一种具有水质优化效果的紫砂制品的制作方法与流程
1.本发明涉及一种具有水质优化效果的紫砂制品的制作方法，属于紫砂壶制作技术领域。
背景技术：
2.茶具是中国人必不可少的日常用品，按材质分有玻璃、陶瓷、金属等，而紫砂壶由于具有“泡茶香味皆蕴”和“暑月夜宿不馊”的特点，受到人们的普遍欢迎。
3.紫砂壶的制作原料为紫砂泥，原产地在江苏无锡宜兴丁蜀镇又名宜兴紫砂壶。制作宜兴紫砂所用的陶土，为一种含铁质粘土质粉砂岩，由水云母和高岭土、石英、云母屑、铁质等矿物成分构成，主要化学成分有氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化锰、氧化钾、氧化钠等。紫砂壶烧制的原料为泥土，紫砂壶泥分为三种：紫泥、绿泥和红泥。因含铁、硅量较高，烧制后多呈紫红，故称“紫砂”。紫砂泥是宜兴得天独厚的原料，合理的化学组成、矿物组成、颗粒组成，使其具备了可塑性好，生坯强度高，干燥收缩小等工艺优势，为多种多样的造型提供了良好的工艺条件。紫砂泥经烧成形成了残留石英、云母残骸、莫来石、赤铁矿、双重气孔等物相，其结晶相多而玻璃相少，使紫砂制品具有抗热震性、透气性，较高的机械强度，赋予其优异的实用功能。中国宜兴紫砂是世间瑰宝，其透气性和可塑性独一无二。用紫砂做成的茶器经得起开水和冷水反复的冲泡而不脆裂，茶叶不易馊等特点，是全世界公认为最好的茶具。
4.电气石是电气石族矿物的总称，化学成分较复杂，是以含硼为特征的铝、钠、铁、镁、锂的环状结构硅酸盐矿物。电气石具有压电性、热释电性、导电性、远红外辐射和释放负离子性等独特性能，通过物理或化学方法与其他材料复合，可制得多种功能材料，被应用于环保、电子、医药、化工、轻工、建材等领域。电气石是矿产中具有电气性能的一种矿物，微粉状的电气石存在正极和负极。当外界环境改变，如光照射、温度变化、与水接触等，其电气性能表现尤为突出。电气石的主要功能为：(1)释放负离子，具有调整人体离子平衡的作用，使身心放松、活化细胞、提高自然治愈力等作用，并能抑制身体的氧化或老化；(2)电解水：电气石在与水接触时会产生微弱电流，对水产生电分解作用，使水变成口感更佳、对人体健康更为有益的弱碱性(ph值在7.4左右)负离子水；(3)使水的大分子团变为小分子团：水中的分子并非单独存在，而是相互结合为水分子团，自来水中的分子团含13个左右的水分子，纯水中分子团含10个左右的水分子，经电气石处理后的水中分子团含6-7个水分子，一般而言，小分子团水对人体更为有益，因此在日本小分子团水被称为“能量水”；(4)放射远红外线：远红外线能够渗透到身体深层部位，温暖细胞，促进血液循环，使新陈代谢顺畅，电气石远红外线放射力将近100％，数值较其它矿物高；(5)含有多种微量元素：电气石含有各种天然矿物质，其中有很多与人类必需的矿物质相同，借着微弱电流的作用，矿物质容易被吸收，是极佳的矿物质来源。上述电气石的功能一般并非单独作用，而会发挥复合作用，产生各种效果。
5.麦饭石是一种天然矿石，是一种天然的硅酸盐矿物，无毒。麦饭石对生物无毒、无
害并具有一定生物活性的复合矿物或药用岩石。麦饭石的主要化学成分是无机的硅铝酸盐。麦饭石具有吸附性、溶解性、调节性、生物活性和矿化性等。我国麦饭石资源极为丰富，因其具有极强的吸附力和对水的净化作用而被广泛应用。
6.在紫砂泥中加入电气石和麦饭石成为紫砂制品制备技术领域的新方向，电气石和麦饭石的加入，使得紫砂制品既具有传统宜兴紫砂陶器的实用性和工艺美学，又具有电气石和麦饭石的保健功能。但是仅仅使用这两种添加物是远远不够的，不能满足现有的消费趋势。消费者们对紫砂壶还提出更多要求，如，具有吸附性、水稳定性、可重复使用等，从而达到水质优化效果。
7.本发明的目的是提供一种具有水质优化效果的紫砂制品的制作方法。
技术实现要素：
8.针对现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种具有水质优化效果的紫砂制品的制作方法，不夺茶香气又无熟汤气，壶壁吸附茶气，日久使用空壶里注入沸水也有茶香，并且对细菌及重金属等污染物具有一定的吸附效果，其在吸附容量、选择性和去除效率等方面较传统材料有显著提高，满足了消费者对紫砂制品的水质优化要求。
9.为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：
10.一种具有水质优化效果的紫砂制品的制作方法，包括以下步骤：
11.s1、原材料前处理：将紫砂生泥进行前处理，同时将电气石、麦饭石进行粉碎；
12.s2、原材料混合：将经过前处理的紫砂泥、电气石、麦饭石，以及碳化分级孔共价有机框架材料(c-cof)进行均匀混合，得到紫砂泥混合物；
13.s3、制坯：将步骤s2的紫砂泥混合物以手工或机械形式制成所需要的器坯，并将器坯进行阴干；
14.s4、紫砂制品的烧制：将器坯阴干后装匣钵进窑烧制，使用传统龙窑或电窑进行烧制；
15.s5、后处理：开窑取器后，对烧制后的紫砂制品清洗整口，磨光上蜡。
16.其中，步骤s2原材料混合由以下原料所构成，原料的比例均以重量比为标准：
17.碳化分级孔共价有机框架材料
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0.1％-1.5％；
18.电气石
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0.1％-15％；
19.麦饭石
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20％-50％；
20.余量为宜兴紫砂。
21.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，所述碳化分级孔共价有机框架材料(c-cof)制备包括共价有机框架(cofs)的制备以及材料碳化。
22.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，共价有机框架的制备以球形二氧化硅(sio2)纳米颗粒为牺牲模板制备分级孔共价有机框架，包括球形二氧化硅纳米颗粒的制备
→
复合材料(sio2@cofs)的制备
→
制备分级孔共价有机框架
→
碳化分级孔共价有机框架材料制备收集。
23.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，所述材料碳化是分级孔共价有机框架的碳化，具体将分级孔共价有机框架粉末被放置在瓷舟中，然后转移到管式炉的炉
管，在氮气流量为200ml
·
min-1
，每分钟10℃的速度加热到800-1000℃，而后保持在800-1000℃的温度5-6h；降温后取出，将样品冷却至室温(18-25℃)，得到碳化分级孔共价有机框架材料。
24.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，步骤s1所述的紫砂泥前处理包括：露天摊晒风化
→
初碎、粉碎
→
送风筛选
→
搅拌成泥
→
堆放陈腐
→
真空练泥。
25.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，步骤s1中粉碎后的电气石颗粒细度为50目-20000目，粉碎后的麦饭石颗粒细度为50目-20000目。
26.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，步骤s4的烧制包括以下步骤：
27.s401、进窑，将器坯进行装匣钵，经由窑口进行装坯固定；
28.s402、烧制，从烧火眼投入燃料，保证烧制温度600-1700℃进行烧制，烧制时间为5-48h；或直接对电窑进行烧制温度及烧制时间的设定；
29.s403、重复步骤s402一至三遍；
30.s404、开窑取器，烧制完成后，停15-24h，进行开窑取器。
31.在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案，所述烧制温度为600-1200℃，烧制时间为10-24h。
32.在本发明中所述的紫砂泥，通常分为紫泥、绿泥和红泥三种，俗称“富贵土”。可以烧制紫砂壶的紫砂泥一般深藏于岩石层下且分布于甲泥的泥层之间，泥层厚度从几十厘米至一米不等。根据上海硅酸盐研究所有关岩相的分析表明，紫砂黄泥属高岭-石英-云母类型，含铁量很高，最高含铁量达8.83％。优选的，本发明的紫砂泥选自产自江苏宜兴的紫砂泥。
33.与现有技术相比，本发明的技术方案获得了如下有益效果：
34.本发明所提供的电气石和麦饭石紫砂制品，利用电气石和麦饭石紫砂茶具饮水可使水质优化，口感更佳，对身体有益；再加上c-cof对细菌及重金属等污染物具有一定的吸附效果，其在吸附容量、选择性和去除效率等方面较传统材料有显著提高。此外，cofs材料具有水稳定性、再生性、重复使用性以及大批量制备等有点，c-cof无毒无污染，用于紫砂壶的添加物，可以进一步提高紫砂壶的水质优化效果。本发明所提供的电气石麦饭石紫砂制品，可以是各种各样的日常生活用品，值得进一步推广使用。
35.应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本发明主题公开的一部分。
36.从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
附图说明
37.图1为本发明工艺流程图；
38.图2为本发明分级孔cof的制备流程图。
具体实施方式
39.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的实施
例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
40.本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一个”“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。“上”“下”“左”“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
41.从矿层中开采出的紫泥，俗称生泥。似块状岩石，经露天摊晒风化，使其松散，然后经初碎、粉碎，按产品要求的颗粒数目，送风筛选。筛选后的泥灰，由搅拌机搅拌成一块块泾泥，经堆放陈腐处理，再把腐泥进行真空练泥，这样便成为供制坯用的熟泥，即完成了紫砂生泥进行前处理步骤。在紫砂泥练和制备过程中，所用水的水质十分讲究。水质的优劣会直接影响产品的质量。紫砂泥可塑性好，生坯强度高，坯的干燥、烧成收缩率小。陶瓷工艺师们把几种泥料以不同配比混合，有时在泥中和以粗泥砂或钢砂，更为夺目。紫砂壶并不一定就是紫，高温烧成后呈现各种各样的奇丽的彩，有朱砂红、枣红、紫铜、海棠红、铁灰铅、葵黄、墨绿、青兰等等。紫砂壶不上铀。烧成后的紫砂壶保温性和透气性均十分理想，是沏茶的理想用具。
42.共价有机框架(cof)具有优异的稳定性，加上独特的结构设计，使得分级孔cofs在许多领域具有很大的应用前景。作为多孔材料，cofs本身对细菌及重金属等污染物具有一定的吸附效果，其在吸附容量、选择性和去除效率等方面较传统材料有显著提高。此外，cofs材料还具有水稳定性、再生性、重复使用性以及大批量制备等重要特性。碳化后的cofs材料(c-cof)无毒无污染，用于紫砂壶的添加物，可以使紫砂壶具有水质优化效果。本发明碳化分级孔共价有机框架材料(c-cof)的制备过程为：
43.第一步、sio2纳米粒子的制备
44.将2.0ml四乙氧基硅烷溶于50ml无水乙醇中，在磁力搅拌器上搅拌，然后滴加1.4mlh2o和2.0mlnh3·
h2o混合溶液。40-50℃条件下反应15-20小时后，溶液变为乳白浑浊状态。接下来离心分离，用水和95％乙醇交替洗涤，60-80℃真空干燥3-5h，得到白球形sio
2 nps。
45.第二步、复合材料(sio2@cofs)的制备
46.sio2@cofs是基于温和的机械化学合成方法制备的：首先，对甲苯磺酸(ptsa,317.6-637.1mg,1.67-3.35mmol)和n,n,n',n'-四(4-氨基苯基)-1,4-苯二胺(tpda,71.0-142.0mg,0.15-3.0mmol)在砂浆中完全研磨15-20分钟。本发明中，对甲苯磺酸317.6mg、1.67mmol，n,n,n',n'-四(4-氨基苯基)-1,4-苯二胺优选采用71.0mg、0.15mmol。然后加入700.0-900mg制备好的sio
2 nps作为硬模板。将混合物再研磨15-20分钟，形成均匀的灰
粉末。然后，加入64.3mg、0.30mmol的[1,1'-联苯]-4,4'-二甲醛，进一步研磨18-20分钟，直到颜从灰变为墨，形成均匀的sio2@cofs无定形前驱体。然后将70μl的水分散加入到混合溶液中，研磨均匀，搅拌10-15分钟，水的加入产生了明显的颜变化，从灰白到紫。最后，将混合物转移到高压反应釜中，在120-150℃加热2-3天，产生深粉末。将粉末冷却至室温后，用热水和1,4-二恶烷进行索氏萃取洗涤，除去ptsa和残留单体。最后将制取的sio2@cofs复合材料在60-80℃真空下干燥3-5小时。
[0047]
第三步、制备分级孔cof
[0048]
通过从sio2@cofs中去除sio
2 nps获得hcofs。sio
2 nps易被碱性溶液(ph》8.5)溶解。制备分级孔cof时，sio2@cofs分散于30ml浓度为1m的naoh溶液中，用超声处理5min，重复上述步骤4-6次。最后，将收集到的固体用水冲洗至中性，并在真空下60-80℃下干燥5-6小时，获得分级孔cof。至此，其工艺流程如图2所示。
[0049]
第四步、c-cof的制备
[0050]
制备好的分级孔cof粉末被放置在瓷舟中，然后转移到管式炉的炉管中。在氮气流量为200ml
·
min-1
，每分钟10℃的速度加热到800-1000℃，而后保持在800-1000℃的温度5-6h；降温后取出，将样品冷却至室温(18-25℃)，得到碳化分级孔共价有机框架材料(c-cof)。
[0051]
本发明优选为：采用每分钟10℃的速度加热到900℃。在相同条件下，将温度保持在900℃，5-6h；降温后取出，在60-80℃真空烘箱中静置12-18小时,本发明的操作产率为65-70％。然后，将样品冷却至室温(18-25℃)，即得到c-cof。
[0052]
第五步、c-cof后处理
[0053]
将ccof粉末悬浮于100ml的蒸馏水中，将得到的混合物在超声浴中超声20-30分钟，然后静置20-24小时。去除上清液，在120-150℃下加热沉淀20-24小时，收集产物，得到纯净的c-cof。
[0054]
进一步的，电气石粉与麦饭石粉颗粒细度优选为1000目。再将电气石粉与麦饭石粉、c-cof与紫砂泥进行混合。
[0055]
再进一步的，按照图1所示的工艺流程，进行紫砂制品的烧制。
[0056]
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。各实施例具体如下：
[0057]
实施例1
[0058]
将3克c-cof，45克600目的电气石粉与350克1000目的麦饭石粉，以及455克经前期处理的上等优质紫砂泥混合，按传统工艺手工精制成紫砂茶壶模坯，阴干后，置温控电窑中，于1150℃烧制12小时，出窑整口后再以800℃再烧制10小时，制成为电气石麦饭石紫砂茶壶。
[0059]
实施例2：
[0060]
将1克c-cof，10克1000目的电气石粉与30克麦饭石粉，50克经前期处理的上等优质紫砂泥混合，按传统工艺手工精制成紫砂茶杯模坯，阴干后，置温控电炉中，于900℃烧制16小时，出窑修整后再以600℃再烧制10小时，制成为电气石麦饭石紫砂茶杯。
[0061]
实施例3：
[0062]
将2克c-cof，20克500目的电气石粉与185克300目的麦饭石粉，200克经前期处理的上等优质紫砂泥混合，按传统工艺手工精制成紫砂酒壶与酒杯模坯，阴干后，置温控电炉
中，于800℃烧制20小时，出窑整口后再以800℃再烧制10小时，制成为电气石麦饭石紫砂酒具。
[0063]
实施例4：
[0064]
将4克c-cof，40克100目的电气石粉与1000克300目的麦饭石粉，3000克经前期处理的紫砂泥混合，用机械制坯方式制成紫砂花盆模坯，阴干后，置温控电炉中，于1150℃烧制8小时，制成为电气石麦饭石紫砂花盆。
[0065]
本发明所提供的电气石和麦饭石紫砂制品，紫砂制品的天然透气性很强；其电气石具有人体相近的电磁场，既保留了传统紫砂制品古朴、优雅、美观、实用的特点，又具备了电气石的释放负离子和远红外、可使水电离成为碱性负离子水、使水分子团变小等保健作用；麦饭石的矿化和保健作用，能溶出钾、钠、钙、镁、铜、锌、铁、锰、锶、钴、磷、硅、硫、碘、硒等20多种对人体有益矿物质和微量元素，并加快茶中有益成分释放，改良水质；作为多孔材料，cofs本身对细菌及重金属等污染物具有一定的吸附效果，其在吸附容量、选择性和去除效率等方面较传统材料有显著提高。此外，cofs材料还具有水稳定性、再生性、重复使用性以及大批量制备等重要特性。碳化后的c-cof无毒无污染，用于紫砂壶的添加物，可以进一步提高紫砂壶吸附重金属离子、优化水质作用。本发明使用电气石、麦饭石和c-cof材料的紫砂茶具饮水可使水质优化，口感更佳，对身体有益；用电气石麦饭石紫砂壶泡茶可使茶的味道更香浓、幽雅；用电气石麦饭石紫砂酒具饮酒可使酒味更醇厚、浓郁；将香烟放入电气石紫砂器具中存放，可使香烟味道更柔顺；以电气石麦饭石紫砂做成花盆、鱼缸，可使花草生长更茂盛，鱼儿更活跃等等。本发明所提供的紫砂制品，可以是各种各样的日常生活用品，为人们的生活带来健康和快乐，值得推广使用。
[0066]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
技术特征：
1.一种具有水质优化效果的紫砂制品的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、原材料前处理：将紫砂生泥进行前处理，同时将电气石、麦饭石进行粉碎；s2、原材料混合：将经过前处理的紫砂泥、电气石、麦饭石，以及碳化分级孔共价有机框架材料进行均匀混合，得到紫砂泥混合物；s3、制坯：将步骤s2的紫砂泥混合物以手工或机械形式制成所需要的器坯，并将器坯进行阴干；s4、紫砂制品的烧制：将器坯阴干后装匣钵进窑烧制，使用传统龙窑或电窑进行烧制；s5、后处理：开窑取器后，对烧制后的紫砂制品清洗整口，磨光上蜡。其中，步骤s2原材料混合由以下原料所构成，原料的比例均以重量比为标准：碳化分级孔共价有机框架材料
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0.1％-1.5％；电气石
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0.1％-15％；麦饭石
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20％-50％；余量为宜兴紫砂。2.根据权利要求1所述的一种具有水质优化效果的紫砂制品的制作方法，其特征在于，所述碳化分级孔共价有机框架材料制备包括共价有机框架的制备以及材料碳化。3.根据权利要求2所述的一种具有水质优化效果的紫砂制品的制作方法，其特征在于，共价有机框架的制备以球形二氧化硅纳米颗粒为牺牲模板制备分级孔共价有机框架，包括球形二氧化硅纳米颗粒的制备
→
复合材料的制备
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制备分级孔共价有机框架
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碳化分级孔共价有机框架材料制备收集。4.根据权利要求2所述的一种具有水质优化效果的紫砂制品的制作方法，其特征在于，所述材料碳化是分级孔共价有机框架的碳化，具体将分级孔共价有机框架粉末被放置在瓷舟中，然后转移到管式炉的炉管，在氮气流量为200ml
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min-1，每分钟10℃的速度加热到800-1000℃，而后保持在800-1000℃的温度5-6h；降温后取出，将样品冷却至室温，得到碳化分级孔共价有机框架材料。5.根据权利要求1所述的一种具有水质优化效果的紫砂制品的制作方法，其特征在于，步骤s1所述的紫砂泥前处理包括：露天摊晒风化
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初碎、粉碎
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送风筛选
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搅拌成泥
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堆放陈腐
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真空练泥。6.一种权利要求1所述的一种具有水质优化效果的紫砂制品的制作方法，其特征在于，步骤s1中粉碎后的电气石颗粒细度为50目-20000目，粉碎后的麦饭石颗粒细度为50目-20000目。7.根据权利要求1所述的一种具有水质优化效果的紫砂制品的制作方法，其特征在于，步骤s4的烧制包括以下步骤：s401、进窑，将器坯进行装匣钵，经由窑口进行装坯固定；s402、烧制，从烧火眼投入燃料，保证烧制温度600-1700℃进行烧制，烧制时间为5-48h；或直接对电窑进行烧制温度及烧制时间的设定；s403、重复步骤s402一至三遍；s404、开窑取器，烧制完成后，停15-24h，进行开窑取器。8.根据权利要求7所述的一种具有水质优化效果的紫砂制品的制作方法，其特征在于，所述烧制温度为600-1200℃，烧制时间为10-24h。
技术总结
本发明提供的一种具有水质优化效果的紫砂制品的制作方法，紫砂制品是由电气石、麦饭石、碳化分级孔共价有机框架材料以及宜兴紫砂进行原料混合制得。本发明所提供的电气石和麦饭石紫砂制品，利用电气石和麦饭石紫砂茶具饮水可使水质优化，口感更佳，对身体有益；再加上C-COF对细菌及重金属等污染物具有一定的吸附效果，其在吸附容量、选择性和去除效率等方面较传统材料有显著提高。此外，COFs材料具有水稳定性、再生性、重复使用性以及大批量制备等有点，C-COF无毒无污染，用于紫砂壶的添加物，可以进一步提高紫砂壶的水质优化效果。本发明所提供的电气石麦饭石紫砂制品，可以是各种各样的日常生活用品，值得进一步推广使用。值得进一步推广使用。值得进一步推广使用。
