一种自净化制氢材料、其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及制氢材料技术领域，尤其涉及一种自净化制氢材料、其制备方法和应用。

背景技术

随着科技的进步和现代医学的发展，逐渐认识到活性氧是造成人体衰老和病变的重要源头，氢气可以还原活性氧，人体可以通过补充氢气，清除体内有害活性氧，富氢水和吸氢机产品应运而生。

目前，常规的制氢方式主要有水煤气制氢、天然气制氢和电解水制氢，多运用于工业生产制备氢气，特别是制造高纯度氢气。中国专利CN110526375A、利CN216494877U、CN114314995A、CN208625179U和CN201559854U均是基于电解水制氢，存在结构复杂、能耗大、制氢量小且不稳定以及成本高的问题，而且电解水制氢最大的危害是电解产生溶解氯和臭氧，有异味，对人体造成危害，并不适合用于富氢水和吸氢。

氢化镁是近几年才开发的储氢新材料，通过水解反应即可实现稳定而长效的释氢。中国专利CN110002398A和CN217051646U公开了直接或间接使用氢化镁作为制氢的原料制氢，但由于氢化镁需要在水中水解反应才会产生氢气，因此会生成大量氢氧化镁凝胶体和Mg

鉴于此，有必要提供一种自净化制氢材料，以解决上述不足。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种自净化制氢材料、其制备方法和应用。本发明的自净化制氢材料以氢化镁作为水解氢源，配合凹凸棒粉和壳聚糖的絮凝作用，可以减少水体中氢氧化镁凝胶的生成，防止水体被第三方杂质污染，具有较佳的自净化作用，无有毒有异味气体产生，可以保证水体的质量，同时也可以对水体起到净化作用，其水解反应产生的氢气，提高水体质量。

本发明的目的是提供一种自净化制氢材料。

本发明的另一目的是提供一种自净化制氢材料的制备方法；

本发买的另一目的是还提供一种自净化制氢材料在制备富氢水中的应用。

根据本发明具体实施方式提供的自净化制氢材料，所述自净化制氢材料由以下质量份数的原料组成：

氢化镁1-5份、凹凸棒粉80-90份和壳聚糖10-15份。

本发明的自净化制氢材料中，氢化镁制氢水解反应产生氢气，同时产生氢氧化镁凝胶，凹凸棒粉带有负电荷，可充分吸附氢化镁反应产生的镁离子以及水体中的有害金属离子，壳聚糖作为阳离子絮凝剂，可中和反应产生的氢氧根离子，絮凝沉淀氢氧化镁凝胶。

根据本发明具体实施方式提供的自净化制氢材料，所述氢化镁的粒径为10-50nm；所述凹凸棒粉的粒径为50-100nm。

根据本发明具体实施方式提供的自净化制氢材料，所述凹凸棒粉为凹凸棒在480-520℃焙烧2-3h制成。

根据本发明具体实施方式提供的自净化制氢材料，所述壳聚糖为水溶性壳聚糖。

根据本发明具体实施方式提供的自净化制氢材料，所述自净化制氢材料由以下质量份数的原料组成：

氢化镁1-2份、凹凸棒粉80-90份和壳聚糖10-15份。

根据本发明具体实施方式提供的自净化制氢材料，所述自净化制氢材料由以下质量份数的原料组成：

氢化镁2-3份、凹凸棒粉80-90份和壳聚糖10-15份。

根据本发明具体实施方式提供的自净化制氢材料，所述自净化制氢材料有以下质量份数的原料组成：

氢化镁3-5份、凹凸棒粉80-90份和壳聚糖10-15份。

根据本发明具体实施方式提供的自净化制氢材料的制备方法，包括以下步骤：

称取80-90质量份的凹凸棒粉和10-15质量份的壳聚糖混合，得混合料；

向所述混合料中加入1-5质量份的氢化镁均质混合，即制得自净化制氢材料。

根据本发明具体实施方式提供的自净化制氢材料的制备方法，所述凹凸棒粉与所述壳聚糖的混合时间为25-35mi n；所述混合料与所述氢化镁的混合时间为50-120mi n。

根据本发明具体实施方式提供的自净化制氢材料在制备富氢水中的应用。

优选的，所述应用是指将自净化制氢材料用滤袋进行包装，滤袋中装入一定量的自净化制氢材料，得到制氢包，将制氢包放入水体中，反应产生氢气，溶解有氢气的水即为富氢水。

优选的，所述滤袋的滤孔为10-100nm；采用该滤孔的滤袋，一方面可以使得自净化制氢材料与水接触而发生制氢水解反应，氢气从滤孔排出，与滤袋外的水形成富氢水，同时保证自净化制氢材料的制氢水解反应；另一方面，由于凹凸棒粉和壳聚糖粉的絮凝作用，产生的絮凝物不能通过滤袋排出，从而减少富氢水中金属离子增加被污染，防止富氢水中酸碱性发生变化，保证自净化制氢材料在水体中保持稳定而不扩散。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的自净化制氢材料以氢化镁作为水解氢源，配合凹凸棒粉和壳聚糖的絮凝作用，可以减少水体中氢氧化镁凝胶的生成，防止水体被第三方杂质污染，具有较佳的自净化作用，无有毒有异味气体产生，可以保证水体的质量，同时也可以对水体起到净化作用，其水解反应产生的氢气，提高水体质量。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例

本实施例提供一种自净化制氢材料，由以下质量份数的原料组成：

氢化镁1-5份、凹凸棒粉80-90份和壳聚糖10-15份。

本实施例中，氢化镁的储氢容量高达7.6-8.1wt％，其可通过热分解和水解两种方式制备氢气，氢化镁通过水解制备氢气是氢化镁热分解制备的氢气的两倍，释氢量可达16wt％，是最佳的释氢材料。

在一些实例中，所述氢化镁的粒径为10-50nm；所述凹凸棒粉的粒径为50-100nm。

在一些实例中，所述凹凸棒粉为凹凸棒在480-520℃焙烧2-3h制成。

优选的，凹凸棒的化学成分为Mg

还需要说明的是，凹凸棒粉带有负电荷，可有效吸附水中的金属离子，其还可以实现对氢化镁粉体的包围包覆，氢化镁发生制氢水解反应时，其能够立即实现对反应产生的镁离子进行吸附，使氢化镁粉体周围难以形成氢氧化镁凝胶包裹层，避免氢化镁粉体钝化现象的发生。

在一些实例中，所述壳聚糖为水溶性壳聚糖。

需要说明的是，水溶性壳聚糖在自净化制氢材料中起到絮凝和沉淀的作用，絮凝作用是对氢氧化镁凝胶以及水体中原本存在的有机、无机杂质产生絮凝作用，而絮凝包合后，会迅速形成沉淀，从而而保证水体的洁净、澄清和口感。

还需要说明的是，可溶性壳聚糖与凹凸棒粉相结合，形成阴性和阳性结合的方式完成对水体中金属离子和氢氧根离子的吸附、絮凝和沉淀，可溶性壳聚糖使用时无需添加酸溶解。

本实施中，自净化制氢材料的制备，包括以下步骤：

称取80-90质量份的凹凸棒粉和10-15质量份的壳聚糖混合，得混合料；

向所述混合料中加入1-5质量份的氢化镁均质混合，即制得自净化制氢材料。

在一些实例中，凹凸棒粉、壳聚糖以及氢化镁的混合是在双运动混料机中进行混合，双运动混料机的料筒容积为30-50L，混合装载量为45-65％，料筒转速25r/mi n，叶片转速50r/mi n。

在一些实例中，所述凹凸棒粉与所述壳聚糖的混合时间为25-35mi n；所述混合料与所述氢化镁的混合时间为50-120mi n。

本实施例还提供了自净化制氢材料在制备富氢水的应用，该富氢水的应用场景包括但不限于饮用水、洗浴水和吸氢机。

在一些实例中，自净化制氢材料用滤袋进行包装，即在滤袋中装入一定量的自净化制氢材料，得到制氢包，将制氢包放入水体中，反应产生氢气，溶解有氢气的水即为富氢水。

在一些实例中，所述滤袋的滤孔为10-100nm；采用该滤孔的滤袋，一方面可以使得自净化制氢材料与水接触而发生制氢水解反应，氢气从滤孔排出，与滤袋外的水形成富氢水，同时保证自净化制氢材料的制氢水解反应；另一方面，由于凹凸棒粉和壳聚糖粉的絮凝作用，产生的絮凝物不能通过滤袋排出，从而减少富氢水中金属离子增加被污染，防止富氢水中酸碱性发生变化，保证自净化制氢材料在水体中保持稳定而不扩散。

本实施例中，氢化镁的不同用量决定了释氢密度和用途，当自净化制氢材料中氢化镁的用量为1-2质量份时，可作为饮用水富氢添加剂制备富氢水；当氢化镁用量为2-3质量份时，自净化制氢材料作为洗浴富氢添加剂制备洗浴富氢水；当氢化镁用量为3-5质量份时，自净化制氢材料作为吸氢的氢源使用，如吸氢机。

下面通过如下实验例对本发明的自净化制氢材料的制备富氢水的效果进行说明：

实验例1

本实验例提供一种自净化制氢材料，用于制备可饮用的富氢水，该自净化制氢材料由氢化镁2质量份、凹凸棒粉85质量份和可溶性壳聚糖13质量份组成，制备包括如下步骤：

1、称取凹凸棒粉和可溶性壳聚糖，加入双运动混料机中混合30mi n；

2、向双运动混料机的料筒中加入氢化镁粉混合60mi n，用滤袋密封包装，得制氢包。

性能测试：取500mL饮用水，将制氢包放入饮用水中，放入1-2mi n后制氢包有大量气泡逸出，15mi n后饮用水中溶解氢气趋于饱和，取出制氢包，保留的富氢水使用TRUSTLEXENH-2000测量富氢水中的氢气的浓度为1.2mmp-2.6mmp；采用DPD分光光度法检测水体中的可溶性余氯为0，臭氧含量为0，砷、镉、铅、汞均＜0.001mg/L，硒的含量为0.005mg/L，铝的含量为0.02mg/L，镁含量为0.2mg/L，铁的含量为0.05mg/L，铜的含量为0.3mg/L，锌的含量为0.25mg/L，均符合GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》的要求。

实验例2

本实验例提供一种自净化制氢材料，用于制备富氢洗浴水，该自净化制氢材料由氢氧化镁3质量份、凹凸棒粉92质量份和可溶性壳聚糖粉15质量份组成,制备包括如下步骤：

1、称取凹凸棒粉和可溶性壳聚糖，加入双运动混料机中混合30mi n；

2、向双运动混料机的料筒中加入氢化镁粉混合60mi n，用滤袋密封包装，得制氢包。

性能测试：浴缸中放200L洗浴水，将制氢包放入洗浴水中，立即有大量气泡产生，且洗浴水呈牛奶白色，30mi n后趋于饱和，洗浴富氢水中氢气的浓度为1000-1800ppb，水体清澈透明，pH值为8.0。

实验例3

本实验例提供一种自净化制氢材料，用于吸氢机制氢使用，该自净化制氢材料由氢化镁5质量份、凹凸棒粉85质量份和可溶性壳聚糖10份组成，制备包括如下步骤：

1、称取凹凸棒粉和可溶性壳聚糖，加入双运动混料机中混合30mi n；

2、向双运动混料机的料筒中加入氢化镁粉混合60mi n，用滤袋密封包装，得制氢包。

性能测试：制氢包放入制氢机的水槽中，立即有大量气泡溢出，30mi n后趋于饱和，释氢终止时间为60mi n，释氢量为200mL/g,采集气体样本基于气相色谱检测，氢气的纯度为99.999％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。