CN1274408C - 纳米改性炭光催化吸附、杀菌材料 - Google Patents
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Abstract
一种纳米改性炭光催化吸附、杀菌材料，以竹材、木材或果壳为原料，用常规热解工艺制成粉状炭；再将纳米TiO2和纳米TiO2抗菌剂搅拌制成混合乳液；将粉状炭制成高温炭-水悬浮液后加入到纳米TiO2和纳米TiO2抗菌剂混合乳液中搅拌，经常规蒸发、干燥后制成。与普通炭或活性炭相比，除了较强的吸附能力，还能将吸附的甲醛、氨气、苯、甲苯等分解为二氧化碳和水，也对吸附的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念球菌等起到很好的抑菌、杀菌效果。
Description
一、技术领域
本发明属于化工和医学卫生行业中的吸附、杀菌材料制造技术领域。
二、背景技术
当今世界，由于各种化学和生物制品的使用越来越多，环境污染，特别是室内有毒、有害气体的污染日趋恶化，对人们的身体健康构成了严重的威胁，人们迫切需要各种能够长期发挥作用、有效清除室内有毒、有害气体，并且不产生二次污染的吸附、杀菌材料。
将竹材、木材或果壳等原料在隔绝空气或通入少量空气的条件下加热使其分解，可制得炭(竹炭、木炭、果壳炭等)。炭(竹炭、木炭、果壳炭等)的孔隙结构发达，具有很大的比表面积和较强的吸附性能。而炭作为常用的吸附材料，普遍存在着吸附饱和这一缺点。
新型的纳米二氧化钛(TiO2)材料是将TiO2制成纳米级粉体。在光的作用下，纳米二氧化钛会产生类似光合作用的光催化反应，产生氧化能力极强的自由基和活性氧。这些产物可把有机污染物分解成CO2和H2O，同时具有抑菌、杀菌作用。纳米抗菌剂是在纳米二氧化钛材料的基础上，通过吸附或者离子交换方式生产出的载银等金属离子抗菌剂，其抑菌、杀菌能力更为明显。
目前尚无有关结合这三种材料长处的新型吸附、杀菌材料的研制开发和进展的报导。
三、发明内容
本发明的主要目的是研制一种更为高效、长效的炭吸附材料，且同时具备抑菌、杀菌功能的新型改性炭产品。
本发明的技术解决方案为：以竹材、木材或果壳为原料，用最终炭化温度为600～800℃的常规热解工艺，制成80～200目的高吸附能力粉状炭；再将0.5～4％(以制成品重量计，下同)的纳米TiO2和0.5～3％的纳米TiO2抗菌剂搅拌制成混合乳液；将制成的高温炭-水悬浮液加入到纳米TiO2和纳米TiO2抗菌剂混合乳液中充分搅拌后，得到纳米改性炭光催化吸附、杀菌材料的乳液。经常规蒸发、干燥后，即可制得纳米改性炭光催化吸附、杀菌材料。
四、附图说明
图1为700℃未改性炭竹青维管束全景电子显微镜照片；
图2为700℃未改性炭竹青纤维细胞孔电子显微镜照片；
图3为700℃未改性炭竹青薄壁细胞孔电子显微镜照片；
图4为改性竹炭原断面竹青维管束全景电子显微镜照片；
图5为改性竹炭原断面竹青纤维细胞孔电子显微镜照片；
图6为改性竹炭原断面竹青薄壁细胞孔电子显微镜照片；
图7为改性竹炭新断面竹青维管束全景电子显微镜照片；
图8为改性竹炭新断面竹青纤维细胞孔电子显微镜照片；
图9为改性竹炭新断面竹青薄壁细胞孔电子显微镜照片；
图10为700℃未改性炭竹肉维管束全景电子显微镜照片；
图11为700℃未改性炭竹肉纤维细胞孔电子显微镜照片；
图12为700℃未改性炭竹肉薄壁细胞孔电子显微镜照片；
图13为改性竹炭原断面竹肉维管束全景电子显微镜照片；
图14为改性竹炭原断面竹肉纤维细胞孔电子显微镜照片；
图15为改性竹炭原断面竹肉薄壁细胞孔电子显微镜照片；
图16为改性竹炭新断面竹肉维管束全景电子显微镜照片；
图17为改性竹炭新断面竹肉纤维细胞孔电子显微镜照片；
图18为改性竹炭新断面竹肉薄壁细胞孔电子显微镜照片；
图19为700℃未改性炭竹黄维管束全景电子显微镜照片；
图20为700℃未改性炭竹黄纤维细胞孔电子显微镜照片；
图21为700℃未改性炭竹黄薄壁细胞孔电子显微镜照片；
图22为改性竹炭原断面竹黄维管束全景电子显微镜照片；
图23为改性竹炭原断面竹黄纤维细胞孔电子显微镜照片；
图24为改性竹炭原断面竹黄薄壁细胞孔电子显微镜照片；
图25为改性竹炭新断面竹黄维管束全景电子显微镜照片；
图26为改性竹炭新断面竹黄纤维细胞孔电子显微镜照片；
图27为改性竹炭新断面竹黄薄壁细胞孔电子显微镜照片。
五、具体实施方式
实施例1：
a.将竹子的主干截成段，用最终炭化温度为600～800℃的常规热解工艺加工制成80～100目的竹炭；
b.先把1～4％的纳米Ti02(HTTi-01，南京海泰纳米材料有限公司生产)溶于沸水中，充分搅拌20～30min，加上纳米TiO2抗菌剂(HTB-01，南京海泰纳米材料有限公司生产)1～3％，再搅拌10～30min，使其变成乳液状；
c.将80～100目的竹炭与沸水按1∶1～1∶5的比例搅拌均匀得到竹炭悬浮液；
d.将沸腾的竹炭悬浮液注入100℃的纳米TiO2混合乳液中，充分搅拌30min后得到纳米改性竹炭光催化吸附、杀菌材料的乳液；
e.将纳米改性竹炭光催化吸附、杀菌材料的乳液蒸发、干燥。即可制得成品纳米改性竹炭光催化吸附、杀菌材料。
经检测，成品纳米改性竹炭光催化吸附、杀菌材料的理化性能指标如下：
外观： 黑色
竹炭含量： ≥93％
纳米TiO2及抗菌剂： ≤7％
对金黄色葡萄球菌的杀菌率：100％
对大肠杆菌的抑菌率： 100％
当成品中的纳米TiO2含量超过4％、抗菌剂含量超过3％时，对催化吸附和杀菌、抑菌能力的提高没有帮助；含量过低(分别低于0.5％)时，则将会明显降低成品的催化吸附和杀菌、抑菌能力。
实施例2：
a.将竹子的主干截成段，用最终炭化温度为600～800℃的常规热解工艺加工制成100～200目的竹炭；
b.先把0.5～2.0％的纳米TiO2(牌号与生产厂家同实施例1)溶于沸水中，充分搅拌20～30min，加上纳米TiO2抗菌剂(牌号与生产厂家同实施例1)0.5～3％，再搅拌10～30min，使其变成乳液状；
c.将100～200目的竹炭与沸水按1∶1～1∶5的比例搅拌均匀得到竹炭悬浮液；
d.将沸腾的竹炭悬浮液注入100℃的纳米TiO2混合乳液中，充分搅拌30min后得到纳米改性竹炭光催化吸附、杀菌材料的乳液；
e.将纳米改性竹炭光催化吸附、杀菌材料的乳液蒸发、干燥。
即可制得成品纳米改性竹炭光催化吸附、杀菌材料，其理化性能指标同实施例1.
实施例3：
a.将木材截成段，用最终炭化温度为600～800℃的常规热解工艺加工制成100～200目的木炭；
b.先把0.5～2.0％的纳米TiO2(牌号与生产厂家同实施例1)溶于沸水中，充分搅拌20～30min，加上纳米TiO2抗菌剂(牌号与生产厂家同实施例1)0.5～3％，再搅拌10～30min，使其变成乳液状；
c.将100～200目的木炭与沸水按1∶1～1∶5的比例搅拌均匀得到木炭悬浮液；
d.将沸腾的木炭悬浮液注入100℃的纳米TiO2混合乳液中，充分搅拌30min后得到纳米改性木炭光催化吸附、杀菌材料的乳液；
e.将纳米改性木炭光催化吸附、杀菌材料的乳液蒸发、干燥。
即可制得成品纳米改性木炭光催化吸附、杀菌材料，其理化性能指标如下：
外观： 黑色
木炭含量： ≥93％
纳米TiO2及抗菌剂： ≤7％
对金黄色葡萄球菌的杀菌率：100％
对大肠杆菌的抑菌率： 100％
本发明与普通炭或活性炭产品相比，除了具有较强的吸附能力，同时具有很好的抑菌、杀菌能力；它能将吸附过来的有毒、有害物质(如甲醛、氨气、苯、甲苯等)分解为无毒、无害的二氧化碳和水，也能将吸附过来的细菌(如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念球菌)起到很好的抑菌、杀菌效果。根据需要，可以与无纺布一起制成纳米改性炭光催化吸附、杀菌口罩、防护服、空调过滤网等，也可以与特种纸一起制成纳米改性炭光催化吸附、杀菌卫生巾、小孩尿不湿等，也可以制成各种成型的除臭、除味、抑菌、杀菌产品。
Claims (1)
1.一种纳米改性炭光催化吸附、杀菌材料，其特征在于：
a.以竹材或木材为原料，用最终炭化温度为600～800℃的常规热解工艺制成80～200目的粉状炭；
b.将占制成品重量0.5～4％的、南京海泰纳米材料有限公司生产的HTTi-01纳米TiO2，和占制成品重量0.5～3％的、南京海泰纳米材料有限公司生产的HTB-01纳米TiO2抗菌剂，用沸水搅拌制成混合乳液；
c.将步骤(a)中制得的粉状炭与沸水按1∶1～1∶5的比例搅拌均匀得到炭-水悬浮液；
d.将沸腾的、步骤(c)中制成的炭-水悬浮液，注入到步骤(b)中制成的100℃的混合乳液中充分搅拌，经常规蒸发、干燥后制成纳米改性炭光催化吸附、杀菌材料。
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