CN102643106A

CN102643106A - 抑菌微孔陶瓷及其制造方法

Info

Publication number: CN102643106A
Application number: CN2012101165407A
Authority: CN
Inventors: 耿良玲
Original assignee: 耿良玲
Current assignee: NANTONG BEICHENG SCIENCE & TECHNOLOGY ENTREPRENEURIAL MANAGEMENT CO., LTD.
Priority date: 2012-04-12
Filing date: 2012-04-12
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2032-04-12
Also published as: CN102643106B

Abstract

本发明公开了一种抑菌微孔陶瓷及其制造方法，所述抑菌微孔陶瓷的微孔中有AgO固体颗粒，其制造方法为：将过滤精度为1微米～100微米的微孔陶瓷浸泡在浓度为0.15mol/L的硝酸银溶液中，使硝酸银溶液渗入微孔中，再将其烘干；然后将所述微孔陶瓷浸泡在浓度为0.6mol/L～5.6mol/L的氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中，使氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液渗入微孔中；然后将微孔陶瓷放入密闭容器中，再向该密闭容器通入浓度不小于15mg/L的O₃气体，通入臭氧气体的时间为1～8小时；最后洗净所述微孔陶瓷即制成。本发明抑菌微孔陶瓷用于过滤饮用水，其具有很好的抑菌性能，且过滤阻力小、制造成本低。

Description

抑菌微孔陶瓷及其制造方法

技术领域

本发明涉及饮用水净化技术领域，特别是涉及一种过滤用的抑菌微孔陶瓷。

背景技术

微孔陶瓷是饮用水净化行业中常用的过滤器材，通常将其制成板状，半球状，或者管状，微孔陶瓷的过滤精度为0.15微米～100微米。通常认为细菌的尺寸为0.4微米～1微米，所以微孔陶瓷的过滤精度在不大于0.4微米时，其对细菌有很好的滤除效果。但是，现有技术存在如下不足：

1.过滤精度不大于0.4微米的微孔陶瓷，虽然滤除细菌的效果较好，但是，这种微孔陶瓷的制造成本较高，因为它对制造微孔陶瓷的原料的粒度有很高的要求，粒度要足够细，并且绝对不能混入大颗粒的原料，所以原料的制备成本较高；另外要采用压力机将其压制结实，或者采用离心浇注，而不能采用成本较低的浇注成形方法制造，这都会增加成本；此外，在滤水时，过滤精度越高则滤水阻力越大，出水流量越小，并且越容易堵塞，为了获得较大的出水流量，就要增大过滤面积，这就导致设备体积增大、成本上升，最终导致其应用场合受到限制。

2.过滤精度大于0.4微米的微孔陶瓷，特别过滤精度大于1微米的微孔陶瓷，它对制造微孔陶瓷的原料的粒度要求不高，可以采用较大的粒度，所以原料的制备成本较低，可以采用成本较低的注浆成形方法制造，也使得制造成本较低，并且滤水时阻力小，出水流量大，即没有上述缺点。但是，这种微孔陶瓷不能有效地去除水中的细菌，细菌可以在微孔中长期存在和繁衍，过滤时细菌就随水流一道流出，导致出水的细菌含量超标。

所以，如果能制造一种微孔陶瓷，该微孔陶瓷的滤水阻力小，出水流量大，并且能够有效地防止出水细菌含量超标，则将是一个有意义的技术进步。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种抑菌微孔陶瓷，该抑菌微孔陶瓷用于过滤饮用水，滤水时阻力小，出水流量大，并且能够有效地防止出水细菌含量超标。

为了解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案是：一种抑菌微孔陶瓷，其形状为板状、或者为管状、或者为半球状，微孔中含有AgO固体，微孔陶瓷的过滤精度为1微米～100微米，其具有亲水特性；制造微孔陶瓷的主要原料包括硅藻土。

本发明还提供所述抑菌微孔陶瓷的制造方法，其制造步骤包括：

步骤1.将过滤精度为1微米～100微米的微孔陶瓷浸泡在浓度为0.15mol/L的硝酸银溶液中，使硝酸银溶液渗入微孔中，再将其烘干；

步骤2.将所述微孔陶瓷浸泡在浓度为0.6mol/L～5.6mol/L的氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中，使氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液渗入微孔中；

步骤3.将微孔陶瓷放入密闭容器中，再向该密闭容器通入浓度不小于15mg/L的O₃气体，通入臭氧气体的时间为1～8h，密闭容器内的温度控制在25℃～55℃范围内，压力控制在0～0.1MPa范围内；

步骤4.用洁净水洗净所述微孔陶瓷，然后烘干。

进一步的技术措施是，所述微孔陶瓷采用低成本的注浆成形方法成形，然后经900℃～1100℃的高温烧结而成。

由于微孔陶瓷的微孔裸露，且具有亲水特性，所以，在将微孔陶瓷浸泡在硝酸银溶液中，或者浸泡在氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中时，这些溶液均能很容易渗入到微孔陶瓷的微孔中，从而保证了能够在微孔陶瓷的微孔中生成AgO固体的条件，进而增强微孔陶瓷的抑菌或杀菌功能。

上述方法能够在微孔陶瓷的微孔中直接生成Ag₄O₄固体颗粒，颗粒尺寸为纳米级，Ag₄O₄可简写为AgO，反应方程式如下：

4AgNO₃+4NaOH+2O₃→Ag₄O₄↓+2O₂+4NaNO₃+2H₂O

或者4AgNO₃+4KOH+2O₃→Ag₄O₄↓+2O₂+4KNO₃+2H₂O

因上述反应是在微孔陶瓷的表面和微孔中同时进行，所以在微孔陶瓷的表面和微孔中都会有AgO固体产生。在清洗微孔陶瓷表面时只能将表面上的AgO清洗掉，而微孔中的AgO固体则不能被清洗掉，必定仍将保持在微孔中；同时NaNO₃或者KNO₃都能够以离子的形式溶解在水中，所以在清洗微孔陶瓷时，这些盐类物质都会很容易地被清洗干净，不会对微孔陶瓷造成污染。

AgO是一种对多种致病细菌和病毒，如粪链球菌、革兰氏阴阳菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、艾滋病毒等有很好杀灭效果的固体物质。此外，AgO在100℃以下，化学性质稳定，不易分解，而饮用水净化装置的运行温度一般在4℃～40℃，所以完全可以满足使用要求。还有，所形成的AgO颗粒尺寸在几十纳米至一百几十纳米之间，最大的颗粒尺寸也不会超过200纳米，所以对于过滤精度为1微米～100微米的微孔陶瓷而言，不会显著影响微孔陶瓷的过滤精度，即能够基本保持微孔陶瓷原来的滤水通透性，或基本保持原来的小阻力和出水量大的特性。

本发明具有如下有益效果：

1.本发明抑菌微孔陶瓷有很好的抑菌和杀菌性能，用该抑菌微孔陶瓷过滤饮用水，滤水阻力小，出水流量大，还能够有效地防止出水细菌超标。

2.本发明抑菌微孔陶瓷的制造方法简单，容易实现，所用的化学药品能够得到充分利用，即利用率高，成本较低，易于推广应用。

3.本发明抑菌微孔陶瓷可以采用低成本的注浆法成形，所采用的原料粉末颗粒较大，易于制备，从而可以降低微孔陶瓷本身的制造成本。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的实施例1的结构示意图。

图2为本发明的实施例2的结构示意图。

图3为本发明的实施例3的结构示意图。

附图中的标号为：

板状抑菌微孔陶瓷1、微孔中的AgO固体颗粒2、半球形抑菌微孔陶瓷3、管状抑菌微孔陶瓷4，闷盖5，粘结剂6，粘结剂7，接头8，密封圈9，出水管10。

具体实施方式

实施例1

见图1，一种圆形板状抑菌微孔陶瓷1，其微孔中含有AgO固体颗粒2，抑菌板状微孔陶瓷1的过滤精度为1微米～20微米，抑菌板状微孔陶瓷1的主要原料为硅藻土，具有亲水特性。

抑菌板状微孔陶瓷1的制造步骤为：

步骤1.用粉末硅藻土90份体积、粘土5份体积、石灰5份体积和水调制成浆料，粉末材料的粒度控制在与制成后的过滤精度为1微米～20微米相适应，采用注浆成形方法制成圆板状坯料，再晾干，然后经900℃～1100℃的高温烧结；

步骤2.将烧结好的微孔陶瓷浸泡在浓度为0.15mol/L的硝酸银溶液中，使硝酸银溶液渗入微孔中，再将其烘干；

步骤3.将所述微孔陶瓷浸泡在浓度为0.6mol/L～5.6mol/L的氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中，使氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液渗入微孔中；

步骤4.将微孔陶瓷放入密闭容器中，再向该密闭容器通入浓度不小于15mg/L的O₃气体，通入臭氧气体的时间为1h～8h，密闭容器内的温度控制在25℃～55℃范围内，压力控制在0～0.1MPa范围内；

步骤5.用洁净水洗净所述微孔陶瓷，然后烘干。

实施例2

见图2，一种半球形抑菌微孔陶瓷3，其微孔中含有AgO固体颗粒2，半球形抑菌微孔陶瓷3的过滤精度为1微米～50微米，半球形抑菌微孔陶瓷3的主要原料为硅藻土，具有亲水特性。

半球形抑菌微孔陶瓷3的制造步骤为：

步骤1.用粉末硅藻土90份、粘土5份、石灰5分和水调制成浆料，粉末材料的粒度控制在制成后的过滤精度为1微米～50微米，采用注浆成形方法制成半球形坯料，再晾干，然后经900℃～1100℃的高温烧结；

步骤3～步骤5同实施例1。

实施例4

见图3，一种圆管状抑菌微孔陶瓷滤芯，包括圆管状抑菌微孔陶瓷4、闷盖5、接头8和密封圈9；圆管状抑菌微孔陶瓷4在其中的一端的端面和靠近该端面的侧面采用食品卫生级的粘结剂6和闷盖5粘结密封固定联接，其另一端的端面和靠近端面的侧面采用食品卫生级的粘结剂7和接头8粘结密封固定联接，接头8设有出水管10，出水管10上设有能够装配密封圈9的沟槽，沟槽内装有密封圈9；圆管状抑菌微孔陶瓷4的微孔中含有AgO固体颗粒2；圆管状抑菌微孔陶瓷4的过滤精度为20微米，其具有亲水特性；圆管状抑菌微孔陶瓷4的主要原料为硅藻土。

其中，圆管状抑菌微孔陶瓷4的制造步骤为：

步骤1.用粉末硅藻土90份体积、粘土5份体积、石灰5份体积和水调制成浆料，粉末材料的粒度控制在制成后的过滤精度为20微米，采用注浆成形方法制成圆管状坯料，圆管状坯料的长度为220mm、外径为60mm、壁厚为12mm，再晾干，然后经900℃～1100℃的高温烧结；

步骤3～步骤5.同实施例1。

上述方法均能够在微孔陶瓷的微孔中直接生成AgO固体颗粒。

将实施例4所述的圆管状抑菌微孔陶瓷滤芯装在过滤筒内，使水流方式为：原水从圆管状抑菌微孔陶瓷4的外侧表面进入微孔陶瓷，穿过微孔陶瓷后从圆管状抑菌微孔陶瓷4的内侧表面流出，再从出水管10流出，最后流出过滤筒。这样就制成内置了圆管状抑菌微孔陶瓷4的抑菌试验装置。用同样的方法，再制成一个内置同样规格尺寸和过滤精度的圆管状普通微孔陶瓷的普通试验装置。将抑菌试验装置和普通试验装置同时对同样的细菌加标试验水进行过滤试验，出水流量分别为1.8L/min和2.5L/min，分别检测两种试验装置和两种流量条件下滤除细菌的效果，结果如下表所示：

试验结果表明：

a.抑菌试验装置滤除细菌的效果显著，普通试验装置滤除细菌的效果很差；

b.过滤流量增大后，滤除细菌的效果变差。

原因分析如下：

a.抑菌试验装置中内置的是抑菌微孔陶瓷4，该微孔陶瓷的微孔中含有AgO固体颗粒2，过滤时水流在穿过抑菌微孔陶瓷4时，水中的细菌会与AgO固体颗粒2接触而被杀死，所以其出水的细菌含量显著下降；普通试验装置内置的是普通微孔陶瓷，而普通微孔陶瓷的微孔中没有杀菌物质，又由于微孔陶瓷的过滤精度为20微米，对细菌没有滤除作用，所以其出水的细菌含量下降不明显。

b.AgO固体颗粒2与细菌接触需要足够长的时间，接触时间越长杀菌越彻底，反之杀菌效果会下降，所以，过滤流量小时除菌率高，过滤流量大时，除菌率会下降。对于家用净水器，只要流量达到0.7L/min以上，则一般的用户都能接受，所以本试验装置的抑菌微孔陶瓷4当应用在家用净水器上时，完全能够满足使用要求。

c.普通微孔陶瓷对细菌有一定的粘附和吸附作用，所以，尺寸大小为0.4微米的细菌在穿过过滤精度为20微米的微孔陶瓷时，细菌数量也会有所下降，但是效果不能令人满意，即出水的细菌指标会超标。

本实施例和试验说明，只要使一定尺寸的抑菌微孔陶瓷和一定的过滤出水流量相配合，则其去除水中细菌的的效果会比较满意，即能够保证一定细菌含量的水经该抑菌微孔陶瓷过滤后出水的细菌指标合格。

以上所述的具体实施例，对本发明的技术方案进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，都应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims

1.抑菌微孔陶瓷，其特征在于：抑菌微孔陶瓷的形状为板状、或者管状、或者半球状，微孔陶瓷的微孔中含有AgO固体；微孔陶瓷的过滤精度为1微米～100微米，其具有亲水特性；制造微孔陶瓷的主要原料包括硅藻土。

2.按照权利要求1所述的抑菌微孔陶瓷，其特征在于其制造步骤包括：

步骤3.将所述微孔陶瓷放入密闭容器中，再向该密闭容器通入浓度不小于15mg/L的O₃气体，通入臭氧气体的时间为1h～8h，密闭容器内的温度控制在25℃～55℃范围内，压力控制在0～0.1MPa范围内；

步骤4.用洁净水洗净所述微孔陶瓷。