CN101642652A - 一种富硒纳米银活性炭滤芯及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种富硒纳米银活性炭滤芯，包括外包膜材料、纳米银活性炭滤层、富硒颗粒层和滤芯中心的过水空腔，其特征在于，所述富硒颗粒层由缓释材料壳聚糖粉末、亚硒酸盐、亚硒酸钙组成，三者的重量比为10∶3∶7；所述纳米银活性炭滤层的组成成分的重量百分配比为：20～50nm纳米银0.15～3％；热熔粉末6～8％；椰壳活性炭余量。使用本发明滤芯不仅能滤除水中的有害细菌，而且能有效滤除水中的有机污染物、消毒副产物和重金属，确保生活饮用水的卫生安全，长期饮用还可预防硒缺乏症。本发明还提供了一种制备上述富硒纳米银活性炭滤芯的方法。

Description

一种富硒纳米银活性炭滤芯及其制备方法

技术领域

本发明属于饮用水过滤技术领域，具体涉及一种富硒纳米银活性炭滤芯及其制备方法。

背景技术

生活饮用水水质的优劣与人类健康密切相关。随着社会经济发展、科学进步和人民生活水平的提高，人们对生活饮用水的水质要求不断提高，不但要求其干净、安全，而且必须是健康的好水。干净、安全、健康的水是最廉价最有效的保健品。

随着水源污染的日趋严重及自来水因用氯消毒带来的有机污染致癌物种类的增多，现在许多家庭选择使用净水机，但净化出来的是纯净水，长期饮用纯净水会导致身体营养失调，带走人体内有用的微量元素，从而降低人体的免疫力，容易产生疾病。由于人体体液是微碱性，而纯净水呈弱酸性，如果长期饮用微酸性的水，体内环境将遭到破坏。而且长期饮用纯净水还会增加钙的流失。老年人、儿童、孕妇更不宜长期饮用。

硒(Se)的相对原子质量为78.84，原子序数34。硒是生物体必需的微量元素，以低分子量化合物(包括游离硒)和高分子量化合物形式存在于生物体内，是一种必需微量元素，被称为人体微量元素中的“抗癌之王”。硒具有以下功能：

一.硒具有抗氧化作用：硒是谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)的组成成分，每摩尔的GSH-Px中含4克原子硒，此酶的作用是催化还原性谷胱甘肽(GSH)与过氧化物的氧化还原反应，所以可发挥抗氧化作用，是重要的自由基清除剂。在体内，GSH-Px与维生素(维生素食品)E抗氧化的机制不同，两者可以互相补充，具有协同作用。

二.增强免疫力：有机硒能清除体内自由基，排除体内毒素、抗氧化、能有效的抑制过氧化脂质的产生，防止血凝块，清除胆固醇，增强人体免疫功能。

三.防止糖尿病(糖尿病食品)：硒是构成谷胱甘肽过氧化物酶的活性成分，它能防止胰岛β细胞氧化破坏，使其功能正常，促进糖份代谢、降低血糖和尿糖，改善糖尿病患者的症状。

四.防止白内障：硒可保护视网膜，增强玻璃体的光洁度，提高视力，有防止白内障的作用。

五.防止心脑血管疾病：硒是维持心脏正常功能的重要元素，对心脏肌体有保护和修复的作用。人体血硒水平的降低，会导致体内清除自由基的功能减退，造成有害物质沉积增多，血压升高、血管壁变厚、血管弹性降低、血流速度变慢，送氧功能下降，从而诱发心脑血管疾病的发病率升高，然而科学补硒对预防心脑血管疾病、高血压、动脉硬化等都有较好的作用。

六.防止克山病、大骨节病、关节炎：缺硒是克山病、大骨节病、两种地方性疾病的主要病因，补硒能防止骨髓端病变，促进修复，而在蛋白质合成中促进二硫键对抗金属元素解毒。对这两种地方性疾病和关节炎患者都有很好的预防和治疗作用。

七.解毒、排毒：硒与金属的结合力很强，能抵抗镉对肾、生殖腺和中枢神经的毒害。硒与体内的汞、锡、铊、铅等重金属结合，形成金属硒蛋白复合而解毒、排毒。

八.防治肝病、保护肝脏：对肝癌高发区流行病学调查中发现，肝癌高发区的居民血液中的硒含量均低于肝癌低发区，肝癌的发病率与血硒水平呈负相关。

在2000年制订的《中国居民膳食营养素参考摄入量》18岁以上者的推荐摄入量为50ug/d，可耐受最高摄入量为400ug/d。

人体内硒缺乏会导致未老先衰；发生克山病、大骨节病；严重缺乏硒会引发心肌病及心肌衰竭。

发明内容

本发明的目的是提供一种富硒纳米银活性炭滤芯，不仅能滤除水中的有害细菌，而且能有效滤除水中的有机污染物、消毒副产物和重金属，确保生活饮用水的卫生安全，长期饮用还可预防硒缺乏症，是一种可用于饮用水净化处理的富硒纳米银活性炭滤芯。

一种富硒纳米银活性炭滤芯，包括外包膜材料、纳米银活性炭滤层、富硒颗粒层和滤芯中心的过水空腔，其特征在于，所述富硒颗粒层由缓释材料壳聚糖粉末、亚硒酸盐、亚硒酸钙组成，三者的重量比为10∶3∶7；所述纳米银活性炭滤层的组成成分的重量百分配比为：

20～50nm纳米银          0.15～3％

热熔粉末                    6～8％

椰壳活性炭                  余量

一般有机硒化合物在水中的溶解度大，难以控制释放量，因水中硒含量过高会产生对人体的毒性。本发明以壳聚糖亚硒酸盐、亚硒酸钙为富硒添加剂。壳聚糖亚硒酸盐，硒含量为10～26％，水溶性较小，毒性低且易被吸收；亚硒酸钙的硒含量为35.7％，不溶于水，对人体毒性较低，在胃酸作用下能被人体吸收。水溶性壳聚糖亚硒酸盐主要通过扩散机制释放；水不溶性亚硒酸钙主要通过溶蚀机制释放，具孔骨架颗粒对所加添加剂(壳聚糖亚硒酸盐、亚硒酸钙)零级释放的时间较长，硒的释放量较适宜：出水中含硒量在0.001mg/L～0.01mg/L之间。

纳米银是利用纳米技术将银纳米化，纳米技术的出现，使银的杀菌能力产生了质的飞跃，只用极少量的纳米银即可产生强力的杀菌作用。纳米银抗菌具有以下特点：广谱抗菌、抗菌作用不受环境pH值的影响、安全环保，无刺激性、安全无毒。

椰壳活性炭(简称椰炭)是将椰子外壳的纤维质加热到1200-1600℃，以水蒸气作活化剂生成的活性炭，具有发达的孔隙结构，且比表面积大、吸附力强、滤速快。一公克的椰炭其比表面积约900-2000平方公尺，大约4个篮球场大小，椰炭因其发达的孔隙结构和比表面积具有很强的吸附臭味能力。椰炭本身同时存在石墨(SP²)与钻石(SP³)结构，与空气产生摩擦时，会将电子移转到空气(氧分子)中，本身产生的正电荷则经由石墨的导电性产生接地作用，产生大量负离子。经检测椰炭中有负离子6000-9000个/cm³，负离子为活性高的氧分子，容易与臭气分子结合产生氧化(或称燃烧)作用，达到分解臭气分子的作用，同时负离子还可与细菌、病毒结合进而破坏其本身结构，使细菌、病毒失去活性达到抑制细菌、病毒活动的目的。

椰炭中存在钻石的结构，受到热能作用会产生共振现象，由于共振的频率正好落在远红外线(波长4微米以上)的区间，因此椰炭在热的作用下能产生远红外线放射的效果。波长为5.6～15μm的远红外线对人类的生存与万物的生长极为重要，它具备的渗透性、分子共振性，能促进动植物生长。其中，8～14μm的远红外线对人体作用最大，应用价值最高，被人们称之为“生命光线”、“生物波”。远红外线对人比的好处有：令人体水份子活性化，提高身体的含氧量，进而能提高抗病能力，延缓衰老，改善微循环系统；促进新陈代谢；平衡身体的酸碱度。

进一步地，富硒颗粒层中的缓释材料粉末为聚乙烯、聚丙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯共聚物中的一种或几种；富硒颗粒为具孔骨架颗粒。

纳米银活性炭滤层的碘值优选为1000～1280。

热熔粉末的熔点优选为112～130℃。

热熔粉末优选为聚乙烯。

包膜材料优选为不织布。

根据本发明的富硒纳米银活性炭滤芯，可使饮用水的pH值呈弱碱性(7.0～8.0之间)，水的硬度适中，微量元素和矿物质的含量适中，比例适宜，与正常体液相近，水中溶解氧及二氧化碳含量适中，水分子团小(核磁共振谱线半高84.92Hz)，水的营养生理功能强(包括溶解力，渗透力，扩散力，代谢力，乳化力、洗净力等)，富含远红外线能量，不仅能滤除水中的有害细菌，而且能有效滤除水中的有机污染物、消毒副产物和重金属，确保生活饮用水的卫生安全，长期饮用还可预防硒缺乏症。

根据本发明的富硒纳米银活性炭滤芯，可处理150T～180T水。

本发明还提供了一种制备上述富硒纳米银活性炭滤芯的方法，其特征在于包括步骤：

1)椰壳活性炭先经过稀盐酸酸洗后，再离心去酸，真空烘焙至恒重后冷却至室温，植入纳米银，加热熔粉末搅拌混匀；

2)将缓释材料粉末与壳聚糖亚硒酸盐、亚硒酸钙按10∶3∶7的重量比混匀，压制成具孔骨架颗粒，再加热压制成管状内胚，制得中空的圆柱形富硒颗粒层内胚；

3)将步骤1所得混合物倒入成形模具，在上述富硒颗粒层内胚外进行二次挤压成形，成形后以110～130℃高温定型0.5～1分钟；

4)在纳米银活性炭滤层的表面包一层外包膜材料，滤芯两端设置保护端盖，即制得富硒纳米银活性炭滤芯产品。

附图说明

图1是本发明一种实施方式的纵截面剖视图；

图2是图1所示实施方式的横截面剖视图；

图3是一种制备本发明富硒纳米银活性炭滤芯的流程图。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2所示，本发明富硒纳米银活性炭滤芯，由外包膜材料1、纳米银活性炭滤层2、富硒颗粒层3和滤芯中心的过水空腔4组成。

根据图3所示流程图，按以下重量百分配比：

20～50nm纳米银        0.15～3％

热熔粉末              6～8％

椰壳活性炭            余量

将椰壳活性炭用稀盐酸在反应釜中进行搅拌酸洗，经离心脱液后在真空容器中烘焙至恒重，冷却至室温，植入20～50nm的纳米银，检测产物的碘值＞1000mg/g，除菌率≥95％，远红外线法向全发射率≥0.8，负离子浓度≥6000个/cm³。加热熔粉末聚乙烯(熔点为112～130℃)搅拌混匀；

将45克丙烯酸甲酯共聚物粉末、13.5克壳聚糖亚硒酸盐和31.5克亚硒酸钙混匀，压制成外径为2～3mm的具孔骨架颗粒，再在压模内加热压制成管装内胚，制得长度为239mm、内径为34mm的中空的圆柱形富硒颗粒层内胚。

将纳米银活性炭和热熔粉末混合物倒入成形模具，在上述富硒颗粒层内胚外进行二次挤压成形，成形后以115℃高温定型1分钟。

在纳米银活性炭滤层2的表面包一层不织布，滤芯两端设置保护端盖(图中未示出)，即制得富硒纳米银活性炭滤芯产品。产品长239mm、外径110mm、内径为34mm、总重量为1020克。

实施例2

将60克甲基丙烯酸共聚物粉末、18克壳聚糖亚硒酸盐和42克亚硒酸钙混匀，压制成具孔骨架颗粒，再制成管状富硒颗粒层内胚。

按以下重量百分配比制备纳米银活性炭和热熔粉末混合物：

20～50nm纳米银          3％

聚乙烯热熔粉末          8％

椰壳活性炭              余量

除挤压成形后以130℃高温定型0.5分钟外，富硒纳米银活性炭滤芯的制备方法与实施例1相同。

实施例3

按以下重量百分配比制备纳米银活性炭和热熔粉末混合物：

20～50nm纳米银          0.2％

聚乙烯热熔粉末          7％

椰壳活性炭              余量

除挤压成形后以120℃高温定型1分钟外，富硒纳米银活性炭滤芯的制备方法与实施例1相同。

Claims (7)

1、一种富硒纳米银活性炭滤芯，包括外包膜材料、纳米银活性炭滤层、富硒颗粒层和滤芯中心的过水空腔，其特征在于，所述富硒颗粒层由缓释材料壳聚糖粉末、亚硒酸盐、亚硒酸钙组成，三者的重量比为10∶3∶7；所述纳米银活性炭滤层的组成成分的重量百分配比为：

20～50nm纳米银        0.15～3％

热熔粉末              6～8％

椰壳活性炭            余量

2、如权利要求1所述的富硒纳米银活性炭滤芯，其特征在于富硒颗粒层中的缓释材料粉末为聚乙烯、聚丙烯、甲基丙烯酸、丙烯酸甲酯共聚物中的一种或几种；富硒颗粒为具孔骨架颗粒。

3、如权利要求2所述的富硒纳米银活性炭滤芯，其特征在于纳米银活性炭滤层的碘值为1000～1280。

4、如权利要求3所述的富硒纳米银活性炭滤芯，其特征在于热熔粉末的熔点为112～130℃。

5、如权利要求4所述的富硒纳米银活性炭滤芯，其特征在于热熔粉末为聚乙烯。

6、如权利要求1所述的富硒纳米银活性炭滤芯，其特征在于外包膜材料为不织布。

7、一种制备如权利要求1所述的富硒纳米银活性炭滤芯的方法，其特征在于包括步骤：

1)椰壳活性炭先经过稀盐酸酸洗后，再离心去酸，真空烘焙至恒重后冷却至室温，植入纳米银，加热熔粉末搅拌混匀；

2)将缓释材料粉末与壳聚糖亚硒酸盐、亚硒酸钙按10∶3∶7的重量比混匀，压制成具孔骨架颗粒，再加热压制成管状内胚，制得中空的圆柱形富硒颗粒层内胚；

3)将步骤1所得混合物倒入成形模具，在上述富硒颗粒层内胚外进行二次挤压成形，成形后以110～130℃高温定型0.5～1分钟；

4)在纳米银活性炭滤层的表面包一层外包膜材料，滤芯两端设置保护端盖，即制得富硒纳米银活性炭滤芯产品。

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