控：cn111108068a中，通过将矿化材料加工至微米级的粉末，以达到快速溶出的目的。该工艺虽然加速了溶出，但也带来了溶出速率不可控的风险。


技术实现要素：

[0006]
本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种矿物质溶出速度快的矿物质滤料。
[0007]
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种矿物质溶出速度快的矿物质滤料的制备方法。
[0008]
本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种矿物质溶出速度快的矿物质滤料滤芯。
[0009]
本发明所要解决的第四个技术问题是提供一种矿物质溶出速度快且可调的水质矿化方法。
[0010]
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种矿物质滤料，其特征在于包括矿化材料及包覆于该矿化材料外周的包埋材料两部分组成。
[0011]
作为优选，所述的矿化材料和包埋材料的重量比为1:2～1:10。
[0012]
作为优选，所述的矿化材料为麦饭石、次生石英岩、长石石英砂岩、菱锰矿中的至少的一种。
[0013]
作为优选，所述矿化材料的组分及其重量配比如下：麦饭石20～60份，次生石英石5～40份，长石石英砂岩5～40份，菱锰矿5～30份。
[0014]
作为优选，所述的包埋材料为沸石、碳酸钙、碳酸镁中的至少一种。可以与水体中的二氧化碳作用，从而利于矿化材料溶出。
[0015]
作为优选，所述包埋材料的组分及其重量配比如下：沸石30～60份，碳酸钙10～70份，碳酸镁10～60份。
[0016]
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种矿物质滤料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
[0017]
①
将矿化材料研磨混匀，投入水中，形成悬浊液；
[0018]
②
向悬浊液中，加入包埋材料，搅拌混匀，蒸干水分后得到混合浆料；
[0019]
③
将混合浆料烘干，然后进行球磨处理，制备成料球并干燥；
[0020]
④
将料球放入高温窑中烧制，得到矿物质滤料。
[0021]
作为优选，步骤
④
中所述的烧制条件如下：在氮气保护下，升温至800～1000℃，保温烧制2～4小时。
[0022]
本发明解决上述第三个技术问题所采用的技术方案为：一种具有矿物质滤料的滤芯，其特征在于包括
[0023]
滤壳，具有进水口和出水口；
[0024]
第一隔网，设于前述滤壳内并靠近进水口；
[0025]
第二隔网，设于前述滤壳内并靠近出水口；以及
[0026]
矿物质滤料，设于前述滤壳内并位于第一隔网和第二隔网之间的空间区域内。
[0027]
进一步，所述滤壳的进水口设有微纳米二氧化碳气泡发生器，该微纳米二氧化碳气泡发生器能向进水口提供气泡。
[0028]
作为优选，所述微纳米二氧化碳气泡发生器产生的气泡大小在0.1μm～10μm之间。
[0029]
本发明解决上述第四个技术问题所采用的技术方案为：一种滤芯的水质矿化方法，其特征在于包括如下步骤：
[0030]
原水通过进水管由进水口进入，同时微纳米二氧化碳气泡发生器工作，产生二氧化碳气泡，二氧化碳气泡连同原水进入滤芯并作用于矿物质滤料上，水被矿化后，经过出水口流出，得到矿化水。
[0031]
当需要高浓度矿物质水时，提高微纳米二氧化碳气泡发生器的功率，进水中二氧化碳浓度增加，包埋材料的溶解速率和矿化材料的空化速率增加；当需要低浓度矿物质水时，降低微纳米二氧化碳气泡发生器的功率。
[0032]
与现有技术相比，本发明的优点在于：包埋材料在溶解的过程中，矿化材料会逐步显露出来，起到缓释矿物质的目的。同时，将矿化材料与微纳米气泡结合，提高原水矿化效率。利用包埋材料与二氧化碳会产生化学反应，加快了溶出速率，此外，微纳米气泡在矿化
材料表面局部产生生高温，高压等物理作业，也加快了这个溶出过程，从而整体上提高了溶出速率。可以通过控制微纳米气泡发生器的功率来达到矿物质可控释放的目的。包埋材料选用钙、镁的碳酸盐，溶于水后可为产水中补充上述元素。
附图说明
[0033]
图1为实施例1中滤芯结构示意图。
具体实施方式
[0034]
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0035]
微纳米气泡的气源为含有二氧化碳的气体。
[0036]
矿化滤芯由麦饭石、次生石英岩、长石石英砂岩、菱锰矿、沸石、活性炭颗粒等与碳酸钙、碳酸镁等共混后制备而成。
[0037]
当微纳米气泡进入矿化滤芯后，其中的二氧化碳与矿化滤芯中的碳酸钙反应，形成溶于水的碳酸氢钙，其中包埋的麦饭石、次生石英岩、长石石英砂岩、菱锰矿、活性炭颗粒等有效成分显露出来，从而实现矿物质缓释的作用。
[0038]
溶于水的碳酸氢镁、碳酸氢钙为矿泉水中的重要成分，有益于补充人体所需的成分。
[0039]
实施例1，矿化材料中各组分以下述重量比例称取：麦饭石25％，次生石英石15％,长石石英砂岩40％、菱锰矿20％。包埋材料中沸石50％，碳酸钙25％，碳酸镁25％。矿化材料和包埋材料的重量比为1:5。
[0040]
将上述原料以如下制备方法加工：
[0041]
1)将矿化材料研磨混匀，投入水中，形成悬浊液；
[0042]
2)向悬浊液中，加入包埋材料，搅拌混匀，蒸干水分达到混合浆料；
[0043]
3)将混合浆料烘干，然后进行球磨处理，制备成料球并干燥；
[0044]
4)将料球放入高温窑中，在氮气保护下，升温至800℃，保温烧制4小时，制备得到矿物质滤料。
[0045]
如图1所示，滤芯包括滤壳1、第一隔网3、第二隔网4及矿物质滤料5。滤壳1具有进水口11和出水口12；第一隔网3设于前述滤壳1内并靠近进水口11；第二隔网4设于前述滤壳1内并靠近出水口12；矿物质滤料5采用实施例1制得的矿物质滤料5，设于前述滤壳1内并位于第一隔网3和第二隔网4之间的空间区域内。滤壳1的进水口11设有微纳米二氧化碳气泡发生器2，该微纳米二氧化碳气泡发生器2能向进水口11提供气泡。
[0046]
当需要高浓度矿物质水时，提高微纳米二氧化碳气泡发生器的功率，进水中二氧化碳浓度增加，包埋材料的溶解速率和矿化材料的空化速率增加；当需要低浓度矿物质水时，降低微纳米二氧化碳气泡发生器的功率。
[0047]
将进水流量控制在2.5l/min时，打开微纳米二氧化碳气泡发生器，设定气泡大小为0.1～1μm，对进水进行矿化。
[0048]
实施例2，矿化材料中各组分以下述重量比例称取：麦饭石30％，次生石英石15％,长石石英砂岩30％、菱锰矿25％。包埋材料中沸石50％，碳酸钙20％，碳酸镁30％。矿化材料和包埋材料的重量比为1:10。
[0049]
将上述原料以如下制备方法加工：
[0050]
1)将矿化材料研磨混匀，投入水中，形成悬浊液；
[0051]
2)向悬浊液中，加入包埋材料，搅拌混匀，蒸干水分达到混合浆料；
[0052]
3)将混合浆料烘干，然后进行球磨处理，制备成料球并干燥；
[0053]
4)将料球放入高温窑中，在氮气保护下，升温至1000℃，保温烧制2小时，制备得到矿物质滤料。
[0054]
利用矿物质滤料制作的滤芯参考实施例1。
[0055]
将进水流量控制在2.5l/min时，打开微纳米二氧化碳气泡发生器，设定气泡大小为1～10μm，对进水进行矿化。
[0056]
实施例3，矿化材料中各组分以下述重量比例称取：麦饭石60％，次生石英石10％,长石石英砂岩5％、菱锰矿5％。包埋材料中沸石60％，碳酸钙25％，碳酸镁15％。矿化材料和包埋材料的重量比为1:2。
[0057]
将上述原料以如下制备方法加工：
[0058]
1)将矿化材料研磨混匀，投入水中，形成悬浊液；
[0059]
2)向悬浊液中，加入包埋材料，搅拌混匀，蒸干水分达到混合浆料；
[0060]
3)将混合浆料烘干，然后进行球磨处理，制备成料球并干燥；
[0061]
4)将料球放入高温窑中，在氮气保护下，升温至1000℃，保温烧制4小时，制备得到矿物质滤料。
[0062]
利用矿物质滤料制作的滤芯参考实施例1。
[0063]
将进水流量控制在2.5l/min时，打开微纳米二氧化碳气泡发生器，设定气泡大小为1-10μm，对进水进行矿化。
[0064]
实施例4，矿化材料中各组分以下述重量比例称取：麦饭石40％，次生石英石15％,长石石英砂岩30％、菱锰矿25％。包埋材料中沸石30％，碳酸钙60％，碳酸镁10％。矿化材料和包埋材料的重量比为1:2。
[0065]
将上述原料以如下制备方法加工：
[0066]
1)将矿化材料研磨混匀，投入水中，形成悬浊液；
[0067]
2)向悬浊液中，加入包埋材料，搅拌混匀，蒸干水分达到混合浆料；
[0068]
3)将混合浆料烘干，然后进行球磨处理，制备成料球并干燥；
[0069]
4)将料球放入高温窑中，在氮气保护下，升温至1000℃，保温烧制4小时，制备得到矿物质滤料。
[0070]
利用矿物质滤料制作的滤芯参考实施例1。
[0071]
将进水流量控制在2.5l/min时，打开微纳米二氧化碳气泡发生器，设定气泡大小为1-10μm，对进水进行矿化。
[0072]
对比例，矿化材料中各组分以下述重量比例称取：麦饭石30％，次生石英石15％,长石石英砂岩30％、菱锰矿23％。包埋材料中沸石60％，碳酸钙20％，碳酸镁20％。矿化材料和包埋材料的重量比为1:8。
[0073]
将上述原料以如下制备方法加工：
[0074]
1)将矿化材料研磨混匀，投入水中，形成悬浊液
[0075]
2)向悬浊液中，加入包埋材料，搅拌混匀，蒸干水分达到混合浆料；
[0076]
3)将混合浆料烘干，然后进行球磨处理，制备成料球并干燥
[0077]
4)将料球放入高温窑中，在氮气保护下，升温至900℃，保温烧制3小时，制备得到矿物质滤料。
[0078]
利用矿物质滤料制作的滤芯参考实施例1。
[0079]
将进水流量控制在2.5l/min时，关闭微纳米二氧化碳气泡发生器，对进水进行矿化。
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表1：各实施例中，矿化单元产水中微量元素与微纳米气泡尺寸关系表
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