CN103816718A - 抑菌性黄莲-纳米氧化锌超细玻璃纤维空气过滤材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抑菌性黄莲-纳米氧化锌超细玻璃纤维空气过滤材料，将黄莲提取物、纳米氧化锌颗粒、黄原胶与玻璃纤维四种物质混合并熔喷，使经熔喷织造构成的超细玻璃纤维过滤材料除具备空气过滤性能外，还具有对金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌等细菌、病毒的抑菌性能。本发明解决了常规抑菌空气过滤材料中，因采用将纳米氧化锌等抑菌材料喷涂包裹在空气过滤材料纤维表面，或采用将纳米氧化锌等抑菌材料织成新的空气过滤网覆盖在空气过滤材料表面形成复合过滤层，从而造成空气过滤材料因过滤路径减小，风阻易增大，过滤层集聚的微生物污染易产生耐药性，以及易使高效空气过滤器产生对环境的二次污染问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种过滤杀菌设备，具体涉及到一种具有抑菌性能的黄莲-纳米氧化锌超细玻璃纤维空气过滤材料。
背景技术
现代医疗中为最大限度降低手术感染的风险，除使用各种各样消毒器材外，专门建造了用于手术的无菌室，即被称为层流手术室的无菌空间，采用空气洁净技术对微生物污染采取过滤，达到控制空间环境中空气洁净度，适于各类手术要求的环境，在手术室内形成正负压差环境，使空气流从洁净度高的手术区域流向洁净度低的区域，一股细小、薄层的气流，以均匀流速向同一方向输送，实现手术室内空气单向流的方式，带走和排出气流中尘埃颗粒及细菌。层流手术室分为垂直层流式和水平层流式两种，目前一般多采用效果较好的垂直层流式，即垂直层流式高效过滤器设于手术病床的正上方，气流垂直向病床吹送，回风口设在墙面的四角，确保手术台洁净度达标，降低手术的感染率，所用的核心的洁净设备被称为高效空气过滤器（即HEPA），通常包括产生气流的风机，正压腔和设于正压腔下方具有杀菌效果的过滤网，通常在用于过滤的过滤网上形成有用于杀菌的材料，将空气中的颗粒物、细菌、病毒等被过滤杀菌材料过滤后阻隔,并杀灭过滤器上所吸附微生物, 目前的过滤杀菌的材料，因普遍采用将纳米氧化锌等抑菌材料喷涂包裹在空气过滤材料纤维表面，或采用将纳米氧化锌等抑菌材料单独织成新的空气过滤网覆与专门的空气过滤材料复合形成双层过滤网，这些的结构都是会造成空气过滤材料的过滤路径减小，风阻易增大，导致过滤效率下降，对于双层过滤网来说，因非杀菌空气过滤材料上粘附的微生物污染不仅易产生耐药性，而且容易大量繁殖，造成过滤材料本身被细菌污染，导致高效空气过滤器对环境产生二次污染，人们经过研究发现，纳米氧化锌具有杀菌的作用，利用自身所产生的活性氧种造成微生物损伤而实现抗菌杀菌的效果，特别对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌有显著的杀菌作用，且抗菌杀菌的效力持久，将纳米氧化锌与过滤材料载体适当地结合，可以有效实现过滤和杀菌的作用。
发明内容
本发明的技术目的是为提供一种过滤杀菌滤材,特别是具有良好杀菌、低风阻的黄莲-纳米氧化锌超细玻璃纤维空气过滤材料。
针对现有的高效空气过滤器中所使用过滤材料的过滤的风阻比较大容易阻塞，被过滤材料上粘附的微生物污染易产生耐药性，且容易大量繁殖造成环境二次污染的问题，本发明抑菌性黄莲-纳米氧化锌超细玻璃纤维空气过滤材料，将黄莲提取液、黄原胶、氧化锌纳米颗粒和玻璃纤维，按照0.4：0.0006：0.0001：1的重量比混合后，使用熔喷设备和工艺进行熔喷织造构成超细玻璃纤维过滤材料，
所述的黄莲提取液的制备步骤如下：取中药黄莲饮片20克，加入500ml水后煮沸浓缩过滤得到浓缩后滤液200ml，在90°C条件下风干静置得到固态的黄莲沉淀，经过干燥后制成细微的粉末颗粒；
所述的纳米氧化锌颗粒的制备步骤如下：将氧化锌置与55℃去离子水按照1:8的重量百分比混合后，搅拌均匀制成氧化锌溶液；向氧化锌溶液通入CO₂气体，同时搅拌加热升温到90℃，保温5h，然后停止通入CO₂气体和加热；将反应后的溶液滤除水后所得物在200℃以下温度进行烘干后，对烘干后的残渣进行粉碎；将粉粉碎后的碎物再置于300℃环境下焙烧后获得纳米氧化锌粉末；
所述的黄原胶是以玉米淀粉为主要原料，由微生物黄单孢杆菌在特定的条件下发酵，再经提炼、干燥、研磨而制成的呈类白或淡黄色粉末状的高分子多糖聚合物合成胶，该黄原胶纯度在99%以上；
所述的玻璃纤维为一种R2O（Li2O、Na2O、K2O）的含量为11.9%-16.4%钠钙硅酸盐成分的中碱纤维。
本发明所述的抑菌性黄莲-纳米氧化锌超细玻璃纤维空气过滤材料中，还包括有非离子型高分子表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮（Poly vinyl pyrrolidone，简称PVP），该表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮：黄莲提取液：黄原胶：氧化锌纳米颗粒：玻璃纤维的质量比为0.005：0.4：0.0006：0.0001：1。
本发明所述的抑菌性黄莲-纳米氧化锌超细玻璃纤维空气过滤材料中，还包括有阴离子型表面活性剂十二烷基笨磺酸钠（linear alkylbenzene sulfonate简称LAS），该表面活性剂十二烷基笨磺酸钠：黄莲提取液：黄原胶：氧化锌纳米颗粒：玻璃纤维的质量比为0.004：0.4：0.0006：0.0001：1。
有益效果：本发明的抑菌性黄莲-纳米氧化锌超细玻璃纤维空气过滤材料，将黄莲提取物、纳米氧化锌颗粒、黄原胶与玻璃纤维四种物质混合并熔喷，使经熔喷织造构成的超细玻璃纤维过滤材料除具备空气过滤性能外，还具有对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌等细苗、病毒的抑菌性能，本明的一种抑菌性黄莲-纳米氧化锌超细玻璃纤维空气过滤材料与现有技术比较，由黄连提取物、纳米氧化锌颗粒、黄原胶与玻璃纤维混合，经熔喷织造构成超细玻璃纤维过滤纸，是一种具有抑菌性能的新型空气过滤材料。本发明中将黄连提取物、纳米氧化锌粉末、黄原胶与玻璃纤维四种物质混合并熔喷，使经熔喷织造构成的超细玻璃纤维过滤材料除具备空气过滤性能外，还具有对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、病毒的抑菌作用，与现有技术比较，解决了现有常规抑菌空气过滤材料中，因普遍采用将纳米氧化锌等抑菌材料喷涂包裹在空气过滤材料纤维表面，或将纳米氧化锌等抑菌材料织成新的空气过滤网串并在纯过滤性空气过滤材料表面形成复合过滤层，造成空气过滤材料因过滤路径减小，风阻增大导致的过滤效率下降，且纯过滤层所集聚的微生物污染不能及时被杀灭而产生耐药性，大量繁殖后易使高效空气过滤器产生对环境造成二次污染的问题。本发明具备持久稳定的抑菌性能，中药黄莲具有广谱抗菌作用，尤其对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌、铜绿假单胞菌、结核杆菌等医院空气常见感染细菌具有显著抑菌效果，且安全性高、效力持久、无细菌耐药性，黄莲提取物与纳米氧化锌颗粒合用，具有显著抑菌增效作用，特别适用于医院等公共环境空气过滤器的过滤材料，且能够大幅度降低生产的成本。
有关本发明的详细内容及技术，兹就配合附图说明如下。
附图说明
图1、为本无菌手术室的结构示意图；
图2、为本熔喷生产工艺流程的示意图。
具体实施方式
请参照图1和图2所示，为本发明一种抑菌性黄莲-纳米氧化锌超细玻璃纤维空气过滤材料的一种具体实施例，该抑菌性黄莲-纳米氧化锌超细玻璃纤维空气过滤材料，将黄莲提取液、黄原胶、氧化锌纳米颗粒和玻璃纤维，按照0.4：0.0006：0.0001：1的重量比混合后，使用熔喷设备和工艺进行熔喷织造构成超细玻璃纤维过滤材料，
所述的黄莲提取液的制备步骤如下：取中药黄莲饮片20克，加入500ml水后煮沸浓缩过滤得到浓缩后滤液200ml，在90°C条件下风干静置得到固态的黄莲沉淀，经过干燥后制成细微的粉末颗粒；
所述的纳米氧化锌颗粒的制备步骤如下：将氧化锌置与55℃去离子水按照1:8的重量百分比混合后，搅拌均匀制成氧化锌溶液；向氧化锌溶液通入CO₂气体，同时搅拌加热升温到90℃，保温5h，然后停止通入CO₂气体和加热；将反应后的溶液滤除水后所得物在200℃以下温度进行烘干后，对烘干后的残渣进行粉碎；将粉粉碎后的碎物再置于300℃环境下焙烧后获得纳米氧化锌粉末；
所述的黄原胶是以玉米淀粉为主要原料，由微生物黄单孢杆菌在特定的条件下发酵，再经提炼、干燥、研磨而制成的呈类白或淡黄色粉末状的高分子多糖聚合物合成胶，该黄原胶纯度在99%以上；
所述的玻璃纤维为一种R2O（Li2O、Na2O、K2O）的含量为11.9%-16.4%钠钙硅酸盐成分的中碱纤维。
本发明所述的抑菌性黄莲-纳米氧化锌超细玻璃纤维空气过滤材料中，还包括有非离子型高分子表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮（Poly vinyl pyrrolidone，简称PVP），该表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮：黄莲提取液：黄原胶：氧化锌纳米颗粒：玻璃纤维的质量比为0.005：0.4：0.0006：0.0001：1。
本发明所述的抑菌性黄莲-纳米氧化锌超细玻璃纤维空气过滤材料中，还包括有阴离子型表面活性剂十二烷基笨磺酸钠（linear alkylbenzene sulfonate简称LAS），该表面活性剂十二烷基笨磺酸钠：黄莲提取液：黄原胶：氧化锌纳米颗粒：玻璃纤维的质量比为0.004：0.4：0.0006：0.0001：1。
实施例1：
1、制备黄莲提取液的: 取中药黄莲饮片800克，加入20000ml水后煮沸浓缩过滤得到浓缩后滤液8000ml，在90°C条件下风干静置得到固态的黄莲沉淀，经过干燥后制成细微的粉末颗粒400克。
2、水溶性氧化锌纳米颗粒制备:
2、将0.1克氧化锌置与55℃去离子水按照1:8的重量百分比混合后，搅拌均匀制成氧化锌溶液；向氧化锌溶液通入CO₂气体，同时搅拌加热升温到90℃，保温5h，然后停止通入CO₂气体和加热；将反应后的溶液滤除水后所得物在200℃以下温度进行烘干后，对烘干后的残渣进行粉碎；将粉粉碎后的碎物再置于300℃环境下焙烧后获得纳米氧化锌粉末0.1克。
请参照图1所示，为本发明的中所使用的熔喷设备的示意图，R2O（Li2O、Na2O、K2O）含量为15%的钠钙硅酸盐成分混合原料1000克经过熔融后，从多孔漏板1的入口处进入后，从漏板孔漏出，高压热气流从漏板孔两侧的热气流孔2处吹出，下降过程中经冷风管3冷却后，又经过冷却管5沿着输送带方向向右吹落于输送带8上，在此玻璃纤维布的熔喷过程中，将黄莲粉末颗粒400克、氧化锌纳米颗粒0.1克和纯度99.5%黄原胶均匀混合后的粉末0.6克，通过高压输送管道输入到高压气流管内， 因此黄莲粉末颗粒和氧化锌纳米颗粒会与熔融态玻璃纤维表面附着并相互凝固，从而可以保证具有最佳的杀菌的效果，且不会脱落，也不会减小玻璃纤维滤材过滤路径的截面积，能够保证具有良好的抗菌和杀菌的效果，经过如图2所示的安装了该玻璃纤维过滤材料20的900平方米无菌房间10，进行5小时通风杀菌效果测试后表明，对金黄色葡萄球菌杀灭率在99.5%以上，对大肠杆菌的杀灭率在95.7%以上。
实施例2：
1、制备黄莲提取液的: 取中药黄莲饮片1000克，加入25000ml水后煮沸浓缩过滤得到浓缩后滤液10000ml，在90°C条件下风干静置得到固态的黄莲沉淀，经过干燥后制成细微的粉末颗粒400克。
2、水溶性氧化锌纳米颗粒制备:
2、将0.1克氧化锌置与55℃去离子水按照1:8的重量百分比混合后，搅拌均匀制成氧化锌溶液；向氧化锌溶液通入CO₂气体，同时搅拌加热升温到90℃，保温5h，然后停止通入CO₂气体和加热；将反应后的溶液滤除水后所得物在200℃以下温度进行烘干后，对烘干后的残渣进行粉碎；将粉粉碎后的碎物再置于300℃环境下焙烧后获得纳米氧化锌粉末0.1克。
请参照图1所示，为本发明的中所使用的熔喷设备的示意图，R2O（Li2O、Na2O、K2O）含量为15%的钠钙硅酸盐成分混合原料1000克经过熔融后，从多孔漏板的入口处进入后，从漏板孔漏出，高压热气流从漏板孔两侧的热气流孔处吹出，下降过程中经冷风管冷却后，又经过冷却管沿着输送带方向向右吹落于输送带上，在此玻璃纤维布的熔喷过程中，将黄莲粉末颗粒500克、氧化锌纳米颗粒0.1克和纯度99.5%黄原胶均匀混合后的粉末0.6克，通过高压输送管道输入到高压气流管内， 因此黄莲粉末颗粒和氧化锌纳米颗粒会与熔融态玻璃纤维表面附着并相互凝固，从而可以保证具有最佳的杀菌的效果，且不会脱落，也不会减小玻璃纤维滤材过滤路径的截面积，能够保证具有良好的抗菌和杀菌的效果，经过如图2所示的安装了该玻璃纤维过滤材料的900平方米无菌房间，进行5小时通风杀菌效果测试后表明，对金黄色葡萄球菌杀灭率在99.8%以上，对大肠杆菌的杀灭率在97.3%以上。
实施例3：
1、制备黄莲提取液的: 取中药黄莲饮片800克，加入20000ml水后煮沸浓缩过滤得到浓缩后滤液8000ml，在90°C条件下风干静置得到固态的黄莲沉淀，经过干燥后制成细微的粉末颗粒400克。
2、水溶性氧化锌纳米颗粒制备:
2、将0.12克氧化锌置与55℃去离子水按照1:8的重量百分比混合后，搅拌均匀制成氧化锌溶液；向氧化锌溶液通入CO₂气体，同时搅拌加热升温到90℃，保温5h，然后停止通入CO₂气体和加热；将反应后的溶液滤除水后所得物在200℃以下温度进行烘干后，对烘干后的残渣进行粉碎；将粉粉碎后的碎物再置于300℃环境下焙烧后获得纳米氧化锌粉末0.1克。
请参照图1所示，为本发明的中所使用的熔喷设备的示意图，R2O（Li2O、Na2O、K2O）含量为15%的钠钙硅酸盐成分混合原料1000克经过熔融后，从多孔漏板的入口处进入后，从漏板孔漏出，高压热气流从漏板孔两侧的热气流孔处吹出，下降过程中经冷风管冷却后，又经过冷却管沿着输送带方向向右吹落于输送带上，在此玻璃纤维布的熔喷过程中，将黄莲粉末颗粒400克、氧化锌纳米颗粒0.12克和纯度99.5%黄原胶均匀混合后的粉末0.6克，通过高压输送管道输入到高压气流管内， 因此黄莲粉末颗粒和氧化锌纳米颗粒会与熔融态玻璃纤维表面附着并相互凝固，从而可以保证具有最佳的杀菌的效果，且不会脱落，也不会减小玻璃纤维滤材过滤路径的截面积，能够保证具有良好的抗菌和杀菌的效果，经过如图2所示的安装了该玻璃纤维过滤材料的900平方米无菌房间，进行5小时通风杀菌效果测试后表明，对金黄色葡萄球菌杀灭率在99.9%以上，对大肠杆菌的杀灭率在98.2%以上。
经过上述的实施例对比发现，适当单独增加黄莲提取物0.2倍，或者适当单独增加氧化锌纳米粉末0.2倍，都会增加杀菌的效率，但是增加的幅度不明显。
实施例4：
1、制备黄莲提取液的: 取中药黄莲饮片800克，加入20000ml水后煮沸浓缩过滤得到浓缩后滤液8000ml，在90°C条件下风干静置得到固态的黄莲沉淀，经过干燥后制成细微的粉末颗粒400克。
2、水溶性氧化锌纳米颗粒制备:
2、将0.1克氧化锌置与55℃去离子水按照1:8的重量百分比混合后，搅拌均匀制成氧化锌溶液；向氧化锌溶液通入CO₂气体，同时搅拌加热升温到90℃，保温5h，然后停止通入CO₂气体和加热；将反应后的溶液滤除水后所得物在200℃以下温度进行烘干后，对烘干后的残渣进行粉碎；将粉粉碎后的碎物再置于300℃环境下焙烧后获得纳米氧化锌粉末0.1克。
请参照图1所示，为本发明的中所使用的熔喷设备的示意图，R2O（Li2O、Na2O、K2O）含量为15%的钠钙硅酸盐成分混合原料1000克经过熔融后，从多孔漏板的入口处进入后，从漏板孔漏出，高压热气流从漏板孔两侧的热气流孔处吹出，下降过程中经冷风管冷却后，又经过冷却管沿着输送带方向向右吹落于输送带上，在此玻璃纤维布的熔喷过程中，将聚乙烯吡咯烷酮0.5克、黄莲粉末颗粒400克、氧化锌纳米颗粒0.1克和纯度99.5%黄原胶均匀混合后的粉末0.6克，通过高压输送管道输入到高压气流管内， 因此黄莲粉末颗粒和氧化锌纳米颗粒会与熔融态玻璃纤维表面附着并相互凝固，从而可以保证具有最佳的杀菌的效果，且不会脱落，也不会减小玻璃纤维滤材过滤路径的截面积，能够保证具有良好的抗菌和杀菌的效果，经过如图2所示的安装了该玻璃纤维过滤材料的900平方米无菌房间，对金黄色葡萄球菌杀灭率在99.8%以上，对大肠杆菌的杀灭率在96.8%以上。
此实施例中，聚乙烯吡咯烷酮作为表面活性剂，可以辅助提高杀菌的效果。
实施例5
1、制备黄莲提取液的: 取中药黄莲饮片800克，加入20000ml水后煮沸浓缩过滤得到浓缩后滤液8000ml，在90°C条件下风干静置得到固态的黄莲沉淀，经过干燥后制成细微的粉末颗粒400克。
2、水溶性氧化锌纳米颗粒制备:
2、将0.1克氧化锌置与55℃去离子水按照1:8的重量百分比混合后，搅拌均匀制成氧化锌溶液；向氧化锌溶液通入CO₂气体，同时搅拌加热升温到90℃，保温5h，然后停止通入CO₂气体和加热；将反应后的溶液滤除水后所得物在200℃以下温度进行烘干后，对烘干后的残渣进行粉碎；将粉粉碎后的碎物再置于300℃环境下焙烧后获得纳米氧化锌粉末0.1克。
请参照图1所示，为本发明的中所使用的熔喷设备的示意图，R2O（Li2O、Na2O、K2O）含量为15%的钠钙硅酸盐成分混合原料1000克经过熔融后，从多孔漏板的入口处进入后，从漏板孔漏出，高压热气流从漏板孔两侧的热气流孔处吹出，下降过程中经冷风管冷却后，又经过冷却管沿着输送带方向向右吹落于输送带上，在此玻璃纤维布的熔喷过程中，将十二烷基笨磺酸钠4克、黄莲粉末颗粒400克、氧化锌纳米颗粒0.1克和纯度99.5%黄原胶均匀混合后的粉末0.6克，通过高压输送管道输入到高压气流管内， 因此黄莲粉末颗粒和氧化锌纳米颗粒会与熔融态玻璃纤维表面附着并相互凝固，从而可以保证具有最佳的杀菌的效果，且不会脱落，也不会减小玻璃纤维滤材过滤路径的截面积，能够保证具有良好的抗菌和杀菌的效果，经过如图2所示的安装了该玻璃纤维过滤材料的900平方米无菌房间，对金黄色葡萄球菌杀灭率在99.7%以上，对大肠杆菌的杀灭率在96.7%以上。
此实施例中，十二烷基笨磺酸钠作为表面活性剂，可以辅助提高杀菌效果。
Claims (3)
1.一种抑菌性黄莲-纳米氧化锌超细玻璃纤维空气过滤材料，其特征在于将黄莲提取液、黄原胶、氧化锌纳米颗粒和玻璃纤维，按照0.4：0.0006：0.0001：1的重量比混合后，使用熔喷设备和工艺进行熔喷织造构成超细玻璃纤维过滤材料，
所述的黄莲提取液的制备步骤如下：取中药黄莲饮片20克，加入500ml水后煮沸浓缩过滤得到浓缩后滤液200ml，在90°C条件下风干静置得到固态的黄莲沉淀，经过干燥后制成细微的粉末颗粒；
所述的纳米氧化锌颗粒的制备步骤如下：将氧化锌置与55℃去离子水按照1:8的重量百分比混合后，搅拌均匀制成氧化锌溶液；向氧化锌溶液通入CO₂气体，同时搅拌加热升温到90℃，保温5h，然后停止通入CO₂气体和加热；将反应后的溶液滤除水后所得物在200℃以下温度进行烘干后，对烘干后的残渣进行粉碎；将粉粉碎后的碎物再置于300℃环境下焙烧后获得纳米氧化锌粉末；
所述的黄原胶是以玉米淀粉为主要原料，由微生物黄单孢杆菌在特定的条件下发酵，再经提炼、干燥、研磨而制成的呈类白或淡黄色粉末状的高分子多糖聚合物合成胶，该黄原胶纯度在99%以上；
所述的玻璃纤维为一种R2O（Li2O、Na2O、K2O）的含量为11.9%-16.4%钠钙硅酸盐成分的中碱纤维。
2.根据权利要求1所述的抑菌性黄莲-纳米氧化锌超细玻璃纤维空气过滤材料，其特征在于:还包括有非离子型高分子表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮（Poly vinyl pyrrolidone，简称PVP），该表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮：黄莲提取液：黄原胶：氧化锌纳米颗粒：玻璃纤维的质量比为0.005：0.4：0.0006：0.0001：1。
3.根据权利要求1所述的抑菌性黄莲-纳米氧化锌超细玻璃纤维空气过滤材料，其特征在于: 还包括有阴离子型表面活性剂十二烷基笨磺酸钠（linear alkylbenzene sulfonate简称LAS），该表面活性剂十二烷基笨磺酸钠：黄莲提取液：黄原胶：氧化锌纳米颗粒：玻璃纤维的质量比为0.004：0.4：0.0006：0.0001：1。
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