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Bona-水健康陶瓷材料
来源:中国仪器仪表大市场信息中心    时间:2008-7-24  浏览数:3690  【我要关闭



   前言:我国不仅是一个水资源贫乏的国家,而且是一个水资源污染严重的国家,随着工业和城市的迅速发展,饮用水源越来越受到城市污水和工业废水、废气、废渣的严重污染, 
    我们欣喜的看到,国内外的同仁不断开发出对水进行消毒、净化处理的新材料及设备。像已普及到家庭的桶装水,还有近年来火爆的分质供水和净水器等新产品,都对饮用水的净化起到了较好的改善。但是,这些产品在对水进行消毒、净化处理的同时,往往还存在着细菌超标、纯净水“太纯”,“健康水”不健康等现象,给广大消费者的健康带来了不少隐患。 
    针对我国饮用水净化处理的现状,我们适时研发出了对饮用水进行抗菌、软化、净化、矿化和活化系列处理的水健康陶瓷材料,希望能给水净化领域增砖添瓦。 
一、Bona-水健康陶瓷材料简介: 
1.1多功能陶瓷球的材料组 分: 
    水健康陶瓷材料是由多种天然极性矿物材料和多功能健康陶瓷材料进行复合加工,高温烧制而成。通过添加稀土元素,使其在价态变化过程中转移的电子激活,并参与化学反应,与天然矿物材料辐射的远红外线性能协同增效,达到较好的功能。 
    经过大量实验及优化设计,我们确定了水健康陶瓷材料的最佳化学组成如下(重量比,%)SiO2:66.23;Al2O3:11.11;Fe2O3:1.57;Na2O:1.80;K2O:4.78; MgO:2.32;CaO:5.98;ZnO:4.38;B2O3:1.08;稀土、添加剂:余量。 
2.2水健康陶瓷材料的分类及应用 
    水健康陶瓷材料系列产品有微孔陶瓷球、矿化/活化陶瓷球、多功能陶瓷滤芯和陶瓷片等产品组成。采用国际领先的水健康技术,具有高效抗菌、活化水、净化水、矿化水和软化水等功能,该系列产品已经过山东省疾病预防控制中心、国家建材工业环境监测中心、南开大学、国家无机盐产品质量监督检验中心等多家权威部门监测认证,均达到或超过国家有关标准的要求,为净水器、桶装水、分质供水和热水器等产业,提供全方位、科学高效的解决方案!使饮用水、洗浴水和洗涤水的安全和健康得到全面的改善和提升! 
2.3水健康陶瓷材料的处理效果 
    应用水健康陶瓷材料处理的水可达到或超过中国饮用水健康专业委员会倡导的健康水标准,达到的效果如下:(1)不含任何对人体有毒、有害及有异味的物质;(2)水的硬度适中,50-200mg/L;(3)水中矿物质含量及比例适合各地区的人体要求;(4)pH值要呈微碱性(7.2-7.8);(5)水中溶解氧及二氧化碳含量达到健康饮用水标准;(6)长期保持小水分子团(Hz≤85);(7)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。 

二、Bona-水健康陶瓷材料的特点: 
2.1高效抗菌功能 
    水健康陶瓷材料系列产品均具有高效的抗菌作用。对水里的各类病原菌和微生物有极好的杀灭作用,同时可氧化分解掉细菌的残骸,不存留任何污染物,即达到抗菌的同时还能保持清洁。其抗菌原理如下: 
    水健康陶瓷材料的内部和表面含有大量的无机复合抗菌成分,处于高度的活性状态,当与水接触的瞬间,可产生的大量的氧化能力极强的×OH自由基和×O自由基。×OH自由基和×O自由基在与有机物反应时,其氧化剂作用是无选择性的,通过攻击细菌的细胞膜,破坏细菌的蛋白质等途径来杀死细菌及其他微生物,各种有机物也均可被.OH自由基分解。其反应过程如下: 
H2O = H+ + OH- 
h+vb + OH-(ads) ® .OH(ads) 
h+vb + H2O(ads) + O2-- ®.OH(ads) + H+ +O2-(l) 
h+vb + H2O ®.OH(ads) + H+ 
O2+e-cb ® O-2 
O-2 + H+ ® HO2- 
2HO2- ® H2O2 + O2 
H2O2 + O-2 ® ×OH + OH- + O2 
H2O2 ® ×OH + ×OH 
水健康陶瓷材料经国家建筑材料工业环境监测中心检测,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的24小时杀菌率达到99.9%。 
2.2.净化水功能 
    水健康陶瓷材料产品中具有净化水效果的是微孔陶瓷球和微孔陶瓷滤芯两种产品。 
    微孔陶瓷球具有微孔结构,表面有一定粗糙度,其空间相互封闭独立,是致密结构-非致密结构随机组合的复合微孔结构,该微孔结构使其具有较强的吸附和过滤效果。当水流通过微孔陶球时,利用其特有的微孔结构和强吸附功能可有效去除水中有机物、重金属等杂质。 
    微孔陶瓷滤芯采用硅藻土材料和多功能健康陶瓷材料复合精制制成,在保证过滤精度,去除水中的重金属离子,充分去除水中的余氯、有机化学物质、颜色与异味的同时,还具有抗菌、活化水的功能。 
    多功能微孔陶瓷滤芯的正常可刷洗次数是100~120次,以一般家庭为例,陶瓷滤芯可使用3到5年,是中空丝膜两倍以上的使用寿命。至于多久刷洗一次合适,则需要视水质及使用情形而定。 
2.3矿化水功能 
    水健康陶瓷材料系列产品中有矿化功能的是矿化陶瓷球和功能陶瓷片。其组分中的矿物成分与水接触,就会在能量场的激活下,变成非常容易离子化的状态,可不断溶出人体必需的K、Ca、Zn、Mg、Fe等多种微量元素。由于矿化球在水中的溶解会存在离子平衡状态,所以当定量的矿化球与定量的水存在时,矿化球在水中持续的溶出会达到一个平衡状态后就不再溶出。 
    该矿化球经国家无机盐产品质量监督检验中心检测,在每升水中能溶出Ca: 14μg;Mg:9μg;K:16μg;Fe:38μg;Zn:17.5μg;硒1μg;锶1μg等多种有益人体健康的微量元素,并保持这一比例不变。 
2.4活化水功能 
    普通的饮用水为络合大分子团水(见图1),水的O-H键间的角约为105°。外界作用时,它们之间的键角容易发生变化。由于大分子簇团的水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。 
    水健康陶瓷材料具有较强的远红外线辐射能力,当普通水分子与其接触的瞬间,该产品辐射的强远红外线对水分子团结构进行激烈震荡,使其氢键破坏、断裂,大的水分子团簇,变成只含5~6个水分子的小水分子团(见图2)。 
    经过水健康陶瓷材料对水进行活化处理后,水的外观晶莹剔透,口感好,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、排毒力和补氧功能。饮用活化水能快速调节人体电介质平衡,易解渴,能解酒、解油腻。同时还能开胃,助消化,促进新陈代谢。 
sample    3m 3min    20min    150h后 
30g/L    87.04Hz    86.79Hz    69.70Hz 
50g/L    81.17Hz    84.45Hz    74.79Hz 
80g/L    80.35Hz    79.36Hz    66.62Hz 

图1水的分子团示意图 图2 六环水构造示意图 
    通过南开大学对水健康陶瓷材料进行不同数量和不同时间浸泡后,分别测试其O17的半峰宽, 共测试九组数据,最高值为91.17Hz,最小值为66.62Hz。普通自来水的半峰宽为124.2 Hz。证实该产品能够使普通自来水在短时间内活化变成小分子水,至少保持150小时以上不还原。 
表1 南开大学测试结果 
2.5调节PH值功能 
    在生命长期的进化过程中,人体形成了较为稳定的呈微碱性的内环境,人体体液在正常状态下的pH值为7.04,也就是说,人体在处于偏碱性状态时,是最平衡、最健康的。但由于现代人大量摄入高蛋白、高脂肪的偏酸性食物,容易造成人体体质的酸性化,导致身体机能减弱,新陈代谢变得缓慢,各种代谢废物不容易排出,内脏负担加重,最常见的表现是容易疲劳、上火便秘、感冒,严重的还可能导致高血压等慢性疾病。反之,当人体处于正常的微碱性状态时,新陈代谢就较为活跃,体内废物容易排出,身体免疫力也较强,不易得病。 
    对于水来说,水中是否含有矿物质与微量元素是决定其酸碱性的关键。我们对多功能陶瓷球进行了酸碱性检测。从表2测试数据可见,多功能矿化陶瓷球能够调节自来水的pH值为偏碱性,随着用量的提高碱性增强,随着时间的延长,达到最高值后会保持水的pH值在8.0左右。 
实验仪器:KL-016 精密PH计;实验产品:BQ-KHK 活化矿化陶瓷球;试验用水:蒸馏水,pH值:5.66;水温:15摄氏度。 
表2 陶瓷球的酸碱性测试结果 
    5min    15min    20min    40min    80min    120min    5h    10h    20h    40h    100h 
5g/100ml    7.28    7.33    7.21    7.31    7.42    8.24    8.45    8.48    8.34    8.23    8.11 
8g/100ml    7.35    7.30    7.34    7.60    8.48    9.19    9.22    9.26    9.33    9.26    8.12 
10g/100ml    7.47    7.55    7.63    7.66    8.01    9.60    9.68    9.65    9.46    9.44    8.12 

三、Bona-水健康陶瓷材料对水电导率、溶解氧和TDS的测试 
3.1实验仪器:溶解氧测试仪;数字电导率测试仪;导电固体颗粒TDS测试仪( 科立龙公司生产) . 
3.2实验材料:抗菌活化陶瓷球(粉色、白色、黑色)20g,去离子水若干。 
3.3实验条件:室温(大约20摄氏度)下进行测量。尽量使实验环境保持中性,以免影响电导率和TDS的测量值,减小产生误差的可能性。 
3.4实验步骤:将重量为20g的抗菌陶瓷球样品(白色,粉色,黑色)分别放入四个盛有去离子水的烧杯中,每间隔30分钟后测量四个烧杯中的电导率、溶解氧和水中可溶性固体导电微粒(TDS)的值。将测量结果列在表格中,并绘图观察其变化规律。 
3.5实验结果: 
(1)多功能陶瓷球对水电导率影响的测试结果见图3。 
    从图3可以看出,三种多功能陶瓷球对水的电导率比空白样的电导率显著提高,电导率随着时间缓慢上升,其电导率的大小与时间成一定的正比关系。 
    由于多功能陶瓷球具有活化水和补充矿物质功能,所以大分子团簇的水变成小分子团后,溶出的矿物质离子的活动增强,可溶解在水中的导电离子总数增加,电导率随之上升。其中白色陶瓷球对电导率的影响最明显,在150分钟时达到148.1 S.cm-1 。因此,多功能抗菌陶瓷球可影响水电导率的大小,随时间的增加而增大,达到一定值后开始稳定处于平衡状态。 
(2) 多功能陶瓷球对水溶解氧影响的测试结果见图4。 
    从图4可以看出,三种多功能陶瓷球对水的溶解氧量比空白样显著增多,其溶解氧的大小随时间的变化而变化,整体呈现先上升后下降的趋势。其中,白色陶瓷球溶解氧的值在60分钟时达到最大值9.9 mg/L。30分钟时,黑色球、白色球及空白式样溶解氧的值交汇于一点,90分钟时,空白式样、粉色球与白色球溶解氧的值交汇于一点。 
(3) 多功能陶瓷球对水TDS影响的测试结果见图5。 
    从图5可以看出,三种多功能陶瓷球对水的TDS比空白样的TDS显著增多,其TDS值的大小随时间的变化整体呈现上升趋势。可以看出,粉色陶瓷球在时间为90分钟时,TDS值达到最大。白色与黑色陶瓷球的TDS值呈现逐渐上升趋势,白色球上升最明显在150分钟时达到102 ppm,由于导电粒子数与电导率呈一定的正比关系。 

三、Bona-水健康陶瓷材料在净水器中、桶装水和分质供水的解决方案 
    净水器有两道过滤、三道过滤、UF超滤、纳滤、RO反渗透纯水机等之分,它有三级前置过滤,一级反渗透膜精密过滤和一级后置过滤。能有效的去除水中部分的细菌、病毒、重金属、农药、有机物、异色异味等,所以能够起到净化水质的作用。但是,从大部分的净水器出来的水只是纯净了,不具有活性,没有矿物质。长期饮用,会给我们的身体健康带来一定的影响。 
    分质供水系统是指在一栋,一个小区或一个城市内,对自来水进行以饮用为主的再次净化处理,通过专用管道输送给各用户。虽然分质供水对自来水进行再次净化处理,并通过专用管道输送给各终端用户,与自来水相比,具有相当高的灭菌度和纯水度。但是没有我们所希望的矿化、活化水等功能。 
    新一代的Bona-水健康陶瓷材料具有高效抗菌、活化水、净化水、矿化水等功能。通过在净水器和分质供水的过滤系统前、中或后加入适量的水健康陶瓷材料,可对水进行健康化处理,达到健康饮用水的标准。 

四、Bona-水健康陶瓷材料在热水器中的解决方案 
    电热水器的结垢问题和腐蚀问题是困扰热水器行业的难题之一。多功能陶瓷球的从材料设计的目标、特点以及其在有效防止居民生活区、写字楼水箱及管道的积垢的处理,可发现该产品不仅能阻垢还可以对水进行活化。 
我们推断其作用机理如下: 
1.水中大量的强氧化剂能攻击细菌的细胞膜,破坏细菌的蛋白质甚至DNA,使细菌失活,进而把细菌的尸体进行分解,形成无二次污染状态。当水中的细菌、微生物和其产生的胶体物大量减少时,水中的各种无机杂质在管道表面就不易沉积形成污垢,既不会产生硬垢的堆积。即使水中产生软垢,会在水中悬浮或轻微的在金属的表面粘附随水流冲走; 
2. 水中的羟基自由基能使藻类体内的自由基大量增加,而过量的自由基在突然增加的状况下,机体不能及时将之清理,则会侵袭藻类细胞的各个部位,造成膜体系完整性遭到破坏,DNA断裂,藻类生命终止,最后把藻类有机物质分解; 
3.由于羟基自由基具有很强的氧化能力,而构成有机物分子的C-C键、C-H键、C-N键、C-O键、O-H键、N-H键等的键能分别为83Kcal/mol、 99Kcal/mol、 84Kcal/mol、111Kcal/mol、 93Kcal/mol,而羟基自由基的氧化能大于120Kcal/mol,可以简单地将上述键切断分解。所以,水中的有机物可以说在这种环境中是完全能够被分解的,最终结果也是无害化; 
4. 水中的Ca2+ /Mg2+ /Fe2+ 在这种弱碱性的环境中,不会形成碳酸盐沉积,更多地形成溶解度更大的氢氧化物,因而防止结垢; 
5. 水中的细菌,藻类在弱碱性环境中失活以及有机物的分解,使得形成结垢的泥土(硅酸盐类)在没有微生物存在的情况下,不会形成细菌膜而附着在容器表面; 
6. 水在静止状态下,体系存在着反应动态平衡,保持着水的活化,显弱碱性,在流动的状态下,由于热效应以及压力磨擦,更能加快上述反应一式的进行。因此,不论动、静态,水的活化、抗菌和小分子化状态都存在。 
    在发生上述化学作用的同时,多功能陶瓷球所发射4-16μm的远红外线,可以把原来以分子团簇形式的水(通常聚集60-130个水分子),折散成为小分子团的水(通常为5-6个小分子),由此增大被水分子包裹着的成垢物质微晶核的释放,提高了水成垢物质的活性,破坏垢类生成和在管壁沉积的条件,使成垢物质在水中形成分散沉积体的概率远远大于在管壁上形成硬垢的概率。多功能陶瓷球与水接触15分钟后便可实现其远红外阻垢作用。 
    经南京理工大学分析测试中心对陶瓷球进行垢成分的size riport的检测,在模拟热水器的加热过程中,多功能陶瓷球可有效阻止热水器中垢的形成。 

五、结论 
    Bona-水健康陶瓷材料可有效解决饮用水处理过程中存在“纯水”,“非健康水”等问题,是桶装水、分质供水和净水器等产品的改善品质,提升功能的有效陶瓷材料。同时,水健康陶瓷材料还可以解决热水器的结垢问题,把洗浴水真正变成干净的、具有美容效果的水。  
 
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