一种复合矿化材料及其制备方法和应用与流程

本技术涉及一种复合矿化材料及其制备方法和应用，属于净水用矿化材料。

背景技术：

1、人类的正常生命活动离不开水，饮用水的安全关乎着整个人类的健康发展，目前为了提高饮用水安全，消费者往往自行安装净化装置实现水质的净化，例如采用反渗透净水机或含有净水滤芯的产品得到可直接引用的纯净水。

2、先前的净化装置虽然能够降低水质中的杂质，但是无法提供矿化水，因此研究人员通过在净化装置中加入矿化滤芯以实现向净化水中溶入矿物元素，从而满足人体所必须微量元素的需求。然而目前的矿化滤芯采用的矿石存在某些金属元素或有机物超标的风险，影响用水安全；另外目前矿化滤芯的溶出量巨大，后期溶出量微乎其微，难以维持一种较为稳定的矿物元素的溶出，从而使得新更换的滤芯与使用一段时间的滤芯处理的水中矿物质差异性较大，故缺乏一种矿物质平稳渗透的矿化材料，并且由于溶出量巨大，添加矿化滤芯的净水装置相比于未添加矿化滤芯的净水装置更易结垢，影响正常出水，降低净化装置的使用寿命。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，提供了一种复合矿化材料及其制备方法和应用，该方法制备得到的复合矿化材料能够解决天然矿石中金属元素和有机物超标的问题，并且可实现矿物质平稳溶出，降低结垢，提高净水装置的使用寿命。

2、根据本技术的一个方面，提供了一种复合矿化材料，按重量份数计，其包括：

3、矿化料5-15份、基础材料15-25份，所述矿化料选自含锶矿化料、含锌矿化料、含偏硅酸矿化料、含碳酸盐矿化料中的至少一种，所述含锶矿化料中锶的含量不低于0.05％，所述含锌矿化料中锌的含量不低于0.5％，所述含偏硅酸矿化料中硅酸盐的含量不低于3％，所述含碳酸盐矿化料中碳酸盐的含量不低于5％；

4、所述矿化料中铅、镉、铬、汞、砷元素的含量均低于0.005％；

5、所述基础材料中si元素含量为15-50％，o氧元素含量为5-30％，c元素含量为5-30％。

6、上述复合矿化料中采用基础材料作为主体，能够作为矿化材料的核心载体，矿化材料与基础材料形成络合、拮抗作用，分布在基础材料表面、孔隙中，该基础材料的添加主要作为负载载体，基础材料的含量高于矿化料，能够促进矿化料呈缓慢溶出，会使得矿物质的溶出速率有规律性，从而实现矿物质的相对平稳溶出；能够根据实际需要，将矿化料选自含锶矿化料、含锌矿化料、含偏硅酸矿化料、含碳酸盐矿化料中的至少一种，从而实现上述矿物质的溶出。含锶矿化料中锶的含量不低于0.05％，能够使得纯水经过后锶离子浓度≥0.2mg/l，满足矿泉水国标；含锌矿化料中锌的含量不低于0.5％，能够使得纯水经过后锌离子浓度≥0.05且≤0.2ppm；含偏硅酸矿化料中硅酸盐的含量不低于3％，能够使得纯水经过后偏硅酸浓度≥0.5ppm，含碳酸盐矿化料中碳酸盐的含量不低于5％，能够实现对纯水的碱化，使得纯水经过后ph提高0.5-1，得到弱碱矿泉水。

7、可选地，所述矿化料至少选自重量比为8：2的含锶矿化材料和含锌矿化材料。

8、采用该方案至少能够满足锶元素和锌元素的同时释放，并且两种元素的释放均符合人体的吸收规律，锶能促进骨骼发育维持人体正常功能，预防心血管疾病等；锌是人体必需的微量元素，促进生长发育，且是人体多种合成酶的主要成分。

9、可选地，所述矿化料选自重量比为8：2：2：1.4的含锶矿化料、含锌矿化料、含偏硅酸矿化料和含碳酸盐矿化料。

10、上述物质组成的复合矿化材料，能够得出多种矿物质的复合型饮用水：锶、锌、偏硅酸，且可满足弱碱性功能。

11、可选地，所述矿化料的粒径为80-200目时，所述基础材料的粒径为60-300目，且所述复合矿化材料还包括粒径为60-300目的60-100份活性炭粉，所述复合矿化材料制成碳棒。

12、上述制备的碳棒能够置于净水装置中进行使用，提高净化水中矿物质元素的含量及用水安全性。

13、可选地，所述矿化料的粒径为1-5mm时，所述基础材料的粒径为0.5-5mm，所述复合矿化材料作为矿化颗粒直接填装于滤芯内。

14、上述矿化颗粒装填与滤芯内可用于净水装置、热水器、保温杯等用品，均可实现饮用水的再矿化功能，得到健康饮用水。

15、根据本技术的另一个方面，提供了上述任一项所述的复合矿化材料的制备方法，包括下述步骤：

16、(1)从天然矿石中挑选含锶矿石、含锌矿石、含偏硅酸矿石、含碳酸盐矿石，分别将上述矿石粉碎，并分别在600-800℃下烧制1-4h；

17、(2)将烧制完成的矿石分别置于纯水中浸泡，之后再分别进行碳酸化处理，风干后进行成分分析，筛选得到所述含锶矿化料、含锌矿化料、含偏硅酸矿化料、含碳酸盐矿化料和基础材料；

18、(3)将所述矿化料和基础材料再次粉碎，按照重量配比混合，即得所述复合矿化材料。

19、天然矿石经过初步筛选、粉碎、烧制、浸泡和碳酸化处理之后再次筛选得到相应的矿化料和基础材料，例如含锶矿石经过初步筛选、粉碎、烧制、浸泡和碳酸化处理步骤之后，再进行成分分析，筛选得出相应的矿化料和基础材料，以用于后续复合矿化材料的制备。

20、步骤(1)中的粉碎是为了提高烧制效率、降低能耗，便于将矿石中的有害有机物和金属元素初步剔除，得到安全可靠的矿化料，该烧制时间和温度可以根据矿石的性质进行设置，当天然矿石c/o含量超过5％时，烧制时间适当提高，烧制温度需适当延长，尽可能将矿石中本身含有的有机成分烧尽，当孔隙率超过3m2/g的矿石时，烧制时间可适当减少，降低能耗。

21、烧制温度能够影响复合矿化材料过水浸泡溶解性总固体(tds)的量

22、例如，烧制温度可以为600℃、610℃、620℃、630℃、640℃、650℃、660℃、670℃、680℃、690℃、700℃、710℃、720℃、730℃、740℃、750℃、760℃、770℃、780℃、790℃、800℃以及之间任一温度。烧制时间可以为1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h以及之间任一时间。

23、可选地，步骤(1)中矿石粉碎后粒径不大于5mm。

24、可选地，步骤(2)中在纯水中的浸泡时间为12-72h。例如浸泡时间可以为12h、16h、20h、24h、28h、32h、36h、40h、44h、48h、52h、56h、60h、64h、68h、72h以及之间任一时间。

25、烧制后的矿石在纯水中浸泡能够使得矿化料中伴生c/o烧制后形成的粉末或者无机盐类溶解在纯水中、基础材料中c/o或者青苔等有机物烧制后的残渣溶解在水中，从而提高矿化料的洁净度，便于后续碳酸化处理的顺利进行，也能够为矿物质的相对平稳溶出奠定基础。

26、可选地，步骤(2)中的碳酸化处理为：纯水冲洗后持续通入二氧化碳气体保持水中二氧化碳一直处于饱和溶解状态，进行碳酸化清洗处理，该过程持续时间1-4h。

27、例如，碳酸化处理时间可以为1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h以及之间任一时间。

28、上述碳酸化清洗处理是为了使得材料中表面的碳酸钙变成碳酸氢钙溶解出来，碳酸化处理的时间小于1h，则会表面清洗不完善，碳酸化处理的时间大于4h，则会溶解过多损失较多材料；另外在烧制之后进行的碳酸化处理还能够提高矿物质的稳定性，能够实现元素较为平稳的溶出。

29、上述天然矿石可以选自以下地区：海南澄迈火山岩、彭山长寿泥岩、西藏白云岩、天山玄武岩、长白山玄武岩、昆仑山千枚岩、天山灰岩、四明山沸石贡嘎山橄榄石、昆仑山玉质碳酸岩、天山麦饭石、广西白云岩。

30、可选地，所述复合矿化材料具有平稳的锶离子析出浓度，2000l后产水锶离子析出浓度相较初始产水锶离子析出浓度的溶出衰减≤0.4ppm。

31、根据本技术的再一个方面，提供一种净水机，应用上述的复合矿化材料或上述制备方法得到的复合矿化材料，所述净水机设有净化滤芯，所述复合矿化材料制成的碳棒、所述复合矿化材料制成的矿化颗粒安装于所述净化滤芯的净水输出端；或，所述净水机设有ro滤芯，所述复合矿化材料制成的碳棒、所述复合矿化材料制成的矿化颗粒安装于所述ro滤芯的中心管内。

32、本技术的有益效果包括但不限于：

33、1.本技术的复合矿化材料，根据矿化料种类及份数的设置，可根据需要溶出多种矿物质，实现纯净水再矿化功能的同时满足不同人群的用水需求，并且不含有超标的金属元素和有机物，提高用水安全可靠性。

34、2.本技术的的复合矿化材料，能够根据使用需求设置为不同粒径，并且基础材料的粒径随之调整用于制备碳棒或直接填装于滤芯中，从而提高矿化材料的应用场景。

35、3.根据本技术的复合矿化材料的制备方法，对筛选后的矿石进行煅烧、纯水浸泡和碳酸化处理去除有害物质并稳定矿物质元素，得到安全可靠的多组分矿化料，上述处理能够使得矿物质平稳溶出，降低净水装置的结垢，延长净水装置的使用寿命。