專利名稱：一類礦化水、殺菌用磷酸鹽玻璃的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一類磷酸鹽玻璃，特別涉及具有礦化水、殺菌作用而組成可以在廣泛范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的磷酸鹽玻璃。
(2)中國(guó)專利CN1210695A提供了一種在飲用水中添加鈣的方法來提供人體所必需的鈣元素。這種方法是在飲用水的生產(chǎn)過程中加入礦物元素，鈣離子易于水中溶解的碳酸根離子生成沉淀，礦物元素不能保持長(zhǎng)期有效。
(3)日本專利JP11077025中提到在水處理的過程中加入含有金屬氧化物的純化劑，使最終的純凈水中含有一定量的Na2O，K2O，CaO，MgO，SiO2等。
本發(fā)明的構(gòu)思如下發(fā)明人在長(zhǎng)期從事磷酸鹽玻璃研究工作的基礎(chǔ)上，通過反復(fù)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)磷酸鹽玻璃礦化水和殺菌功能的結(jié)合可以通過調(diào)整玻璃組成，利用以下幾個(gè)方面的協(xié)同作用來達(dá)到的。首先，玻璃中引入了一定比例的堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物，產(chǎn)生了“多堿效應(yīng)”和“壓抑效應(yīng)”，這兩種效應(yīng)都能用于調(diào)節(jié)玻璃的溶解速率，以達(dá)到使玻璃能以恒定速率無選擇地溶解在水中；其次，微量銀或亞銅離子的引入，它們具有很好的殺菌作用。
根據(jù)以上構(gòu)思，本發(fā)明提出以下方案本發(fā)明的礦化水、殺菌用磷酸鹽玻璃的組分和摩爾含量包括Na2O+K2O 10～40％，其中Na2O∶K2O＝(1～3)∶1MgO+CaO 10～30％，其中MgO∶CaO＝1∶(SrO 0～10％SiO20～10％Ag2O 0～10％CuO 0～10％P2O530～70％經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)，優(yōu)選的組分和摩爾含量為Na2O+K2O 15～35％，其中Na2O∶K2O＝(1～2)∶1MgO+CaO 15～25％，其中MgO∶CaO＝1∶(1～2)SrO 0～5％SiO20～5％Ag2O 0～5％CuO 0～5％P2O540～60％。最佳的組分和摩爾含量為Na2O 15％K2O14％MgO 9％CaO 11％SrO 1％SiO21％Ag2O 0.5％P2O548.5％。以及Na2O 17％K2O 14％MgO10％CaO10％SrO1.5％SiO21％Ag2O 0.6％P2O545.9％?；騈a2O 7％K2O 15％MgO11％CaO10％SrO1.5％SiO21％Cu2O 3％P2O541.5％。
玻璃的熔制方法分兩步進(jìn)行，具體如下(一)原料的預(yù)處理。以部分合成磷酸鹽和五氧化二磷共同引入，原料的預(yù)處理過程如下按玻璃配方進(jìn)行準(zhǔn)確稱量，將稱量好的原料攪拌均勻，裝入石英坩堝中，根據(jù)不同組成的配料以一定的升溫速率2～6℃/min在馬弗爐中升溫至100～200℃，保溫1～3小時(shí)。熱處理所得的塊狀固體即可用于熔制。
(二)玻璃的熔制。原料預(yù)處理后，從坩堝中取出粉碎研磨至一定細(xì)度，進(jìn)行熔制。熔制溫度為600℃～1000℃，保溫時(shí)間為1～4小時(shí)，退火溫度為150～360℃，退火時(shí)間為1～4小時(shí)。為減少五氧化二磷的揮發(fā)，通常采取快速熔制的方法。在澆鑄成型時(shí)，必須預(yù)熱模子。玻璃塊置于溫控保溫爐中退火，退火制度為10～20℃/小時(shí)。
本發(fā)明所述的礦化水、殺菌用磷酸鹽玻璃，能在飲用水中以恒定的速率釋放出人體所需的各種礦物元素，不僅如此，針對(duì)目前家庭用瓶裝飲用水存在存放時(shí)間長(zhǎng)后引起細(xì)菌滋生的問題，玻璃中還引入了微量的銀離子，在補(bǔ)充礦物質(zhì)的同時(shí)還具有殺菌功能，大大提高了水質(zhì)，而保質(zhì)期也可以成倍地增長(zhǎng)；磷酸根和鈣離子的同時(shí)引入有利于人體的吸收，同時(shí)有較好的口味。引入部分的亞銅離子取代銀離子的磷酸鹽玻璃同樣具有殺菌作用，這類殺菌用玻璃可以用于處理各種生活用水，如沖洗衛(wèi)生潔具如馬桶等用水水箱中，懸掛網(wǎng)袋裝的玻璃使之緩慢溶解，該類礦化水不僅可使?jié)嵕吆凸艿啦唤Y(jié)垢，而且沖洗后的潔具幾乎處于無菌狀態(tài)，有益于衛(wèi)生。在清洗水果蔬菜時(shí)，也可使用這類礦化水浸泡，約1小時(shí)然后用清潔水沖洗即可直接食用。
實(shí)施例1按照表2中所示組成比準(zhǔn)確稱量原料，預(yù)熱處理溫度為200℃，時(shí)間為3小時(shí)，冷卻研磨后進(jìn)行熔制。熔制溫度為920℃，保溫時(shí)間為3小時(shí)，熔制完畢后，將熔融玻璃取出在預(yù)熱的模子上澆鑄成型，隨后放入溫控保溫爐中進(jìn)行退火，退火溫度為280℃，退火時(shí)間為3小時(shí)。退火后的玻璃即為本發(fā)明的產(chǎn)品。玻璃試樣可為塊狀或球狀(系常規(guī)的技術(shù)要求)。玻璃性能的測(cè)試結(jié)果示于表3。玻璃在水中以恒定速率溶解，溶解速率是以玻璃在30℃下去離子水中的表面失重來表示的。玻璃的抗菌效率是用常規(guī)的平板計(jì)數(shù)法即將一定重量的玻璃放入一定體積的含菌水溶液中來測(cè)定一定時(shí)間內(nèi)玻璃的殺菌效率。本發(fā)明中玻璃的殺菌效率是用0.5克玻璃在30ml體積、大腸桿菌初始濃度為6.2×104個(gè)/毫升的菌液中放置120分鐘后水中細(xì)菌含量的變化百分率來表示的。
實(shí)施例2按照表2中所示組成比準(zhǔn)確稱量原料，除了預(yù)熱處理溫度為190℃，熔制溫度為900℃，保溫時(shí)間為2.5小時(shí)，退火溫度為270℃，退火時(shí)間為2小時(shí)外，其余與實(shí)施例1相同。測(cè)試與實(shí)施例1相同，結(jié)果示于表3。
實(shí)施例3按照表2中所示組成比準(zhǔn)確稱量原料，除了預(yù)熱處理溫度為170℃，熔制溫度為880℃，保溫時(shí)間為1.5小時(shí)，退火溫度為250℃，退火時(shí)間為2小時(shí)外，其余與實(shí)施例1相同。測(cè)試與實(shí)施例1相同，結(jié)果示于表3。
表2實(shí)施例玻璃的組分

表3實(shí)施例玻璃的性能測(cè)試結(jié)果

顯然，本發(fā)明的磷酸鹽玻璃是在大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以理論為依據(jù)創(chuàng)造的一類新型磷酸鹽玻璃，它不僅能在水中以恒定速率溶解釋放出對(duì)人體有益的礦物元素補(bǔ)充人體所需，還具有良好的殺菌效率，使其完全適用于礦化水和殺菌用途。該磷酸鹽玻璃的優(yōu)點(diǎn)在于它的組成可以根據(jù)不同地方的水質(zhì)和人群對(duì)礦物質(zhì)的需要在廣泛范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且由于玻璃在水中呈線性整體溶解，溶解后不留殘?jiān)恍枰罄m(xù)處理。殺菌礦化水量巨大，成本很低，有良好的經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明的磷酸鹽玻璃在國(guó)內(nèi)外尚屬首創(chuàng)，具有廣泛的市場(chǎng)發(fā)展前景。
權(quán)利要求
1.一類礦化水、殺菌用磷酸鹽玻璃，其特征在于，該礦化水、殺菌用磷酸鹽玻璃的組分和摩爾含量包括Na2O+K2O 10～40％，其中Na2O∶K2O＝(1～3)∶1MgO+CaO 10～30％，其中MgO∶CaO＝1∶(1～3)SrO 0～10％SiO20～10％Ag2O 0～10％CuO 0～10％P2O530～70％。
2.如權(quán)利要求1所述的玻璃，其特征在于，組分和摩爾含量為Na2O+K2O 15～35％，其中Na2O∶K2O＝(1～2)∶1MgO+CaO 15～25％，其中MgO∶CaO＝1∶(1～2)SrO 0～5％SiO20～5％Ag2O 0～5％CuO 0～5％P2O540～60％。
3.如權(quán)利要求2所述的玻璃，其特征在于，組分和摩爾含量為Na2O 15％K2O14％MgO 9％CaO 11％SrO 1％SiO21％Ag2O 0.5％P2O548.5％。
4.如權(quán)利要求2所述的玻璃，其特征在于，組分和摩爾含量為Na2O17％K2O 14％MgO 10％CaO 10％SrO 1.5％SiO21％Ag2O 0.6％P2O545.9％。
5.如權(quán)利要求2所述的玻璃，其特征在于，組分和摩爾含量為Na2O 17％K2O 15％MgO11％CaO10％SrO1.5％SiO21％Cu2O 3％P2O541.5％。
全文摘要
本發(fā)明提供了一類礦化水、殺菌用磷酸鹽玻璃。磷酸鹽玻璃礦化水和殺菌功能的結(jié)合可以通過調(diào)整玻璃組成來達(dá)到的。玻璃中引入了一定比例的堿金屬氧化物和堿土金屬氧化物用于調(diào)節(jié)玻璃的溶解速率,以達(dá)到使玻璃能以恒定速率整體性溶解在水中。微量銀或亞銅離子的引入使玻璃具有很好的殺菌作用。該玻璃不僅能在水中以恒定速率溶解釋放出對(duì)人體有益的礦物元素補(bǔ)充人體所需,還具有良好的殺菌效率,使其完全適用于礦化水和殺菌用途。本發(fā)明的磷酸鹽玻璃在國(guó)內(nèi)外尚屬首創(chuàng),具有廣泛的市場(chǎng)發(fā)展前景。
文檔編號(hào)C03C4/00GK1344695SQ0113206
公開日2002年4月17日 申請(qǐng)日期2001年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月30日
發(fā)明者程繼健, 梁文, 周賽玉, 汪山 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)