CN102151437B - 一种具有抗菌除氯除重金属离子的pp滤纸及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种具有抗菌除氯除重金属离子的PP滤纸及其制备方法，涉及一种主要用于水净化的滤纸。提供一种不仅杀菌除氯除臭效率较高，而且可有效去除水中的重金属离子的具有抗菌除氯除重金属离子的PP滤纸及其制备方法。所述具有抗菌除氯除重金属离子的PP滤纸的由底层和上层组成，所述底层为聚丙烯滤纸，所述上层为铜锌银合金纳滤膜。将PP滤纸干燥；将干燥后的PP滤纸送入辉光清洗室中实施等离子辉光清洗与活化；将活化后的PP滤纸送入磁控镀膜室中进行磁控溅射沉积铜锌银合金纳滤膜，即得具有抗菌除氯除重金属离子的PP滤纸。结果表明余氯去除率高达99％以上，重金属铅，汞，镉，铬，砷除去率达99％以上，除菌抗菌率达99.99％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种主要用于水净化的滤纸，尤其是涉及一种具有抗菌除氯除重金属离子的PP滤纸及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展和生活水平的提高，人们对生活质量的要求越来越高，清洁安全的饮用水对人们的生活质量的影响是不容忽视的。水是各类病菌传播的主要载体，人类所患疾病的80％与水污染有关。获得干净安全的饮用水已成为世界范围内的热门议题。然而，水的污染却是日趋严重，江河湖泊等地表水及部分地区的地下水都存在不同程度的污染，水质性的缺水问题已引起人们的广泛关注。
饮用水中的主要污染物有可溶性的重金属离子、砷离子、微量有机污染物、消毒副产物、硝酸盐、亚硝酸盐及病原菌、病毒和病原微生物等，目前被广泛采用的净水材料主要有活性炭、分子筛、凯得菲(KDF)和纳米滤膜等。
凯得菲是高纯度的铜/锌合金颗粒，它通过微电化学氧化～还原反应进行水处理工作，在与水接触时，合金中的两种金属在亚微观尺度上构成无数小的原电池系统，这种材料在水中具有强大的反应能力和极快的反应速度，可以清除水中高达99％的氯和水中溶解的铅、汞、镍、铬等金属离子和化合物。对抑制细菌、真菌、污垢、水藻的滋生效果卓著。
中国专利200910039266.6公开一种活性炭防霉抗菌滤纸及其制备方法，活性炭防霉抗菌滤纸包括经过加温复合的活性炭和聚酯纺粘长纤无纺布及涂覆在上述复合物上的涂覆面积达到95％以上的纳米银离子，其所强调能发挥纳米银离子的强效除菌功能达到99.9％以上和活性炭的防霉除臭等功能，很明显该项技术不能去除重金属离子。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的防霉抗菌滤纸存在的不足，提供一种不仅杀菌除氯除臭效率较高，而且可有效去除水中的重金属离子的具有抗菌除氯除重金属离子的PP滤纸及其制备方法。
所述具有抗菌除氯除重金属离子的PP滤纸的由底层和上层组成，所述底层为聚丙烯(PP)滤纸，所述上层为铜锌银合金纳滤膜。
所述铜锌银合金纳滤膜的厚度可为100～1000nm；所述铜锌银合金纳滤膜按质量百分比的组成可为铜40％～50％、锌58.5％～49.8％、银0.2％～1.5％；或铜80％～90％、锌18.5％～9.8％、银0.2％～1.5％。
所述具有抗菌除氯除重金属离子的PP滤纸的制备方法包括以下步骤：
1)将PP滤纸干燥；
在步骤1)中，所述将PP滤纸干燥，可将PP滤纸以卷绕100～300m/min的速度进入真空干燥室中进行干燥，其工艺条件可为：干燥温度为50～80℃，干燥时间为10～25min，干燥室内的真空压力为1×10-1～1×10-2Pa。
2)将干燥后的PP滤纸送入辉光清洗室中实施等离子辉光清洗与活化；
在步骤2)中，所述将干燥后的PP滤纸送入辉光清洗室，可以卷绕100～300m/min的速度送入辉光清洗室中；所述实施等离子辉光清洗与活化的工艺条件可为离子源电流0.3～0.5A，偏压50～150V，占空比50％～80％，氩气流速10～100SCCM，氧气流速10～150SCCM，炉内真空压力0.1～0.3Pa，活化时间5～10min，以达到清洁及活化PP滤纸表面之目的，提高抗菌除氯膜与PP滤纸间的结合力。
3)将活化后的PP滤纸送入磁控镀膜室中进行磁控溅射沉积铜锌银合金纳滤膜，即得具有抗菌除氯除重金属离子的PP滤纸。
在步骤3)中，所述将活化后的PP滤纸送入磁控镀膜室中进行磁控溅射沉积铜锌银合金纳滤膜的工艺条件可为：磁控溅射电源功率6～9kW，偏压80～150V，氩气流速20～100SCCM，炉内真空压力0.1～0.3Pa，镀膜时间10～25min；所述铜锌银合金纳滤膜按质量百分比的组成可为铜40％～50％、锌58.5％～49.8％、银0.2％～1.5％；或铜80％～90％、锌18.5％～9.8％、银0.2％～1.5％。
与现有的具有抗菌除氯滤纸相比，本发明具有下列优点：
1)生产工艺对环境友好，不会有废水的排放。
2)所制备的具有抗菌除氯除重金属离子的PP滤纸中不存在NO3 -1、SO4 -2、等离子，不会对水造成二次污染，对去除水中的余氯和有害重金属离子如铅离子、汞离子、六价铬、砷离子等效率较高，效果较好。将所制得的具有抗菌除氯除重金属离子的PP滤纸通过标准加标测试，结果表明，余氯去除率高达99％以上，重金属铅，汞，镉，铬(六价)，砷除去率高达99％以上，除菌抗菌率高达99.99％以上。
具体实施方式
实施例1
采用连续卷绕式真空镀膜机对PP滤纸表面磁控溅射铜锌银合金纳滤膜，其工艺流程依次为PP滤纸以卷绕100m/min的速度进入真空干燥室中进行干燥，干燥温度为50℃，干燥时间25min，炉内真空压力为1.0×10-2Pa。干燥后的PP滤纸以卷绕100m/min的速度进入辉光清洗室中实施等离子辉光清洗与活化，离子源电流0.3A，偏压50V，占空比50％，氩气流速10SCCM，氧气流速10SCCM，炉内真空压力0.1Pa，活化时间10min。以达到清洁及活化PP滤纸表面之目的，提高抗菌除氯膜与PP滤纸间的结合力。活化后的PP滤纸以卷绕100m/min的速度进入磁控镀膜室中进行磁控溅射沉积具有抗菌除氯除重金属离子性能的铜锌银合金纳滤膜，磁控溅射电源功率6kW，偏压80V，氩气流速20SCCM，炉内真空压力0.1Pa，镀膜时间25min。铜锌合金纳滤膜的质量组分为：铜50％、锌50％。
此种具有抗菌除氯除重金属离子的PP滤纸通过标准加标测试，余氯去除率高达99％以上，重金属铅，汞，镉，铬(六价)，砷除去率高达99％以上，除菌抗菌率高达99.99％以上。具体见表1。
表1
实施例2
采用连续卷绕式真空镀膜机对PP滤纸表面磁控溅射铜锌银合金纳滤膜，其工艺流程依次为PP滤纸以卷绕300m/min的速度进入真空干燥室中进行干燥，干燥温度为80℃，干燥时间10min，炉内真空压力为1.0×10-1Pa。干燥后的PP滤纸以卷绕300m/min的速度进入辉光清洗室中实施等离子辉光清洗与活化，离子源电流0.5A，偏压150V，占空比80％，氩气流速100SCCM，氧气流速150SCCM，炉内真空压力0.3Pa，活化时间5min。以达到清洁及活化PP滤纸表面之目的，提高抗菌除氯膜与PP滤纸间的结合力。活化后的PP滤纸以卷绕300m/min的速度进入磁控镀膜室中进行磁控溅射沉积具有抗菌除氯除重金属离子性能的铜锌银合金纳滤膜，磁控溅射电源功率9kW，偏压150V，氩气流速100SCCM，炉内真空压力0.3Pa，镀膜时间10min。铜锌银合金纳滤膜的质量组分为：铜50％、锌48％、银2％。
此种具有抗菌除氯除重金属离子的PP滤纸通过标准加标测试，余氯去除率高达99％以上，重金属铅，汞，镉，铬(六价)，砷除去率高达99％以上，除菌抗菌率高达99.99％以上。具体见表2。
表2
实施例3
采用连续卷绕式真空镀膜机对PP滤纸表面磁控溅射铜锌银合金纳滤膜，其工艺流程依次为PP滤纸以卷绕200m/min的速度进入真空干燥室中进行干燥，干燥温度为60℃，干燥时间12min，炉内真空压力为5.0×10-1Pa。干燥后的PP滤纸以卷绕200m/min的速度进入辉光清洗室中实施等离子辉光清洗与活化，离子源电流0.4A，偏压100V，占空比60％，氩气流速50SCCM，氧气流速100SCCM，炉内真空压力0.2Pa，活化时间8min。以达到清洁及活化PP滤纸表面之目的，提高抗菌除氯膜与PP滤纸间的结合力。活化后的PP滤纸以卷绕200m/min的速度进入磁控镀膜室中进行磁控溅射沉积具有抗菌除氯除重金属离子性能的铜锌银合金纳滤膜，磁控溅射电源功率7kW，偏压100V，氩气流速50SCCM，炉内真空压力0.2Pa，镀膜时间8min。铜锌银合金纳滤膜的质量组分为：铜84％、锌15％、银1％。
此种具有抗菌除氯除重金属离子的PP滤纸通过标准加标测试，余氯去除率高达99％以上，重金属铅，汞，镉，铬(六价)，砷除去率高达99％以上，除菌抗菌率高达99.99％以上。具体见表3。
表3
Claims (6)
1.一种具有抗菌除氯除重金属离子的PP滤纸，其特征在于由底层和上层组成，所述底层为聚丙烯滤纸，所述上层为铜锌银合金纳滤膜；
所述铜锌银合金纳滤膜的厚度为100～1000nm；
所述铜锌银合金纳滤膜按质量百分比的组成为铜40%～50%、锌58.5%～49.8%、银0.2%～1.5%；或铜80%～90%、锌18.5%～9.8%、银0.2%～1.5%。
2.如权利要求1所述的一种具有抗菌除氯除重金属离子的PP滤纸的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）将PP滤纸干燥；
2）将干燥后的PP滤纸送入辉光清洗室中实施等离子辉光清洗与活化；
3）将活化后的PP滤纸送入磁控镀膜室中进行磁控溅射沉积铜锌银合金纳滤膜，即得具有抗菌除氯除重金属离子的PP滤纸。
3.如权利要求2所述的一种具有抗菌除氯除重金属离子的PP滤纸的制备方法，其特征在于在步骤1）中，所述将PP滤纸干燥，是将PP滤纸以卷绕100～300m/min的速度进入真空干燥室中进行干燥，其工艺条件为：干燥温度为50～80℃，干燥时间为10～25min，干燥室内的真空压力为1×10-1～1×10-2Pa。
4.如权利要求2所述的一种具有抗菌除氯除重金属离子的PP滤纸的制备方法，其特征在于在步骤2）中，所述将干燥后的PP滤纸送入辉光清洗室，是以卷绕100～300m/min的速度送入辉光清洗室中。
5.如权利要求2所述的一种具有抗菌除氯除重金属离子的PP滤纸的制备方法，其特征在于在步骤2）中，所述实施等离子辉光清洗与活化的工艺条件为离子源电流0.3～0.5A，偏压50～150V，占空比50%～80%，氩气流速10～100SCCM，氧气流速10～150SCCM，炉内真空压力0.1～0.3Pa，活化时间5～10min。
6.如权利要求2所述的一种具有抗菌除氯除重金属离子的PP滤纸的制备方法，其特征在于在步骤3）中，所述将活化后的PP滤纸送入磁控镀膜室中进行磁控溅射沉积铜锌银合金纳滤膜的工艺条件为：磁控溅射电源功率6～9kW，偏压80～150V，氩气流速20～100SCCM，炉内真空压力0.1～0.3Pa，镀膜时间10～25min。
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