本發(fā)明涉及抗菌材料領(lǐng)域，尤其涉及一種多元離子抗菌礦巖濾料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：無(wú)機(jī)抗菌劑以其抗菌廣譜性、持久性、化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性、安全性、細(xì)菌不易產(chǎn)生耐藥性等突出特點(diǎn)，成為具有潛力和人們樂(lè)于選擇的一類(lèi)抗菌劑。無(wú)機(jī)抗菌劑由抗菌活性成分和載體組成，抗菌活性成分主要是金屬離子，目前應(yīng)用最多的抗菌金屬離子為銀、鋅、銅等。比較銀、銅、鋅三種離子的抗菌性能，銀離子抗細(xì)菌能力最強(qiáng)，但價(jià)格昂貴，在一定程度上限制了其應(yīng)用；鋅和銅離子抗細(xì)菌性能雖弱于銀離子，但比銀離子具有更好的抗真菌性能，且成本低廉，因此，將抗菌性金屬離子聯(lián)合使用，在提高綜合抗菌性能的同時(shí)，降低成本，取長(zhǎng)補(bǔ)短，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，成為目前無(wú)機(jī)抗菌成分應(yīng)用的主流。無(wú)機(jī)抗菌劑抗菌性能的好壞與金屬離子的緩釋/遷移速度有關(guān)，而其穩(wěn)定性則與載體對(duì)金屬離子的吸附強(qiáng)弱有關(guān)，因此載體的選擇至關(guān)重要。載體一般是具有緩釋作用的無(wú)機(jī)物，目前被普遍采用的載體有沸石、磷酸鈣、磷酸鋯、羥基磷灰石、可溶性玻璃、納米二氧化硅等。中國(guó)專(zhuān)利CN1271523A公開(kāi)了一種以蛭石為載體的無(wú)機(jī)抗菌劑及其制備方法，該方法是利用離子交換原理，將銅離子植入蛭石層間，制成含銅0.5～8.5％的銅—蛭石抗菌劑，因其單一地使用銅離子抗菌，其抗細(xì)菌效果較差；中國(guó)專(zhuān)利CN1404732A公開(kāi)了一種以素瓷粉為載體的抗菌劑及其制備方法，其抗菌活性組份為硝酸鋅和硝酸銀，并加入一定量的硝酸銨對(duì)銀和鋅離子起保護(hù)作用，使產(chǎn)品不變色；中國(guó)專(zhuān)利CN1339257A公開(kāi)了一種以坡縷石為載體的無(wú)機(jī)抗菌劑及其制備方法，該方法首先將坡縷石以酸活化處理，然后通過(guò)吸附作為抗菌組分的銀離子或銅離子而制得。以上三種載體均具有層鏈狀或多孔結(jié)構(gòu)，表面積大、吸附性強(qiáng)并且價(jià)格相對(duì)低廉。麥飯石是火成巖類(lèi)中石英斑巖或花崗斑巖的巖石，其外觀(guān)是在淺黃褐色或淡灰色的石基中散布白色長(zhǎng)石的斑晶和呈灰色的石英結(jié)晶，貌似麥飯，而以得名。麥飯石含有鉀、鈉、鈣、鎂、銅、鋅、鋁、錳、鐵、鈦、磷等幾十種微量元素，在生命機(jī)體代謝中具有重要作用，除可作為保健藥外，還可用于食品飲料、日化產(chǎn)品、動(dòng)物飼料、水過(guò)濾、護(hù)膚美容等方面。根據(jù)研究顯示，麥飯石主要具有如下三大作用：1)吸附力強(qiáng)，能夠吸附水中有害重金屬離子、氯氣以及水中的細(xì)菌；2)可溶出礦物質(zhì)，麥飯石含有的微量元素能在水中輕易溶出；3)調(diào)整水質(zhì)，麥飯石對(duì)水質(zhì)有雙向調(diào)節(jié)作用，一旦水中微量元素缺少，它即溶出；過(guò)多時(shí)，又能發(fā)揮吸附作用，還能自動(dòng)調(diào)節(jié)酸堿度，其調(diào)節(jié)范圍，從pH＝5～11均可調(diào)整至近中性pH＝7.2～8.7。麥飯石地斑狀結(jié)構(gòu)，用電鏡掃描觀(guān)察到它的表面凸凹不平，呈多孔海綿狀。碎屑劈成多層鋸齒外形，其表面積很大。用紅外光譜分析表明，麥飯石是以SiO4四面體構(gòu)造為基礎(chǔ)，四面體的頂端氧與相鄰四面體共鍵，正是麥飯石的這種結(jié)構(gòu)使它具有良好的吸附性能，一是能夠吸附細(xì)菌和病毒本身具有抗菌性，二是能夠吸附抗菌性金屬離子，同時(shí)其良好的溶出性，保證了抗菌性金屬離子的及時(shí)溶出及抗菌作用的充分發(fā)揮，是無(wú)機(jī)抗菌劑載體的理想選擇，但目前尚未用于抗菌劑的生產(chǎn)領(lǐng)域。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種多元離子抗菌礦巖濾料及其制備方法。本發(fā)明制得的多元離子抗菌礦巖濾料能夠克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明的多元離子抗菌礦巖濾料利用離子抗菌原理和微磁電場(chǎng)技術(shù)原理，形成了一種新型抗菌添加材料，能夠有效地提高抗菌性能和使用壽命，避免了傳統(tǒng)抗菌材料的抗菌性低下、使用壽命低和溫度依賴(lài)性太強(qiáng)等問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種多元離子抗菌礦巖濾料，包括以下原料制備而成：火山巖、麥飯石、AgNO3、Cu(NO3)2、Zn和去離子水；其中，所述Zn的質(zhì)量分別為火山巖總質(zhì)量的7.3-14％。在本技術(shù)方案中，本發(fā)明的多元離子抗菌礦巖濾料利用離子抗菌原理和微磁電場(chǎng)技術(shù)原理，形成了一種新型高效抗菌添加材料。有效地提高了抗菌性能和使用壽命，避免了傳統(tǒng)抗菌材料的抗菌性低下、使用壽命低和溫度依賴(lài)性太強(qiáng)等問(wèn)題。其優(yōu)點(diǎn)具體為：(1)多元離子抗菌礦巖濾料通過(guò)離子抗菌的方法來(lái)提高抗菌能力。通過(guò)離子抗菌的手段，吸附交換各種離子，使抗菌性達(dá)到最活躍的狀態(tài)。添加各種對(duì)人體無(wú)害的離子來(lái)使抗菌性能提高。(2)多元離子抗菌礦巖濾料可以有效干擾細(xì)胞壁的合成。細(xì)菌細(xì)胞壁重要組分為肽聚糖，離子抗菌劑對(duì)細(xì)胞壁的干擾作用，主要抑制多糖鏈與四肽交聯(lián)有連結(jié)，從而使細(xì)胞壁失去完整性，失去了對(duì)滲透壓的保護(hù)作用，損害菌體而死亡。多元離子抗菌礦巖濾料可損傷細(xì)胞膜。細(xì)胞膜是細(xì)菌細(xì)胞生命活動(dòng)重要的組成部分。因此，如細(xì)胞膜受損傷、破壞，將導(dǎo)致細(xì)菌死亡。多元離子抗菌礦巖濾料能夠抑制蛋白質(zhì)的合成。蛋白質(zhì)的合成過(guò)程變更、停止、使細(xì)菌死亡。蛋白質(zhì)對(duì)于細(xì)菌來(lái)說(shuō)是物質(zhì)基礎(chǔ)，是有機(jī)大分子，是構(gòu)成細(xì)胞的基本有機(jī)物，是生命活動(dòng)的主要承擔(dān)者。沒(méi)有蛋白質(zhì)就沒(méi)有生命，而離子交換法破環(huán)了蛋白質(zhì)的合成過(guò)程，使整個(gè)過(guò)程變更或者停止，這樣細(xì)菌就停止生長(zhǎng)或者死亡。(3)添加有多元離子抗菌礦巖濾料的使用壽命長(zhǎng)?？咕鷦┑氖褂脡勖话愫涂寡趸苯酉嚓P(guān)，抗氧化能力越好，使用壽命就越長(zhǎng)；反之則相反。而多元離子抗菌礦巖濾料的抗氧化加強(qiáng)是通過(guò)離子抗菌的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，加強(qiáng)了耐氧化性，會(huì)讓其在一定時(shí)間內(nèi)保持其固有的屬性，不被氧化，延長(zhǎng)其使用壽命。而且離子交換可以加入抗氧化的離子，使材料隔絕氧氣，提升材料的抗氧化，增加使用壽命。所以對(duì)比于其他的材料，添加有多元離子抗菌礦巖濾料的材料使用壽命會(huì)比較長(zhǎng)。本發(fā)明通過(guò)磁場(chǎng)加強(qiáng)了復(fù)合金屬離子的電離活性和強(qiáng)度，有效地提高了抗菌滅菌性能，有效地防止細(xì)菌的滋生。本發(fā)明的多元離子抗菌礦巖濾料可用于制成濾芯，用于凈水中；可用作添加劑添加進(jìn)瓷磚中，可作為添加劑添加進(jìn)涂料中，用途廣泛。作為優(yōu)選，火山巖的粒徑為2-3mm，麥飯石的粒徑為3-4mm。作為優(yōu)選，火山巖與麥飯石的質(zhì)量相同。一種多元離子抗菌礦巖濾料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：所述制備方法包括以下步驟：a)各稱(chēng)取10份AgNO3、Cu(NO3)2，加入到50-65份去離子水中，以80-220r/min攪拌22-35min，調(diào)節(jié)pH至4.3-5.6，制得酸性液體；b)稱(chēng)取200-300份火山巖，清水沖洗3-5次后分別放入容器中，加入400-500份去離子水浸泡72h；稱(chēng)取200-300份麥飯石，清水沖洗3-5次后放入另一容器中，加入600-720份去離子水浸泡48h；浸泡后自然風(fēng)干，浸入到步驟a)得到的酸性液體內(nèi)，20r/min攪拌60min；取出后放入活化爐升溫進(jìn)行活化，得到活化后的火山巖與麥飯石；c)稱(chēng)取22-28份Zn粉，加入180-240份去離子水配成懸浮液，180-220r/min攪拌22-32min后，將步驟b)得到的活化后的火山巖與麥飯石加入到懸浮液中，在磁場(chǎng)條件下浸泡10-20min，加溫至80-90℃，取出冷卻后用去離子水沖洗，再放入200-300份去離子水中，加溫至80-90℃，保溫2-3min后降溫至60-70℃，取出用60-70℃熱水清洗3-5次再用蒸餾水清洗3-5次，風(fēng)干后用烘箱烘干；然后將火山巖與麥飯石按質(zhì)量比1：1研磨至400目-600目，加入200目活性碳粉50-100份，混合均勻后放入步驟a)得到的酸性液體，加溫至50-80℃，再以120r/min的速度攪拌30分鐘，烘干得到混合粉料；d)使用離心造粒機(jī)將步驟c)得到的混合粉料制成1-5mm的球形顆粒，自然涼曬干燥；再放置于爐內(nèi)，把爐的溫度升至500-800℃，保溫10分鐘，繼續(xù)升溫至850-900℃，保溫30分鐘，自然冷卻后出爐，得到多元離子抗菌礦巖濾料。在本技術(shù)方案中，步驟a)的酸性液體主要是為了清洗火山巖與麥飯石微孔中的無(wú)機(jī)雜質(zhì)，增加孔隙率，使其PH值達(dá)到一定的范圍內(nèi)；酸洗的化學(xué)反應(yīng)：Zn+Cu(NO3)2＝Zn(NO3)2+Cu，Zn+2AgNO3＝＝Zn(NO3)2+2Ag，2Zn(NO3)2＝2ZnO+4NO2↑+O2↑(分解)；活化的作用：在高溫下C與氧氣發(fā)生氧化還原進(jìn)行活化，通過(guò)C的氣體反應(yīng)(燒失)達(dá)到碳粒中造碳的目的。其主要化學(xué)反應(yīng)工如下：(氧氣充足時(shí))：C+O2＝CO2，若氧氣不足：2C+O2＝2CO，C+CO2＝2CO。制成多元離子抗菌礦巖濾料，對(duì)水中的重金屬離子Pb、Hg、Cr、Cd、As的吸附率達(dá)96％以上，對(duì)大腸桿菌的吸附率達(dá)95％以上。將濾料浸泡水中，水將礦化，其中的礦物質(zhì)和微量元素都是人體所必需的，而且還能雙向調(diào)節(jié)水中的pH值的作用。作為優(yōu)選，步驟c)中磁感應(yīng)強(qiáng)度0.05-1.2T。作為優(yōu)選，步驟b)活化的溫度為800-900℃。作為優(yōu)選，步驟c)中烘箱的溫度為200-300℃。與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的多元離子抗菌礦巖濾料利用離子抗菌原理和微磁電場(chǎng)技術(shù)原理，形成了一種新型抗菌添加材料，對(duì)水中的重金屬離子Pb、Hg、Cr、Cd、As的吸附率達(dá)96％以上，對(duì)大腸桿菌的吸附率達(dá)95％以上。將濾料浸泡水中，水將礦化，其中的礦物質(zhì)和微量元素都是人體所必需的，而且還能雙向調(diào)節(jié)水中的pH值的作用。具體實(shí)施方式為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，但這些闡述并不對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限定。除另有說(shuō)明，否則本發(fā)明所用的所有科學(xué)和技術(shù)術(shù)語(yǔ)具有本發(fā)明所屬和相關(guān)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員通常所理解的含義。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步詳細(xì)的闡述，但應(yīng)當(dāng)明白，實(shí)施例不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。實(shí)施例1一種多元離子抗菌礦巖濾料，包括以下原料制備而成：火山巖、麥飯石、AgNO3、Cu(NO3)2、Zn和去離子水。一種多元離子抗菌礦巖濾料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：a)各稱(chēng)取10份AgNO3、Cu(NO3)2，加入到50份去離子水中，以80r/min攪拌22min，調(diào)節(jié)pH至4.3，制得酸性液體；b)稱(chēng)取200份火山巖，清水沖洗3次后分別放入容器中，加入400份去離子水浸泡72h；稱(chēng)取200份麥飯石，清水沖洗3次后放入另一容器中，加入600份去離子水浸泡48h；浸泡后自然風(fēng)干，浸入到步驟a)得到的酸性液體內(nèi)，20r/min攪拌60min；取出后放入活化爐升溫至800℃進(jìn)行活化，得到活化后的火山巖與麥飯石；c)稱(chēng)取22份Zn粉，加入180份去離子水配成懸浮液，180r/min攪拌22min后，將步驟b)得到的活化后的火山巖與麥飯石加入到懸浮液中，在磁場(chǎng)條件下浸泡10min，加溫至80℃，磁感應(yīng)強(qiáng)度0.05T；取出冷卻后用去離子水沖洗，再放入200份去離子水中，加溫至80℃，保溫2min后降溫至60℃，取出用60℃熱水清洗3次再用蒸餾水清洗3次，風(fēng)干后用烘箱烘干，溫度為200℃；然后將火山巖與麥飯石按質(zhì)量比1：1研磨至400目，加入200目活性碳粉50份，混合均勻后放入步驟a)得到的酸性液體，加溫至50℃，再以120r/min的速度攪拌30分鐘，烘干得到混合粉料；d)使用離心造粒機(jī)將步驟c)得到的混合粉料制成1-5mm的球形顆粒，自然涼曬干燥；再放置于爐內(nèi)，把爐的溫度升至500℃，保溫10分鐘，繼續(xù)升溫至850℃，保溫30分鐘，自然冷卻后出爐，得到多元離子抗菌礦巖濾料。實(shí)施例2一種多元離子抗菌礦巖濾料，包括以下原料制備而成：火山巖、麥飯石、AgNO3、Cu(NO3)2、Zn和去離子水。一種多元離子抗菌礦巖濾料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：a)各稱(chēng)取10份AgNO3、Cu(NO3)2，加入到55份去離子水中，以120r/min攪拌30min，調(diào)節(jié)pH至4.7，制得酸性液體；b)稱(chēng)取260份火山巖，清水沖洗4次后分別放入容器中，加入450份去離子水浸泡72h；稱(chēng)取260份麥飯石，清水沖洗4次后放入另一容器中，加入680份去離子水浸泡48h；浸泡后自然風(fēng)干，浸入到步驟a)得到的酸性液體內(nèi)，20r/min攪拌60min；取出后放入活化爐升溫至880℃進(jìn)行活化，得到活化后的火山巖與麥飯石；c)稱(chēng)取25份Zn粉，加入220份去離子水配成懸浮液，200r/min攪拌30min后，將步驟b)得到的活化后的火山巖與麥飯石加入到懸浮液中，在磁場(chǎng)條件下浸泡15min，加溫至85℃，磁感應(yīng)強(qiáng)度0.8T；取出冷卻后用去離子水沖洗，再放入260份去離子水中，加溫至88℃，保溫3min后降溫至65℃，取出用65℃熱水清洗4次再用蒸餾水清洗4次，風(fēng)干后用烘箱烘干，溫度為220℃；然后將火山巖與麥飯石按質(zhì)量比1：1研磨至500目，加入200目活性碳粉80份，混合均勻后放入步驟a)得到的酸性液體，加溫至65℃，再以120r/min的速度攪拌30分鐘，烘干得到混合粉料；d)使用離心造粒機(jī)將步驟c)得到的混合粉料制成1-5mm的球形顆粒，自然涼曬干燥；再放置于爐內(nèi)，把爐的溫度升至600℃，保溫10分鐘，繼續(xù)升溫至880℃，保溫30分鐘，自然冷卻后出爐，得到多元離子抗菌礦巖濾料。實(shí)施例3一種多元離子抗菌礦巖濾料，包括以下原料制備而成：火山巖、麥飯石、AgNO3、Cu(NO3)2、Zn和去離子水。一種多元離子抗菌礦巖濾料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：a)各稱(chēng)取10份AgNO3、Cu(NO3)2，加入到65份去離子水中，以220r/min攪拌35min，調(diào)節(jié)pH至5.6，制得酸性液體；b)稱(chēng)取300份火山巖，清水沖洗5次后分別放入容器中，加入500份去離子水浸泡72h；稱(chēng)取300份麥飯石，清水沖洗5次后放入另一容器中，加入720份去離子水浸泡48h；浸泡后自然風(fēng)干，浸入到步驟a)得到的酸性液體內(nèi)，20r/min攪拌60min；取出后放入活化爐升溫至900℃進(jìn)行活化，得到活化后的火山巖與麥飯石；c)稱(chēng)取28份Zn粉，加入240份去離子水配成懸浮液，220r/min攪拌32min后，將步驟b)得到的活化后的火山巖與麥飯石加入到懸浮液中，在磁場(chǎng)條件下浸泡20min，加溫至90℃，磁感應(yīng)強(qiáng)度1.2T；取出冷卻后用去離子水沖洗，再放入300份去離子水中，加溫至90℃，保溫3min后降溫至70℃，取出用70℃熱水清洗5次再用蒸餾水清洗5次，風(fēng)干后用烘箱烘干，溫度為300℃；然后將火山巖與麥飯石按質(zhì)量比1：1研磨至600目，加入200目活性碳粉100份，混合均勻后放入步驟a)得到的酸性液體，加溫至80℃，再以120r/min的速度攪拌30分鐘，烘干得到混合粉料；d)使用離心造粒機(jī)將步驟c)得到的混合粉料制成1-5mm的球形顆粒，自然涼曬干燥；再放置于爐內(nèi)，把爐的溫度升至800℃，保溫10分鐘，繼續(xù)升溫至900℃，保溫30分鐘，自然冷卻后出爐，得到多元離子抗菌礦巖濾料。為測(cè)試本發(fā)明的抗菌效果，將其添加到不同材料中的進(jìn)行分析：表1：在濾芯中的應(yīng)用：種類(lèi)MIC(ppm)MIC(ppm)大腸桿菌150青霉菌156金黃色葡萄球菌148黑霉菌152本發(fā)明中所用原料、設(shè)備，若無(wú)特別說(shuō)明，均為本領(lǐng)域的常用原料、設(shè)備；本發(fā)明中所用方法，若無(wú)特別說(shuō)明，均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效變換，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3