專利名稱：一種水處理納米功能材料及其應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種水處理納米功能材料及其在鍋爐除垢節能器的應用。
背景技術：
目前，公知的鍋爐水處理技術是通過離子樹脂交換將水中的Ca2+、Mg2+等鹽類離子除掉，或是通過向鍋爐內投藥令爐水內的Ca2+、Mg2+離子呈中性絡合等化學處理方法。但是，離子樹脂交換或投藥等化學處理方法存在處理設備復雜、操作煩瑣、易污染環境和剩余的Ca2+、Mg2+離子經濃縮后仍然會結垢以及運行成本高等缺點。
發明內容
本發明的目的是提供一種水處理納米功能材料，并用于水處理，可改變鍋爐給水的質量，能除垢、防垢和高效凈化水質，設備簡單，成本低廉。
為了達到上述目的，本發明水處理納米功能材料由HT200#生鐵、含痕量核素(鈾、釷)的礦石粉、含有小于5％的金屬鈦或其氧化物的金屬鋅粉及RF稀土納米材料組成，各組分所占的重量百分比為HT200#生鐵95～100、含痕量核素(鈾、釷)的礦石粉1.0～3.0、含有5％的金屬鈦或其氧化物的金屬鋅粉0.8～2.5、RF稀土納米材料0.05～0.3。其制備方法是先將含痕量核素(鈾、釷)的礦石粉、含有5％的金屬鈦或其氧化物的金屬鋅粉及RF稀土納米材料混合并球磨成納米粉末，然后把熔融的生鐵注入含痕量核素礦石粉、金屬鋅粉末和稀土納米材料混合料中，通過高溫“燃燒-爆炸”過程最后澆鑄制成所需形狀的水處理納米功能材料鑄件。含痕量核素(鈾、釷)的礦石粉的成份為10％鎂、40％鐵、45％硅、3％鈣、1％鋁和1％錳；RF稀土可以是金屬鑭、鈰、釹、釤或是它們的氧化物。
將本發明水處理納米功能材料鑄件置于帶磁場的水道中，就能使水質起到凈化作用。我們首先利用水處理納米功能材料制備工業鍋爐除垢節能器，其具體結構是鍋爐除垢節能器由進水端蓋、出水端蓋及置有水處理納米功能材料鑄件的磁性水道構成；進水端蓋和出水端蓋的內端面各自有對稱分布的四個出水口，相鄰兩個出水口的內部相通，其中進水端蓋有兩個出水口與進水管相連通；磁性水道由縱向分隔成“井”字形的塑料支架和磁鐵構成，塑料支架邊上有四條溝槽、一條中間方形縱向通道和四個扇形密封縱向水道，四個扇形密封縱向水道的前后出口分別與進水端蓋和出水端蓋的出水口對應連接；磁鐵體置于塑料支架的四條溝槽上，共兩組磁鐵體，每組可為1對、2對或3對，相鄰磁鐵體的磁場方向按南→北→南→北極方向順序排布，形成具有四環磁力線方向的順向磁場。塑料支架的中間方形縱向通道可由水處理納米功能材料鑄件分隔成四個水道。
由于采用水處理納米功能材料作為鍋爐除垢節能器的核心部件，具有自動“吸氧”功能，組裝成水處理器件后形成“超順磁共振結構場”。它的作用機理是采用永久磁場射線、自發式電子流、粒子流、光子流共激發RF-BCC納米材料對水進行有效處理，這兩種激發能量也直接作用于水雜元素(原子序數在25以下的物質)。當鍋爐給水流經節能器——超順磁共振結構場中時，水分子產生“共振”使水分子結構發生變異，水雜離子進行重組、配位而形成配合物，被處理后的水在100℃高溫條件下，發生兩種結構狀態變化(“松散”和“有序化”)。從而達到1、水的表面張力降低≥5*10-3N.m-1；沸點降低≥0.5℃和污垢熱阻值降低≥0.5M2.K/W。高溫下Cl-離子、CO32-離子濃度分別降低30％、15％。
2、新成垢經X射線分析表明晶型發生改變，是雙晶型(文石與方解石)結構。
3、水中的Ca2-、Mg2離子的“能”量提高，水滲透力加強，運行三個月后使原鍋爐水垢疏松化、脫落。因此，鍋爐給水被處理后進入鍋爐起到防垢(70％的Ca2+、Mg2+、CO32-、SO42-離子被配位而改變晶型)、除垢(不需停爐條件下，水垢自然脫落率達60％)、良好的節能效果。
圖1是本發明水處理器縱剖視圖。
圖2是圖1的A-A剖視圖。
圖3是圖1的B-B剖視圖。
圖4是圖1的C-C剖視圖。
圖5是圖4的D-D剖視圖。
在圖1至圖5中，鍋爐除垢節能器由進水端蓋1、出水端蓋7及置有水處理納米功能材料鑄件的磁性水道構成，進水端蓋1和出水端蓋7的內端面各自有對稱分布的四個出水口，進水端蓋1的內端面的四個出水口為XA、XA1、XB、XB2，出水端蓋7的內端面的四個出水口為YA、YA1、YB、YB1，相鄰兩個出水口XA與XA1、XB與XB1、YA與YA1、YB與YB1的內部相通，其中進水端蓋有兩個出水口XA、XA1與進水管X相連通；磁性水道由縱向分隔成“井”字形的塑料支架3和鐵磁體11構成，塑料支架邊上有四條溝槽12、一條中間方形縱向通道5和四個扇形密封縱向水道13，四個扇形密封縱向水道13的前后出口分別與進水端蓋和出水端蓋的出水口對應連通；磁鐵體11置于塑料支架3的四條溝槽12上，共兩組磁鐵，每組可為1對、2對或3對，形成具有四環磁力線方向的順向磁場。方形縱向通道5中有由水處理納米功能材料制成的方形鑄件14，方形鑄件14的四周分布有四條作為水道的方形溝槽15，四個扇形密封縱向水道13分別放置水處理納米功能材料板10。塑料支架3和鐵磁體11均密封在不銹鋼套4內。2、6為橡膠密封墊，9為密封螺絲。圖中的磁場由4行*3個磁體組成，兩行相鄰的磁組構成磁力線回路，穿越A、A1、B、B1和C、C1、C2、C3各水道的空間成環狀，由于A、A1、B、B1上的水處理納米功能材料板和C、C1、C2、C3水道上的水處理納米功能材料鑄件，由激發源和納米材料組成，所以，磁力線對材料晶格中的電子流、粒子流、電磁流發生分向作用再激發納米功能材料，構成超順磁共振結構場。
當水從進水端蓋1中間進水口X進入水道，在90度轉彎位分成二條XA、XA1，方水道與塑料支架3中A、A1水道相連，出水端蓋7中YA與YB是直通式方水道，YA1與YB1構成另一條直通式方水道，使水從塑料支架3的A、A1處通過出水端蓋7的二條直通式方水道180度回轉到塑料支架3的B、B1處重新進入進水端蓋1的XB、XB1方水道，在進水端蓋1的XB、XB1二條方水道90度轉彎集中到CX處再與塑料支架3中間的方形水道5的四條水道C、C1、C2、C3連接，到出水端蓋7的CY處集中成一個出水口Y使水流出。另外塑料支架3安裝在不銹鋼套4內，使鐵磁體11能按順序裝在塑料支架3的水道側壁，從而達到相鄰二行的鐵磁體構成磁力回環線路，當磁力線切割帶翅板10的A、A1、B、B1空間水道和方形水道5的C、C1、C2、C3空間水道時，因激發翅板和方形水道中的納米功能材料而形成超順磁共振結構場。如圖1所示，水從進口端X處進入到A、A1通道，經出口端蓋的回流孔進入到B、B1通道，再從進口端蓋的回流孔進入到C、C1、C2、C3中間通道在出口端蓋的出口Y處流出，完成全過程。在A、A1和B、B1通道上設置水處理納米功能材料板，表面粗糙度O，水流經A、A1、B、B1區時，流態開始紊流起預處理作用。這種回流結構和C、C1、C2、C3表面粗糙度0，使水流狀態呈翻滾紊流狀態。
具體實施例方式
實施例1先將0.5Kg礦粉與1.5Kg金屬鋅粉混合并球磨5h制成粒徑為100nm左右的BCC功能材料，然后摻入50g RF(金屬鑭)納米粉再球磨3h，將其裝進石墨鉗鍋容器中，把在1400℃溫度下熔融的100Kg鐵水注入其中，最后澆注成截面為正方形每條都帶有槽的小鐵柱，即成為嵌入塑料支架中心的方形縱向通道。
實施例2先將1.0Kg礦粉與1.0Kg金屬鋅粉混合、球磨5h制成粒徑為100nm左右的BCC功能材料，然后摻入50g RF(金屬鈰)納米粉再球磨3h，然后裝進石墨鉗鍋容器中，把1500℃熔融的100Kg鐵水注入其中，最后澆注成截面為正方形每條邊都帶有槽溝的小鐵柱，即成為嵌入塑料支架中心的方形縱向通道。
實施例3先將1.0Kg礦粉與1.0Kg金屬鋅粉混合、球磨5h制成粒徑為100nm左右的BCC功能材，然后摻入50g RF(金屬釹)納米粉再球磨3h，然后裝進石墨鉗鍋容器中，把1500℃熔融的100Kg鐵水注入其中，最后澆注成截面為正方形每條邊都帶有槽溝的小鐵柱，即成為嵌入塑料支架中心的方形縱向通道。
實施例4先將1.0Kg礦粉與0.8Kg金屬鋅粉混合、球磨5h制成粒徑為100nm左右的BCC功能材料，然后摻入80g RF(金屬鑭、鈰)納米粉再球磨3h，然后裝進石墨鉗鍋容器中，把1800℃熔融的100Kg鐵水注入其中，最后澆注成截面為正方形每條邊都帶有槽溝的小鐵柱，即成為嵌入塑料支架中心的方形縱向通道。
實施例5先將1.0Kg礦粉與0.8Kg金屬鋅粉混合、球磨5h制成粒徑為100nm左右的BCC功能材料，然后摻入80g RF(金屬鈰、釹)納米粉再球磨3h，然后裝進石墨鉗鍋容器中，把1700℃熔融的100Kg鐵水注入其中，最后澆注成截面為正方形每條邊都帶有槽溝的小鐵柱，即成為嵌入塑料支架中心的方形縱向通道。
實施例6先將1.0Kg礦粉與2.0Kg金屬鋅粉混合、球磨5h制成粒徑為100nm左右的BCC功能材料然后摻入100g RF(金屬釤)納米粉再球磨3h，然后裝進石墨鉗鍋容器中，把1800℃熔融的100Kg鐵水注入其中，最后澆注成截面為正方形每條邊都帶有槽溝的小鐵柱，即成為嵌入塑料支架中心的方形縱向通道。
實施例7先將1.0Kg礦粉與2.0Kg金屬鋅粉混合、球磨5h制成粒徑為100nm左右的BCC功能材料然后摻入150g RF(金屬釤、釹)納米粉再球磨3h，然后裝進石墨鉗鍋容器中，把1600℃熔融的100Kg鐵水注入其中，最后澆注成截面為正方形每條邊都帶有槽溝的小鐵柱，即成為嵌入塑料支架中心的方形縱向通道。
實施例8先將1.0Kg礦粉與2.3Kg金屬鋅粉混合、球磨5h制成粒徑為100nm左右的BCC功能材料然后摻入200g RF(金屬鑭、釤)納米粉再球磨3h，然后裝進石墨鉗鍋容器中，把1600℃熔融的98Kg鐵水注入其中，最后澆注成截面為正方形每條邊都帶有槽溝的小鐵柱，即成為嵌入塑料支架中心的方形縱向通道。
實施例9先將1.0Kg礦粉與2.5Kg金屬鋅粉混合、球磨5h制成粒徑為100nm左右的BCC功能材料然后摻入300g RF(金屬釹、鈰)納米粉再球磨3h，然后裝進石墨鉗鍋容器中，把1600℃熔融的95Kg鐵水注入其中，最后澆注成截面為正方形每條邊都帶有槽溝的小鐵柱，即成為嵌入塑料支架中心的方形縱向通道。
權利要求
1.一種水處理納米功能材料，其特征是該材料由HT200#生鐵、含痕量核素(鈾、釷)的礦石粉、含有小于5％的金屬鈦或其氧化物的金屬鋅粉及RF稀土納米材料組成，各組分所占的重量百分比為HT200#生鐵95～100、含痕量核素(鈾、釷)的礦石粉1.0～3.0、含有小于5％的金屬鈦或其氧化物的金屬鋅粉0.8～2.5、RF稀土納米材料0.05～0.3。
2.一種如權利要求1的水處理納米功能材料的制備方法，其特征是先將含痕量核素(鈾、釷)的礦石粉、含有5％的金屬鈦或其氧化物的金屬鋅粉及RF稀土納米材料混合并球磨成納米粉末，然后把熔融的生鐵注入含痕量核素礦石粉、金屬鋅粉末和稀土納米材料混合料中，通過高溫“燃燒-爆炸”過程最后澆鑄制成所需形狀的水處理納米功能材料鑄件。
3.如權利要求1的水處理納米功能材料用于制備鍋爐除垢節能器，其特征是鍋爐除垢節能器由進水端蓋、出水端蓋及置有水處理納米功能材料的磁性水道構成；進水端蓋和出水端蓋的內端面各自有對稱分布的四個出水口，相鄰兩個出水口的內部相通，其中進水端蓋有兩個出水口與進水管相連通；磁性水道由縱向分隔成“井”字形的塑料支架和磁鐵構成，塑料支架邊上有四條溝槽、一條中間方形縱向通道和四個扇形密封縱向水道，四個扇形密封縱向水道的前后出口分別與進水端蓋和出水端蓋的出水口對應連接；磁鐵置于塑料支架的四條溝槽上，共兩組磁鐵，相鄰磁鐵的磁場方向按南→北→南→北極方向順序排布。
4.如權利要求3鍋爐除垢節能器，其特征是塑料支架的中間方形縱向通道由水處理納米功能材料鑄件分隔成四個水道。
全文摘要
本發明涉及一種水處理納米功能材料及其在鍋爐除垢節能器的應用。本發明水處理納米功能材料由HT200
文檔編號H01F13/00GK1381405SQ0211528
公開日2002年11月27日 申請日期2002年5月28日 優先權日2002年5月28日
發明者張邁生, 梁曉鳴, 葉逎初 申請人:中山大學, 廣州市中南泵業有限公司