制造富氫水合金陶瓷材料及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)保新材料技術領域，具體涉及一種制造富氫水合金陶瓷材料及其制 備方法和應用。
【背景技術】
[0002] 醫(yī)學研究表明很多疾病，包括衰老在內都是由于體內積累了沒法及時清除的自由 基造成的。自由基是人體細胞在代謝過程中產生一類非?；顫?、有很強氧化作用的化學物 質，也叫活性氧。自由基攻擊生命大分子會造成組織細胞損傷，是引起機體衰老的根本原 因，也是誘發(fā)腫瘤等惡性疾病的重要起因。過多的活性氧自由基會產生破壞行為，導致人體 正常細胞和組織的損壞，從而引起多種疾病，如心臟病、老年癡呆癥、帕金森病和腫瘤等。此 外，外界環(huán)境中的陽光輻射、空氣污染、煙塵、農藥等都會促使人體產生更多活性氧自由基， 導致核酸突變，這是人類衰老和患病的根源。
[0003] 而含氫氣的水具有清除生物體內自由基的功效。氫氣本身就是一種最佳抗氧化 劑，因為氫氣分子很微細，進入體內能快速滲透至全身，并穿透細胞膜，帶走當中很難消除 的惡性活性氧，將其合成水排出體外，而不會影響其它良性活性氧及身體功能的運作。最重 要的是能把被破壞及氧化了的細胞復原。水中的"氫"具有最強的還原能力，我們常吃的大 部分抗氧化劑，如維他命，并不容易穿過細胞膜，且不能針對性地只把惡性活性氧消滅，更 何況吃下大量維他命，亦難于體內儲存及吸收。根據(jù)日本太田成男教授所做的實驗分析，氫 氣的抗氧化能力及細胞復原能力是目前為止最厲害的。
[0004] 富氫水，顧名思義就是富含氫氣的水，日文是"水素水"。富含氫離子的水素水 (HydrogenWater)，S卩為氫還原水，與普通的水不同，通過其還原力，可清除體內過剩的活 性氧（氧自由基）。富氫水不僅潔凈，有氫有能量，都是呈現(xiàn)小分子活水團，還可凈化血液， 使血液暢通，代謝旺盛，預防多種疾病，增進人體健康。2007年7月，日本醫(yī)科大學學者在 《自然醫(yī)學》報道，動物呼吸2%的氫氣就可有效清除自由基。
[0005] 目前制造富氫水技術主要有以下三種：一是直流電電解水制備氫氣，產生的氫氣 部分溶于水中成為富氫水；二是將氫氣直接充入水中制備成含氫的富氫水；三是天然陶瓷 材料微電解制備氫氣，產生的氫氣溶于水中成富氫水。以上三種方法各有優(yōu)缺點，其中直流 電電解制氫技術比較成熟，但制造成本高，易產生臭氧異味等缺點，導致該產品市場推廣比 較緩慢。如專利201510126957. 5, 一種便攜式富氫水杯；專利201410679373. 6, 一種富氫水 棒；專利201280061730. 1，水素水制造裝置。這些專利中介紹的方法，存在制造成本較高， 且在制造富氫水的同時易產生臭氧，導致水中異味較大，缺少微量元素和弱堿性，短時間內 就還原為普通水等缺點。但電解水制氫技術可制備得到高濃度氫水，適合作為治療用水，但 作為日常飲用富氫水進行保健，反而不利于身體健康。
[0006] 將氫氣充入水中制備的富氫水，存在存儲困難和氫揮發(fā)等問題，有一定的局限性， 只能用于制備成袋裝或灌裝的氫水銷售。例如，專利CN201410166247. 0, 一種富氫水的制備 工藝，將復合材料混合物加熱制成富氫水球，裝入密閉的反應罐中，通入脫氣后的純凈水， 攪拌制得富氫水，經過濾灌裝制成。制成的水中氫分子含量是普通弱堿性離子水的20倍。 但該方法只能進行灌裝儲存，不能隨時隨地制備氫水，且攜帶不方便。
[0007] 天然陶瓷材料微電解制氫，一般采用托瑪琳（電氣石）、金屬鎂粉等材料復合或 直接采用鎂顆粒、鎂棒等活波金屬微電解制備氫水，但以上材料存在時效性差，制氫含量 低，堿性不可控，且易析出沉淀物等缺點，嚴重影響水的口感。同時，鎂顆粒和鎂棒等活波 金屬極易在空氣環(huán)境下氧化，一旦氧化后基本不再起作用，且在水中易溶出過量的鎂離子， 導致水中鎂離子超標。就目前市場情況看，以上產品質量參差不齊，功能效果不理想。經 查詢，還沒有發(fā)現(xiàn)直接采用鎂顆粒或鎂棒進行制氫的文獻或專利文件等，有專利可制造 負電位水和堿性小分子水。例如專利CN201510008767. 3, 一種抗菌負電位球及制備方法 及應用；專利CN201010618600. 6,復合抗菌遠紅外麥飯石多孔陶瓷球及制備方法；專利 200910199142. 4, 一種能夠產生負電位的組合物及制備方法與應用。
[0008] 如何應用天然礦物陶瓷材料，制造出有利于人體健康的富氫水成為現(xiàn)有技術中亟 待解決的問題。

【發(fā)明內容】

[0009] 針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種制造富氫水合金陶瓷材料，具有 制造弱堿水、負電位水和富氫水三大功能，還具有抗菌和活化水作用；本發(fā)明同時提供其制 備方法和應用方法。
[0010] 本發(fā)明所述的制造富氫水合金陶瓷材料，由如下重量份數(shù)的原料制成：基材組分 30-85份、富氫組分20-60份、抗菌組分2-25份和粘結劑3-30份；
[0011] 其中，
[0012] 基材組分由電氣石、水元石、氧化硅、氧化鈣和沸石制成；
[0013] 富氫組分由金屬鎂粉、氧化鎂粉和KDF合金粉末制成；
[0014] 抗菌組分由氧化鋅、氧化鈦和氧化鈰制成；
[0015] 粘結劑為高純蒸餾水、羧丙基纖維素或膨潤土中的一種或幾種。
[0016] 其中：
[0017] 基材組分由如下重量百分數(shù)的原料制成：
[0018] 電氣石20-45 %、水元石10-30 %、氧化硅20-45 %、氧化鈣10-35 %和沸石 10-30 %〇
[0019] 富氫組分由如下重量百分數(shù)的原料制成：
[0020] 金屬鎂粉20-60%、氧化鎂粉20-60%和KDF合金粉末10-50%。所述的金屬鎂粉、 氧化鎂粉和KDF合金粉末的粒徑為30-100ym。
[0021] 抗菌組分由如下重量百分數(shù)的原料制成：
[0022] 氧化鋅20-50 %、氧化鈦20-50 %和氧化鈰5-30 %。
[0023] 粘結劑優(yōu)選為由如下重量百分數(shù)的原料制成：
[0024] 高純蒸餾水30-65%、羧丙基纖維素10-30 %和膨潤土 20-50%。
[0025] 所述的制造富氫水合金陶瓷材料的制備方法，包括如下步驟：
[0026] (1)預處理：
[0027] 將電氣石、水元石、氧化硅、氧化鈣和沸石混合研磨6-10h，至粉體粒徑< 500ym， 得基材組分；
[0028] 將氧化鋅、氧化鈦、氧化鈰混合研磨6-10h，至粉體粒徑< 50ym，得抗菌組分；
[0029] 將金屬鎂粉、氧化鎂粉和KDF合金粉末混合，得富氫組分；
[0030] 將高純蒸餾水、羧丙基纖維素和膨潤土混合，得粘結劑；
[0031] (2)混料：將基材組分、富氫組分和抗菌組分按配料比加入混料機，混合1-5小 時；
[0032] (3)成型：將步驟（2)制備得到的混勻的物料加入到成球機或沖壓機成型，成型過 程不斷噴灑粘結劑；
[0033] (4)烘焙、篩選：將步驟（3)制備得到的成型后物料進行烘焙、篩選，即得所述的制 造富氫水合金陶瓷材料。
[0034] 其中：烘焙溫度為150-480°C，烘焙時間為0? 5-2h。
[0035] 所述的制造富氫水合金陶瓷材料形狀為顆粒型、圓片型、柱型、方塊型、管型或心 型。
[0036] 所述的制造富氫水合金陶瓷材料的應用，應用到凈水器、凈水壺、水杯產品中，還 能夠用于除臭除污、水產養(yǎng)殖、花卉種植、保健和美容產業(yè)中。
[0037] 本發(fā)明制備方法中，基材組分、富氫組分和抗菌組分分開混料，避免了各組分材料 之間因粒徑不一致而導致的經濟性差和融合不充分等缺點。由于基材組分主要以天然礦石 粉體材料混料研磨制成，要求粒徑小于500微米，主要是考慮該粒徑范圍具有較好的功能 性和經濟性。富氫組分由金屬鎂粉、氧化鎂粉等材料制成，由于金屬鎂易燃，常規(guī)研磨存在 一定的危險性，直接采取采購市售鎂粉、氧化鎂粉和KDF合金粉末進行混料復合，可避免與 基材組分中其它材料混料不均勻等情況出現(xiàn)?？咕M分各材料要求粉體粒徑越小越好，所 以將抗菌組分原料混合研磨至粒徑小于50微米，才能發(fā)揮其更好抗菌性能。這樣根據(jù)各材 料性能和經濟性來考慮，通過分開混料研磨達到所要求的粒徑，然后進行組分復合，既能發(fā) 揮各材料的功能，又有較好的經濟性。
[0038] 本發(fā)明中抗菌組分要求混料研磨粒徑小于50微米，是因為組分中氧化鋅、氧化鈦 和氧化鈰要達到亞微米或納米級才能更好的發(fā)揮出抗菌功效。
[0039] 本發(fā)明基材組分要求混料研磨粒徑小于500微米，是基于組分中各成分的性能穩(wěn) 定性和經濟性來考慮。
[0040] 本發(fā)明基材組分添加了沸石礦物材料，主要是沸石具有天然的微孔結構，比表面 積非常大。沸石與電氣石、水元石、氧化硅和氧化鈣混合充分后，再與富氫組分和抗菌組分 混料，經低溫焙燒后制成的合金陶瓷材料具有較多的微孔結構。在該材料的微孔架構分布 著無數(shù)個微米級和納米級的孔道及微孔，加大了各功能原材料與水的接觸面積，從而增強 了本發(fā)明合金陶瓷材料對水進行微電解的效率。合金陶瓷材料的比表面積比同類產品多大 50-100 倍。
[0041] 本發(fā)明基材組分添加電氣石和水元石礦物材料，是利用該材料在水中的活化水作 用，其自身自極化特性而釋放出