本发明属于环保新材料
技术领域：
，具体涉及一种高活性多元素岩矿复合材料及其制备方法。
背景技术：
：自由基是人体细胞在代谢过程中产生一类非常活泼、有很强氧化作用的化学物质，也叫活性氧。医学研究表明很多疾病，包括衰老在内都是由于体内积累了没法及时清除的自由基造成的。富氢水可以满足人体和生物体内清除活性氧对氢气的需求。富氢水通过其还原力，可清除体内过剩的活性氧(氧自由基)。富氢水不仅洁净，有氢有能量，都是呈现小分子活水团，还可净化血液，使血液畅通，代谢旺盛，预防多种疾病，增进人体健康。2007年7月，日本医科大学学者在《自然医学》报道，动物呼吸2％的氢气就可有效清除自由基。目前，制造富氢水技术主要有以下三种：一是直流电电解水制备氢气，产生的氢气部分溶于水中成为富氢水；二是将氢气直接充入水中制备成含氢的富氢水；三是天然陶瓷材料微电解制备氢气，产生的氢气溶于水中成富氢水。以上三种方法各有优缺点，其中，直流电电解制氢技术比较成熟，但制造成本高，易产生臭氧异味等缺点，导致该产品市场推广比较缓慢。将氢气充入水中制备的富氢水，存在存储困难和氢挥发等问题，有一定的局限性。天然陶瓷材料微电解制氢，一般采用托玛琳(电气石)、金属镁粉等材料复合或直接采用镁颗粒、镁棒等活波金属微电解制备氢水，但其材料存在时效性差，制氢含量低，碱性不可控，且易析出沉淀物等缺点，严重影响水的口感。就目前市场情况看，以上产品质量参差不齐，功能效果不理想。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，有补氧功能。(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，避免了矿物质过多过少对人体的危害。(6)水中对人体有害的氘含量极少。一些自然界稀有元素来讲，对于人体有不可取代的作用。微量元素对人体具有重要的保健功能，国内外的专家和医学界早有诸多临床研究和论述；美国著名化学家莱纳德·鲍林博士强调：所有的疾病均因缺乏微量元素引起，没有微量元素矿物质，人体中的酶与纤维素的功能将大大降低。日本医学博士野岛尚武说：微量元素缺乏是万病之源；现代自然界微量元素的失衡，导致我们的饮用水中严重缺乏锌、锶、锂等。这些微量元素在人体内不易储存，短期或阶段性补充的话，难以实现其作用；如果通过食补或药补的话，不仅难以选择，也难以长期维持服用，而人们每天都要饮用大量的水，如果通过饮水进行补充锌、锶、锂等矿物元素，则长期性和延续性可以保证。但是，锌、锶、锂很难直接添加到水中，如果控制不好，还有可能中毒。如何应用天然矿物陶瓷材料，制造出有利于人体健康的富含微量元素的含氢活化水成为现有技术中亟待解决的技术问题。技术实现要素：针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种高活性多元素岩矿复合材料，具有制造富氢水功的功能，并且还能活化水、降低氧化还原电位、溶出微量元素；本发明还提供其制备方法。本发明所述的高活性多元素岩矿复合材料，由如下重量份数的原料制成：富氢水瓷20-50份、改性白云岩5-10份、改性天青石5-10份、改性麦饭石5-20份、木鱼石粉3-8份、负离子粉5-10份、三维石墨烯1-3份、抗菌剂3-5份和粘结剂5-20份。优选地，由如下重量份数的原料制成：富氢水瓷35份、改性白云岩8份、改性天青石8份、改性麦饭石15份、木鱼石粉6份、负离子粉8份、三维石墨烯2份、抗菌剂4份和粘结剂12份。其中：所述的富氢水瓷为尺寸小于100μm的粉体，10克粉体在1升水中产生的氢含量达到300-800ppb。富氢水瓷是一种新型的微电解制氢陶瓷材料，在水中瞬间产生氢气，并使水变成具有负氧化还原电位的小分子团水。经测试，10克富氢水瓷材料在1升水中，1分钟时间可使水的氧化还原电位达到-150mv。所述的富氢水瓷为山东木齐健康科技有限公司市售产品。在配方中加入富氢水瓷，是利用其在水中产生氢气，氢气是强还原剂，可瞬间改变水质生成具有负氧化还原电位的水。所述的改性白云岩通过以下方法制备：将天然白云岩破碎，利用cacl2和mgcl2的混合溶液在超声波清洗仪中洗涤2小时，再浸泡12小时，然后在空气中80℃干燥，再在二氧化碳气体中以200℃焙烧2-3小时，冷却，得到改性白云岩。所述的天然白云岩产自广西巴马，含菱锶矿，能够溶出锶元素。所述的改性天青石通过以下方法制备：将天青石放入煅烧炉中，在550-570℃下煅烧2-4小时，冷却到常温，粉碎成50-100目后放入12-15％盐酸溶液中浸泡2-3小时，过滤出天青石粉末，清水洗净并烘干，得到改性天青石粉末。天青石富含锶，水是很活泼的溶剂，能溶出天青石中的锶，使水中增加了对人体有益的微量元素锶。所述的改性麦饭石通过以下方法制备：将天然麦饭石破碎，在280-300℃条件下活化2-3小时，然后使用微波强度80％进行改性，辐射10-15min，再利用去离子水在超声波清洗仪中洗涤2小时，干燥，得到改性麦饭石。麦饭石是一种含有多种对人体有益的微量矿物元素的矿石，其具有良好的吸附作用和溶解矿物质的功能。其主要作用是往水中释放金属离子，如钙、镁、钠、锌、硫酸盐等。木鱼石中含有se、cu、zn、fe、mn、sr、co、ni、v、cr、li和f等10多种人体必需的微量元素。所述的负离子粉的释放量为500-2000个/cm3。在配方中加入负离子粉，是利用负离子材料在水中释放负离子，利用其对水的震荡活化效应。材料中释放的负离子在水中通过震荡将大分子团水震荡裂变成小的分子团水，使水变成具有渗透力超强的小分子团活性水，有利于氢分子的吸收。所述的负离子粉优选山东木齐健康科技有限公司市售产品。所述的三维石墨烯不同于普通的二维石墨烯，具有非常大的比表面积和中空体积，因而能够提供大量的吸附活性位点，具有非常大的吸收空间，能够将氢分子吸附在两侧，具有很高的储氢容量，增大氢组分在水中的含量。所述的抗菌剂由如下重量百分数的原料制成：纳米氧化锌30-60％、氧化铈10-30％、氧化钛10-30％和氧化银10-30％。所述的粘结剂为羟丙基纤维素和膨润土。优选地，所述的羟丙基纤维素和膨润土的质量比为2-3：1。本发明所述的高活性多元素岩矿复合材料的制备方法，包括以下步骤：1)将粘结剂以外的原料按配比混合均匀，研磨至粒径小于50微米；2)加入粘结剂造粒成球，然后，进行烘焙，烘焙温度为420-480℃，烘焙时间为4-5小时；3)筛选，得高活性多元素岩矿复合材料。本发明采用烘焙固化技术，可让各组分材料充分融合，制备成微孔结构，增大与水的接触面积，同时可缓释析出微量元素等。本发明制备得到的高活性多元素岩矿复合材料经山东省疾病预防控制中心检测，根据《生活饮用水输配水设备及防护材料卫生安全评价规范》(2001)，检验方法采用《生活饮用水检验规范》(2001)，将高活性多元素岩矿复合材料浸泡时间24±1h，浸泡温度25±5℃。结果表明：颜色、浑浊度、臭和味、肉眼可见物、ph、溶解性总固体、耗氧量、砷、镉、铅、汞、三氯甲烷、挥发酚类等指标均符合标准规范要求。市政自来水orp值为354mv，按质量比：1份高活性多元素岩矿复合材料与10份水比例，加入所述高活性多元素岩矿复合材料浸泡5min后，降低≥-320mv；蒸馏水orp值为8mv，按质量比：1份高活性多元素岩矿复合材料与10份水比例，加入所述高活性多元素岩矿复合材料浸泡5min后，降低≥-320mv。综上所述，本发明的有益效果如下：(1)本发明通过对天然岩石材料进行改性，并对其合理配比，制备的高活性多元素岩矿复合材料具有制造富氢水功的功能，并且还能活化水、降低氧化还原电位、溶出微量元素。(2)本发明采用三维石墨烯，三维石墨烯不同于普通的二维石墨烯，具有非常大的比表面积和中空体积，因而能够提供大量的吸附活性位点，具有非常大的吸收空间，能够将氢分子吸附在两侧，具有很高的储氢容量，增大氢组分在水中的含量。(3)本发明所述的制备方法，具有易于工业化生产、经济效益好等优点。具体实施方式下面结合实施例对本发明做进一步说明。实施例中用到的所有原料除特殊说明外，均为市购。实施例中采用的部分原料如下：改性白云岩通过以下方法制备：将天然白云岩破碎，利用cacl2和mgcl2的混合溶液在超声波清洗仪中洗涤2小时，再浸泡12小时，然后在空气中80℃干燥，再在二氧化碳气体中以200℃焙烧2.5小时，冷却，得到改性白云岩。改性天青石通过以下方法制备：将天青石放入煅烧炉中，在560℃下煅烧3小时，冷却到常温，粉碎成100目后放入15％盐酸溶液中浸泡2小时，过滤出天青石粉末，清水洗净并烘干，得到改性天青石粉末。所述的改性麦饭石通过以下方法制备：将天然麦饭石破碎，在300℃条件下活化3小时，然后使用微波强度80％进行改性，辐射15min，再利用去离子水在超声波清洗仪中洗涤2小时，干燥，得到改性麦饭石。实施例1所述的高活性多元素岩矿复合材料，由如下重量份数的原料制成：富氢水瓷35份、改性白云岩8份、改性天青石8份、改性麦饭石15份、木鱼石粉6份、负离子粉8份、三维石墨烯2份、抗菌剂4份和粘结剂12份。所述的负离子粉的释放量为2000个/cm3。所述的抗菌剂由如下重量百分数的原料制成：纳米氧化锌30％、氧化铈30％、氧化钛30％和氧化银10％。所述的粘结剂为羟丙基纤维素和膨润土，二者的质量比为2：1。其制备方法如下：1)将粘结剂以外的原料按配比混合均匀，研磨至粒径小于50微米；2)加入粘结剂造粒成球，然后，进行烘焙，烘焙温度为450℃，烘焙时间为5小时；3)筛选，得高活性多元素岩矿复合材料。实施例2所述的高活性多元素岩矿复合材料，由如下重量份数的原料制成：富氢水瓷50份、改性白云岩5份、改性天青石10份、改性麦饭石20份、木鱼石粉8份、负离子粉5份、三维石墨烯1份、抗菌剂3份和粘结剂5份。所述的负离子粉的释放量为1500个/cm3。所述的抗菌剂由如下重量百分数的原料制成：纳米氧化锌60％、氧化铈10％、氧化钛10％和氧化银20％。所述的粘结剂为羟丙基纤维素和膨润土，二者的质量比为3：1。其制备方法如下：1)将粘结剂以外的原料按配比混合均匀，研磨至粒径小于50微米；2)加入粘结剂造粒成球，然后，进行烘焙，烘焙温度为480℃，烘焙时间为4小时；3)筛选，得高活性多元素岩矿复合材料。实施例3所述的高活性多元素岩矿复合材料，由如下重量份数的原料制成：富氢水瓷20份、改性白云岩10份、改性天青石5份、改性麦饭石5份、木鱼石粉3份、负离子粉10份、三维石墨烯3份、抗菌剂5份和粘结剂15份。所述的负离子粉的释放量为500个/cm3。所述的抗菌剂由如下重量百分数的原料制成：纳米氧化锌50％、氧化铈20％、氧化钛20％和氧化银10％。所述的粘结剂为羟丙基纤维素和膨润土，二者的质量比为2.5：1。其制备方法如下：1)将粘结剂以外的原料按配比混合均匀，研磨至粒径小于50微米；2)加入粘结剂造粒成球，然后，进行烘焙，烘焙温度为420℃，烘焙时间为5小时；3)筛选，得高活性多元素岩矿复合材料。将实施例1制备得到的高活性多元素岩矿复合材料用去离子水冲洗干净，将50克复合材料放入烧杯中，倒入200毫升纯净水，分别测试5分钟、10分钟、60分钟和720分钟的氢含量和orp值，测试结果见表1。表1纯净水加入实施例1制备的复合材料后的测试结果5分钟10分钟60分钟720分钟氢含量(ppb)5706609001100orp值(mv)-90-125-165-263将实施例1制备的高活性多元素岩矿复合材料作为饮水机滤芯，采用其滤水后，对人体有益的微量元素的含量大大增加，其中，锌的含量是中国饮用天然矿泉水标准的4倍，锶的含量是中国饮用天然矿泉水标准的8倍，锂的含量是中国饮用天然矿泉水标准的2倍。当前第1页12