CN111248223A - 一种纳米消毒液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米消毒液及其制备方法，将白度≥90、粒径不低于6000目的煅烧高岭土与固体氢氧化钠混合，加入去离子水，加入晶种搅拌均匀，温度升至63～67℃，停止搅拌，静止加热，温度升至99～101℃，晶化反应4～5h，得到白色的固液混合产物，分离固液，液体即为纳米消毒液；溶液中纳米粒子的粒径在100nm范围。红外谱图显示其溶液中的粒子与X型分子筛晶型吻合，本发明的主要原料为无机材料，制备出的液体纳米消毒液抑菌、杀菌能力强，绿色环保，适用范围广，工艺简单，成本低廉，无毒无害。

Description

一种纳米消毒液及其制备方法
技术领域
本发明涉及消毒液及其制备方法，尤其是一种纳米消毒液及其制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展，人们生活水平的提高，人们对健康安全的生活环境愈来愈关注。而在日常生活中，一些公共场所，如公共卫生间、医院、酒店等，由于人流较大，不仅产生浓厚的异味，也为大肠杆菌、金黄色葡萄糖球菌、白色葡萄糖球菌等细菌提供了良好的生存环境。同时，一些公共场所也成为了传染疾病的高发地。在公共场所，很多传染性疾病，例如细菌性脑膜炎、流行性感冒、传染性非典型肺炎(非典)，新型冠状病毒肺炎(新冠病毒)等，其病原体可以通过空气、飞沫、空气中的气溶胶传播，造成严重环境污染，疾病传染，对人类健康产生极大的危害。
目前，常用的杀菌消毒方法为消毒剂喷洒、熏蒸等化学方法和紫外线照射、臭氧等物理方法，化学方法采用的药剂，例如75％酒精易挥发，不稳定易燃烧，甚至引起爆炸，84溶液有刺鼻气味或者对皮肤有刺激损伤，吸附在物体的表面或散发在空气中，对环境造成二次污染，轻者引起过敏性反应或诱发皮炎，重者吸入肺部侵蚀肌肤，与其他物品接触产生的氯气对人体健康造成威胁，气浓度较高时可致人死亡。而物理方法紫外线照射受灯管强度、洁净度、环境温湿度、遮挡物和距离影响，并且可以引起紫外线眼炎等副反应。综上所述，目前的消毒剂存在着诸多缺点，如具有刺激性气味，杀菌能力弱、杀菌谱较窄、二次污染等。
以纳米银为代表的新一代纳米消毒液具有持久的消毒能力，其消毒效果好，纳米银是无机抗菌材料，从目前人们对纳米银的研究与开发情况看其具有安全性高、耐热性能、抗菌范围较广、持续杀菌的有效期长等优点。正是由于纳米银抗菌材料具有上述特性以及纳米材料本身具有的量子效应、小尺寸效应和极大的比表面积特性，从而吸引众多的研究者予以研究和开发，研发一种抑菌、杀菌能力强，无毒无害，无刺激性气味，绿色环保的消毒剂是一项重大而艰巨的任务。
纳米银因其具有强效抗菌和广谱抗菌的作用而被广泛使用，但目前现有的纳米银消毒液成本高、制备工艺复杂：直接通过纳米银粉制备纳米银消毒液，成本高，如专利CN200810030220《一种纳米银消毒液》。
消毒剂中的添加剂价格昂贵，纳米银消毒剂制备工艺设备要求高，不能广泛应用：如专利CN200510066437.6《蜂胶和银离子复合纳米消毒剂及其制备方法》提出蜂胶和银离子复合纳米消毒剂，蜂胶价格昂贵，并且需要磁力搅拌等。
消毒剂中的添加剂多为挥发油成分，活性成分为中药提取物，提取困难，专利实施方法繁琐：如中国专利CN200910105563《一种纳米银消毒剂》中提出添加活性成分提高纳米银的快速杀菌作用。
专利CN1669914A公开了一种纳米银溶液及其制备方法。该方法采用氧化还原法按照如下配方制作的；采用双注控制技术，在搅拌器的搅拌下，将银氨水溶液和还原剂水溶液同时双注入含有保护剂水溶液的反应体系内，生成纳米银粒子，经超滤脱盐，得到平均粒径小于50纳米的纳米银胶体水溶液。采用双注控制技术，经超滤脱盐。设备多、工艺复杂。中国专利CN1669914A公开了一种纳米银溶液的制备方法。仅可制备1000PPM左右纳米银溶液.没有提出高浓度纳米银溶液的制备方法。中国专利CN1729787A公开了液态纳米单质银抗菌剂及制备方法，使用了络合剂为甜菜碱型聚合物、聚羧酸及其盐、聚马来酸及其盐中一种或一种以上的组合，有些络合剂由于电子云影响，可能降低纳米银的灭菌效能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种采用原料少、制作工艺简单、抑菌效果好，且制得的纳米粒径分布范围窄、分布均匀的纳米消毒液及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种纳米消毒液的制备方法，将白度≥90、粒径不低于6000目的煅烧高岭土与固体氢氧化钠混合，加入去离子水，加入晶种搅拌均匀，温度升至63～67℃，停止搅拌，静止加热，温度升至99～101℃，晶化反应4～5h，得到白色的固液混合产物，分离固液，液体即为纳米消毒液；其中要求煅烧高岭土原材料的硅铝摩尔比为mSiO2/mAl2O3＝2，氢氧化钠和去离子水的用量，按摩尔比mNaO/mSiO2＝1～1.6，mH2O/mNaO＝30～36，晶种为质量百分比浓度1％的纯分子筛的溶液，按质量分数加入晶种的比例是去离子水的0.5％。
所述静止加热为：控温在0.5h升温到99～101℃。
所述反应体系中氢氧化钠的配比mNaO/mSiO2＝1.3，去离子水配比mH2O/mNaO＝34。
所述固体氢氧化钠的纯度不小于98.5％。
上述纳米消毒液的制备方法制得的纳米消毒液。
本发明的有益效果是：本发明的消毒液，杀菌抑菌能力强，能快速有效杀灭病菌，效果持久、无毒副作用，适用范围广，可用于一般物表及织物(口罩、防护服等)消毒，也可用于器材、器械的消毒，制备方法简单快捷，制备出的液体纳米消毒液稳定、成本低、性能良好。
附图说明
图1本发明溶液中Zetasizer Nano ZSE纳米粒度图。
图2本发明液体与液体浸渍口罩布杀菌比较图。
图3本发明液体浸渍布与活性炭布杀菌比较图。
图4本发明煅烧高岭土透射电镜图。
图5本发明纳米分子筛透射电镜图。
图6本发明纳米分子筛红外谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。
本发明的纳米消毒液的制备方法，将白度≥90、粒径不低于6000目的煅烧高岭土与固体氢氧化钠混合，加入去离子水，加入晶种搅拌均匀，温度升至63～67℃，停止搅拌，静止加热，温度升至99～101℃，晶化反应4～5h，得到白色的固液混合产物，分离固液，液体即为纳米消毒液；其中要求煅烧高岭土原材料的硅铝摩尔比为mSiO2/mAl2O3＝2，氢氧化钠和去离子水的用量，按摩尔比mNaO/mSiO2＝1～1.6，mH2O/mNaO＝30～36，晶种为质量百分比浓度1％的纯分子筛的溶液，按质量分数加入晶种的比例是去离子水的0.5％。
所述静止加热为：控温在0.5h升温到99～101℃。
优选，所述反应体系中氢氧化钠的配比mNaO/mSiO2＝1.3，去离子水配比mH2O/mNaO＝34。
所述固体氢氧化钠的纯度不小于98.5％。
上述纳米消毒液的制备方法制得的纳米消毒液。
实施例1
实际反应中在一吨的反应釜中进行，按照各种物料的配比计算，在反应釜中加入100公斤(6000目)煅烧高岭土，按照配比mNaO/mSiO2＝1.3，计算出需要98.5％的氢氧化钠用量92.5公斤，按照配比mH2O/mNaO＝33，计算出需要用水651公斤去离子水，将上述配比物料采用直接加入法，直接混合在一起，按照比例应加入晶种溶液3.255公斤(1％的纯分子筛的溶液，下同)，开始搅拌，反应放出大量的热，温度升高，反应温度升至66℃左右时，温度稳定后，停止搅拌，开始加热，控制加热速度，在0.5h内，加热到100℃，恒温反应4.0h反应完成，分离混合物，液体即为纳米级的消毒液。
取透明无色的液体经Zetasizer Nano ZSE纳米粒度仪，测试液体中纳米粒子，粒径集中在112nm左右见图1，红外谱图显示晶型结构与X分子筛结构谱图吻合，液体纳米分子筛红外谱图见图6，应用制备的纳米消毒液做大肠杆菌杀菌实验有很好的杀灭作用见图2。
实施例2
实际反应在一吨的反应釜中进行，按照各种物料的配比计算，在反应釜中加入100公斤(6000目)煅烧高岭土，98.5％固体氢氧化钠92.5公斤，加入去离子水651公斤，加入晶种溶液3.255公斤；采用直接加入法加入，搅拌，反应放出大量的热，温度升高，反应温度升至66℃左右时稳定，停止搅拌，开始加热，控制加热速度，在0.5h内，加热到101℃，恒温反应5h反应完成，分离混合物，液体即为纳米级的消毒液。
取透明无色的液体经Zetasizer Nano ZSE纳米粒度仪测试液体中纳米粒子，粒径在140nm左右，延长反应时间，晶粒增大，纳米消毒液做大肠杆菌杀菌实验有很好的杀灭作用见图3。
实施例3
实际反应在一吨的反应釜中进行，按照各种物料的配比计算，在反应釜中加入100公斤(6000)煅烧高岭土，98.5％固体氢氧化钠92.5公斤，加入按配比的去离子水651公斤，加入晶种3.255公斤，开始搅拌，反应放出大量的热，温度升高，反应温度升至65℃时稳定，停止搅拌，开始加热，控制加热速度，在0.5h内，加热到110℃，恒温反应4h反应完成。
取透明无色的液体经Zetasizer Nano ZSE纳米粒度仪测试液体中纳米粒子，粒径在100nm左右，红外光谱测试加热温度高于100℃时，分子结构发生变化，成为别的分子结构。
综合上述结果，液体中制备的纳米级分子筛，最佳的反应条件是加入100公斤(6000目)煅烧高岭土，98.5％固体氢氧化钠92.5公斤，去离子水651公斤，加入晶种3.255公斤，搅拌0.5h，加热温度在100±1℃，恒温反应4h，即为最佳条件。
产品纳米消毒液的原材料系煅烧高岭土，其结构见图4，电子透射显微镜(TEM)显示出煅烧高岭土为片状结构，颗粒呈不规则状态粒径在0.2-200微米，经直接加入法系列反应后，参加反应的分子结构在反应过程中发生分子重排，在一定的反应条件下成为X型的分子筛，颗粒见图5为电子透射显微镜(TEM)放大19万倍观测，粒径在100纳米范围，红外谱图显示晶型结构与X型分子筛结构吻合，红外谱图见图6，故命名为，X型液体纳米消毒液.
本发明制备得到的液体纳米消毒液稳定，具有较强的杀菌能力以及较好的涂覆。产品粒度经Zetasizer Nano ZSE纳米粒度仪的测试见图1，液体中纳米粒子粒径在100nm范围，液体纳米消毒液杀灭杂菌效果测试见图2，图中可以看出透明部分为液体消毒液处，细菌不能生长，白色圆是用液体纳米材料浸渍后的口罩布进行杀菌测试，图中的白色布边形成抑菌环，在细菌培养的过程中，无论是液体纳米材料还是液体纳米材料处理过口罩布都有很好杀菌抑菌作用。实验测试了浸渍后口罩布与活性炭布对比，活性炭布周围长满了细菌，浸渍布完好见图2、3。
研究发现，粒径越小，杀菌性能越强，纳米分子筛粒径在1-100mm范围，其溶液呈现无色透明，粒径越小其外表积越大，使其具有明显的外表效应、量子标准效应和量子隧道效应，因而使纳米分子筛粒子具有超强的活性及渗透性，纳米溶液杀菌作用是溶液中的纳米粒子能迅速有效地抓住所有单一的细菌、真菌、病毒，与微生物蛋白质結合,使其失去活性,与微生物及病毒反应,也可与微生物DNA結合,使DNA失去繁殖能力。杀菌图片见2、3。该产品经CNA检测液体纳米材料1：1时杀灭大肠杆菌为99.97％。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围。

Claims (5)

1.一种纳米消毒液的制备方法，其特征在于，将白度≥90、粒径不低于6000目的煅烧高岭土与固体氢氧化钠混合，加入去离子水，加入晶种搅拌均匀，温度升至63～67℃，停止搅拌，静止加热，温度升至99～101℃，晶化反应4～5h，得到白色的固液混合产物，分离固液，液体即为纳米消毒液；其中要求煅烧高岭土原材料的硅铝摩尔比为mSiO2/mAl2O3＝2，氢氧化钠和去离子水的用量，按摩尔比mNaO/mSiO2＝1～1.6，mH2O/mNaO＝30～36，晶种为质量百分比浓度1％的纯分子筛的溶液，按质量分数加入晶种的比例是去离子水的0.5％。
2.根据权利要求1所述纳米消毒液的制备方法，其特征在于，所述静止加热为：控温在0.5h升温到99～101℃。
3.根据权利要求1所述纳米消毒液的制备方法，其特征在于，所述反应体系中氢氧化钠的配比mNaO/mSiO2＝1.3，去离子水配比mH2O/mNaO＝34。
4.根据权利要求1所述纳米消毒液的制备方法，其特征在于，所述固体氢氧化钠的纯度不小于98.5％。
5.如权利要求1-4任一项所述纳米消毒液的制备方法制得的纳米消毒液。
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