申请日2001.07.06
公开(公告)日2003.09.10
IPC分类号C02F3/10; C04B35/00
摘要
本发明涉及生产能提高水和溶液中杀菌活性的水处理用陶瓷球的方法，尤其涉及生产能杀灭生活或繁殖在水溶液中的微生物或细菌，且具有良好净水功能以及水处理功能陶瓷球的方法。
权利要求书
1.一种生产水处理用陶瓷球的方法，包括将硼砂(Na2B4O7·10H2O)和硫 酸铜(CuSO4·5H2O)按1∶1的当量比例完全溶解于水中，然后加热干燥该溶 液得到产品A;向含有1∶1当量比例的硝酸和银颗粒的单独的容器中加入 二氧化硅颗粒，同时加热干燥该混合物得到产品B;将超过3重量%的产品 A加入到含有100重量%陶瓷球和200重量%去离子水的单独的容器中并混 合，同时进行加热;当容器中所说混合物的总重量减少至少一半时向其中加 入超过8重量%的产品B，并加热干燥该混合物;然后将混合物在400℃至 500℃下充分脱水。
2.根据权利要求1的生产水处理用陶瓷球的方法，其中二氧化硅颗粒与 银化合物的重量比为2∶0.5至2∶1(w/w)。
3.根据权利要求1或2的生产水处理用陶瓷球的方法，其中产品A的 量以陶瓷球为100重量%基准计为3-7重量%。
4.根据权利要求3的生产水处理用陶瓷球的方法，其中产品B的量以 陶瓷球为100重量%基准计为8-15重量%。
说明书
生产水处理用陶瓷球的方法
发明领域
本发明涉及生产能提高水和溶液中杀菌活性的水处理用陶瓷球的方法， 尤其是生产能杀灭生活或繁殖在水溶液中的微生物或细菌，且具有良好净水 功能以及水处理功能的陶瓷球的方法。
各种陶瓷一般都包括多个内部孔道。由所说多孔陶瓷制成的商品的机械 性质和热性质取决于多孔陶瓷内的孔的大小、形状、孔隙率以及孔连续性。
特别地，多孔陶瓷常被用于某种目的的轻质建筑材料，因为陶瓷内部具 有人工形成的多孔结构，这样的材料重量轻、密度低。因此，为了生产各种 过滤器、烧结工具、除臭剂、保温材料、隔音材料、填料、浸渍材料、花盆 石等等，陶瓷的需求大量增加。
相关技术的描述
近来，由于多孔陶瓷在净水、过滤器以及类似利用其本身吸附和除臭性 质领域中的应用价值提高，对于这种多孔陶瓷的开发和研究与日俱增。因此， 近来有大量关于多孔陶瓷的技术发表。
但是，至今尚没有自身具有杀菌作用的陶瓷。因此，目前需要水处理杀 菌的材料必须先用陶瓷净化然后进行单独的杀菌过程。
本发明的目的是提供解决上述问题的生产水处理用陶瓷球的方法，该方 法除了利用陶瓷的净化活性，也使陶瓷球自身具有杀菌活性，从而可以有效 杀灭水溶液中生活或繁殖的微生物或细菌，最大提高水处理的作用。
发明内容
本发明的目的可通过提供一种生产水处理用陶瓷球的方法实现，该方法 包括将硼砂(Na2B4O7·10H2O)和硫酸铜(CuSO4·5H2O)按1∶1的当量比例完 全溶解于水中，然后加热干燥该溶液得到一种产品(后面将称作“产品A”); 向含有1∶1当量比例的硝酸和银颗粒的单独的容器中加入二氧化硅颗粒， 同时加热干燥该混合物得到一种产品(后面将称作“产品B”);将超过3重 量%的产品A加入到含有100重量%陶瓷球和200重量%去离子水的单独的 容器中并混合，同时进行加热;当容器中所说混合物的总重量减少至少一半 时向其中加入超过8重量%的产品B，并加热干燥该混合物;然后将混合物 在400℃至500℃下充分脱水。
根据本发明，首先将硼砂(Na2B4O7·10H2O)和硫酸铜(CuSO4·5H2O)按 1∶1的当量比例完全溶解于水中，然后加热干燥得到产品A。
此时，硼砂和硫酸铜中的结晶水增加了水溶性，在某种温度以及所需水 量的条件下逐渐成为水溶液。同时铜化合物使银化合物更容易附着到球体 上，因为铜化合物对其他材料的表面具有强的粘合性。硼砂涂覆到它们的表 面，因而赋予可涂覆性。
根据本发明，将二氧化硅颗粒加入到含有1∶1当量比例的硝酸和银颗粒 的单独容器中，同时加热得到一种混合物。通过蒸发干燥该混合物得到产品 B。
当加热所说硝酸和银颗粒的混合物时，会生成硝酸银，如下列反应方程 式1所示。同时，产生的硝酸银变成氧化银(Ag2O)，如下列反应方程式2所 示。
[反应方程式1]
2HNO3+Ag→AgNO3+H2O+NO2
[反应方程式2]
在碱性状态下，所说氧化银再变成离子类型的氧化银，如下列反应式3 所示。
[反应方程式3]
Ag2O+OH-→AgO-+AgOH
上述反应方程式3生成的氧化银离子(II)导致构成微生物或细菌的蛋白 质的氨基酸发生变化，如反应方程式4所示，破坏细菌的细胞膜，从而提供 杀菌活性。
[反应方程式4]
特别地，为了使上述反应方程式2生成的氧化银可以有效地附着到陶瓷 球上，在硝酸和银颗粒反应期间加入二氧化硅颗粒，以得到高效的杀菌活性。
此处添加的颗粒二氧化硅起到介质的作用，它可以有效地将银化合物附 着到陶瓷球上。加入的二氧化硅的量相对于银颗粒(二氧化硅/银颗粒)其重量 比不必超过2∶1(w/w)。如果该比例低于2∶0.5(w/w)，会出现的问题是不能提 供有效的杀菌效果，其原因是因为附着到陶瓷球上的银颗粒的量少。因此， 优选的是按照相对于银颗粒以2∶0.5至2∶1(w/w)的比例加入所说二氧化硅 颗粒。
根据本发明，为了生产赋予银有效杀菌效果的陶瓷球，将超过3重量% 的产品A加入到含有100重量%陶瓷球和200重量%去离子水的单独的容器 中并混合，同时进行加热;当总重量至少减少一半时向其中加入超过8重量 %的产品B并混合。将所得混合物干燥并在400℃至500℃下充分脱水。
对于所说的陶瓷球，可以使用分离方法生产的大颗粒沙子以及由其他各 种方法生产的陶瓷球。陶瓷球不一定非是球状类型，只要它们是无机材料， 可以使用任何形状的陶瓷球。
通过将硼砂(Na2B4O7·10H2O)和硫酸铜(CuSO4·5H2O)按1∶1的当量比 例完全溶解于水中并加热干燥混合物而得到的产品A被加入到置于去离子 水中的所说陶瓷球中同时进行加热。以陶瓷球为100重量%基准记，当产品 A的量低于3重量%时，会出现一个问题，即附着到陶瓷球上的银颗粒数量 以及帮助银化合物附着到陶瓷表面的铜化合物的量太少，使生成的陶瓷球的 表面不光滑，陶瓷球不能显示出杀菌活性。因此，以陶瓷球为100重量%基 准记，优选的是加入不低于3重量%，更优选3-7重量%的产品A。当产品 A的量超过7重量%时，大量的铜化合物不能附着到陶瓷球上。
当加热上述所得的混合物直至通过水的蒸发使物料的总重量减少一半 以上时，加入通过将当量比例为1∶1的硝酸和银颗粒加入到二氧化硅颗粒 中并蒸发干燥而得到的产品B。当产品B的量低于8重量%时，会出现一个 问题，即附着到陶瓷球上的银颗粒数量太少，使生成的陶瓷球的表面不光滑， 从而使其不能显示杀菌活性。因此，以陶瓷球为100重量%基准记，优选的 是加入不低于8重量%，更优选8-15重量%的产品B。当产品B的量超过 15重量%时，经粘附后余下的银化合物仍会粘到陶瓷球上，这样会增加不必 要的成本。
根据本发明，通过将产品A和B加入到去离子水中，干燥并在400℃至 500℃下充分脱水，可以制得具有杀菌活性的陶瓷球。
所说脱水温度指除去硼砂和硫酸铜中键合的结晶水需要的温度。当在所 说温度下除去粘到陶瓷球上的硼砂和硫酸铜中的结晶水时，硼砂和硫酸铜便 以不溶性状态存在于陶瓷球中。
杀菌活性的原理如上面的反应方程式1-4所示，因为硝酸银具有稳定状 态，它可以粘到铜化合物上，只有极少量的硝酸银溶解到水溶液中。