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一種負(fù)氫離子復(fù)合濾芯及其制備工藝的制作方法

文檔序號:11890717閱讀:210來源:國知局
本發(fā)明涉及抗菌材料領(lǐng)域,尤其涉及一種負(fù)氫離子復(fù)合濾芯的制備工藝。
背景技術(shù)
:無機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,成為具有潛力和人們樂于選擇的一類抗菌劑。無機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,但價格昂貴,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,降低成本,取長補短,優(yōu)勢互補,成為目前無機抗菌成分應(yīng)用的主流。無機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)定性則與載體對金屬離子的吸附強弱有關(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機物,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。中國專利CN1271523A公開了一種以蛭石為載體的無機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;中國專利CN1404732A公開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銀和鋅離子起保護作用,使產(chǎn)品不變色;中國專利CN1339257A公開了一種以坡縷石為載體的無機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、吸附性強并且價格相對低廉。技術(shù)實現(xiàn)要素:為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供了一種負(fù)氫離子復(fù)合濾芯的制備工藝。本發(fā)明制得的負(fù)氫離子復(fù)合濾芯能夠克服上述缺點,本發(fā)明的負(fù)氫離子復(fù)合濾芯利用離子抗菌原理和微磁電場技術(shù)原理,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性太強等問題。為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種負(fù)氫離子復(fù)合濾芯,所述濾芯包括基礎(chǔ)層與裹覆在基礎(chǔ)層表面的包覆層,基礎(chǔ)層由硅藻土、長石與粘土制備而成,包覆層由高嶺土、納米級粉末碳、滑石粉與多元水合還原抗菌劑制成,基礎(chǔ)層的厚度2-5mm,包覆層的厚度為2-5mm。在本技術(shù)方案中,負(fù)氫離子復(fù)合濾芯的工作原理是利用濾芯中各種濾料的孔隙來吸附水中的各種細(xì)菌及物質(zhì)。硅藻土的孔徑過濾精度為0.01-0.2μm,也就是當(dāng)較大顆粒的雜質(zhì)在進通過濾芯時,會被硅藻土過濾層攔截,而小于這個顆粒范圍的,會通過硅藻土過濾層,但由納米級粉末碳和抗菌劑組成的微模燒結(jié)層會攔截。納米級粉末碳的過濾精度為0.0001μm-0.001μm,即使會更小的細(xì)菌,也會因為納米級粉末碳的強大吸附力而攔截,再加之抗菌劑的殺菌作用,會讓各種細(xì)菌及金屬離子被吸附攔截。當(dāng)外表層的過濾材料吸附攔截細(xì)菌到飽和狀態(tài)時,大量的細(xì)菌等會堆積再表面,而這時,機器會自動啟動物理水洗作用,使得外表面的過濾層逐層剝落,厚度為0.2mm,而剝落的物質(zhì)會通過污水一起排出。之所以會剝落,是因為膜配制液的細(xì)密程度不一樣,兩者之間因為細(xì)密程度的不同,會有微小的咬合不是很緊密,所以剝落會比一般的要強。在就是因為兩種材料之間的吸附力不強,分層燒結(jié),會造成相對獨立的工作原理,兩種材料并沒有融合,所以兩者之間的吸附力不強。這種濾芯會有特定時間的壽命,且原料簡單,沒有浪費,并且極大的改善了平常濾芯的細(xì)菌吸附飽和問題。負(fù)氫離子復(fù)合濾芯可以有效干擾細(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,失去了對滲透壓的保護作用,損害菌體而死亡。負(fù)氫離子復(fù)合濾芯可損傷細(xì)胞膜。細(xì)胞膜是細(xì)菌細(xì)胞生命活動重要的組成部分。因此,如細(xì)胞膜受損傷、破壞,將導(dǎo)致細(xì)菌死亡。負(fù)氫離子復(fù)合濾芯能夠抑制蛋白質(zhì)的合成。蛋白質(zhì)的合成過程變更、停止、使細(xì)菌死亡。蛋白質(zhì)對于細(xì)菌來說是物質(zhì)基礎(chǔ),是有機大分子,是構(gòu)成細(xì)胞的基本有機物,是生命活動的主要承擔(dān)者。沒有蛋白質(zhì)就沒有生命,而離子交換法破環(huán)了蛋白質(zhì)的合成過程,使整個過程變更或者停止,這樣細(xì)菌就停止生長或者死亡。作為優(yōu)選,所述基礎(chǔ)層的原料包括硅藻土200-500份、長石200-500份與粘土200-500份。作為優(yōu)選,所述包覆層的原料包括高嶺土100-300份、納米級粉末碳200-600份、滑石粉100-300份與多元水合還原抗菌劑100-300份。作為優(yōu)選,所述的多元水合還原抗菌劑的制備方法為:分別配置5-15mg/L硝酸銀溶液、硝酸鋅溶液與硫酸鈉溶液,在60-80℃下將三種溶液混合攪拌得到混合溶液A;用40-55mL,質(zhì)量濃度24%的稀鹽酸溶解16-25g鋁鎂合金,得到氯化鎂與氯化鋁的混合溶液,用50-60mL,質(zhì)量濃度26%稀鹽酸溶解5-10g金屬鋅與11-15g氧化鎂,得到氯化鎂與氯化鋅的混合溶液,將上述兩種混合溶液以質(zhì)量比2:1混合在一起,得到混合溶液B;將銅、28-32wt%的過氧化氫溶液、30-35wt%的硫酸溶液按質(zhì)量比1:2.5-3.5:0.4-0.6混合反應(yīng),得到溶液C;在80-140℃下,按體積比將混合溶液A:混合溶液B:混合溶液C為1:2:1的比例混合攪拌5-10min后降溫至20-35℃,加入5g沸石,加熱至120-140℃,保溫30-45min后烘干得到多元水合還原抗菌劑。在本技術(shù)方案中,針對于金屬銅的溶解,則要采用對環(huán)境無污染的過氧化氫溶液,因為銅位于氫之后,也就是說在過氧化氫溶液中銅不能反應(yīng)。但可以用氧化還原法。這個方法的原理是:在酸性溶液中加入氧化劑,氧化劑在酸性條件下能夠把銅氧化生成銅離子,從而將金屬銅溶解得到溶液C。反應(yīng)方程為:Cu+H2SO4+H2O2=CuSO4+2H2O。沸石具有防爆沸的效果,在材料的添加初始時期添加,可以防止一些易溶解原料在一定熔點和沸點時的產(chǎn)生爆沸。但是需要注意的是,必須在降溫后再添加沸石,若是在實驗過程中加入,如不控制溫度,可能會立即出現(xiàn)爆沸的現(xiàn)象,所以為了保證實驗的安全性,要控制實驗的溫度,在常溫狀態(tài)下添加。其次,沸石作為抗菌劑的載體,是用于吸附的作用,能夠?qū)⑷芤褐械母鞣N金屬以及少量的氫氣等物質(zhì)進行吸附。本發(fā)明的通過離子的作用來達到抗菌的效果,在常溫下抗菌性能比一般的抗菌劑要好。這種材料內(nèi)部能夠形成原電池效應(yīng),之所以會形成這種效應(yīng)的原因是該材料內(nèi)部含有的幾種金屬離子,這幾種金屬之間的價格差導(dǎo)致它們之間形成了電位差,形成原電池效應(yīng),從而提高了抗菌的活性。同時,本發(fā)明的多元水合還原抗菌劑由于含有氫氣,其具有強還原性,能夠起到抗氧化作用,提高高分子材料的抗氧化性,延長使用壽命。一種負(fù)氫離子復(fù)合濾芯的制備工藝,所述制備工藝包括以下步驟:a)基礎(chǔ)層的制備:稱取硅藻土、長石與粘土,粉碎后淘洗除去雜質(zhì),沉淀后取出沉淀物,擠壓制成磚狀的泥塊,然后用水調(diào)和除去渣質(zhì),再次擠壓攪拌,然后制成厚度2-5mm的泥胚,再對泥胚進行燒結(jié);b)稱取高嶺土、納米級粉末碳、滑石粉與多元水合還原抗菌劑攪拌均勻后加入高嶺土、納米級粉末碳、滑石粉與多元水合還原抗菌劑總質(zhì)量1.5倍的水制成泥漿;c)將步驟b)制得的泥漿裹覆在步驟a)制得的泥胚表面,然后進行燒結(jié);將燒結(jié)的表面繼續(xù)裹覆步驟b)制得的泥漿,重復(fù)50-70次,制得負(fù)氫離子復(fù)合濾芯。作為優(yōu)選,步驟a)中燒結(jié)的溫度為600-1000℃,保溫時間10-30min。作為優(yōu)選,步驟c)中燒結(jié)的溫度為800-1500℃,保溫時間5-15min。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明制備負(fù)氫離子復(fù)合濾芯的工作原理是利用濾芯中各種濾料的孔隙來吸附水中的各種細(xì)菌及物質(zhì)。硅藻土的孔徑過濾精度為0.01-0.2μm,也就是當(dāng)較大顆粒的雜質(zhì)在進通過濾芯時,會被硅藻土過濾層攔截,而小于這個顆粒范圍的,會通過硅藻土過濾層,但由納米級粉末碳和抗菌劑組成的微模燒結(jié)層會攔截。納米級粉末碳的過濾精度為0.0001μm-0.001μm,即使會更小的細(xì)菌,也會因為納米級粉末碳的強大吸附力而攔截,再加之抗菌劑的殺菌作用,會讓各種細(xì)菌及金屬離子被吸附攔截,且原料簡單,沒有浪費,并且極大的改善了平常濾芯的細(xì)菌吸附飽和問題。具體實施方式為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案,但這些闡述并不對本發(fā)明做任何形式上的限定。除另有說明,否則本發(fā)明所用的所有科學(xué)和技術(shù)術(shù)語具有本發(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)合具體實施例對本發(fā)明做出進一步詳細(xì)的闡述,但應(yīng)當(dāng)明白,實施例不應(yīng)理解為對本發(fā)明保護范圍的限制。實施例1一種負(fù)氫離子復(fù)合濾芯的制備工藝,所述制備工藝包括以下步驟:a)基礎(chǔ)層的制備:稱取200份硅藻土、200份長石與200份粘土,粉碎后淘洗除去雜質(zhì),沉淀后取出沉淀物,擠壓制成磚狀的泥塊,然后用水調(diào)和除去渣質(zhì),再次擠壓攪拌,然后制成厚度2mm的泥胚,再對泥胚進行燒結(jié),燒結(jié)的溫度為600℃,保溫時間10min;b)稱取100份高嶺土、200份納米級粉末碳、100份滑石粉與100份多元水合還原抗菌劑攪拌均勻后加入高嶺土、納米級粉末碳、滑石粉與多元水合還原抗菌劑總質(zhì)量1.5倍的水制成泥漿;其中,多元水合還原抗菌劑的制備方法為:分別配置5mg/L硝酸銀溶液、硝酸鋅溶液與硫酸鈉溶液,在60℃下將三種溶液混合攪拌得到混合溶液A;用40mL,質(zhì)量濃度24%的稀鹽酸溶解16g鋁鎂合金,得到氯化鎂與氯化鋁的混合溶液,用50mL,質(zhì)量濃度26%稀鹽酸溶解5g金屬鋅與11g氧化鎂,得到氯化鎂與氯化鋅的混合溶液,將上述兩種混合溶液以質(zhì)量比2:1混合在一起,得到混合溶液B;將銅、28wt%的過氧化氫溶液、30wt%的硫酸溶液按質(zhì)量比1:2.5:0.4混合反應(yīng),得到溶液C;在80℃下,按體積比將混合溶液A:混合溶液B:混合溶液C為1:2:1的比例混合攪拌5min后降溫至20℃,加入5g沸石,加熱至120℃,保溫30min后烘干得到多元水合還原抗菌劑;c)將步驟b)制得的泥漿裹覆在步驟a)制得的泥胚表面,然后進行燒結(jié),燒結(jié)的溫度為800℃,保溫時間5min;將燒結(jié)的表面繼續(xù)裹覆步驟b)制得的泥漿,重復(fù)50次,制得負(fù)氫離子復(fù)合濾芯。實施例2一種負(fù)氫離子復(fù)合濾芯的制備工藝,所述制備工藝包括以下步驟:a)基礎(chǔ)層的制備:稱取300份硅藻土、300份長石與300份粘土,粉碎后淘洗除去雜質(zhì),沉淀后取出沉淀物,擠壓制成磚狀的泥塊,然后用水調(diào)和除去渣質(zhì),再次擠壓攪拌,然后制成厚度3mm的泥胚,再對泥胚進行燒結(jié),燒結(jié)的溫度為800℃,保溫時間20min;b)稱取200份高嶺土、400份納米級粉末碳、200份滑石粉與200份多元水合還原抗菌劑攪拌均勻后加入高嶺土、納米級粉末碳、滑石粉與多元水合還原抗菌劑總質(zhì)量1.5倍的水制成泥漿;其中,多元水合還原抗菌劑的制備方法為:分別配置10mg/L硝酸銀溶液、硝酸鋅溶液與硫酸鈉溶液,在70℃下將三種溶液混合攪拌得到混合溶液A;用50mL,質(zhì)量濃度24%的稀鹽酸溶解20g鋁鎂合金,得到氯化鎂與氯化鋁的混合溶液,用55mL,質(zhì)量濃度26%稀鹽酸溶解8g金屬鋅與12g氧化鎂,得到氯化鎂與氯化鋅的混合溶液,將上述兩種混合溶液以質(zhì)量比2:1混合在一起,得到混合溶液B;將銅、30wt%的過氧化氫溶液、32wt%的硫酸溶液按質(zhì)量比1:3:0.5混合反應(yīng),得到溶液C;在120℃下,按體積比將混合溶液A:混合溶液B:混合溶液C為1:2:1的比例混合攪拌8min后降溫至25℃,加入5g沸石,加熱至130℃,保溫35min后烘干得到多元水合還原抗菌劑;c)將步驟b)制得的泥漿裹覆在步驟a)制得的泥胚表面,然后進行燒結(jié),燒結(jié)的溫度為1200℃,保溫時間10min;將燒結(jié)的表面繼續(xù)裹覆步驟b)制得的泥漿,重復(fù)65次,制得負(fù)氫離子復(fù)合濾芯。實施例3一種負(fù)氫離子復(fù)合濾芯的制備工藝,所述制備工藝包括以下步驟:a)基礎(chǔ)層的制備:稱取500份硅藻土、500份長石與500份粘土,粉碎后淘洗除去雜質(zhì),沉淀后取出沉淀物,擠壓制成磚狀的泥塊,然后用水調(diào)和除去渣質(zhì),再次擠壓攪拌,然后制成厚度5mm的泥胚,再對泥胚進行燒結(jié),燒結(jié)的溫度為1000℃,保溫時間30min;b)稱取300份高嶺土、600份納米級粉末碳、300份滑石粉與300份多元水合還原抗菌劑攪拌均勻后加入高嶺土、納米級粉末碳、滑石粉與多元水合還原抗菌劑總質(zhì)量1.5倍的水制成泥漿;其中,多元水合還原抗菌劑的制備方法為:分別配置15mg/L硝酸銀溶液、硝酸鋅溶液與硫酸鈉溶液,在80℃下將三種溶液混合攪拌得到混合溶液A;用55mL,質(zhì)量濃度24%的稀鹽酸溶解25g鋁鎂合金,得到氯化鎂與氯化鋁的混合溶液,用60mL,質(zhì)量濃度26%稀鹽酸溶解10g金屬鋅與15g氧化鎂,得到氯化鎂與氯化鋅的混合溶液,將上述兩種混合溶液以質(zhì)量比2:1混合在一起,得到混合溶液B;將銅、32wt%的過氧化氫溶液、35wt%的硫酸溶液按質(zhì)量比1:3.5:0.6混合反應(yīng),得到溶液C;在140℃下,按體積比將混合溶液A:混合溶液B:混合溶液C為1:2:1的比例混合攪拌10min后降溫至35℃,加入5g沸石,加熱至140℃,保溫45min后烘干得到多元水合還原抗菌劑;c)將步驟b)制得的泥漿裹覆在步驟a)制得的泥胚表面,然后進行燒結(jié),燒結(jié)的溫度為1500℃,保溫時間15min;將燒結(jié)的表面繼續(xù)裹覆步驟b)制得的泥漿,重復(fù)70次,制得負(fù)氫離子復(fù)合濾芯。表1:濾芯的應(yīng)用:種類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,若無特別說明,均為本領(lǐng)域的常用原料、設(shè)備;本發(fā)明中所用方法,若無特別說明,均為本領(lǐng)域的常規(guī)方法。以上所述,僅是本發(fā)明的較佳實施例,并非對本發(fā)明作任何限制,凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變換,均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3 
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