陶瓷滤水器滤芯制品及其制备方法与技术原理

2022.10.05

黄克生++黄志发

摘要：市场上出现的净水器，大体滤芯采用RO膜、PP棉、陶瓷颗粒等材料做成，少部分人用传统简单模式在家进行自行过滤，如沙、石、木炭、烧过的瓦片等。从科学角度来看，传统的过滤方式不方便人们的生活需求，而市场出现的各式各异的净水器滤芯，确实存在很多安全隐患。本文制备一种陶瓷滤芯，采用麦饭石、粘土、二氧化硅、氧化钙为主要原材料磨制成瓷泥，经特制模具或机压成型，通过1100 ～ 1200℃高温烧成成为一个坚固、耐用又多孔的陶瓷产品，同时利用现代科技在表层喷上一层纳米二氧化钛银离子溶液，经400 ～ 500℃烤制而成，成为一种能杀菌的陶瓷滤水器滤芯，经以上工序制成的陶瓷滤芯能有效地过滤污染水中的杂质及有害的重金属，并能杀菌、容易清洁。本陶瓷滤芯可通过清洗后循环使用，同时本产品还能释出有益于人体的微量元素，如麦饭石中的元素，都是有益于人体健康的元素，滤出的水无毒害，加上微孔陶瓷能受冲洗压力，如发现微孔堵塞，可做反冲洗处理，这个产品就能维持较长时间的使用。

关健词：陶瓷滤水器滤芯；饮用水过滤器

1 前言

随着社会科技进步，人的生活不断改善，健康是整个社会的追求。饮用水是人们生活必不可少的元素，也是健康长寿的重要来源。当前，城市化已经成为人们住宿的趋势，饮用水由政府统一调控，本是一件利民工程，但由于水中存在细菌，必须通过氯气或漂白粉来杀菌从而达到生活用水要求，而通过杀菌后自来水中仍然存在少量的余氯，特别是住宅区的水管经过若干年的老化，出现重金属及其他污染物排出，如果长期饮用会影响人们的身体健康。

古老简陋的过滤方式运用如沙、石、木炭、烧过的瓦片，放于家中的水缸里，利用其自动澄清的原理进行过滤，对当前市面流行的各种净水器进行解剖，发现其内部过滤大多数用RO膜、PP棉、陶瓷颗粒、木炭颗粒作为过滤内芯，其起到一定的过滤效果。人们用简便的沙石作为过滤实是有明显效果，但其速度较慢，杀菌效果差；而市面RO机过滤的原理是通过RO膜过滤成纯净水，没有人体所需矿物质，对人们的生活健康带来盲区；PP棉水过滤器其本身质地较软，初用期肉眼就能看到过滤效果，但一段时间后由于PP棉是一种有机的物质，经过水分解后，在一定的时间后其物理结构将受破坏，造成孔径增大，影响人们身体健康。

本文介绍了一种陶瓷滤水器滤芯制品及其制备方法，主要利用麦饭石、粘土、二氧化硅、氧化钙、纳米二氧化钛银离子溶液为主要原材料，其麦饭石的各种元素（其中包括二氧化硅SiO2、三氧化二铝Al2O3、三氧化二铁Fe2O3、氧化铁FeO、氧化镁MgO、氧化钙CaO、氧化钾K2O、氧化二钠Na2O、二氧化钛TiO2、五氧化二磷P2O5、氧化锰MnO等）被科技界广泛用于环境、医疗、保健、食品、工业、农业水产等行业。

2 陶瓷滤水器滤芯制品的结构

笔者提供一种陶瓷滤水器滤芯制品的制备方法，麦饭石50%、粘土20%、氧化钙10%、二氧化硅20%，这个配方可做成大小不同的造型滤芯，在其表层喷上一层纳米二氧化钛银离子溶液，经400 ～ 500℃烤制，成为一种能杀菌的陶瓷滤水器滤芯。产品可广泛用于日常生活中，如学校、工厂、矿山、部队，同时也可用于医疗卫生，工业排污，本产品的所有原材料在国内资源丰富，结构原理简单，制作方便。

3 陶瓷滤水器滤芯制品的制备技术原理

陶瓷滤水器滤芯制品主要采用麦饭石、粘土、氧化钙、二氧化硅、纳米二氧化钛银离子溶液构成；麦饭石是一种天然的二氧化硅酸盐矿物，对生物无毒、无害并具有一定生物活性的复合矿物或药用岩石。用现代技术测试分析表明，麦饭石含有为人体健康所需多种微量元素，人长期饮用麥饭石矿物水，可以补充人体所需矿物质和多种微量元素，为有机体提供无机营养成分，调节新陈代谢。麦饭石矿物水可供保健理疗洗浴，经常洗浴，可起强身健体之效，相当于矿泉水浴。麦饭石具有一定的吸附作用，经多次实验证明，麦饭石对某些病毒和有害微生物及重金属元素、有机物质具有一定的净化能力。在污水处理，饮水净化与除异味等方面，麦饭石都有效果。粘土是结合剂剂；氧化钙有强碱和杀菌功能；二氧化硅通常呈晶族或粒状、块状集合体，自身就有空隙，水是无孔不入的物质，这样出现的微孔是净水器过滤的理想材料，可增强吸附细菌、重金属的功能；纳米二氧化钛TiO2以其优异的抗菌性能广泛应用于生活日用品（墙砖、地板砖、卫浴套），其具有对人体安全无毒、抗菌能力强、抗菌范围广、热稳定性好、高温下不变色、不分解、不挥发、不变质等特点。而且有很好的成膜性，成膜光滑平整，具有极强的抗污、自清洁作用；银离子是一种抗菌材料，自身可杀菌650多种，对大肠杆菌更是效果显著。现代研究指出，银的化学结构决定了银具有较高的催化能力，高氧化态银的还原势极高，足以使其周围空间产生原子氧。原子氧具有强氧化性可以灭菌，Ag+可以强烈地吸引细菌体中蛋白酶上的巯基（-SH），迅速与其结合在一起，使蛋白酶丧失活性，导致细菌死亡。当细菌被Ag+杀后，Ag+又由细菌尸体中游离出来，再与其它菌落接触，周而复始地进行上述过程，可能是银杀菌持久性的原因。据测定，水中含Ag+为0.01 ppm时，就能完全杀死水中的大杆菌，能保持长达90天内不繁衍出新的菌丛。另外研究还发现银离子可以通过凝固病毒中的蛋白质分子和束缚其DNA分子上的供电子体导致病毒死亡。

4 陶瓷滤水器滤芯制品的工艺流程

（1）将麦饭石50%、粘土20%、氧化钙10%、二氧化硅20%按比例配料，所有材料经破碎后进入雷蒙机或球磨粉碎，然后混合搅拌后经炼泥机炼制，制作成瓷泥；

（2）制作成型为滚压或液压成型；

（3）将制作为直身、桶形、碗形等成型制品进入窑炉烧制1100 ～ 1200℃；

（4）将烧制后制品的表面进行磨光处理。

（5）在其表层喷上一层纳米二氧化钛银离子溶液，经400 ～ 500℃烤制而成，成为一种能杀菌的陶瓷滤水器滤芯。

5 结论

该陶瓷滤水器滤芯制品有效地解决了传统简单的过滤模式，以及填补当前市面使用PP棉、RO膜过滤出现的缺陷和漏洞，同时也为人们饮水健康起到保障。产品过滤出来的水经广州市疾病预防控制中心检测（表1），基本达到了联合国卫生组织提出的好水的三大标准。

（1）没有污染的水（称为净水）：没有污染的水，即不含有毒、有害、有异味物质的干净水。

（2）没有退化的水（称为活水）：没有退化的水即生理功能强，呈弱碱性，具有生命活力的水。

（3）符合人体生理需要的水（称为整水）：符合人体生理需要的水，含有矿物质，即水中含有适量的有益矿物质、氧、二氧化碳等等。