CN104941332A - 一种抗菌、除菌、防霾性能良好的空气过滤器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗菌、除菌、防霾性能良好的空气过滤器的制备方法,将缓冲溶液、氨基邻苯二酚类化合物、有机阳离子抗菌剂和金属盐无机抗菌剂混合,得到复合溶液;将复合溶液涂覆到空气过滤器的组件表面,在富氧环境中在10-49℃条件下反应3-48小时或者在50-100℃条件下反应0.2-5小时,之后烘干;将烘干后的空气过滤器洗涤、干燥,得到抗菌、除菌、防霾性能良好的空气过滤器。本发明的空气过滤器具有良好的除菌性能、抗菌性能和防霾性能。
Description
技术领域
本发明涉及空气过滤装置。更具体地,涉及一种抗菌、除菌、防霾性能良好的空气过滤器的制备方法。
背景技术
空气过滤器是近年来普及的室内空气净化装置,正越来越多的走进千家万户。然而,空气过滤器的使用在净化空气的同时,也为微生物的富集提供了便利途径。众所周知,空气中悬浮着大量的真菌、细菌等微生物,危害人体健康的致病源和过敏源。由于空气中缺乏微生物生存所必需的营养和湿度,其在空气中难以大量繁殖。但随着空气过滤器的使用,产生的流通气体使得微生物可以在空气过滤器内部停留并富集,微生物利用空气过滤器的过滤网上的营养和湿度能实现迅速繁殖,并随气流重新回到空气中。这样,空气净化器不但没有起到过滤、除菌的作用,反而为细菌繁殖传播提供了途径,严重威胁到人体健康。此外,空气过滤网上截留的微生物本身也会堵塞或腐蚀过滤网,这些行为会严重影响过滤网的性能。目前的过滤网多是采用一次性、可更换不可清洗设计,在过滤网服役后期很容易出现因微生物而引起的过滤性能大幅度下降的问题。
据统计,2007年1月1日至2008年1月1日,武汉城区共收集真菌孢子27420株,其中不知名真菌686株。而针对上海某高校图书馆、教室、食堂、宿舍空气中的细菌浓度监测发现,宿舍中的细菌浓度高达3550cfu/m3,为图书馆的7倍。鉴于人们日常居住环境中复杂的污染物成分,制备具有除菌防霾的空气过滤装置对于挽救人类生命和经济损失有着重要意义。
目前,空气过滤器主要采用的除菌方法是将传统抑菌方法通过配件的形式添加到过滤器系统中以赋予过滤器抗菌性能。利用例如通过添加高压静电装置产生臭氧来实现抗菌。例如,中国专利201420681309.7公开了一种通过添加臭氧发生器实现杀菌消毒的中央空调杀菌消毒的装置,然而这种方法存在设计复杂,装置体积庞大,存在安全隐患等等诸多问题。也有通过增加紫外光照射装置来实现除菌。例如,中国专利201510095463.5公开了一种通过添加紫外灯实现除去空气中微生物的空气过滤装置,然而,该装置装配复杂,体积庞大,杀菌效果不好。
因此,需要提供一种新的抗菌、除菌、防霾性能良好的空气过滤器,它可以有效杀灭附着在空气过滤器过滤网上的微生物,且方便替换、装配。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗菌、除菌、防霾性能良好的空气过滤器的制备方法。
为达到上述目的,本发明采用下述技术方案:
一种抗菌、除菌、防霾性能良好的空气过滤器的制备方法,包括以下步骤:
1)将缓冲溶液、氨基邻苯二酚类化合物、有机阳离子抗菌剂和金属盐无机抗菌剂混合,得到复合溶液;
2)将步骤1)得到的复合溶液涂覆到空气过滤器的组件表面,在富氧环境中在10-49℃条件下反应3-48小时或者在50-100℃条件下反应0.2-5小时,之后烘干;
3)将烘干后的空气过滤器洗涤、干燥,得到抗菌、除菌、防霾性能良好的空气过滤器。
本发明通过在现有的空气过滤器上涂覆复合溶液,通过溶液原位反应方法将抗菌分子固定到空气过滤器上,简单方便的得到了抗菌、除菌、防霾性能良好的空气过滤器。有机阳离子抗菌剂在空气过滤器的组件表面构建了带正电表面,可以吸附带负电的细菌并将其杀死,而且还可以吸附空气中的微粒,达到除霾的效果,金属盐无机抗菌剂是对抗菌性能的补充,使得生成的涂层具有抗菌广谱性。经大量实验,只有在采用氨基邻苯二酚类化合物为载体时,才能通过化学反应将抗菌剂固定到空气过滤器组件上,其他化合物则不能实现该目的。
优选地,所述缓冲溶液是pH为7.0-9.5的缓冲溶液;更优选为PBS缓冲液、Tris-base缓冲液、硼酸盐缓冲液中的一种或两种以上混合物。
所述氨基邻苯二酚类化合物为分子内或分子间含有可反应的氨基与邻苯二酚基团的化合物或混合物。优选地,所述氨基邻苯二酚类化合物为多巴胺、左旋多巴或酪氨酸。
优选地,所述有机阳离子抗菌剂为季铵盐类、胍基类、抗菌肽类中的一种或两种以上混合物;所述金属盐无机抗菌剂为银离子盐、铜离子盐、锌离子盐中的一种或两种以上混合物。
优选地,步骤1)中,是配制1000mL、10-1000mM、pH为7.0-9.5的缓冲溶液,称取10mg-20g氨基邻苯二酚类化合物溶于缓冲溶液中,然后称取有机阳离子抗菌剂和金属盐无机抗菌剂共100mg-2g加入到前述溶液中,充分溶解,得到复合溶液;其中有机阳离子抗菌剂占总体抗菌剂的含量不少于40wt%。
步骤2)中的烘干可以是室温下自然烘干也可以是吹干等等。
优选地,步骤3)中,是将烘干后的过滤组件用去离子水和乙醇洗涤,干燥,得到抗菌、除菌、防霾性能良好的空气过滤器。
步骤2)的复合溶液主要涂覆在空气过滤器的过滤组件(主要为过滤网)的表面。过滤组件是以高分子材料(例如尼龙、聚乙烯、聚丙烯、ABS)和/或无机材料(例如玻璃纤维)为基材。
本发明的空气过滤器对空气中细菌、真菌的去除率达到90%以上,具有良好的除菌性能;对涂覆在其表面的细菌、真菌的抑菌率达到50%以上,具有良好的抗菌性能;与未经复合溶液修饰的原始过滤器相比,PM2.5透过量降低50%以上,具有良好的防霾性能。其中,细菌包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、绿脓杆菌、白色念球菌、肺炎球菌、克雷伯菌、墨绿球菌等;真菌包括为交链孢菌、黑粉菌、小窦氏菌、锈菌等。
本发明的有益效果如下:
1、本发明的空气过滤器具有良好的除菌性能,可以有效杀灭附着在其内的细菌、真菌等微生物,解决了现有空气净化装置易于引起细菌富集、传播的问题。
2、本发明的空气过滤器具有良好的抗菌性能,解决了现有装置过滤网表面微生物容易截留导致过滤性能不佳的问题;
3、本发明的空气过滤器具有良好的防霾性能,与未经复合溶液修饰的原始空气净化装置相比,PM2.5透过量降低50%以上。
4、本发明的空气过滤器耐久性好,可重复利用,当抗菌性能、防霾性能、除菌性能中的任意一种性能下降时(一般下降到初始性能的50%以下),使用流水冲洗该装置,晾干后其性能即可恢复,解决了现有空气过滤器中过滤网不可重复利用的问题,可以方便地替换和装配。
5、本发明制备方法简单,易操作,对环境无污染,能耗低。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明,下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解,下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的,不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1
一种抗菌、除菌、防霾性能良好的空气过滤器的制备方法,包括以下步骤:
量取1000ml PBS缓冲溶液,该缓冲溶液的pH值9.5,浓度为10mM,称取多巴胺2g溶于该缓冲溶液中,然后称取1.6g聚六亚甲基双胍和0.4g硝酸铜加入到该溶液中,使其充分溶解,配制成复合溶液;将复合溶液均匀喷涂在玻璃纤维基空气过滤器的各组件表面,在室温通风反应4小时,自然吹干,用去离子水和乙醇液体超声洗涤3次,干燥,获得抗霾除菌抑菌空气过滤器。
对实施例1制得的空气净化装置进行除菌性能测试,其对浓度为1000cfu/m3室内空气的除菌率高于99.0%。
对实施例1制得的空气净化装置进行抗菌性能测试,其对浓度为105cfu/ml金黄色葡萄球菌的抑菌率高于99.0%。
对实施例1制得的空气净化装置进行耐久性能测试。经过20次使用,每次使用后经10分钟机洗,对浓度为105cfu/ml金黄色葡萄球菌的抑菌率均高于90.0%。
实施例2
一种抗菌、除菌、防霾性能良好的空气过滤器的制备方法,包括以下步骤:
量取1000ml PBS缓冲液,该缓冲溶液的pH值9.5,浓度为10mM;称取多巴胺10g溶于该缓冲溶液中,然后称取0.2g硝酸银和1.8g聚六亚甲基双胍加入到该溶液中,使其充分溶解,配制成复合溶液;将复合溶液均匀喷涂在玻璃纤维基空气过滤器的各组件表面,室温空气中反应4小时,吹干,在去离子水和乙醇液体超声洗涤3次,干燥,获得相应抗霾除菌抑菌空气过滤器。经测试,性能与实施例1类似。
实施例3
一种抗菌、除菌、防霾性能良好的空气过滤器的制备方法,包括以下步骤:
量取1000ml PBS缓冲液,该缓冲溶液的pH值9.5,浓度为10mM;称取多巴胺10g溶于该缓冲溶液中,然后称取1.2g硝酸锌和0.8g聚六亚甲基双胍加入到该溶液中,使其充分溶解,配制成复合溶液;将抗菌溶液均匀喷涂在玻璃纤维基空气过滤器的各组件表面,60℃空气反应1小时,快速烘干,在去离子水和乙醇液体超声洗涤3次,干燥,获得抗霾除菌抑菌空气过滤器。经测试,性能与实施例1类似。
实施例4
一种抗菌、除菌、防霾性能良好的空气过滤器的制备方法,包括以下步骤:
将量取1000ml PBS缓冲液,该缓冲溶液的pH值8,浓度为100mM,称取多巴胺2g溶于该缓冲溶液中,然后称取0.4g十八烷基三甲基季铵盐、0.6g聚六亚甲基双胍和1g硝酸锌加入到该溶液中,使其充分溶解,配制成复合溶液;将复合溶液蘸涂在玻璃纤维基空气过滤器的各组件表面,室温空气中通风4小时,快速吹干,在去离子水和乙醇液体超声洗涤3次,干燥,获得抗霾除菌抑菌空气过滤器。经测试,性能与实施例1类似。
实施例5
一种抗菌、除菌、防霾性能良好的空气过滤器的制备方法,包括以下步骤:
将量取1000ml PBS缓冲液,该缓冲溶液的pH值8,浓度为100mM,称取多巴胺2g溶于该缓冲溶液中,然后称取1g天蚕素抗菌肽、0.8g硝酸银加入到该溶液中,使其充分溶解,配制成复合溶液;将复合溶液蘸涂在聚乙烯基空气过滤器的各组件表面,室温空气中通风4小时,快速吹干,在去离子水和乙醇液体超声洗涤3次,干燥,获得抗霾除菌抑菌空气过滤器。经测试,性能与实施例1类似。
实施例6
一种抗菌、除菌、防霾性能良好的空气过滤器的制备方法,包括以下步骤:
将量取1000ml Tris-base缓冲液,该缓冲溶液的pH值9,浓度为100mM,称取多巴胺20g溶于该缓冲溶液中,然后称取1g硫酸铜、0.5g天蚕素抗菌肽和0.5g聚六亚甲基双胍加入到该溶液中,使其充分溶解,配制成复合溶液;将复合溶液均匀喷涂在聚乙烯基空气过滤器的各组件表面,100℃空气中通风0.5小时,快速烘干,在去离子水和乙醇液体超声洗涤3次,干燥,获得抗霾除菌抑菌空气过滤器。经测试,性能与实施例1类似。
实施例7
同实施例1,唯一区别在于:缓冲溶液是1000mL、1000mM、pH为7.0的硼酸盐缓冲液。经测试,性能与实施例1类似。
实施例8
同实施例1,唯一区别在于:缓冲溶液是1000mL、10mM、pH为9.5的硼酸盐缓冲液。经测试,性能与实施例1类似。
实施例9
同实施例1,唯一区别在于:用10mg左旋多巴代替2g多巴胺。经测试,性能与实施例1类似。
实施例10
同实施例1,唯一区别在于:用1g酪氨酸代替2g多巴胺。经测试,性能与实施例1类似。
实施例11-18
同实施例1,唯一区别在于:分别用100mg季铵盐类有机抗菌剂、季膦盐类有机抗菌剂、多肽类有机抗菌剂、酚类有机抗菌剂、活性氧类抗菌剂、锌离子盐、镍离子盐、金离子盐代替2g聚六亚甲基双胍。经测试,性能与实施例1类似。
实施例19
同实施例1,唯一区别在于:将复合溶液均匀喷涂在尼龙基空气净化装置表面,在50℃通风反应0.2小时。经测试,性能与实施例1类似。
实施例20
同实施例1,唯一区别在于:将复合溶液均匀喷涂在尼龙基空气净化装置表面,在10℃通风反应48小时。经测试,性能与实施例1类似。
实施例21
同实施例1,唯一区别在于:将复合溶液均匀喷涂在尼龙基空气净化装置表面,在50℃通风反应3小时。经测试,性能与实施例1类似。
实施例22
同实施例1,唯一区别在于:将复合溶液均匀喷涂在尼龙基空气净化装置表面,在75℃通风反应5小时。经测试,性能与实施例1类似。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定,对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动,这里无法对所有的实施方式予以穷举,凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (9)
1.一种抗菌、除菌、防霾性能良好的空气过滤器的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将缓冲溶液、氨基邻苯二酚类化合物、有机阳离子抗菌剂和金属盐无机抗菌剂混合,得到复合溶液;
2)将步骤1)得到的复合溶液涂覆到空气过滤器的组件表面,在富氧环境中在10-49℃条件下反应3-48小时或者在50-100℃条件下反应0.2-5小时,之后烘干;
3)将烘干后的空气过滤器洗涤、干燥,得到抗菌、除菌、防霾性能良好的空气过滤器。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述缓冲溶液是pH为7.0-9.5的缓冲溶液;优选为PBS缓冲液、Tris-base缓冲液、硼酸盐缓冲液中的一种或两种以上混合物。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述氨基邻苯二酚类化合物为多巴胺、左旋多巴或酪氨酸。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述有机阳离子抗菌剂为季铵盐类、胍基类、抗菌肽类中的一种或两种以上混合物;所述金属盐无机抗菌剂为银离子盐、铜离子盐、锌离子盐中的一种或两种以上混合物。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤1)中,是配制1000mL、10-1000mM、pH为7.0-9.5的缓冲溶液,称取10mg-20g氨基邻苯二酚类化合物溶于缓冲溶液中,然后称取有机阳离子抗菌剂和金属盐无机抗菌剂共100mg-2g加入到前述溶液中,充分溶解,得到复合溶液;其中有机阳离子抗菌剂占总体抗菌剂的含量不少于40wt%。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤3)中,是将烘干后的过滤组件用去离子水和乙醇洗涤,干燥,得到抗菌、除菌、防霾性能良好的空气过滤器。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,步骤2)的复合溶液主要涂覆在空气过滤器的过滤组件的表面。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述过滤组件是以高分子材料和/或无机材料为基材。
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述高分子材料为尼龙、聚乙烯、聚丙烯、ABS;所述无机材料为玻璃纤维。
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