CN104043288A

CN104043288A - 一种纳米银硅藻土抗菌滤芯及其制备方法

Info

Publication number: CN104043288A
Application number: CN201410215058.8A
Authority: CN
Inventors: 王瑞; 刘朝军; 刘玉桂; 沈祺
Original assignee: ZHEJIANG ZHAOHUI FILTER TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: ZHEJIANG ZHAOHUI FILTER TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2034-05-20
Also published as: CN104043288B

Abstract

一种纳米银硅藻土抗菌滤芯，由硅藻土、致孔剂、烧结助剂、粘结剂、水制作而成，制作方法包括提纯精处理硅藻土，载银处理硅藻土，混合并研磨固相的各原料，研磨至D₅₀＝1～10μm，用液相原料混炼研磨过的原料，陈腐处理，将陈腐处理过的原料压铸或挤压成滤芯毛坯，干燥滤芯毛坯，烧结滤芯毛坯，制得纳米银硅藻土抗菌滤芯。本发明应用硅藻土的多孔结构而具有良好的过滤吸附性能，将其附载纳米银烧结成型后应用于生活用水除菌除浊，不仅能保证水质微生物安全，而且为后续净水膜功能发挥提供安全保障。

Description

一种纳米银硅藻土抗菌滤芯及其制备方法

技术领域

本发明属于生活用水净化设备技术领域，具体是涉及一种纳米银硅藻土抗菌滤芯及其制备方法。

背景技术

家用净水滤芯作为饮水净化设备之一，常用活性炭滤芯来吸附水中的有机物、胶体物质，而细菌则能以吸附了有机物杂质的活性炭滤芯为碳源大量繁殖，这样不仅危害后续的净水膜功能，而且给水质安全留下隐患。

硅藻土属于天然硅质沉积岩，储量相当丰富，具有发达且排列规律的微孔结构，孔径一般为0.1～0.3μm之间，有很强的吸附作用和过滤作用，目前被广泛应用于生物制品、制糖、酿酒、制药行业的除浊除菌助滤剂。将硅藻土与烧结助剂烧结成型后，仍然保持有多孔结构，孔径在0.1～1μm，能有效吸附和过滤水中的细菌和颗粒物。

硅藻土的多孔结构和表面含有大量的硅羟基Si-OH有利于将银离子吸附到内部的孔结构中或表面，在碱性条件下银离子生成氢氧化银或银氨络合离子，煅烧后成为粒径在25～100nm的纳米银，对被硅藻土滤芯吸附和拦截的多种细菌能够产生强烈的抑制和杀灭作用，可以充分保护后续活性炭滤芯以及净水膜的功能，延长滤芯使用寿命。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题，提供了一种纳米银硅藻土抗菌滤芯及其制备方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种纳米银硅藻土抗菌滤芯，其制作组分和重量配比为：硅藻土60％～75％，致孔剂2％～10％，烧结助剂7％～20％，粘结剂3％～10％，水8％～25％，其中所述致孔剂为植物淀粉、植物纤维、炭粉、氯化钠、氯化铵、氯化钾中的一种或多种，所述烧结助剂为高岭土、蛭石粉、氧化铝粉、膨润土、石英粉、蒙脱土中的一种或多种，所述粘结剂为羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。优选地，所述制作组分中还含有0.1％～0.8％重量配比的增塑剂，增塑剂选用乙二醇或丙三醇。

上述纳米银硅藻土抗菌滤芯的制备方法为：(1)提纯精处理硅藻土；(2)载银处理经步骤(1)提纯精处理所得的硅藻土；(3)按比例称取各原料；(4)混合并研磨固相的各原料，研磨至D₅₀＝1～10μm；(5)用液相原料混炼步骤(4)研磨过的原料；(6)陈腐处理4h～6h步骤(5)所得的产物；(7)将陈腐处理过的原料压铸或挤压成滤芯毛坯；(8)干燥滤芯毛坯；(9)烧结滤芯毛坯，制得纳米银硅藻土抗菌滤芯。

作为优选，所述步骤(1)具体为：用2％～10％浓度的盐酸或硝酸或硫酸浸泡酸溶硅藻土1h～3h，过滤后用清水洗至近中性，于80℃～100℃干燥，于600℃～800℃煅烧1h～2h。

作为优选，所述步骤(2)具体为：用硝酸银溶液浸渍提纯精处理过的硅藻土，硝酸银用量为硅藻土质量的0.16％～0.5％，经充分吸附和离子交换后，搅拌并滴加氨水溶液或氢氧化钠溶液过量至3％～5％，陈化0.5h～2h后过滤洗涤，将固体物于100℃干燥，于400℃～600℃煅烧1h。

作为优选，所述步骤(8)具体为：自然干燥2h～3h，于45℃干燥1h，于60℃干燥1h，于80℃干燥1h，于105℃干燥1h。

作为优选，所述步骤(9)具体为：0～300℃以1～2℃/min升温速率烧结，300～800℃以3～5℃/min升温速率烧结，800～1050℃以1～2℃/min升温速率烧结，在1050℃时保温2h～5h。

作为优选，所述步骤(2)中，用于载银处理硅藻土的硝酸银溶液浓度为0.3～0.5g/L，制得纳米银硅藻土抗菌滤芯中纳米银的附载量为0.1％～0.3％。

本发明应用硅藻土的多孔结构而具有良好的过滤吸附性能，将其附载纳米银烧结成型后应用于生活用水除菌除浊，不仅能保证水质微生物安全，而且为后续净水膜功能发挥提供安全保障。

具体实施方式

下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：一种纳米银硅藻土抗菌滤芯，其制作组分和配比为：硅藻土60％，致孔剂10％，烧结助剂10％，粘结剂10％，水10％，其中致孔剂为植物淀粉、植物纤维、炭粉、氯化钠、氯化铵、氯化钾中的一种或多种，烧结助剂为高岭土、蛭石粉、氧化铝粉、膨润土、石英粉、蒙脱土中的一种或多种，粘结剂为羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。使用上述原料制备纳米银硅藻土抗菌滤芯的方法为：(1)提纯精处理硅藻土，用2％～10％浓度的盐酸或硝酸或硫酸浸泡酸溶硅藻土1h～3h，过滤后用清水洗至近中性，于80℃～100℃干燥，于600℃～800℃煅烧1h～2h；(2)载银处理经步骤(1)提纯精处理所得的硅藻土，用浓度为0.3～0.5g/L硝酸银溶液浸渍提纯精处理过的硅藻土，硝酸银用量为硅藻土质量的0.16％～0.5％，经充分吸附和离子交换后，搅拌并滴加氨水溶液或氢氧化钠溶液过量至3％～5％，陈化0.5h～2h后过滤洗涤，将固体物于100℃干燥，于400℃～600℃煅烧1h；(3)按比例称取各原料；(4)混合并研磨固相的各原料，研磨至D₅₀＝1～10μm；(5)用液相原料混炼步骤(4)研磨过的原料；(6)陈腐处理步骤(5)所得的产物，陈腐处理4h～6h；(7)将陈腐处理过的原料压铸或挤压成滤芯毛坯；(8)干燥滤芯毛坯，自然干燥2h～3h，于45℃干燥1h，于60℃干燥1h，于80℃干燥1h，于105℃干燥1h；(9)烧结滤芯毛坯，0～300℃以1～2℃/min升温速率烧结，300～800℃以3～5℃/min升温速率烧结，800～1050℃以1～2℃/min升温速率烧结，在1050℃时保温2h～5h，然后自然冷却出炉，即可制得纳米银硅藻土抗菌滤芯，制得纳米银硅藻土抗菌滤芯中纳米银的附载量为0.1％～0.3％。

实施例2：一种纳米银硅藻土抗菌滤芯，其制作组分和配比为：硅藻土75％，致孔剂3％，烧结助剂8％，粘结剂3.5％，水10％，增塑剂0.5％，其中致孔剂为植物淀粉、植物纤维、炭粉、氯化钠、氯化铵、氯化钾中的一种或多种，烧结助剂为高岭土、蛭石粉、氧化铝粉、膨润土、石英粉、蒙脱土中的一种或多种，粘结剂为羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种，增塑剂为乙二醇或丙三醇。使用上述原料制备纳米银硅藻土抗菌滤芯的方法参考实施例1。

实施例3：一种纳米银硅藻土抗菌滤芯，其制作组分和配比为：硅藻土66.4％，致孔剂5％，烧结助剂9％，粘结剂7％，水12％，增塑剂0.6％，其中致孔剂为植物淀粉、植物纤维、炭粉、氯化钠、氯化铵、氯化钾中的一种或多种，烧结助剂为高岭土、蛭石粉、氧化铝粉、膨润土、石英粉、蒙脱土中的一种或多种，粘结剂为羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种，增塑剂为乙二醇或丙三醇。使用上述原料制备纳米银硅藻土抗菌滤芯的方法参考实施例1。

实施例4：一种纳米银硅藻土抗菌滤芯，其制作组分和配比为：硅藻土70％，致孔剂3％，烧结助剂7％，粘结剂3％，水16.3％，增塑剂0.7％，其中致孔剂为植物淀粉、植物纤维、炭粉、氯化钠、氯化铵、氯化钾中的一种或多种，烧结助剂为高岭土、蛭石粉、氧化铝粉、膨润土、石英粉、蒙脱土中的一种或多种，粘结剂为羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种，增塑剂为乙二醇或丙三醇。使用上述原料制备纳米银硅藻土抗菌滤芯的方法参考实施例1。

制作例1，以制作图1所示圆筒状滤芯来详细说明制作过程：

(1)将硅藻土原料用2％浓度的稀盐酸溶液浸泡酸溶2h，过滤后用清水洗至pH＝6.5～7.5，于85℃干燥，于750℃煅烧2h；

(2)称取经提纯精处理过的硅藻土10kg，称取硝酸银16g，配制成45L硝酸银溶液，将硅藻土加入硝酸银溶液中搅拌浸泡5h，待充分吸附和离子交换后，边搅拌边滴加500mL浓度为0.8％的稀氢氧化钠溶液，陈化静置1.5h后过滤洗涤，将固体物于100℃干燥，于450℃煅烧1h，制得纳米银附载量为0.1％的抗菌硅藻土；

(3)称取载银硅藻土10kg、500×800目炭粉430g、高岭土和膨润土1.15kg，混合并研磨至D₅₀＝5μm，加入聚乙烯醇1.2kg、水1.6kg、乙二醇100g，搅拌混炼均匀，陈腐5h，采用压铸成型方法做成圆筒状滤芯毛坯，自然干燥2h，于45℃干燥1h，于60℃干燥1h，于80℃干燥1h，于105℃干燥1h；

(4)将干燥滤芯毛坯放入烧结炉，0～300℃以2℃/min升温速率烧结，300～800℃以3℃/min升温速率烧结，800～1050℃以1℃/min升温速率烧结，在1050℃时保温5h，然后自然冷却出炉，即可制得纳米银硅藻土抗菌滤芯。

制作例2，以制作图2所示空心管状滤芯来详细说明制作过程：

(1)将硅藻土原料用5％浓度的稀盐酸溶液浸泡酸溶1.5h，过滤后用清水洗至pH＝6.5～7.5，于100℃干燥，于800℃煅烧2h；

(2)称取经过提纯精处理的硅藻土10kg，称取硝酸银35g，配制成70L硝酸银溶液，将硅藻土加入硝酸银溶液中搅拌浸泡3h，待充分吸附和离子交换后，边搅拌边滴加600mL浓度为0.75mol/L的稀氨水溶液，陈化静置2h后过滤洗涤，将固体物于100℃干燥，于600℃煅烧1h，制得纳米银附载量为0.2％的抗菌硅藻土；

(3)称取载银硅藻土10kg、800×1000目氯化钠770g、石英粉和氧化铝粉1.84kg，混合并研磨至D₅₀＝8μm，加入聚乙烯醇1.23kg、水1.54kg、丙三醇100g，搅拌混炼均匀，陈腐5h，采用挤压成型方法做成空心管状滤芯毛坯，自然干燥3h，于45℃干燥1h，于60℃干燥1h，于80℃干燥1h，于105℃干燥1h。

(4)将干燥滤芯毛坯放入烧结炉，0～300℃以1.5℃/min升温速率烧结，300～800℃以4℃/min升温速率烧结，800～1050℃以1.5℃/min升温速率烧结，在1050℃时保温4h，然后自然冷却出炉，即可制得纳米银硅藻土抗菌滤芯。

最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明的技术方案并不限于上述实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.一种纳米银硅藻土抗菌滤芯，其特征在于所述滤芯的制作组分和重量配比为：提纯精处理和载银处理过的硅藻土60％～75％，致孔剂2％～10％，烧结助剂7％～20％，粘结剂3％～10％，水8％～25％。

2.根据权利要求1所述的一种纳米银硅藻土抗菌滤芯，其特征在于所述致孔剂为植物淀粉、植物纤维、炭粉、氯化钠、氯化铵、氯化钾中的一种或多种，所述烧结助剂为高岭土、蛭石粉、氧化铝粉、膨润土、石英粉、蒙脱土中的一种或多种，所述粘结剂为羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种纳米银硅藻土抗菌滤芯，其特征在于所述制作组分中还含有0.1％～0.8％重量配比的增塑剂，增塑剂选用乙二醇或丙三醇。

4.一种纳米银硅藻土抗菌滤芯的制备方法，其特征在于所述制备方法为：

(1)提纯精处理硅藻土；

(2)载银处理经步骤(1)提纯精处理所得的硅藻土；

(3)按比例称取权利要求1～3任一所述的各原料；

(4)混合并研磨固相的各原料，研磨至D₅₀＝1～10μm；

(5)用液相原料混炼步骤(4)研磨过的原料；

(6)陈腐处理4h～6h步骤(5)所得的产物；

(7)将陈腐处理过的原料压铸或挤压成滤芯毛坯；

(8)干燥滤芯毛坯；

(9)烧结滤芯毛坯，制得纳米银硅藻土抗菌滤芯。

5.根据权利要求4所述一种纳米银硅藻土抗菌滤芯的制备方法，其特征在于所述步骤(1)具体为：用2％～10％浓度的盐酸或硝酸或硫酸浸泡酸溶硅藻土1h～3h，过滤后用清水洗至近中性，于80℃～100℃干燥，于600℃～800℃煅烧1h～2h。

6.根据权利要求4所述一种纳米银硅藻土抗菌滤芯的制备方法，其特征在于所述步骤(2)具体为：用硝酸银溶液浸渍提纯精处理过的硅藻土，硝酸银用量为硅藻土质量的0.16％～0.5％，经充分吸附和离子交换后，搅拌并滴加氨水溶液或氢氧化钠溶液过量至3％～5％，陈化0.5h～2h后过滤洗涤，将固体物于100℃干燥，于400℃～600℃煅烧1h。

7.根据权利要求4所述一种纳米银硅藻土抗菌滤芯的制备方法，其特征在于所述步骤(8)具体为：自然干燥2h～3h，于45℃干燥1h，于60℃干燥1h，于80℃干燥1h，于105℃干燥1h。

8.根据权利要求4所述一种纳米银硅藻土抗菌滤芯的制备方法，其特征在于所述步骤(9)具体为：0～300℃以1～2℃/min升温速率烧结，300～800℃以3～5℃/min升温速率烧结，800～1050℃以1～2℃/min升温速率烧结，在1050℃时保温2h～5h。

9.权利要求6所述一种纳米银硅藻土抗菌滤芯的制备方法，其特征在于所述步骤(2)中，用于载银处理硅藻土的硝酸银溶液浓度为0.3～0.5g/L，制得纳米银硅藻土抗菌滤芯中纳米银的附载量为0.1％～0.3％。