本发明属于无机非金属材料领域，具体涉及具有净化和活化水功能的材料及其制备方法和应用。
背景技术：
目前，我国淡水资源十分紧缺，又受到城市生活污水、工业废水水体的污染；固体废弃物对水体的污染；酸雨对水体的污染；污水灌溉与大量使用农药化肥对水体的污染；以及温室效应引发的海平面上升，导致海岸带河口地区海水倒灌、咸潮入侵对淡水体的影响和破坏等等，都加剧了我国饮用水环境的恶化。我们人类中有80%的疾病和三分之一的死亡率与饮用水不洁有关，每年因饮用水不洁直接或者间接引起的死亡人数非常多。
由于氢键的作用，水分子不是以单个H2O分子存在的，而是彼此可以结合为大的水分子团。一般水以36～37个水分子构成分子团存在。这种大分子簇团，参与体内生物化学反应差，脂质代谢差。这种水即使再纯，也不能被人体及生物体体内的细胞和染色体很好的吸收。同时，这种环形凝聚结构的水，很容易包藏有毒有害的有机物，使人体的健康遭受损害。
饮用水的质量直接影响着人们的身体健康。目前市场上的纯净水，一般取材于地下水或自来水，运用过滤法、蒸馏法、离子交换法、电渗析法、反渗透法等技术处理制成，去除了杂质，得到了净化，但同时也将人体需要的微量元素一起除掉了，随之出现了矿化技术。经矿化处理后的水含有了丰富的矿化物质和微量元素，较好地解决了这一问题。但是，在水资源特别匮乏的今天，可使污染的水、退化的水恢复原生态成了人们的关注点，如何一并解决饮用水净化和活化问题成了摆在我们面前的新课题。
活化水技术主要是研究水分子的结构变化，可以通过远红外线、高强磁场、超声波等技术高效地将普通水的分子结构变小，成为最有利于人体健康的水分子团结构。
活化水具有很多优点：
（1）活化水的水分子之间的距离被拉大，分子间结合度（表示结合的紧密程度）低，水分子活性大，容易向细胞中渗透。
（2）活化水为短链的小分子团水，其结构更接近人体细胞内的水，容易被细胞吸收，能快速解渴。
（3）活化水溶解于水中的空气量增大，水中富含氧，有补养功能。
（4）溶解力高，可加速清除体内毒素利多余废物，提高免疫力，增强生命活力。
（5）矿物质含量适中，pH值呈中性，避免了矿物质过多过少和pH值偏酸偏碱对人体的危害。
（6）水中对人体有害的余氯、有机化学物质等有害物质含量极少。
针对我国瓶（桶）装水、净水器和分质供水三分天下的行业现状，在中国医促会健康饮用水专业委员会倡导的健康水标准的基础上，我对多功能健康材料及其加工技术进行研究，结合淄博的陶瓷产业优势，研发出了对饮用水进行净化和活系列功能材料。产品经中国广州分析测试中心、广州市白云区疾病预防控制中心、环境试样放射性核种分析实验室等多家权威部门的监测，均达到或超过国家有关标准的要求。
技术实现要素：
针对上述存在的不足，本发明提供了一种具有净化和活化水功能的材料。本发明的具有净化和活化水功能的材料主要用于对饮用水进行净化、活化处理，使水分子微小化、提升溶氧量及抗菌能力，去除水中的重金属离子、余氯等有害物质，有利于人体的心肝脾胃肾及农作物的生长。无需外接电源，价格低寿命长，经济环保。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种具有净化和活化水功能的材料，由以下重量百分比的原料制备而成：
碳酸钙65.0-90%、氧化二钾1.0-10%、三氧化二铁0.5-5%、氧化钙0.1-5%、二氧化钛0.1-2%、二氧化硅0.05-2%、三氧化硫0.01-2%、氧化锰0.01-2%、氧化钡0.005-2%、锶0.005-2%、氧化二铷0.001-1%、氧化铜0.001-1%、三氧化二钇0.001-0.005%。
作为本发明优选地，所述的具有净化和活化水功能的材料，由以下重量百分比的原料制备而成：
碳酸钙83%、氧化二钾7.5%、三氧化二铁2.5%、氧化钙3%、二氧化钛1.2%、二氧化硅0.8%、三氧化硫0.9%、氧化锰0.9%、氧化钡0.03%、锶0.07%、氧化二铷0.007%、氧化铜0.09%、三氧化二钇0.003%。
进一步地，所述的具有净化和活化水功能的材料的制备方法，由以下工艺步骤组成：
（1）称料、破碎、混合：按重量百分比称取碳酸钙、氧化二钾、三氧化二铁、氧化钙、二氧化钛、二氧化硅、三氧化硫、氧化锰、氧化钡、锶、氧化二铷、氧化铜、三氧化二钇，混合后破碎，得到混合粉末；
（2）成型：向步骤（1）得到的混合粉末加入原料总重四分之一的水，搅拌均匀成浓稠状，制成所需的胚体；
（3）烧成：将步骤（2）得到的胚体在常压、温度为700-100℃的干燥环境下烘干3-7h，再进行焙烧35-40h，得到成型胚体；
（4）包装：将步骤（3）制得的成型胚体清洗、晾干、分级、检验、包装、抽检，得到具有净化和活化水功能的材料。
进一步地，所述的具有净化和活化水功能的材料的制备方法，在步骤（1）所述混合粉末是颗粒度为50-100nm的纳米粉末。
进一步地，所述的具有净化和活化水功能的材料的制备方法，在步骤（2）所述胚体为颗粒、芯片、蜂窝、柱或多孔形状。
其中所述多孔形状的具有净化和活化水功能的材料有利于喜氧菌培养，水的接触面更加到位。
进一步地，所述的具有净化和活化水功能的材料的制备方法，在步骤（3）所述焙烧温度为1000-1800℃。
进一步地，所述的具有净化和活化水功能材料在净化和活化水处理中的应用。
进一步地，所述的应用，部分或全部采用所述具有净化和活化水功能的材料制备与水或含水物质能长期和有效接触，具有净化和活化水功能的卫生、环保、营养和保健养生制品。
综上所述，本发明由于采用了上述方案，本发明具有以下优点：
（1）本发明具有净化和活化水功能的材料主要用于水杯或者水箱中，将水加入或者流经装有该材料的容器即可，无需外接电源，使用寿命长，价格低廉，经济环保。
（2）本发明具有净化和活化水功能的材料能够对饮用水进行净化、活化处理，使水分子微小化、提升溶氧量及抗菌能力，去除水中的重金属离子、余氯等有害物质。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清除、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种具有净化和活化水功能的材料，由以下重量百分比的原料制备而成：碳酸钙65.0-90%、氧化二钾1.0-10%、三氧化二铁0.5-5%、氧化钙0.1-5%、二氧化钛0.1-2%、二氧化硅0.05-2%、三氧化硫0.01-2%、氧化锰0.01-2%、氧化钡0.005-2%、锶0.005-2%、氧化二铷0.001-1%、氧化铜0.001-1%、三氧化二钇0.001-0.005%。
上述所述具有净化和活化水功能的材料的制备方法，由以下工艺步骤组成：
（1）称料、破碎、混合：按重量百分比称取碳酸钙、氧化二钾、三氧化二铁、氧化钙、二氧化钛、二氧化硅、三氧化硫、氧化锰、氧化钡、锶、氧化二铷、氧化铜、三氧化二钇，混合后破碎至颗粒度为50-100nm的纳米粉末，得到混合粉末；
（2）成型：向步骤（1）得到的混合粉末加入原料总重四分之一的水，搅拌均匀成浓稠状，制成颗粒、芯片、蜂窝、柱或多孔形状的胚体；
（3）烧成：将步骤（2）得到的胚体在常压、温度为700-100℃的干燥环境下烘干3-7h，再进行焙烧35-40h，焙烧温度为1000-1800℃，得到成型胚体；
（4）包装：用自来水将步骤（3）制得的成型胚体清洗、晾干、分级、检验、包装、抽检，得到具有净化和活化水功能的材料。
本发明制造的不同胚体的系列材料的系列产品功能特点如下：
1、净化功能
（1）抗菌力：经中国广州分析测试中心、广州市白云区疾病预防控制中心对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌进行测试，该陶瓷球对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的24小时杀菌率达到99.8％。
（2）采用本发明具有净化和活化水功能的材料进行处理后的水各项指标均符合GB/T5750.4-2006，即《生活饮用水标准检验方法感官性状和物理指标》（2006）的标准。
2、活化水功能
流经净化和活化水功能的材料的水，能马上聚焦能量，有很好的波动，及丰富的微量元素，具高溶氧，低还原电位特性。同时净化和活化水功能的材料具备良好的磁场，瞬间切断水中的氢键，使原水从13个分子团子束以上的大分子团束水，适时形成5-6个水分子团束的小分子团水。此能态可以长久时间保存，使小分子团水不会恢复成大分子团水。同时使溶解于其中的有毒气体释放。水分子团越小，活性越大，具有很好的健康促进功能，这种水越好喝。
经活化的水外观晶莹剔透，口感甘甜，而且因其分子结构和活化指标独特而且有很强的渗透力、扩散力、溶解力、代谢力、排毒力和补氧的保健功能。饮用活化水能快速调节消除口腔异味、黑眼圈、乌发润发等保健功能。
3.本系列产品的安全检测
（1）放射性核种的测试
经环境试样放射性核种分析实验室测试了净化和活化水功能的材料以伽马能谱仪计测分析，未检测到任何人造伽马放射性核种。
经中国广州分析测试中心测试了利用净化和活化水功能的材料处理后的水，K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、锰、锂、锶、锌、铝、硼酸、硒、矾及重金属元素等均符合GB/T5750.6-2006/1.5的标准、硫酸根离子符合IC（HJ/T84-2001）的标准，其余项目符合GB/T8538-1995的标准。
（2）安全卫生检测
经广州市白云区疾病预防控制中心对该球进行检测，净化和活化水功能的材料符合《生活饮用水输配水设备及防护材料卫生安全评价规范》(2001)标准。
应用本发明系列产品处理饮用水可达到的主要技术指标如下：
不含任何对人体有毒、有害及有异味的物质；
水中余氯含量较少，小于0.3mg/L，过滤型余氯为0mg/L；
水中矿物质含量及比例适合各地区的人体要求；
pH值呈微碱性(7.1～7.6)；
水中溶解氧及二氧化碳含量达到健康饮用水标准，溶氧量提升40%；
长期保持小水分子团(NMR-O17半峰宽≤70Hz)；
水的营养、生理功能(如水的溶解力、渗透力、扩散力、乳化力、洗净力等)较强。
所述具有净化和活化水功能材料在净化和活化水处理中的应用，部分或全部采用所述具有净化和活化水功能的材料制备与水或含水物质能长期和有效接触，具有净化和活化水功能的卫生、环保、营养和保健养生制品。其中所述保健制品有水杯、水瓶、水箱，具体为在生产该保健制品时加入了本发明的净化和活化水功能的材料。
实施例2
一种具有净化和活化水功能的材料，由以下重量百分比的原料制备而成：碳酸钙83%、氧化二钾7.5%、三氧化二铁2.5%、氧化钙3%、二氧化钛1.2%、二氧化硅0.8%、三氧化硫0.9%、氧化锰0.9%、氧化钡0.03%、锶0.07%、氧化二铷0.007%、氧化铜0.09%、三氧化二钇0.003%。
上述所述具有净化和活化水功能的材料的制备方法，由以下工艺步骤组成：
（1）称料、破碎、混合：按重量百分比称取碳酸钙、氧化二钾、三氧化二铁、氧化钙、二氧化钛、二氧化硅、三氧化硫、氧化锰、氧化钡、锶、氧化二铷、氧化铜、三氧化二钇，混合后破碎至颗粒度为70nm的纳米粉末，得到混合粉末；
（2）成型：向步骤（1）得到的混合粉末加入原料总重四分之一的水，搅拌均匀成浓稠状，制成颗粒、芯片、蜂窝、柱或多孔形状的胚体；
（3）烧成：将步骤（2）得到的胚体在常压、温度为850℃的干燥环境下烘干5h，再进行焙烧37h，焙烧温度为1400℃，得到成型胚体；
（4）包装：将步骤（3）制得的成型胚体清洗、晾干、分级、检验、包装、抽检，得到具有净化和活化水功能的材料。其余同实施例1。
为了更好的说明本发明净化和活化水功能的材料所生产的水对人体有益处，有利于人体的心肝脾胃肾，做以下实验。
1、对血液脂质过氧化影响实验
选取15只小鼠，体征相当，平均分成三组，每组5只，第一、第二组小鼠以本发明实施例1、实施例2的材料所生产的水喂养，第三组小鼠以一般水喂养，喂养一个月，采血进行血浆中MDA浓度分析，结果发现以本发明实施例1、实施例2的材料所生产的水所喂食的小鼠血浆中MDA平均浓度较用一般水喂养的小鼠低，而且几乎每一只用本发明净化和活化水功能的材料所生产的水喂养的小鼠的MDA都低于一般水喂养的小鼠。
2、对肝脏的保护作用
选取15只小鼠，体征相当，平均分成三组，每组5只，第一、第二组小鼠以本发明实施例1、实施例2的材料所生产的水喂养，第三组小鼠以一般水喂养，喂养一个月，给每只小鼠注射每公斤4公克的酒精剂量，每天注射一次，连续注射7天，再对小鼠肝脏进行组织切片镜检分析。结果发现，本发明净化和活化水功能的材料所生产的水喂养的小鼠肝脏组织维持正常结构，而已一般水喂养的小鼠肝脏组织明显受损。
3、蔬菜生长差异实验
由广州环保公司专业的蔬菜种植专家在广州地区的温室栽种区，执行了本发明净化和活化水功能的材料所生产的水对蔬菜生长影响实验，进行实验组和对照组共两组实验，在实验过程中唯一不同的田间是对照组使用一般灌溉用水，而实验组使用本发明净化和活化水功能的材料所生产的水灌溉，其余条件均维持相同，栽种时间为5周。实验结果发现，实验组在生长天数上比对照组缩短5天，而产量却比对照组多了17%。
综上所述，本发明具有净化和活化水功能的材料主要用于对饮用水进行净化、活化处理，使水分子微小化、提升溶氧量及抗菌能力，去除水中的重金属离子、余氯等有害物质，有利于人体的心肝脾胃肾及农作物的生长。无需外接电源，价格低寿命长，经济环保。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在没有背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同腰间的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。