CN1839099A - 新型功能性过渡金属硅酸盐(ftms) - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可作为高效净化剂、消毒剂、去毒剂、杀虫剂、杀菌剂或其组合的功能性过渡金属硅酸盐(FTMS)，包括用于上述功效的过渡金属硅酸盐中一预定范围内的过渡金属与硅酸根比例和结构组成，上述功能性过渡金属硅酸盐能固定在适当的材料上或者与树脂混合和/或与树脂混合涂覆在适当材料上。

Description

新型功能性过渡金属硅酸盐(FTMS)
技术领域
本发明一般涉及功能性过渡金属硅酸盐领域。本发明特别涉及合成具有特定功能所需的结构组成的功能性过渡金属硅酸盐(FTMS)。
本发明更特别涉及合成具有有效防污，消毒和杀菌特性的结构组成的功能性过渡金属硅酸盐，例如硅酸银，硅酸铜，硅酸锌，硅酸锰和硅酸锆。
本发明还涉及将功能性过渡金属硅酸盐(例如硅酸银，硅酸铜，硅酸锌，硅酸锰和硅酸锆)固定在活性氧化铝，铝氧化物，农用聚合物，纤维素，石英砂，硅胶，掺入树脂以及包含涂覆在象石英砂的固体骨架上使其具有有效防污，消毒，杀菌和有毒气体解毒特性的树脂的功能性过渡金属硅酸盐。
这些功能性过渡金属硅酸盐可用作净化剂(通过从水介质中鳌合金属，化学品及杀菌剂)，消毒剂(通过从水介质中去除微生物例如细菌，真菌和病毒)，杀菌剂(杀死真菌，细菌等有害物以及作为保护性种子表皮处理物)，在清洁剂中作为抗微生物活性组分，清洁溶液和有毒气体去毒剂。
这些功能性过渡金属硅酸盐有许多应用，包括用于制造高效催化剂和抗微生物涂料等。
背景技术
相对于过渡金属硅酸盐，人们对沸石和碱土金属硅酸盐在进行大量的工作。
关于过渡金属硅酸盐用于防污，Dodwell等(美国专利5053139，1991)制备了包含阳离子交换剂的过渡金属硅酸盐，例如硅酸钛和硅酸锡，以去除重金属例如铅，镉，锌，铬和砷。当这些金属硅酸盐无法降低金属污染物的浓度时，制备的当这些包含阳离子交换剂的金属硅酸盐将金属污染物的浓度降低到需要的水平。尽管在专利(美国专利5053139，1991)的权利要求中未提及硅酸锆，但是在说明书中(实施例14)连同阳离子交换剂提及硅酸锆的制备，以及硅酸锆离子交换剂未能在处理过的水中降低金属污染物的浓度。
在我们实验室的试验中可以观察到硅酸锡和硅酸钛不能净化饮用水中的大肠菌群。
在过渡金属中，抗微生物金属比较熟知的例如有银，铜，锌和锰，这些金属的硅酸盐的功能(例如防污，消毒和杀菌特性)和结构组成间的关系并没有得到详细研究。
硅酸铜从1936年(GB 442664)就因在农业或园艺害虫的控制而为人们熟知，这些硅酸铜通过在碱性条件中于高温下加热细碎的含水二氧化硅的水悬浮液和基本不溶的碱性铜混合物来合成。
在这些报告和观察资料中并没有关于合成基于功能特性的各种类型的硅酸铜的研究。
很多铜盐设计成用作农业杀菌剂用途，硅酸铜在不是很重要。硅酸铜铝与抗生素混和以得到铜化合物和抗生素间的增效作用。
本发明的目的是合成特定功能，例如防污，消毒和杀菌特性等的所需结构组成的功能性过渡金属硅酸盐。本发明的另一目的是合成发明新型的固定功能性过渡金属硅酸盐。
发明内容
发明目的
因此本发明的主要目的是通过合成特定功能所需的结构组成来发明功能性过渡金属硅酸盐。
本发明的另一目的是发明适于有效消除微生物例如细菌，真菌和病毒的功能性过渡金属硅酸盐。
本发明的还有一个目的是发明适于从水系统中有效去除金属，化学污染物和杀菌剂的过渡金属硅酸盐。
本发明的另一目的是发明作为杀菌剂使用具有杀菌特性的功能性过渡金属硅酸盐。
本发明的另一目的是开发同种子表皮处理物，涂料，清洁剂，清洁液和沸石混合使用的功能性过渡金属硅酸盐。
本发明的另一目的是发明固定功能性过渡金属硅酸盐，其适于用作柱净化等方式的净化剂(通过从水介质中鳌合金属，化学品及杀菌剂)，消毒剂(通过从水介质中去除微生物例如细菌，真菌和病毒)，杀菌剂(杀死真菌，细菌等有害物以及作为保护性种子表皮处理物)，在清洁剂中作为抗微生物活性组分，清洁溶液和有毒气体去毒剂。
本发明的另一目的是开发通过掺入树脂生产固定功能性过渡金属硅酸盐的方法，其适于用作柱净化等方式的净化剂(通过从水介质中鳌合金属，化学品及杀菌剂)，消毒剂(通过从水介质中去除微生物例如细菌，真菌和病毒)，杀菌剂(杀死真菌，细菌等有害物以及作为保护性种子表皮处理物)，在清洁剂中作为抗微生物活性组分，清洁溶液和有毒气体去毒剂。
本发明的另一目的是开发通过在石英砂上涂覆包含过渡金属硅酸盐的树脂来开发固定功能性过渡金属硅酸盐，其适于用作柱净化等方式的净化剂(通过从水介质中鳌合金属，化学品及杀菌剂)，消毒剂(通过从水介质中去除微生物例如细菌，真菌和病毒)，杀菌剂(杀死真菌，细菌等有害物以及作为保护性种子表皮处理物)，在清洁剂中作为抗微生物活性组分，清洁溶液和有毒气体去毒剂。
发明内容
为达上述或其它目的，本发明提供包含特定功能所需结构组成的新型功能性过渡金属硅酸盐和固定功能性过渡金属硅酸盐，以及如权利要求所述为了各种目的，例如作为净化剂，消毒剂，杀菌剂，燃烧产生的有毒气体解毒，从香烟的烟雾中脱除焦油及烟碱等物质而生产和使用这些功能性过渡金属硅酸盐的方法。
发明的详细描述
因此，本发明提供选自硅酸铜，硅酸银，硅酸锰，硅酸锌和硅酸锆的新型功能性过渡金属硅酸盐(FTMS)，所述金属硅酸盐通过下述方法得到，在所需的pH值，温度和硅酸根/金属比例下将过渡性金属的盐溶液和可溶性碱性硅酸盐溶液混合，和/或通过使用固定在选自活性氧化铝，铝氧化物，农用聚合物，纤维素，石英砂，硅胶的材料上的固定形态的功能性过渡金属硅酸盐，和掺入树脂的功能性过渡金属硅酸盐以及涂覆在例如石英砂的固体骨架上的含功能性过渡金属硅酸盐的树脂，从而得到连同合适结构组成的各种硅酸根/金属比例，以获得高功能性过渡金属硅酸盐材料，例如金属，化学品的净化剂，细菌，真菌和病毒的杀菌剂，消毒剂，病原体例如细菌和真菌的杀微生物剂，一氧化碳，二氧化硫，NOX(氮氧化物)，碳氢化合物，烟草焦油和烟碱等的去毒剂。
本发明特别提供选自硅酸铜，硅酸银，硅酸锰，硅酸锌和硅酸锆的新型功能性过渡金属硅酸盐，所述金属硅酸盐通过在所需的pH值，温度和硅酸根/金属比例下混和相应过渡金属的氯化物，硝酸盐或硫酸盐溶液和可溶性碱性硅酸盐溶液以生成沉淀，然后清洗和干燥沉淀得到与合适的结构组成一致的不同硅酸根/金属比例的过渡金属硅酸盐，所述过渡金属硅酸盐显示有选自净化剂，消毒剂，杀菌剂，去毒剂和抗微生物的功能。
在本发明的一实施例中，提供一种可有效作为净化剂，消毒剂，去毒剂，杀菌剂，杀微生物剂或其组合的，包含在过渡金属硅酸盐中的过渡金属/二氧化硅的比例在预先确定的范围内并具有所述效力的结构组成的功能性过渡金属硅酸盐(FTMS)，所述FTMS可以固定在合适的材料上或掺入树脂和/或同树脂一起涂覆在合适的材料上。
在本发明的另一实施例中，一种过渡金属在过渡金属硅酸盐中的所述过渡金属/二氧化硅的比在一个大约0.34至大约19.57的范围内。
在本发明另一实施例中，一种过渡金属即使在基于具有因反应条件不同而得到的特定ESR(g)值和特定XRD图谱的结构组成的过渡金属硅酸根比例相似的情况下也具有可变的功能。
在本发明另一实施例中，所要求的各种反应条件是在制备过渡金属硅酸盐的过程中变化的pH值条件，包括达12pH的酸性极值，反应物浓度：在可溶性碱性硅酸盐溶液中硅酸根的浓度和过渡金属溶液与可溶性碱性硅酸盐溶液的比值，维持在20至95摄氏度间变化的温度，及其组合。
在本发明另一实施例中，过渡金属硅酸盐是选自由硅酸铜，硅酸银，硅酸锰，硅酸锌和硅酸锆或其组合组成的群组。
在本发明的另一实施例中，过渡金属硅酸盐可作为金属，化学品，杀菌剂，微生物或其组合的高效净化剂。
在本发明的另一实施例中，过渡金属硅酸盐可作为细菌，真菌和病毒的高效消毒剂，病菌的高效杀微生物剂或其组合。
在本发明另一实施例中，过渡金属硅酸盐可作为一氧化碳，二氧化硫，氮氧化物，碳氢化合物，烟草焦油，烟碱或有毒气体的化学转化和/或含气体的有毒化学品转化为无毒形式或其组合的高效去毒剂。
本发明的一实施例中，金属是砷，汞，铅，有毒金属或其组合。
在本发明的另一实施例中，细菌是大肠菌，革兰氏阳性，革兰氏阴性细菌或其组合。
在本发明另一实施例中，真菌是致病真菌，例如是齐整小核菌，立枯丝核菌，尖孢镰刀菌，稻瘟病菌或其组合。
在本发明另一实施例中，病毒本身是有传染性的。
在本发明另一实施例中，过渡金属硅酸盐是通过包括下列步骤的方法制备的：
(a)把过渡金属溶液加入到可溶性碱性硅酸盐溶液中以形成混合物；
(b)调整混合物pH值和/或温度；
(c)形成包括过渡金属硅酸盐的沉淀；
(d)洗涤和干燥沉淀得到过渡金属硅酸盐。
在另一实施例中，本发明提供一种包括固定在一种物质上的过渡金属硅酸盐的组成，该过渡金属硅酸盐包括一种过渡金属，在过渡金属硅酸盐中过渡金属/二氧化硅的比例是在一个大约0.34至大约19.57的范围内和/或具有功能性结构，该过渡金属硅酸盐为一种高效净化剂、消毒剂、去毒剂或杀微生物剂或其组合。
在本发明另一实施例中，物质是选自一个由农用聚合物，活性氧化铝，铝氧化物，纤维素，乙烯基酯树脂，一种双酚树脂，一种异苯食品级树脂，石英砂，硅胶或组合组成的群组。
在另一实施例中，本发明提供一种包括掺入一种物质的过渡金属硅酸盐的组成，该过渡金属硅酸盐包括一种过渡金属，该过渡金属硅酸盐中过渡金属/二氧化硅的比例是在一个大约0.34至大约19.57的范围内和/或具有功能结构，该过渡金属硅酸盐为一种高效净化剂，消毒剂，去毒剂或杀微生物剂或其组合。
在本发明一实施例中，物质是树脂。
在本发明另一实施例中，树脂是选自由乙烯基酯树脂，一种双酚树脂，一种异苯食品级树脂或组合组成的群组。
在另一实施例中，本发明提供一种包括一种过渡金属的过渡金属硅酸盐的涂覆用组成，该过渡金属硅酸盐中过渡金属/二氧化硅的比例是在一个大约0.34至大约19.57的范围内和/或具有功能性结构，该过渡金属硅酸盐为一种高效净化剂，消毒剂，去毒剂或杀微生物剂或其组合。
在本发明另一实施例中，涂层进一步包含一种树脂和一种固体材料。
在本发明另一实施例中，过渡金属硅酸盐是选自由硅酸铜，硅酸银，硅酸锰，硅酸锌，硅酸锆和其组合组成的群组。
在本发明另一实施例中，过渡金属硅酸盐可作为金属，化学品，杀菌剂或微生物或其组合的高效净化剂。
在本发明另一实施例中，过渡金属硅酸盐可作为细菌，真菌，病毒，病菌微生物或其组合的高效消毒剂。
在本发明另一实施例中，过渡金属硅酸盐可作为有毒气体和/或气体形态中的有毒化学品例如一氧化碳，二氧化硫，氮氧化物，碳氢化合物，烟草焦油，烟碱或有毒化学品转化为无毒气体或其组合的高效去毒剂。
在本发明的一实施例中，当功能性过渡金属硅酸盐是一种硅酸铜时，该硅酸铜是通过在具有下列特征的酸性pH值条件下混和100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液和10ml具有钠/二氧化硅比例为1∶2的硅酸钠溶液来合成的：
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶5.15(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝A)4.32481 B)2.55205 C)2.31749 D)2.08807E)2.04673
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝1)2128.25和16.281972)1593.74和32.290183)1470.73和39.79307
在本发明另一实施例中，当功能性过渡金属硅酸盐是一种硅酸铜时，其是通过在具有下列特征的酸性pH值条件下于70℃至90℃范围内混和100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液和50ml具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液来合成的：
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶0.78(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝A)2.23480 B)2.06456
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝1)835.63和16.200572)706.74和32.239103)502.52和39.57159
在本发明另一实施例中，当功能性过渡金属硅酸盐是一种硅酸铜时，其是通过在具有下列特征的中性pH值条件下混和100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液和所需量的具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液来合成的：
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶1(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝A)3.10383 B)2.36522 C)2.0467 D)1.21887 E)0.96688
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝1)940.91和16.19577 2)764.43和32.29276 3)694.85和39.77809
在本发明另一实施例中，当功能性过渡金属硅酸盐是一种硅酸铜时，其是通过在具有下列特征的碱性pH值条件下混和100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液和所需量的具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液来合成的：
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶0.8(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝A)3.71806 B)3.23001 C)2.6168
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝1)152.74和26.64983
在本发明另一实施例中，当功能性过渡金属硅酸盐是一种硅酸铜时，其是通过在具有下列特征的极度酸性pH值条件下于70℃至90℃范围内混和100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液，10ml 36％的HCl和50ml具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液来合成的：
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶0.53(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝A)2.18421 B)2.06874 C)1.21231
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝1)400.70和16.198722)394.77和32.279563)330.02和39.71761
在本发明另一实施例中，当功能性过渡金属硅酸盐是一种硅酸铜时，其是通过在具有下列特征的极度酸性pH值条件下于70℃至90℃范围内混和100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液，20ml 36％的HCl和50ml具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液来合成的：
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶0.34(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝A)2.15561 B)2.03614
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝1)541.23和16.26305 2)414.21和32.36589 3)365.45和39.85131
在本发明的一实施例中，当功能性过渡金属硅酸盐是一种硅酸锌时，其是通过在具有下列特征的中性pH值条件下混和100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液和所需量的具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液来合成的：
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶12.13(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝A)5.49809 B)4.55342 C)2.54593 D)2.10091 E)2.05499
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝
1)444.15和32.75904
2)307.02和59.58455
3)263.36和28.27636
在本发明另一实施例中，当功能性过渡金属硅酸盐是一种硅酸锌时，其是通过在具有下列特征的极度酸性pH值条件下于70℃至90℃范围内混和100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液，10ml 36％的HCl和50ml具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液来合成的：
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶2.46(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝A)4.38410 B)4.01910 C)2.53191 D)1.87886 E)2.01793
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝
1)2079.88和11.07467
2)835.44和33.52527
3)664.98和32.88120
在本发明的另一实施例中，当功能性过渡金属硅酸盐是一种硅酸银时，其是通过在具有下列特征的中性pH值条件下混和100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液和所需量的具有钠/二氧化硅比例为1∶2的硅酸钠溶液来合成的：
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶19.57(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝A)4.36796 B)2.37847 C)3.95509 D)2.04657
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝
1)3945.11和32.29885
2)2421.27和46.27446
3)1835.66和27.89129
在本发明的另一实施例中，当功能性过渡金属硅酸盐是一种硅酸银时，其是通过在具有下列特征的酸性pH值条件下(pH值约为2)混和50ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液，8ml69-70％的HNO3和所需量的具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液来合成的：
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶1.04(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝A)4.37171 B)4.04714 C)1.98189
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝
1)2217.87和29.33483
2)684.55和47.68093
3)674.27和42.31091
在本发明的另一实施例中，当功能性过渡金属硅酸盐是一种硅酸锰时，其是通过在具有下列特征的中性pH值条件下混和100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液和所需量的具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液来合成的：
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶1.94(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝A)1.93412 B)2.06655
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝
1)148.04和30.65087
在本发明另一实施例中，当功能性过渡金属硅酸盐是一种硅酸锰时，其是通过在具有下列特征的极度酸性pH值条件下于70℃至90℃范围内混和100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液，10ml 36％的HCl和50ml具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液来合成的：
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶1.09(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝
A)4.3463 B)4.17458 C)2.18228 D)2.11243 E)2.05491 F)1.999661
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)
＝1)32.88和24.65599
在本发明的另一实施例中，当功能性过渡金属硅酸盐是一种硅酸锆时，其是通过在具有下列特征的中性pH值条件下混和100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液和所需量的具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液来合成的：
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶2.90(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝
A)4.42797 B)4.18272 C)2.24547 D)2.30425 E)2.18961 F)1.23086
在本发明另一实施例中，当功能性过渡金属硅酸盐是一种硅酸锆时，其是通过在具有下列特征的极度酸性pH值条件下于70℃至90℃范围内混和100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液，10ml 36％的HCl和50ml具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液来合成的：
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶0.77(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝
A)4.37236 B)2.82039 C)1.92596 D)1.21652 E)1.02930 F)0.93795
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)
＝1)84.80和10.89433
本发明还提供选自硅酸铜，硅酸银，硅酸锰，硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐，所述金属硅酸盐通过在所需的pH值，温度和硅酸根/金属比例条件下混和相应过渡金属的氯化物，硝酸盐或硫酸盐溶液和可溶性碱性硅酸盐溶液以生成沉淀，然后清洗和干燥沉淀得到并具有所附附图中图1至图14所示的结构且所述过渡金属硅酸盐显示有选自净化剂，消毒剂，杀菌剂和抗微生物的功能。
在本发明的一实施例中，的功能性过渡金属硅酸盐是任意装载或涂覆在选自活性氧化铝，铝氧化物，农用聚合物，纤维素，石英砂，硅胶，而功能性过渡金属硅酸盐掺入树脂且功能性过渡金属硅酸盐包含涂覆在选自石英砂的的固体骨架上的树脂。
本发明还提供一种净化包含鳌合金属，化学品及杀菌剂的水介质的方法，所述方法包含使水介质和选自硅酸铜，硅酸银，硅酸锰，硅酸锌和硅酸锆的任意装载或涂覆在容器的底层新型功能性过渡金属硅酸盐(FTMS)相接触的步骤。
本发明的一实施例中，在酸性和极度酸性pH值条件下合成的功能性过渡金属硅酸盐与在碱性和中性pH值条件下合成的功能性过渡金属硅酸盐相比提供更佳的净化作用。
本发明还提供一种为包含微生物，细菌，真菌及病毒的水介质消毒的方法，所述方法包含使水介质和选自硅酸铜，硅酸银，硅酸锰，硅酸锌和硅酸锆的任意装载或涂覆在容器的底层新型功能性过渡金属硅酸盐(FTMS)相接触的步骤。
本发明的一实施例中，在酸性和极度酸性pH值条件下合成的功能性过渡金属硅酸盐提供对微生物的的净化和消毒作用。
本发明的另一实施例中，合成的过渡金属硅酸盐对致病性病毒具有保护和/或控制作用。
发明的另一实施例中，选自硅酸铜，硅酸银，硅酸锰，硅酸锌和硅酸锆的任意装载或涂覆在容器的底层的过渡金属硅酸盐可以杀死革兰氏阳性，革兰氏阴性细菌，真菌和病毒，这使得这些新型过渡金属硅酸盐能够用于清洁剂，清洁溶液，种子表皮处理物，消毒剂和香波等，以起保护作用防止微生物感染。
本发明还进一步提供制备选自硅酸铜，硅酸银，硅酸锰，硅酸锌和硅酸锆的新型功能性过渡金属硅酸盐(FTMS)的方法，所述方法包括下列步骤：
(a)将过渡金属盐溶液加入到可溶性碱金属盐溶液中；
(b)选择反应的pH值条件，也就是酸性或中性或碱性或极端酸性条件(通过向反应介质中加入酸例如HCl或HNO3)以形成沉淀，以及
(c)在用蒸馏水或去离子水洗涤后，干燥生成的没有任何可溶性物质的功能性过渡金属硅酸盐沉淀得到功能性过渡金属硅酸盐。
本发明的一实施例中，合成出具有各种硅酸根/金属比的过渡金属硅酸盐，在选自酸性或中性或碱性或极度酸性pH值的条件下以及使用各种浓度的选自具有不同碱/二氧化硅比的可溶性二氧化硅的反应物合成了硅酸盐或过渡金属含量升高或降低的功能性过渡金属硅酸盐。
在本发明的另一实施例中，具有下面给出的特征的硅酸铜是在酸性pH值条件下通过混和100ml 0.5gm/ml的过渡金属盐溶液和10ml具有钠/二氧化硅比例为1∶2的硅酸钠溶合成的。
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶5.15(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝
A)4.32481 B)2.55205 C)2.31749 D)2.08807 E)2.04673
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝1)2128.25和16.28197 2)1593.74和32.29018 3)1470.73和39.79307
在本发明的另一实施例中，具有下面给出的特征的硅酸铜是在酸性pH值条件下于70℃至90℃范围内通过混和100ml 0.5gm/ml的过渡金属盐溶液和50ml具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液合成的。
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶0.78(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝A)2.23480 B)2.06456
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝1)835.63和16.20057 2)706.74和32.23910 3)502.52和39.57159
在本发明的另一实施例中，具有下面给出的特征的硅酸铜是在中性pH值条件下通过混和100ml 0.5gm/ml的过渡金属盐溶液和所需量的具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液合成的：
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶1(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝
A)3.10383 B)2.36522 C)2.0467 D)1.21887 E)0.96688
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝1)940.91和16.19577 2)764.43和32.29276 3)694.85和39.77809
在本发明另一实施例中，具有下面给出的特征的硅酸铜是在具有下列特征的碱性pH值条件下通过混和100ml 0.5gm/ml的过渡金属盐溶液和所需量的具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液合成的：
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶0.8(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝A)3.71806 B)3.23001 C)2.6168
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝1)152.74和26.64983
在本发明的另一实施例中，具有下面给出的特征的硅酸铜是在极端酸性pH值条件下于70℃至90℃范围内通过混和100ml 0.5gm/ml的过渡金属盐溶液，10ml 36％的HCl和50ml具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液合成的。
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶0.53(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝A)2.18421 B)2.06874 C)1.21231
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝
1)400.70和16.19872
2)394.77和32.27956
3)330.02和39.71761
在本发明的另一实施例中，具有下面给出的特征的硅酸铜是在极端酸性pH值条件下于70℃至90℃范围内通过混和100ml 0.5gm/ml的过渡金属盐溶液，20ml 36％的HCl和50ml具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液合成的。
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶0.34(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝A)2.15561 B)2.03614
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝
1)541.23和16.26305
2)414.21和32.36589
3)365.45和39.85131
在本发明的另一实施例中，具有下面给出的特征的硅酸锌是在中性pH值条件下通过混和100ml 0.5gm/ml的过渡金属盐溶液和所需量的具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液合成的。
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶12.13(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝A)5.49809 B)4.55342 C)2.54593 D)2.10091E)2.05499
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝
1)444.15和32.75904
2)307.02和59.58455
3)263.36和28.27636
在本发明的一实施例中，具有下面给出的特征的硅酸锌是在极端酸性pH值条件下于70℃至90℃范围内通过混和100ml 0.5gm/ml的过渡金属盐溶液，10ml 36％的HCl和50ml具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液合成的。
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶2.46(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝
A)4.38410 B)4.01910 C)2.53191 D)1.87886 E)2.01793
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝
1)2079.88和11.07467
2)835.44和33.52527
3)664.98和32.88120
在本发明的另一实施例中，具有下面给出的特征的硅酸银是在中性pH值条件下通过混和100ml 0.5gm/ml的过渡金属盐溶液和所需量的具有钠/二氧化硅比例为1∶2的硅酸钠溶液合成的。
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶19.57(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝
A)4.36796 B)2.37847 C)3.95509 D)2.04657
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝
1)3945.11和32.29885
2)2421.27和46.27446
3)1835.66和27.89129
在本发明的另一实施例中，具有下面给出的特征的硅酸银是在极端酸性pH值条件下(pH值约为2)通过混和50ml 0.5gm/ml的过渡金属盐溶液，8ml 69％-70％的HNO3和所需量的具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液合成的。
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶1.04(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝A)4.37171 B)4.04714 C)1.98189
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝
1)2217.87和29.33483
2)684.55和47.68093
3)674.27和42.31091
在本发明的另一实施例中，具有下面给出的特征的硅酸锰是在具有下列特征的中性pH值条件下通过混和100ml 0.5gm/ml的过渡金属盐溶液和所需量的具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液合成的。
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶1.94(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝A)1.93412 B)2.06655
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝
1)148.04和30.65087
在本发明的另一实施例中，具有下面给出的特征的硅酸锰是在具有下列特征的极端酸性pH值条件下于70℃至90℃范围内通过混和100ml 0.5gm/ml的过渡金属盐溶液，10ml 36％的HCl和50ml具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液合成的。
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶1.09(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝
A)4.3463 B)4.17458 C)2.18228 D)2.11243 E)2.05491 F)1.999661
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝
1)32.88和24.65599
在本发明的另一实施例中，具有下面给出的特征的硅酸锆是在具有下列特征的中性pH值条件下通过混和100ml 0.5gm/ml的过渡金属盐溶液和所需量的具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液合成的。
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶2.90(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝
A)4.42797 B)4.18272 C)2.24547 D)2.30425 E)2.18961 F)1.23086
在本发明的另一实施例中，具有下面给出的特征的硅酸锆是在具有下列特征的极端酸性pH值条件下于70℃至90℃范围内通过混和100ml 0.5gm/ml的过渡金属盐溶液，10ml 36％的HCl和50ml具有钠/二氧化硅比例为1∶1的硅酸钠溶液合成的。
二氧化硅∶过渡金属比为＝1∶0.77(对二氧化硅/过渡金属比进行组成分析)
电子自旋共振ESR(g值)＝
A)4.37236 B)2.82039 C)1.92596 D)1.21652 E)1.02930 F)0.93795
X射线衍射分析给出的XRD主要峰高(counts/s)和2θ角(度)＝
1)84.80和10.89433
在本发明的另一实施例中，选自硅酸铜，硅酸银，硅酸锰，硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐能够除去重金属例如砷，汞等，因而使得可以使用这些功能性过渡金属硅酸盐净化水介质，例如金属污染的饮用水，地下水，工业污染物和任何其它金属污染源。
在本发明的另一实施例中，选自硅酸铜，硅酸银，硅酸锰，硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐能够除去化学污染物，例如三卤甲烷，多氯化联二苯，半挥发性有机混合物，挥发性有机混合物和苯酚。
在本发明另一实施例中，功能性过渡金属硅酸盐可以控制植物病原体例如齐整小核菌，立枯丝核菌，尖孢镰刀菌，稻瘟病菌，这一特性使得功能性过渡金属硅酸盐能够用作高效杀菌剂。
本发明还提供一种制备固定在选自农用聚合物，活性氧化铝，纤维素，铝氧化物，石英砂，硅胶的底层材料上的选自硅酸铜，硅酸银，硅酸锰，硅酸锌和硅酸锆的适合用于柱净化或批净化方式的固定功能性过渡金属硅酸盐的方法，所述方法包括下列步骤：
(a)将含有选自氯化物或硫酸盐或硝酸盐的过渡金属盐的溶液加入到选自农用聚合物，活性氧化铝，纤维素，铝氧化物，石英砂，硅胶的底层材料中；
(b)把溶有步骤(a)的底物的过渡金属盐溶液和碱性硅酸盐溶液混在一块；
(c)在70℃-90℃下加热混合物并在室温下放置10-14小时，以及
(d)用蒸馏水或去离子水洗去自由的或不固定的物质获得固定的功能性过渡金属硅酸盐。
在本发明的一个实施例中，固定在底物上的功能性过渡金属硅酸盐的量基于过渡金属盐的初始浓度、可溶性硅化物、反应时间、底物颗粒的大小和底物的类型以及固定的理化方式而改变。
在本发明的另一个实施例中，功能性过渡金属硅酸盐通过物理或化学方法而固定。
在本发明的又一个实施例中，功能性过渡金属硅酸盐固定在例如为石英砂的固体骨架上，其适合通过直接地把功能性过渡金属硅酸盐整合到树脂中并将含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐涂覆在石英砂上以柱的方式或批处理的方式进行净化。
在本发明的又一个实施例中，固定在选自活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶等物质上的选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐能够去除掉例如为砷、汞等金属，此特性能够使固定的功能性过渡金属硅酸盐用以净化金属污染的饮用水、地下水以及任何其它金属污染的河流。
在本发明的又一个实施例中，固定在选自活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶等物质上的选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐，能够灭除来自水中的大肠菌，此特性能够使固定的功能性过渡金属硅酸盐用以净化含有害微生物的水。
在本发明的又一个实施例中，固定在农用聚合物上的选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐，能够去除掉水中的原生动物、微小隐孢子虫，此特性能够使功能性过渡金属硅酸盐用以避免并/或控制原生动物的传染。
在本发明的又一个实施例中，固定在选自活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶等物质上的选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐，能够从水中去除掉小儿麻痹病毒和轮状病毒，此特性能够使功能性过渡金属硅酸盐用以避免并/或控制致病病毒的传染。
本发明还提供了一种制备选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆的包含功能性过渡金属硅酸盐的树脂的方法，上述功能性过渡金属硅酸盐作为去污剂从水介质中螯合金属、化学药品和杀虫剂，作为消毒剂从水介质中消除例如为细菌、真菌和病毒的微生物，作为杀灭真菌、细菌等杀菌剂、保护种衣，抵御虫害，在去污剂种抑制微生物活性，作为清洁溶液以及纵列或成批方式的有毒气体、烟碱和焦油的去毒剂，上述方法包含以下步骤：
(a)往选自乙烯基酯、苯酚、异酞酸脂的树脂中加入5-20％重量的过渡金属硅酸盐；
(b)在70℃-90℃不加催化剂或加速剂的条件下干燥步骤(a)中的混合物，以及
(c)研磨上述最终物质到所需的尺寸大小。
在本发明的一个实施例中，整合到选自乙烯基酯、苯酚、异酞酸脂的树脂中的选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐能够去除掉例如为砷、汞等金属，此特性能够使固定的功能性过渡金属硅酸盐用以净化金属污染的饮用水、地下水以及任何其它金属污染的河流。functional transition metal silicatecontaining resin coated s和
在本发明的另一个实施例中，整合到选自乙烯基酯、苯酚、异酞酸脂的树脂中的选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆功能性过渡金属硅酸盐能够灭除来自水中的大肠细菌，此特性能够使固定的功能性过渡金属硅酸盐用以净化含有害微生物的水。
本发明提供了一种制备例如为石英砂的固体物质的方法，该物质适于作为去污剂从水介质中螯合金属、化学药品和杀虫剂，作为消毒剂从水介质中消除例如为细菌、真菌和病毒的微生物，作为杀灭真菌、细菌等杀菌剂、保护种衣，抵御虫害，在去污剂种抑制微生物活性，作为清洁溶液以及纵列或成批方式的有毒气体、烟碱和焦油的去毒剂，其涂覆选自乙烯基酯、苯酚、异酞酸脂的包含选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐的树脂。上述方法包含以下步骤
(i)以0.5∶1到4∶1的重量体积比把功能性过渡金属硅酸盐加入到树脂中；
(ii)把步骤(i)中含功能性过渡金属硅酸盐的树脂与选自尺寸为50-1000微米的石英砂的固体骨架以1∶5到1∶50的体积比彻底混匀，以及
(iii)在70℃-90℃不加催化剂或加速剂的条件下干燥步骤(ii)中的混合物涂树脂的沙或者在室温下保持一周以获得涂覆固体物质的功能性过渡金属硅酸盐。
在本发明的一个实施例中，涂覆沙砾的选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐能够去除掉例如为砷、汞等金属，此特性能够使固定的功能性过渡金属硅酸盐用以净化金属污染的饮用水、地下水以及任何其它金属污染的河流。
在本发明的另一个实施例中，涂覆沙砾的选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐能够灭除来自水中的大肠细菌，此特性能够使固定的功能性过渡金属硅酸盐用以净化含有害微生物的水。
在本发明的又一个实施例中，固定在选自活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶等物质上的选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐，或者整合到树脂中的功能性过渡金属硅酸盐或涂覆有含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐的沙砾能够除去像来自燃烧气体的一氧化碳、二氧化硫、一氧化二氮以及碳氢化合物的有毒气体，此特性能够使固定的功能性过渡金属硅酸盐含有过滤作用而作为有毒气体过滤器。
在本发明的又一个实施例中，固定在选自活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶等物质上的选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐，或者整合到树脂中的功能性过渡金属硅酸盐或涂覆有含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐的沙砾能够通过显著的减少一氧化碳、二氧化硫、一氧化二氮、碳氢化合物、焦油和烟碱而消除香烟的烟尘毒性，此特性能够使固定的功能性过渡金属硅酸盐含有过滤作用可过滤有毒气体以及用作化学纯化以及/或者做有毒气体到无毒气体的化学转化。
在本发明的又一个实施例中，固定在选自活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶等物质上的选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐，或者整合到树脂中的功能性过渡金属硅酸盐或涂覆有含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐的沙砾能够去除掉选自例如为硫丹的氯代烃类、例如为亚减宁的合成除虫菊酯和例如为chloripyriphos的有机磷酸酯的污染，此特性能够使固定的功能性过渡金属硅酸盐作为杀虫剂的净化剂。
在本发明的又一个实施例中，固定在选自活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶等物质上的选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐，或者整合到树脂中的功能性过渡金属硅酸盐或涂覆有含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐的沙砾能够去除水介质中的蛋白质而能用以移除或去除掉从生物处理行业的废水中产生的蛋白质，从而防止无用的蛋白质的污染。
在本发明的又一个实施例中，固定在选自活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶等物质上的选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐，或者整合到树脂中的功能性过渡金属硅酸盐或涂覆有含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐的沙砾能够去除水中的真菌，此特性能够使固定的功能性过渡金属硅酸盐用以避免并/或控制真菌的传染。
在本发明的又一个实施例中，固定在选自活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶等物质上的选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐，或者整合到树脂中的功能性过渡金属硅酸盐或涂覆有含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐的沙砾能够排除来自氯仿、1，1，1-三氯乙烷、四氯乙烯、三氯乙烷、溴二氯乙烷(bromodichloroethane)、二溴氯乙烷(dibromochloroethane)、四氯乙烯、三溴甲烷和1，2，二氯-3-溴丙烷(dichloro-3-bromopropane)的三卤甲烷的污染。
在本发明的又一个实施例中，固定在选自活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶等物质上的选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐，或者整合到树脂中的功能性过渡金属硅酸盐或涂覆有含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐的沙砾能够排除来自2，3-二氯联苯、三氯联苯、四氯联苯、五氯联苯、六氯联苯、七氯联苯、八氯联苯的多氯化联苯的污染。
在本发明的又一个实施例中，固定在选自活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶等物质上的选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐，或者整合到树脂中的功能性过渡金属硅酸盐或涂覆有含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐的沙砾能够排除来自下列挥发性有机化合物的污染：1，1，1-三氯乙烷、1，1，2-三氯乙烷、1，3-二氯丙烷、溴氯甲烷、1，2-二溴乙烷、氯苯、1，2-二甲基苯、1，3-二甲基苯、邻二甲苯、异丙基苯、1，1，2，2-四氯乙烷、溴苯、2-氯甲苯、丙基苯、1-氯-4-甲基苯、1，2，3-三甲基苯、4-异丙基甲苯、1，2-二乙基苯、1，2-二氯苯、1，3-二氯苯、1，4-二氯苯、甲苯、丁苯、1，2-二溴-3-氯丙烷、1，2，4-三氯苯、萘、1，2，3-三氯苯、1，3，5-三氯苯、1，3，4-三氯苯、1，3-butadienel，1，2，3，4；benzene 2-bromo 1，3，5；硝基苯、苯乙烯、苯甲酸苄酯、1，2，3，4-四甲基苯、1-氯-2-丙基苯和4-bromo 3-chloroanilene.
在本发明的又一个实施例中，固定在选自活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶等物质上的选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐，或者整合到树脂中的功能性过渡金属硅酸盐或涂覆有含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐的沙砾能够排除半挥发性有机化合物的污染(例如1，4-二氯苯、六氯乙烷、1，2，3-三氯苯、1，3丁二烯，1，1，2，3，4、2-氯萘、苊烯、二氢苊、4-二(1，1-imet)苯酚、二乙基邻苯二甲酸酯、芴、3-氯苯酚、二苯胺、4-溴苯基苯基醚、六氯苯、菲、蒽、二丁基邻苯二甲酸酯、荧蒽、芘、苄基丁基邻苯二甲酸酯、屈、双(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯、2，3，4，5-四溴苯酚、二正辛基基邻苯二甲酸酯、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并(a)芘、茚并(1，2，3-cd)芘、二苯并(a，h)蒽、苯并(g，h，l)苝)。
在本发明的又一个实施例中，固定在选自活性氧化铝、铝氧化物、agropolymers、纤维素、石英砂、硅胶等物质上的选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐，或者整合到树脂中的功能性过渡金属硅酸盐或涂覆有含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐的沙砾能够排除酚类的污染(例如安息香酸、2，4，5-三氯苯酚、3-硝基苯胺、3-硝基酚、4-硝基酚、2，4-二硝基酚、4-硝基苯胺和五氯苯酚)。
在本发明的又一个实施例中，固定在选自活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶等物质上的选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐，或者整合到树脂中的功能性过渡金属硅酸盐或涂覆有含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐的沙砾能够在例如为煮器等高温区域有效排除污染和消毒，这是由于这种材料的热稳定性。
在本发明的又一个实施例中，固定在选自活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶等物质上的选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐，或者整合到树脂中的功能性过渡金属硅酸盐或涂覆有含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐的沙砾对于细菌、真菌和病毒呈现杀灭微生物的状态从而使功能性过渡金属硅酸盐具有杀菌剂的作用。
在本发明的又一个实施例中，固定在选自活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶等物质上的选自硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆的功能性过渡金属硅酸盐，或者整合到树脂中的功能性过渡金属硅酸盐或涂覆有含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐的沙砾，具有各种金属硅酸根比值呈现不同功能，这提供了一种方法来获得过渡金属和硅酸盐的选择性结合用以功能性地获得高效的功能性过渡金属硅酸盐用在例如为催化剂制造业和沸石杂合或掺杂的其它各种应用上。
在本发明的又一个实施例中，从选择的功能性过渡金属硅酸盐获得所需功能的内含物通过优化合成条件而获得，选择吸附砷的内含物为硅酸银，消除细菌污染功能的内含物为硅酸锆，有效杀灭微生物(杀细菌和真菌)能力的内含物为硅酸铜。
现在将详实阐述本发明并举例阐明本发明的各种特征。
本发明的一个实施例提供了排除金属和化学品的污染并杀灭微生物的功能性过渡金属硅酸盐。
功能性过渡金属硅酸盐的合成：
各种类型的功能性过渡金属硅酸盐的合成是通过不同浓度的过渡金属硅酸盐溶液和含碱的可溶性二氧化硅(具有不同的二氧化硅/碱比)在例如各种pH和温度的不同反应条件下反应获得的。
现在本发明将阐述一种用于功能性过渡金属硅酸盐合成的方法。
过渡金属盐溶液(氯化物或硝酸盐或硫酸盐)与可溶性二氧化硅反应。碱介质中的可溶性二氧化硅通过各种方法制备，例如在水(蒸馏水或去离子水)中溶解硅酸钠或硅酸钾或者在水(蒸馏水或去离子水)中溶解例如为氢氧化钠或氢氧化钾的碱中的无定形二氧化硅。不同的二氧化硅和碱的比例在可溶性二氧化硅溶液中获得，用合乎要求数量的碱溶解无定形二氧化硅。不同浓度的过渡金属硅酸盐同可溶性二氧化硅(含不同量的碱)在不同的pH值和各种温度下反应获得各种类型的功能性过渡金属硅酸盐。过渡性金属盐同可溶性二氧化硅反应后得到的沉淀用蒸馏水或去离子水深洗而去除可溶物质。
功能性过渡金属硅酸盐的合成纯化物利用SEM/EDAX(ESEM，XL-30)，ESR(JEOL，JES-FA-200)，和XRD(PHILIPS，PW-1830)和其它分析评估程序(例如AAS，ICP-AES等)来分析推定成分、结构等详细情况。
这些物质(功能性过渡金属硅酸盐)被评估出它们相对的功能特性例如净化、消毒、杀菌、毒气消除以及烟碱和焦油的消除等特性。
金属去除能力通过估算这些不同的功能性过渡金属硅酸盐吸附砷的能力而进行化验。含砷的水同功能性过渡金属硅酸盐反应并且功能性过渡金属硅酸吸附砷的含量利用AAS or ICP-AES进行评估。
这些功能性过渡金属硅酸盐的杀灭微生物的能力通过测量从污染的饮用水中消除的细菌(大肠菌或噬菌体)的数量进行化验。含大肠菌或噬菌体的污染水加入正常的引用水中并化验用功能性过渡金属硅酸盐处理前后的细菌数量。细菌化验通过计算单菌落进行，这些单菌落通过把含细菌的水接种到含有培养基的有盖培养皿而获得。
利用有毒食品技术(把实验材料加入到真菌培养基中并测量真菌相对于对照的生长)化验功能性过渡金属硅酸盐对齐整小核菌、立枯丝核菌、尖孢镰刀菌和稻瘟病菌的相对杀灭真菌的状态。测得培养皿上的真菌生长半径并计算真菌的生长抑制百分率。
通过把功能性过渡金属硅酸盐混合到细菌培养基中化验功能性过渡金属硅酸盐对例如为金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、绿脓杆菌和大肠杆菌的革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的杀灭微生物的活性。含功能性过渡金属硅酸盐的培养基中细菌生长率同培养皿上的对照(没有功能性过渡金属硅酸盐的培养基上细菌生长率)进行对比。
通过往培养基中加入各种浓度(例如为0.06，0.125，0.25％)的功能性过渡金属硅酸盐化验含不同的金属和硅酸根比值的功能性过渡金属硅酸盐对细菌的相对的杀菌状态。
通过分批法利用水中的抗菌素化验功能性过渡金属硅酸盐的滤除去除能力。
通过往例如为三卤甲烷(氯仿、1，1，1-三氯乙烷、四氯乙烯、三氯乙烷、溴二氯乙烷(bromodichloroethane)、二溴氯乙烷(dibromochloroethane)、四氯乙烯、三溴甲烷和1，2，二氯-3-溴丙烷)的致污物中加入功能性过渡金属硅酸盐化验功能性过渡金属硅酸盐的排除化学污染的能力。充分摇动溶于水中的功能性金属硅酸盐和化学污染物15分钟后，使生成的含有功能性过渡金属硅酸盐的水沉淀两个小时。利用GC-FID o或GC-ECD或GC/MS/MS分析化学污染物含量。
本发明的一个实施例提供排除污染(金属、化学和杀虫剂)，杀灭微生物(真菌、原生动物、细菌和病毒)以及消除有毒气体、烟碱和焦油等的固定的功能性过渡金属硅酸盐。
过渡性金属(银、铜、锌、锰和锆)盐溶液(例如为这些金属的氯化物或硝酸盐或硫酸盐)与例如为活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂和硅胶的物质混合，通过硅酸钠或硅酸钾溶液的处理获得相应的固定的过渡金属硅酸盐。该过程可以以另一种方式而实现，即先把硅酸钠或硅酸钾加入到例如为活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂和硅胶的物质中，通过用银、铜、锌、锰和锆的盐(例如为这些金属的氯化物或硝酸盐或硫酸盐)进行处理获得相应的固定的过渡金属硅酸盐。
过渡性金属(银、铜、锌、锰和锆)盐溶液(例如为这些金属的氯化物或硝酸盐或硫酸盐)加入到含硅酸钠或硅酸钾的溶液的处理分别获得固定的过渡金属硅酸盐，这样获得的过渡金属硅酸盐同例如为食品等级的乙烯基酯、苯酚、异酞酸脂的树脂混合在一起，而不用催化剂(例如辛酸钴)在70℃-90℃加热后使其聚合。然后粉碎这些材料得到所需的颗粒大小。
在本发明的一个较佳实施例中提供了一种生产固定的过渡金属物质(硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆)的方法，上述方法包含以下步骤。
a)把可溶性的过渡金属盐溶液加入到选择的骨架上用于固定例如为活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂和硅胶。
b)利用硅酸钠或硅酸钾溶液处理含有金属盐的骨架来获得相应的固定在骨架上的金属硅酸盐。
c)用蒸馏水或去离子水深洗从例如为活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂和硅胶的骨架上除去自由的不固定的物质。
d)通过离心、过滤和/或通过加热干燥最终的物质。
本发明的另一个实施例涉及通过把功能性过渡金属硅酸盐整合到例如为食品等级的乙烯基酯、苯酚、异酞酸脂的树脂中生产固定的过渡金属硅酸盐(硅酸银、硅酸铜、硅酸锌、硅酸锰和硅酸锆)的方法。
本发明的另一个实施例涉及生产含有涂覆例如为石英砂的固体骨架的树脂(例如为食品等级的乙烯基酯、苯酚或异酞酸脂)的固定的过渡金属硅酸盐(硅酸银、硅酸铜、硅酸锌、硅酸锰和硅酸锆)的方法。
现在本发明将阐述一种用于生产固定的过渡金属硅酸盐的方法。多数的这种固定在中性反应条件(6-7pH)或酸性反应条件(2pH)进行。
下面这些实例是解释而不是限定本发明的发明范围，也就是说，可以利用各种其它骨架和各种反应条件生产固定的功能性过渡金属硅酸盐。
活性氧化铝上的功能性过渡金属硅酸盐的固定：
把过渡金属硅酸盐溶液(0.5g/ml)加入到活性铝颗粒上接着加入碱性硅酸盐溶液(例如硅酸钠或硅酸钾0.5g/ml，碱∶二氧化硅＝1∶1)从而获得固定在活性氧化铝上的过渡金属硅酸盐。选择各种尺寸的活性氧化铝(100-2000微米)来获得固定的功能性过渡金属硅酸盐。连同前述的各种的金属盐对碱的浓度选择各种反应时间和初始的化学药品浓度用于固定。通过利用蒸馏水和去离子水深洗去除自由的不固定的物质。基于涂覆的数量和不同的反应条件在活性氧化铝上取得1-9％(w/w)的功能性过渡金属硅酸盐的固定含量。
氧化铝上的功能性过渡金属硅酸盐的固定：
把中性氧化铝(柱层析级)和过渡金属盐溶液(0.5g/ml)混合，随后通过加入硅酸钠或硅酸钾溶液(0.5g/ml，碱∶二氧化硅＝1∶1)进行功能性金属硅酸盐的成形和固定。自由的不固定的物质用蒸馏水或去离子水彻底的洗涤。
基于涂覆的数量在氧化铝上功能性过渡金属硅酸盐的固定可达到2-10％(w/w)。
农用聚合物上的功能性过渡金属硅酸盐的固定：
把过渡金属盐溶液(0.5g/ml)加入各种来自各种作物的种壳的农用聚合物上，通过在pH为3-4条件下加入硅酸钠或硅酸钾溶液(0.5g/ml，碱∶二氧化硅＝1∶1)功能性过渡金属硅酸盐被固定。自由的物质用蒸馏水或去离子水广泛的洗涤，最终的含功能性过渡金属硅酸盐的农用聚合物在室温下或通过加入而干燥。
基于涂覆层的数量农用聚合物上的固定的功能性过渡金属硅酸盐的量从2％到25％(w/w)变化。
纤维素上的功能性过渡金属硅酸盐的固定：
微晶体状的纤维素(柱层析级)和过渡金属盐溶液(0.5g/ml)混合，通过加入硅酸钠或硅酸钾溶液(0.5g/ml，碱∶二氧化硅＝1∶1)进行固定。用蒸馏水或去离子水广泛的洗涤除去自由的或不固定的物质后，干燥功能性过渡金属硅酸盐固定的物质。基于涂覆层的数量纤维素上的固定的功能性过渡金属硅酸盐的量从3％到10％(w/w)变化。
硅胶上的功能性过渡金属硅酸盐的固定：
把过渡性金属盐溶液(0.5g/ml)加入到硅胶(500微米)中，通过加入硅酸钠或硅酸钾溶液(0.5g/ml，碱∶二氧化硅＝1∶1)进行固定。用蒸馏水或去离子水广泛的洗涤除去自由的或不固定的物质，100℃干燥后获得硅胶上的固定的功能性过渡金属硅酸盐。
石英砂上的功能性过渡金属硅酸盐的固定：
各种尺寸的石英砂用轻酸(0.1％的盐酸或硫酸)彻底洗涤，随后除去酸性，加入过渡金属盐溶液，在室温或烘箱中干燥，在沙砾上获得更多的过渡金属层。之后把硅酸钠或硅酸钾溶液(0.5g/ml，碱∶二氧化硅＝1∶1)彻底地混合到干燥的结合金属盐的沙砾，在2-3pH下获得固定的功能性过渡金属硅酸盐。自由的，未结合的或未固定的金属或其它物质和最终物质被干燥。基于涂覆层的数量石英砂上的固定的功能性过渡金属硅酸盐的量达到0.1-1.5％(w/w)。
功能性过渡金属硅酸盐通过整合到乙烯基酯或苯酚或者异酞酸脂树脂的固定
前述银、铜、锌、锰和锆盐(例如氯化物或硝酸盐或硫酸盐)加入到硅酸钠或硅酸钾溶液中在酸性反应条件下(pH 2)获得功能性过渡金属硅酸盐，这些所得的过渡金属硅酸盐同例如为乙烯基酯或苯酚或异酞酸脂的树脂混合在一起，而不用金属催化剂(例如辛酸钴)在70℃-90℃加热后使其聚合。然后粉碎这些材料得到所需的颗粒大小。5-20％(w/v)功能性过渡金属硅酸盐整合到了树脂中。
通过研磨和/或通过所需尺寸网孔的获得所需尺寸的固定的功能性过渡金属硅酸盐(以微米为单位)。
含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐涂覆于例如为石英砂的固体骨架材料上：在酸性pH反应条件下产生的功能性过渡金属硅酸盐(硅酸银、硅酸铜、硅酸锌、硅酸锆和硅酸锰)同例如为食品等级的乙烯基酯或苯酚或异酞酸脂的树脂以从0.5∶1到4∶1(w/v)的各种剂量混合。这些含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐通过充分的混合涂覆于例如为石英砂的固体骨架材料上。这些涂覆树脂的石英砂不用催化剂或加速剂在70℃-90℃或室温下保持一周进行干燥，使其聚合。
固定在骨架上的功能性过渡金属硅酸盐的数量基于过渡金属盐的初始浓度、可溶性二氧化硅、反应时间、骨架颗粒的大小和类型以及固定的理化方式而改变。本发明的固定方法能够进行分类，如为物理的或化学或直接整合入树脂或者含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐覆于例如为石英砂的固体骨架材料上。
化学固定是指过渡金属盐溶液起反应或者过渡金属盐同例如为活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物和硅胶的可选择的物质进行化学键合。活性氧化铝是两性的，它传递电子给带电荷的铜。农用聚合物含有过渡金属结合反应活性位点，能够在它上面吸附大量的过渡金属。
功能性过渡金属硅酸盐的物理固定在纤维素、石英砂上进行，并整合到树脂中。
固定的功能性过渡金属硅酸盐有广泛的用于净化消毒和其它各种领域的工业应用。上述功能性过渡金属硅酸盐的广泛应用是本发明的一个重要方面。
依照本发明关于利用活性氧化铝、铝氧化物、纤维素、树脂、石英砂生产固定的功能性过渡金属硅酸盐的方法，功能性过渡金属硅酸盐和树脂整合在一起并且含功能性过渡金属硅酸盐的树脂覆于例如为石英砂的固体骨架上。
固定的功能性过渡金属硅酸盐的制造方法流程图
在本发明的一个实施例中，一种利用功能性过渡金属硅酸盐除去例如为砷、汞等的有毒金属，杀灭例如为真菌、细菌、病毒的微生物和原生动物的方法得到阐述。
本发明阐述了功能性过渡金属硅酸盐的固定，例如通过以下三种方法：
1.在例如为活性氧化铝、铝氧化物、纤维素、乙烯基酯树脂、苯酚树脂、异酞酸脂食品级树脂、石英砂和硅胶的物质上固定。
2.把功能性过渡金属硅酸盐整合入例如为乙烯基酯或苯酚树脂或异酞酸脂食品级树脂中，随后和这些树脂聚合。
3.含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐覆于例如为石英砂的固体骨架上。
本发明涉及固定的功能性过渡金属硅酸盐的高效利用。
尽管已知有许多方法利用金属进行排除污染和消毒，但是还没有开发出综合的用于排除金属、化学污染和/或微生物消毒的方法。本方法以较低的成本和有效的方式提供和整合了对饮用水和其它被污染水进行净化和消毒的方法。
附图说明
下面的信息披露了功能性过渡金属硅酸盐的结构详细情况的概要说明
图1-A为使用扫描电子显微镜(SEM)所附的能谱仪(EDAX)的硅酸铜(在酸性反应条件下合成)的成分分析图。
图1-B为硅酸铜(在酸性反应条件下合成)的电子自旋共振(ESR)光谱分析图。
图1-C为硅酸铜(在酸性反应条件下合成)的X光衍射(XRD)样品图。
图2-A为使用扫描电子显微镜(SEM)所附的能谱仪(EDAX)的硅酸铜(在酸性反应条件及高温70至90℃下合成)的成分分析图。
图2-B为硅酸铜(在酸性反应条件及更高温度70℃至90℃下合成)的电子自旋共振(ESR)光谱分析图。
图2-C为硅酸铜(在酸性反应条件及更高温度70℃至90℃下合成)的X光衍射(XRD)样品图。
图3-A为使用扫描电子显微镜(SEM)所附的能谱仪(EDAX)的硅酸铜(在中性(PH6-7)反应条件下合成)的成分分析图。
图3-B为硅酸铜(在中性(PH6-7)反应条件下合成)的电子自旋共振(ESR)光谱分析图。
图3-C为硅酸铜(在中性(PH6-7)反应条件下合成)的X光衍射(XRD)样品图。
图4-A为使用扫描电子显微镜(SEM)所附的能谱仪(EDAX)的硅酸铜(在碱性(PH10-11)反应条件下合成)的成分分析图。
图4-B为硅酸铜(在碱性(PH10-11)反应条件下合成)的电子自旋共振(ESR)光谱分析图。
图4-C为硅酸铜(在碱性(PH10-11)反应条件下合成)的X光衍射(XRD)样品图。
图5-A为使用扫描电子显微镜(SEM)所附的能谱仪(EDAX)的硅酸铜(在通过增加10ml、36％HCl的极酸性(PH2以下)反应条件及更高温度70℃至90℃下合成)的成分分析图。
图5-B为硅酸铜(在通过增加10ml、36％HCl的极酸性(PH2以下)反应条件及更高温度70℃至90℃下合成)的电子自旋共振(ESR)光谱分析图。
图5-C为硅酸铜(在通过增加10ml、36％HCl的极酸性(PH2以下)反应条件及更高温度70℃至90℃下合成)的X光衍射(XRD)样品图。
图6-A为使用扫描电子显微镜(SEM)所附的能谱仪(EDAX)的硅酸铜(在通过增加20ml、36％HCl的极酸性(PH2以下)反应条件及更高温度70℃至90℃下合成)的成分分析图。
图6-B为硅酸铜(在通过增加20ml、36％HCl的极酸性(PH2以下)反应条件及更高温度70℃至90℃下合成)的电子自旋共振(ESR)光谱分析图。
图6-C为硅酸铜(在通过增加20ml、36％HCl的极酸性(PH2以下)反应条件及更高温度70℃至90℃下合成)的X光衍射(XRD)样品图。
图7-A为使用扫描电子显微镜(SEM)所附的能谱仪(EDAX)的硅酸锌(在中性(PH6-7)反应条件下合成)的成分分析图。
图7-B为硅酸锌(在中性(PH6-7)反应条件下合成)的电子自旋共振(ESR)光谱分析图。
图7-C为硅酸锌(在中性(PH6-7)反应条件下合成)的X光衍射(XRD)样品图。
图8-A为使用扫描电子显微镜(SEM)所附的能谱仪(EDAX)的硅酸锌(在极酸性反应条件(PH2以下)及更高温度70℃至90℃下合成)的成分分析图。
图8-B为硅酸锌(在极酸性反应条件(PH2以下)及更高温度70℃至90℃下合成)的电子自旋共振(ESR)光谱分析图。
图8-C为硅酸锌(在极酸性反应条件(PH2以下)及更高温度70℃至90℃下合成)的X光衍射(XRD)样品图。
图9-A为使用扫描电子显微镜(SEM)所附的能谱仪(EDAX)的硅酸银(在中性(PH6-7)反应条件下合成)的成分分析图。
图9-B为硅酸银(在中性(PH6-7)反应条件下合成)的电子自旋共振(ESR)光谱分析图。
图9-C为硅酸银(在中性(PH6-7)反应条件下合成)的X光衍射(XRD)样品图。
图10-A为使用扫描电子显微镜(SEM)所附的能谱仪(EDAX)的硅酸银(在酸性(PH2)反应条件及更高温度70℃至90℃下合成)的成分分析图。
图10-B为硅酸银(在酸性反应条件(PH2)及更高温度70℃至90℃下合成)的电子自旋共振(ESR)光谱分析图。
图10-C为硅酸银(在酸性反应条件(PH2)及更高温度70℃至90℃下合成)的X光衍射(XRD)样品图。
图11-A为使用扫描电子显微镜(SEM)所附的能谱仪(EDAX)的硅酸锰(在中性(PH6-7)反应条件下合成)的成分分析图。
图11-B为硅酸锰(在中性(PH6-7)反应条件下合成)的电子自旋共振(ESR)光谱分析图。
图11-C为硅酸锰(在中性(PH6-7)反应条件下合成)的X光衍射(XRD)样品图。
图12-A为使用扫描电子显微镜(SEM)所附的能谱仪(EDAX)的硅酸锰(在极酸性反应条件(PH2以下)及更高温度70℃至90℃下合成)的成分分析图。
图12-B为硅酸锰(在极酸性反应条件(PH2以下)及更高温度70℃至90℃下合成)的电子自旋共振(ESR)光谱分析图。
图12-C为硅酸锰(在极酸性反应条件(PH2以下)及更高温度70℃至90℃下合成)的X光衍射(XRD)样品图。
图13-A为使用扫描电子显微镜(SEM)所附的能谱仪(EDAX)的硅酸锆(在中性(PH6-7)反应条件下合成)的成分分析图。
图13-B为硅酸锆(在中性(PH6-7)反应条件下合成)的电子自旋共振(ESR)光谱分析图。
图13-C为硅酸锆(在中性(PH6-7)反应条件下合成)的X光衍射(XRD)样品图。
图14-A为使用扫描电子显微镜(SEM)所附的能谱仪(EDAX)的硅酸锆(在极酸性反应条件(PH2以下)及更高温度70℃至90℃下合成)的成分分析图。
图14-B为硅酸锆(在极酸性反应条件(PH2以下)及更高温度70℃至90℃下合成)的电子自旋共振(ESR)光谱分析图。
图14-C为硅酸锆(在极酸性反应条件(PH2以下)及更高温度70℃至90℃下合成)的X光衍射(XRD)样品图。
具体实施方式
通过SEM/EDAX(ESEM，XL-30)，ESR(JEOL，JES-FA-200)，及XRD(PHILIPS，PW-1830)分析功能性过渡金属硅酸盐以了解成分、结构等详细情况。
现在申请人以实例和图解的方式提供本发明下述的详细说明，这不应该解释为对本发明范围的任何方式的限制。
硅酸铜的合成
用下面的例子对硅酸铜的合成进行详细说明。
1. 在酸性反应条件下硅酸铜的合成：
10ml硅酸根/钠比为2∶1的硅酸钠溶液(0.5g/ml)加入到100ml的氯化铜溶液中(Cucl22H2O，0.5g/ml)。反应条件为酸性。
去除上清后得到的最终的沉淀用蒸馏水或去离子水彻底洗涤后进行干燥。
利用扫描电子显微镜(SEM)所附的能谱仪(EDAX)分析硅酸铜并进一步用AAS或ICP-AES进行分析验证，表明硅酸根/铜比为1∶5.15(图1-A)。
利用电子自旋共振波谱仪分析硅酸铜，结果所得的特征峰值g列于下面(如图1-B和表1所示)。
A)4.32481 B)2.55205 C)2.31749 D)2.08807 E)2.04673
硅酸铜的X射线衍射分析结果如图4所示有8个峰，其中有3个显著的峰，这三个峰的峰高(counts/s)和角度(°2theta)列于下面(如图1-C和表1所示)。
1)2128.25和16.28197 2)1593.74和32.29018 3)1470.73和39.79307
当500mg的这种物质通过和1升含砷2.5ppmm的砷酸钠溶液进行混合处理时，硅酸铜去除的砷达到42.5％(表1)。
当10mg硅酸铜加入到1升受大肠菌污染的饮用水中时，硅酸铜从饮用水中杀灭了2.72×105的大肠菌(表1)。
当硅酸铜(0.25％)与细菌培养液混合在一起时，硅酸铜抑制例如为大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、枯草杆菌的革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的生长。
在培养基中0.125％甚至0.06％浓度的硅酸铜就抑制大肠杆菌的生长(表4)。
用0.25％的硅酸铜混入真菌的培养基中，硅酸铜对a)齐整小核菌、b)立枯丝核菌、c)尖孢镰刀菌和d)稻瘟病菌的生长抑制分别达到了32.93、73.2，、76.8和100％(表6)。
用噬菌体对硅酸铜滤过性消毒的性能进行分析，用硅酸铜杀灭病毒。
本研究所用的噬菌体，它们的等电点(pl)和它们的宿主如下：MS2(ATCC155597-B1)，pl 3.9，大肠杆菌C-3000(ATCC 15997)；NX-174(ATCC 13706-B1)pl6.6，大肠杆菌(ATCC 13706)；和PRD-1，pl 4.2，鼠伤寒沙门氏菌(ATCC 19585)。利用其宿主和Snustad，S.A.和D.S.Dean描述的软琼脂覆盖层(Genetic experiments withbacterial viruses，1971，W.H.Freeman and Co.，San Francisco)以蚀斑形成单位(PFU)化验噬菌体。
分批吸附研究：
无菌称量300毫克的硅酸铜放入三个无菌的50ml锥底离心管的每一个中。等份的噬菌体加入到100ml无菌去离子水(DI，pH 7.8-8.4)获得最终接近105pfu/ml的浓度。三个含有上述物质的试管中的每一个加入15毫升接种的去离子水。对照试管含有接种的去离子水不含上述物质。密封试管然后放在旋转混合器上中等速度(0.8rps)10分钟。移去试管3000g离心5分钟。移除悬浮的部分和对照接种去离子水，梯度稀释，用上述各种噬菌体进行化验。
硅酸铜去除越90％的例如为MS-2，X174和PRD-1的噬菌体病毒。
当硅酸铜(500mg)加入到溶于水中的三卤甲烷(例如氯仿、1，1，1-三氯乙烷、四氯乙烯、三氯乙烷、溴二氯乙烷(bromodichloroethane)、二溴氯乙烷(dibromochloroethane)、四氯乙烯、三溴甲烷和1，2，dichloro-3-bromopropane)中时，硅酸铜显现了去除化学污染的性能。充分的混合8.950ppm的三卤甲烷溶液后，沉淀硅酸铜后的上清分析表明硅酸铜去除了三卤甲烷。硅酸铜从8.95ppm的三卤甲烷去除了5.4ppm的三卤甲烷(如表8所示)。
2. 在酸性和高温(70℃-90℃)条件下硅酸铜的合成：
50ml硅酸根/钠比为1∶1的硅酸钠溶液(0.5g/ml)加入到100ml氯化铜溶液(0.5g/ml)中。彻底混合后加热反应物至70℃-90℃并过夜保持12小时。所得沉淀用蒸馏水或去离子水彻底洗涤并在烘箱中100℃干燥。
利用扫描电子显微镜所附的能谱仪(EDAX)分析硅酸铜并进一步用AAS或ICP-AES分析验证(图2-A)，表明硅酸根与铜的比为1∶0.78.
利用电子自旋共振波谱仪分析硅酸铜，结果所得的特征峰值g列于下面(如图2-B和表1所示)。
A)2.23480 B)2.06456
硅酸铜的X射线衍射分析结果如图6所示有7个峰，其中有3个显著的峰，这三个峰的峰高(counts/s)和角度(°2theta)列于下面(如图2-C和表1所示)。
1)835.63和16.20057 2)706.74和32.23910 3)502.52和39.57159
当500mg的这种物质通过和1升含砷2.5ppmm的砷酸钠溶液进行混合处理时，硅酸铜去除的砷达到55.8％(如表1所示)。
当10mg硅酸铜加入到1升受大肠菌污染的饮用水中时，硅酸铜从饮用水中杀灭了2.72×105的大肠菌(表1)。
3. 中性反应条件下(pH：6-7)硅酸铜的合成：
适量的硅酸根/钠比为1∶1的硅酸钠溶液(0.5g/ml)加入到100ml氯化铜溶液(0.5g/ml)中获得中性pH条件。用蒸馏水或去离子水彻底洗涤后去除上清并干燥得到含有硅酸铜的最终沉淀。
利用扫描电子显微镜所附的EDAX分析硅酸铜并进一步用AAS或ICP-AES进行分析验证，表明硅酸根/铜比为1∶1(图3-A)。
利用电子自旋共振波谱仪分析硅酸铜，结果所得的特征峰值g列于下面(如图3-B和表1所示)。
A)3.10383 B)2.36522 C)2.0467 D)1.21887 E)0.96688
对硅酸铜进行X-射线衍射分析，得到如图3-C所示的6个峰，其中显示了3个显著的峰，这3个峰的高度(counts/s)和角度(°2θ)显示如下(如图3-C和表1所示)：
1.940.90和16.19577
2.764.43和32.29276
3.694.85和39.77809
用1升从砷酸钠中制备的2.5ppm砷溶液与硅酸铜材料500mg进行混合处理，上述硅酸铜去除的砷达到27.7％(表1)。
向污染了大肠菌的1升饮用水中加入10mg硅酸铜，可杀灭2.72×105个大肠菌(表1)。
该硅酸铜可抑制真菌生长，如a)齐整小核菌、b)立枯丝核菌、c)尖孢镰刀菌、d)稻瘟病菌(表6)，硅酸铜在真菌生长培养基中的浓度为0.25％时，可分别达到24.7％、59.0％、68.3％和88.5％的抑菌率。
4. 在基本反应条件下合成硅酸铜(pH：10-11)
向100ml氯化铜溶液(0.5g/ml)中加入硅酸根∶钠为1∶1的所需量的硅酸钠溶液(0.5g/ml)，得到基本的pH条件(10-11pH)。除去上清液，用蒸馏水或去离子水彻底洗涤后干燥，即得到最终的沉淀物。
使用扫描电子显微镜所附的能谱仪(EDAX)对硅酸铜进行分析，并进一步通过AAS或者ICP-AES进行分析确认，结果显示硅酸根与铜的比例为1∶0.83(图4-A)。
用电子自旋共振波谱仪对硅酸铜进行分析，得到特有的g值峰，结果显示如下(如图4-B和表1所示)：
A)3.71806 B)3.23001 C)2.61681
对硅酸铜进行X-射线衍射分析，得到如图4-C所示的3个峰，其中显示了1个显著的峰，该峰的高度(counts/s)和角度(°2θ)如下(如图4-C和表1所示)：
1)152.74和26.64983
用1升从砷酸钠中制备的2.5ppm砷溶液与硅酸铜材料500mg进行混合处理，该硅酸铜去除的砷达到8％。
向污染了大肠菌的1升饮用水中加入250mg硅酸铜，只能杀灭2.72×105个大肠菌的21.69％(表1)。
5. 在极其酸性反应条件(小于pH2)下向反应介质中加入10ml 36％HCl来合成硅 酸铜
向100ml氯化铜溶液(0.5g/ml)中加入10ml 36％的分析纯盐酸。向该酸性氯化铜溶液中加入50ml硅酸∶钠为1∶1的硅酸钠溶液(0.5g/ml)。充分混合后，将反应物加热到70℃-90℃，并维持过夜12小时。用蒸馏水或去离子水大量洗涤并在烘箱内100℃干燥后得到沉淀物。
使用扫描电子显微镜所附的能谱仪(EDAX)对硅酸铜进行分析，并进一步通过AAS或者ICP-AES进行分析确认，结果显示硅酸根与铜的比例为1∶0.53(图5-A)。
用电子自旋共振波谱仪对硅酸铜进行分析，得到特有的g值峰，结果显示如下(如图5-B和表1所示)：
A)2.18421 B)2.06874 C)1.21231
对上述硅酸铜进行X-射线衍射分析，得到如图5-C所示的6个峰，其中显示了3个显著的峰，这3个峰的高度(counts/s)和角度(°2θ)显示如下(如图5-C和表1所示)：
1)400.70和16.19872
2)394.77和32.27956
3)330.02和39.71761
用1升从砷酸钠中制备的2.5ppm砷溶液与硅酸铜材料500mg进行混合处理，该硅酸铜去除的砷达到42％(表1)。
向污染了大肠菌的1升饮用水中加入10mg硅酸铜，可以杀灭2.72×105个大肠菌(表1)。
6. 在极其酸性反应条件(小于pH2)下向反应介质中加入20ml 36％HCl来合成 硅酸铜
向100ml氯化铜溶液(0.5g/ml)中加入20ml 36％的分析纯盐酸。向该酸性氯化铜溶液中加入50ml硅酸根∶钠为1∶1的硅酸钠溶液(0.5g/ml)。充分混合后，将反应物加热到70℃-90℃，并维持过夜12小时。用蒸馏水或去离子水大量洗涤并在烘箱内100℃干燥后得到沉淀物。
使用能谱仪(EDAX)外加扫描电子显微镜所附对硅酸铜进行分析，并进一步通过AAS或者ICP-AES进行分析确认，结果显示硅酸根与铜的比例为1∶0.34(图6-A)。
用电子自旋共振波谱仪对硅酸铜进行分析，得到特有的g值峰，结果显示如下(如图6-B和表1所示)：
A)2.15561 B)2.03614
对上述硅酸铜进行X-射线衍射分析，得到如图6-C所示的7个峰，其中显示了3个显著的峰，这3个峰的高度(counts/s)和角度(°2θ)显示如下(如图6-C和表1所示)：
1)541.23和16.26305
2)414.21和32.36589
3)365.45和39.85131
用1升从砷酸钠中制备的2.5ppm砷溶液与硅酸铜材料500mg进行混合处理，该硅酸铜去除的砷达到27.7％。
向污染了大肠菌的1升饮用水中加入10mg硅酸铜，可杀灭2.72×105个大肠菌(表1)。
硅酸锌的合成
7). 在中性反应条件(pH：6-7)下合成硅酸锌
向100ml氯化锌溶液(ZnCl2，0.5g/ml)中加入适量的硅酸根∶钠为2∶1的硅酸钠溶液(0.5g/ml)，得到中性PH条件。除去上清液，用蒸馏水或去离子水彻底洗涤后干燥，即得到最终的含有硅酸锌的沉淀物。
使用扫描电子显微镜所附的能谱仪(EDAX)对硅酸铜进行分析，并进一步通过AAS或者ICP-AES进行分析确认，结果显示硅酸根与锌的比例为1∶12.13(图7A)。
用电子自旋共振波谱仪对硅酸锌进行分析，得到特有的g值峰，结果显示如下(如图7-B和表2所示)：
A)5.49809 B)4.55342 C)2.54593 D)2.10091 E)2.05499
对上述硅酸铜进行X-射线衍射分析，得到如图7-C所示的8个峰，其中显示了3个显著的峰，这3个峰的高度(counts/s)和角度(°2θ)显示如下(如图9和表2所示)：
1)444.15和32.75904
2)307.02和59.58455
3)263.36和28.27636
用1升从砷酸钠中制备的2.5ppm砷溶液与硅酸锌材料1.0g进行混合处理，该硅酸铜去除的砷达到98.7％(表2)。
向污染了大肠菌的1升饮用水中加入250mg硅酸锌，可杀灭2.72×105个大肠菌中的96％。(表2)。
生长培养基中所含的0.25％硅酸锌具有抑制金黄色葡萄球菌生长的杀菌特性(如表5所示)。
8) 在极其酸性反应条件(小于pH2)下合成硅酸锌
向100ml氯化锌溶液(0.5g/ml)中加入10ml 36％的分析纯盐酸。向含有氯化锌的盐酸溶液中加入50ml硅酸根∶钠为2∶1的硅酸钠溶液(0.5g/ml)。充分混合后，将反应物加热到70℃-90℃，并维持过夜12小时。用蒸馏水或去离子水充分洗涤并干燥后得到含有硅酸锌的最终沉淀物。
使用扫描电子显微镜所附的能谱仪(EDAX)对硅酸锌进行分析，并进一步通过AAS或者ICP-AES进行分析确认，结果显示硅酸根与锌的比例为1∶2.46(图8-A)。
用电子自旋共振波谱仪对硅酸锌进行分析，得到特有的g值峰，结果显示如下(如图8-B和表2所示)：
A)4.38410 B)4.01910 C)2.53191 D)1.87886 E)2.01793
对上述硅酸锌进行X-射线衍射分析，得到如图8-C所示的26个峰，其中显示了3个显著的峰，这3个峰的高度(counts/s)和角度(°2θ)显示如下(如图8-C和表2所示)：
1)2079.88和11.07467
2)835.44和33.52527
3)664.98和32.88120
将1升从砷酸钠中制备的2.5ppm砷溶液与硅酸锌材料1.0g进行混合处理，该硅酸锌去除的砷达到72.3％(表2)。
向污染了大肠菌的1升饮用水中加入250mg硅酸锌，可杀灭2.72×105个大肠菌中的99％(表2)。
硅酸银的合成
9). 在中性反应条件(6-7pH)下合成硅酸银
将100ml硝酸银溶液(AgNO3，0.5g/ml)和所需量的二氧化硅∶过渡金属为2∶1的硅酸钠溶液(1∶1＝钠∶二氧化硅，0.5g/ml)混合，得到反应的中性PH。将反应物彻底混合，轻轻倒出上清液，得到最终的沉淀物。该沉淀物用蒸馏水或去离子水充分洗涤后在烘箱内100℃干燥。
使用扫描电子显微镜所附的能谱仪(EDAX)对硅酸银进行分析，并进一步通过AAS或者ICP-AES进行分析确认，结果显示硅酸根与银的比例为1∶19.5(图9-A)。
用电子自旋共振波谱仪对硅酸银进行分析，得到特有的g值峰，结果显示如下(如图9-B和表2所示)：
A)4.36796 B)2.37847 C)3.95509 D)2.04657
对上述硅酸银进行X-射线衍射分析，得到如图9-C所示的19个峰，其中显示了3个显著的峰，这3个峰的高度(counts/s)和角度(°2θ)显示如下(如图9-C和表2所示)：
1)3945.11和32.29885
2)2421.27和46.27446
3)1835.66和27.89129
用1升从砷酸钠中制备的2.5ppm砷溶液与硅酸银材料1.0g进行混合处理，该硅酸银去除的砷仅达到4.5％(表2)。
向污染了大肠菌的1升饮用水中加入5mg硅酸银，可杀灭2.72×105个大肠菌。(表2)。
10). 在酸性反应条件(pH：2)下合成硅酸银
向50ml硝酸银溶液(0.5g/ml)中加入8ml硝酸溶液(69-70％)。向这一酸性的硝酸银溶液中加入所需量的二氧化硅∶过渡金属为2∶1的硅酸钠溶液(1∶1＝钠∶二氧化硅，0.5g/ml)。充分混合后，将反应物加热到70℃-90℃，并维持过夜12小时。最终沉淀物用蒸馏水或去离子水充分洗涤后在烘箱内100℃干燥。
使用扫描电子显微镜所附的能谱仪(EDAX)对硅酸银进行分析，并进一步通过AAS或者ICP-AES进行分析确认，结果显示硅酸根与银的比例为1∶1.04(图10-A)。
用电子自旋共振波谱仪对硅酸银进行分析，得到特有的g值峰，结果显示如下(如图10-B和表2所示)：
A)4.37171 B)4.04714 C)1.98189
对上述硅酸银进行X-射线衍射分析，得到如图10-C所示的19个峰，其中显示了3个显著的峰，这3个峰的高度(counts/s)和角度(°2θ)显示如下(如图10-C和表2所示)：
1)2217.87和29.33483
2)684.55和47.68093
3)674.27和42.31091
将1升从砷酸钠中制备的2.5ppm砷溶液与硅酸银材料1.0g进行混合处理，该硅酸银去除的砷达到99.0％(表2)。
向污染了大肠菌的1升饮用水中加入5mg硅酸银，可杀灭2.72×105个大肠菌(表2)。
硅酸锰的合成
11). 在中性反应条件(pH：6-7)下合成硅酸锰
将100ml氯化锰溶液(Mncl2 4H20，0.5g/ml)和所需量的硅酸钠溶液(1∶1＝钠∶二氧化硅，0.5g/ml)混合，得到中性PH(6-7)的反应介质。将反应物彻底混合，轻轻倒出上清液，得到最终的沉淀物。该沉淀物用蒸馏水或去离子水充分洗涤后在烘箱内100℃干燥。
使用扫描电子显微镜所附的能谱仪(EDAX)对硅酸锰进行分析，并进一步通过AAS或者ICP-AES进行分析确认，结果显示硅酸根与锰的比例为1∶1.94(图11-A)。
用电子自旋共振波谱仪对硅酸锰进行分析，得到特有的g值峰，结果显示如下(如图11-B和表2所示)：
A)1.93412 B)2.06655
对上述硅酸锰进行X-射线衍射分析，得到如图11-C所示的5个峰，其中显示了1个显著的峰，这个峰的高度(counts/s)和角度(°2θ)显示如下(如图11-C和表2所示)：
a)148.04和30.65087
用1升从砷酸钠中制备的2.5ppm砷溶液与硅酸锰材料1.0g进行混合处理，该硅酸锰去除的砷达到12.4％(表2)。
向污染了大肠菌的1升饮用水中加入500mg硅酸锰，可杀灭2.72×105个大肠菌中的51％。(表2)。
12). 在极其酸性反应条件(小于pH2)下合成硅酸锰
向100ml氯化锰溶液(0.5g/ml)中加入10ml 36％的盐酸。向这一酸性的氯化锰溶液中加入50ml硅酸钠溶液(1∶1＝钠∶二氧化硅，0.5g/ml)。充分混合后，将反应物加热到70℃-90℃，并维持过夜12小时。最终沉淀物用蒸馏水或去离子水充分洗涤后在烘箱内100℃干燥。
使用扫描电子显微镜所附的能谱仪(EDAX)对硅酸锰进行分析，并进一步通过AAS或者ICP-AES进行分析确认，结果显示硅酸根与锰的比例为1∶1.09(图12-A)。
用电子自旋共振波谱仪对硅酸锰进行分析，得到特有的g值峰，结果显示如下(如图12-B和表2所示)：
A)4.34636 B)4.17458 C)2.18228 D)2.11243 E)2.05491 F)1.999661
对上述硅酸锰进行X-射线衍射分析，得到如图12-C所示的1个峰，其中显示了1个显著的峰，这个峰的高度(counts/s)和角度(°2θ)显示如下(如图12-C和表2所示)：
a)32.88和24.65599
将1升从砷酸钠中制备的2.5ppm砷溶液与硅酸锰材料1.0g进行混合处理，该硅酸锰去除的砷达到10.3％(表2)。
向污染了大肠菌的1升饮用水中加入500mg硅酸锰，可杀灭2.72×105个大肠菌中的58％。(表2)。
硅酸锆的合成
13). 在中性反应条件(pH：6-7)下合成硅酸锆
将所需量的硅酸钠溶液(1∶1＝钠∶二氧化硅，0.5g/ml)加入到100ml氯氧化锆溶液(ZrOCl28H2O，0.5g/ml)，得到中性PH。加入后，将反应物彻底混合，轻轻倒出上清液，得到最终的沉淀物。该沉淀物用蒸馏水或去离子水充分洗涤后在烘箱内100℃干燥。
使用扫描电子显微镜所附的能谱仪(EDAX)对硅酸锆进行分析，并进一步通过AAS或者ICP-AES进行分析确认，结果显示硅酸根与锆的比例为1∶2.90(图13-A)。
用电子自旋共振波谱仪对硅酸锆进行分析，得到特有的g值峰，结果显示如下(如图13-B和表2所示)：
A)4.42797 B)4.18272 C)2.24547 D)2.30425 E)2.18961 F)1.23086
对上述硅酸锆进行X-射线衍射分析，如图13-C所示没有峰出现。
用1升从砷酸钠中制备的2.5ppm砷溶液与硅酸锆材料1.0g进行混合处理，该硅酸锆去除的砷达到28.9％(表2)。
向污染了大肠菌的1升饮用水中加入250mg硅酸锆，可杀灭2.72×105个大肠菌中的2％。(表2)。
14). 在极其酸性反应条件(小于pH2)下合成硅酸锆
向100ml氯氧化锆溶液中加入10ml 36％的盐酸和50ml的硅酸钠溶液(1∶1＝钠∶二氧化硅，0.5g/ml)并混匀。在充分混合后，将反应物加热到70℃-90℃，并维持过夜12小时。最终沉淀物用蒸馏水或去离子水充分洗涤后在烘箱内100℃干燥。
使用扫描电子显微镜所附的能谱仪(EDAX)对硅酸锆进行分析，并进一步通过AAS或者ICP-AES进行分析确认，结果显示硅酸根与锆的比例为1∶0.77(图14-A)。
用电子自旋共振波谱仪对硅酸锆进行分析，得到特有的g值峰，结果显示如下(如图14-B和表2所示)：
A)4.37236 B)2.82039 C)1.92596 D)1.21652 E)1.02930 F)0.93795
对上述硅酸锆进行X-射线衍射分析，得到如图14-C所示的1个峰，其中显示了1个显著的峰，这个峰的高度(counts/s)和角度(°2θ)显示如下(如图14-C和表2所示)：
A)84.80和10.89433
将1升从砷酸钠中制备的2.5ppm砷溶液与硅酸锆材料1.0g进行混合处理，该硅酸锆去除的砷达到54.5％(表2)。
向污染了大肠菌的1升饮用水中加入250mg硅酸锆，可杀灭2.72×105个大肠菌中的98％。(表2)。
下面根据用固定的功能性过渡金属硅酸盐进行的试验对本发明做出详细说明。
15) 固定在活性氧化铝(尺寸：大于1000微米)上的功能性过渡金属硅酸盐对砷 的去除
将250ml砷酸钠溶液(含2.12ppm砷)以10ml/min流量通过10×1cm柱。使用ICP-AES和/或AAS测定所处理溶液中的砷含量。
如表8所示，固定功能性过渡金属硅酸盐可极大的吸附砷。
固定在活性氧化铝上的硅酸铜去除了90.10％的砷含量。
固定在活性氧化铝上的硅酸锌去除了91.98％的砷含量。
固定在活性氧化铝上的硅酸锰去除了58.96％的砷含量。固定在活性氧化铝上的硅酸锆去除了13.08％的砷含量。
16) 固定在不同尺寸活性氧化铝上的功能性过渡金属硅酸盐对砷的去除
将1000ml砷酸钠溶液(含2.4ppm砷)以10ml/min流量通过10×1cm柱。对固定在不同尺寸活性氧化铝颗粒(500微米和1000微米尺寸)上的功能性过渡金属硅酸盐进行检测。使用ICP-AES和/或AAS测定所处理溶液中的砷含量。
固定在活性氧化铝(500微米)上的硅酸铜去除了高达95.58％的砷含量，而固定在活性氧化铝(1000微米)上的硅酸铜去除了86.05％的砷含量。
17) 固定在agropolymer上的功能性过渡金属硅酸盐的砷去除特性
将250ml砷酸钠溶液(含500ppb砷)以1ml/min流量通过含有固定于农用聚合物(agropolymer)的250mg硅酸铜的柱。使用ICP-AES和/或AAS测定所处理溶液中的砷含量。
如表11所示，固定在agropolymer上的功能性过渡金属硅酸盐可极大的吸附砷。
固定在agropolymer上的硅酸铜去除了56.48％的砷含量。
18) 物理固定在石英砂上的功能性过渡金属硅酸盐的净化特性
将包含过渡性金属盐的溶液加到石英砂(250-500微米尺寸)中制备固定的功能性过渡金属硅酸盐，然后与硅酸钠反应获得固定在石英砂上的功能性过渡金属硅酸盐。没有固定的、未结合的剩余基质经蒸馏水或去离子水洗涤去除。将250ml砷酸钠溶液(含2.12ppm砷)以10ml/min流量通过含硅酸盐的10×1cm柱。使用ICP-AES和/或AAS测定所处理溶液中的砷含量。
如表12所示，包在石英砂表面上的功能性过渡金属硅酸盐可极大的吸附砷。
硅酸铜、硅酸锌、硅酸锰和硅酸锆分别可去除35％、48.58％、18.87％和8.1％的砷，而石英砂可去除1.88％的砷(对照)。
19) 固定在活性氧化铝和农用聚合物(agropolymer)上的功能性过渡金属硅酸盐 的除汞特性
将固定在活性氧化铝和农用聚合物(agropolymer)上的功能性过渡金属硅酸盐以mg/ml剂量的1升溶液批量模式分别与含汞的溶液(224.21ppb汞含量)进行反应。这些材料在含汞溶液中充分混合1小时，使用AAS(石墨炉所附的提水罐)测定处理后的汞含量(ppb)。
固定功能性过渡金属硅酸盐将上述溶液中的汞去除到测定限值以下(如表13所示)
20) 固定功能性过渡金属硅酸盐的除蛋白特性
将100ml小牛血清白蛋白(BSA)溶液(含1mg/ml BSA)通过装有固定在农用聚合物(agropolymer)上的功能性过渡金属硅酸盐的2×1cm柱，利用Lowry方法对所处理溶液中的蛋白含量进行估测，来检测和上述固定功能性过渡金属硅酸盐结合的蛋白。
如表14所示，上述固定功能性过渡金属硅酸盐可去除蛋白。
固定在农用聚合物(agropolymer)上的硅酸银吸附了10mg的BSA蛋白，固定在农用聚合物(agropolymer)上硅酸铜和硅酸锌分别吸附了15.4mg和3mg的BSA蛋白。总反应体积为100ml，含100mg BSA蛋白。
21) 固定在agropolymer上的功能性过渡金属硅酸盐的杀虫剂去除特性
将含有硫丹、氯氰菊酯和毒死蜱各10ppm的溶液以0.5ml/min的流量通过含有1克固定硅酸铜(固定在活性氧化铝和农用聚合物(agropolymer))的柱。通过G.C.-ECD/pFPD方法测定所处理溶液中的杀虫剂含量。
如表15所示，固定在活性氧化铝和农用聚合物(agropolymer)上的硅酸铜可去除诸如硫丹、氯氰菊酯和毒死蜱的杀虫剂。
固定在活性氧化铝上的硅酸铜分别去除硫丹59.7％、氯氰菊酯62.4％和毒死蜱46.6％。
固定在农用聚合物(agropolymer)上的硅酸铜分别去除硫丹61.7％、氯氰菊酯83.4％和毒死蜱49.1％。
22) 固定在活性氧化铝上的功能性过渡金属硅酸盐的除菌(大肠菌)特性
将含大肠菌(5×105)的500ml水以10ml/min的流量通过10cm长的固定有功能性过渡金属硅酸盐的活性氧化铝柱。
通过测定含细菌生长培养基的陪替氏平板上的细菌菌落数来测定污染情况。
如表6所示，固定功能性过渡金属硅酸盐可明显的去除大肠菌。硅酸银、硅酸铜分别去除的大肠菌含量达到98％和83％。固定在活性氧化铝上的硅酸锌去除的大肠菌含量达到43％。
23) 固定在农用聚合物(agropolymer)上的功能性过渡金属硅酸盐的除菌特性
将含大肠菌的水以10ml/min的流量通过250mg含(固定在农用聚合物(agropolymer)上的功能性过渡金属硅酸盐)的柱。在含细菌生长培养基的陪替氏平板上检测所处理溶液的菌落数。
如表17所示，结果表明固定功能性过渡金属硅酸盐去除了水中的大肠菌。
固定在农用聚合物(agropolymer)上的硅酸铜分别从含大肠菌的2000ml、2500ml和3000ml水中去除大肠菌(所处理水中的大肠菌浓度为4×104/升)99％、97.45％和94.87％。但是固定在农用聚合物(agropolymer)上的硅酸银从含大肠菌的3000ml水中去除的大肠菌达到99％。固定在农用聚合物(agropolymer)上的硅酸锌分别从污染了大肠菌的1000ml、1500ml和2000ml水中去除了含量为61.90％，14.28％和4.76％的大肠菌。
24) 固定在氧化铝、纤维素上的功能性过渡金属硅酸盐的除菌特性
将含有大肠菌的水通过固定在柱形式上的功能性过渡金属硅酸盐。检测这种固定在氧化铝、纤维素上的功能性过渡金属硅酸盐的除菌特性。将含大肠菌的水以5ml/min的流量通过固定功能性过渡金属硅酸盐柱。
通过测定含细菌生长培养基的陪替氏平板上的菌落数来检测污染情况。
结果如表18所示，固定功能性过渡金属硅酸盐去除了水中的大肠杆菌。
固定在氧化铝上的硅酸铜(柱中装有1g)从含大肠杆菌(1.15×105)的250ml水中去除的大肠杆菌达到93.47％，固定在纤维素上的硅酸铜(柱中装有0.97g)从含大肠杆菌(1.38×105)的250ml水中去除的大肠杆菌达到93.71％。
25) 固定在石英砂上的功能性过渡金属硅酸盐的除菌特性
将含大肠菌的500ml水以10ml/min的流量通过涂覆在石英砂上的功能性过渡金属硅酸盐的10×1cm柱。
通过测定含细菌生长培养基的陪替氏平板上的菌落数来检测污染情况。
固定在石英砂上的功能性过渡金属硅酸盐去除了大肠菌。固定在石英砂上的硅酸铜去除细菌的量为83％，而固定在石英砂上的硅酸锌去除细菌的量为34％。固定在石英砂上的硅酸锰和固定在石英砂上的硅酸锆去除的大肠菌分别达到5％和6％(表19)。
26) 使用固定功能性过渡金属硅酸盐从长时间(6个月)存放的水中去除真菌(曲 霉菌类)
将市场上流通的包装饮用水存放6个月，让其受到例如真菌的微生物的污染。观察到该存放的水被真菌污染后，进行本试验来确定固定功能性过渡金属硅酸盐对真菌的去除特性。将1升污染了真菌的水以10ml/min的流量通过固定在农用聚合物(agropolymer)上的2×1cm柱。将已处理的和未处理的溶液倒入含真菌生长培养基的陪替氏平板，来显示生长后的真菌。
固定在农用聚合物(agropolymer)上的硅酸铜从存放的饮用水中去除了真菌(曲霉菌类)(表20)。
27) 固定功能性过渡金属硅酸盐去除原生动物(微小隐孢子虫)的特性
无菌称取固定在农用聚合物(agropolymer)上的功能性过渡金属硅酸盐1g，装入10×1cm玻璃柱内。在柱底部装有玻璃棉，以防止上述材料从柱中流走。在将柱润湿前后轻轻拍打柱，保证其所装的材料均匀。使用master flex L/S电脑控制驱动泵(Cole-Palrer仪器公司，Barrington，IL，美国)将3升去离子水以15ml/min流量通过柱，来冲洗柱内材料。将1毫升原生动物存储液(2×107)加到200ml无菌去离子水(DI，pH.8-8.4)中。然后使用上面的泵将接种后的去离子水以5ml/min的流量通过柱，在接种的去离子水通过20、50和80ml后收集从柱中流入和流出的部分。通过免疫荧光测定法(IFA)对样品中的卵囊计数。简单地说，就是用赛多利斯(Sartorius)纤维素乙酸膜过滤器将样品过滤，并用带有FITC标记的抗原生质单克隆抗体(Crypt-o-Glow，waterborne，Inc New Orleans，La)染色。然后过滤器用乙醇系列(20、40、80、90％)脱水，并用落射荧光显微镜观察。对卵囊计数，然后计算出各样品的浓度。(表21)。
固定在农用聚合物的硅酸铜明显地去除了微小隐孢子虫(表21)。
a.固定功能性过渡金属硅酸盐去除病毒的特性
b.固定功能性过渡金属硅酸盐去除大肠杆菌O157：h7(atcc 110195-b1)的特性
以下过程是用来测定去除病毒和细菌的特性。
病毒的制备
根据Berg Etal.(1984)的方法制备病毒脊髓灰质炎病毒Lsc1。将酶解布法罗绿猴(Buffalo Green Monkey(BGM))细胞和最小基本培养基(MEM，Cellgro0，MediatechInc.，Cat#10010179)接种到组织培养瓶(T-182)中，该培养基包含earl′s盐、L-谷氨酸、100u盘尼西林G、100u链霉素、0.25μg/ml两性霉素B、100mm HEPES和10％胎牛血清(FBS)。培养瓶在36℃培养箱中培养48小时，形成连续的细胞单层。然后用磷酸盐缓冲液(PBS)将培养瓶的细胞单层漂洗两遍，用于病毒接种，将脊髓灰质炎病毒Lsc 1(ATCC VR-59)部分接种到含有连续单层的T-182培养瓶中。让病毒部分在细胞单层内培养40min。之后，将35ml含earl′s盐、L-谷氨酸、100u盘尼西林G、100u链霉素、0.25μg/ml两性霉素B、100mm HEPES的MEM加入每个培养瓶中。这些培养瓶在36℃培养36小时。
这时候＞90+的单层细胞出现明显的细胞病变效应(CPE)。然后将这些保温瓶冷冻-解冻(2×)，并10,000g离心20分钟。之后收集上清液，等分样品、滴定测量，70℃保存备用。
根据Smith和Gerba(1982)所述的方法来制备轮状病毒。简单地说，就是将酶解MA-104(ATCC Crl-2378)细胞和最小基本培养基(MEM，Cellgro，Mediatech Inc.，Cat#10010179)接种到组织培养瓶(T-182)中，该培养基包含earl′s盐、L-谷氨酸、100u盘尼西林G、100u链霉素、0.25μg/ml两性霉素B、100mm HEPES和10％胎牛血清(FBS)。培养瓶在36℃培养箱中培养48小时，形成连续的细胞单层。然后用磷酸盐缓冲液(PBS)将培养瓶的细胞单层漂洗两遍，用于病毒接种。
将部分轮状病毒SA 11(ATCC VR-899)接种到含有连续单层的T-182培养瓶中。让病毒在细胞单层上培养40min。之后，将35ml含earl′s盐、L-谷氨酸、100u盘尼西林G、100u链霉素、0.25μg/ml两性霉素B、5mg/L胰岛素、100mm HEPES的MEM加入每个培养瓶中。这些培养瓶在36℃培养6-8天。这时候＞90+的单层细胞出现明显的细胞病变效应(CPE)。然后将这些保温瓶冷冻-解冻(2X)，并10,000g离心20分钟。之后收集上清液，等分样品、滴定测量，70℃保存备用。
病毒计数
让脊髓灰质炎病毒1(Lsc1)生长后，用琼脂覆层法(Berg et al.，1984)在布法罗绿猴肾(BGM)细胞上测定pfu。简单的说，就是将样品冷冻，再在4℃缓慢解冻。取部分样品接种到新近长满的(2-3天)连续单层BGM细胞。向T-25培养瓶的单层细胞中加入1.0ml接种物，T-75瓶中加入3.0ml接种物，T-182中加入6.0ml接种物。加入的样品用无菌PBS稀释10倍，取稀释后的样品1.0ml接种到T-25瓶的单层细胞上。让样品在单层细胞上培养40分钟。将含有8％FBS和0.1％中性红的2XeMEM和溶化后的2.2％无菌Bacto琼脂等体积混合。然后将培养基加到每个接种瓶中，让琼脂在单层上凝固。之后将培养瓶在36℃培养2-5天，使其形成空斑并用于计数。测定的结果如表-20所示。
测定轮状病毒SA11在MA-104细胞上的最可能的数目。简要地说，就是将获得的样品接种到新近长满的(2-3天)连续单层MA-104细胞。在接种之前，用无菌PBS漂洗培养瓶中的单层细胞两次。向T-25培养瓶的单层细胞中加入1.0ml接种物，T-75瓶中加入3.0ml接种物，T-182中加入6.0ml接种物。加入的样品用无菌PBS稀释10倍，取稀释后的样品1.0ml接种到T-25瓶的单层细胞上。用胰岛素将所有的接种物的浓度调到5mg/ltr，然后让它们在单层细胞上培养40分钟。接种后，将eMEM、L-谷氨酸、100u盘尼西林G、100u链霉素、0.25μg/ml两性霉素B、5mg/ltr胰岛素和100mmHEPES加到每个接种瓶中。然后让这些瓶在36℃培养7-10、2-5天，形成CPE。测定的结果如表-20所示。
细菌培养和计数
将大肠杆菌O157：H7(ATCC 110195-B1)在胰酶大豆琼脂(Dicco Laboratories，Detroit，M1)上继代培养。所有实验中，都是利用在胰酶大豆肉汤中37℃培养18-24小时的培养物来制备接种体。将细菌铺在胰酶大豆琼脂(TSB；Difco)上，37℃培养18-24小时后进行计数。
柱吸附研究
称取分别固定在农用聚合物和活性氧化铝(500微米尺寸)的硅酸铜，放入10×1cm玻璃柱内。玻璃柱的底部装有玻璃棉，用来防止材料从柱内流出。在将玻璃柱润湿前后均要轻轻拍打柱，保证其所装的材料均匀。使用Mate flex L/S电脑控制驱动泵(Cole-Palrer仪器公司，Barrington，IL，美国)将3升DI以15ml/min流量通过柱，来冲洗柱内材料。将部分轮状病毒加到250ml无菌去离子水中(DI，pH 7.8-8.4)，得到约106pfu/ml的终浓度。然后使用上述泵将接种的去离子水以5ml/min的流量通过玻璃柱。
50、100和200ml的接种DI从柱中流过后，收集从柱中流入和流出的部分，之后将部分脊髓灰质炎病毒1和过夜培养的大肠杆菌O157：H7加到另一份250ml的无菌去离子水(DI，pH7.8-8.4)中，得到约106-pfu/ml的终浓度。然后使用上述泵将该接种的DI以5ml/min的流量通过上述玻璃柱。
还是当50、100和200ml的接种DI从柱中流过后，收集从柱中流入和流出的部分。样品被系列稀释，按照上述方法分别测定病毒和细菌。结果如表-20所示。
参考文献：
Smith，E.M.和C.P.Gerba，1982.动物病毒生长和检测的实验方法。C.P.Gerba和S.M.Goyal，ed.环境病毒学方法。
Marcel Dekker，Inc.纽约，NY.P.76-88.
Berg，G.，R.S.Safferman，D.R.Dahling，D.Berman，和C.J.Hurst，1984 USEPA病毒学方法指南，U.S.EPA，辛辛那提，OH.
固定在农用聚合物的硅酸铜和固定在活性氧化铝的硅酸铜去除了脊髓灰质炎病毒Lsc1和轮状病毒SA11(如表22所示)。
柱内使用1g材料时，固定在农用聚合物的硅酸铜去除的脊髓灰质炎病毒Lsc1达到55.9％，而柱内使用2g材料时，去除的结果为99.9％。
柱内使用1g材料时，固定在农用聚合物的硅酸铜去除的轮状病毒SA11达到48.8％，而柱内使用2g材料时，去除结果为99.9％。
柱内使用10g材料时，固定在活性氧化铝的硅酸铜去除的脊髓灰质炎病毒Lsc1达到70.3％，而柱内使用20g材料时，去除结果为99.3％。
柱内使用10g材料时，固定在活性氧化铝的硅酸铜去除的轮状病毒SA11达到86.2％，而柱内使用20g材料时，去除结果为99.8％。
固定在农用聚合物的硅酸铜和固定在活性氧化铝的硅酸铜均去除了大肠杆菌0157：H7。
28) 固定在硅胶上的功能性过渡金属硅酸盐去除化学品的特性
将功能性过渡金属硅酸盐固定在硅胶上。将化学品污染物，如三卤甲烷(trichloroethane)、多氯化联(二)苯(polychlorinated biphenyl)、不完全挥发性有机化合物、挥发性有机化合物和苯酚分别溶解在水中，并通过装有固定在硅胶上的功能性过渡金属硅酸盐的柱(6×1cm柱，流量为0.5-1ml/min)。使用GC-FID或GC-ECD或GC/MS/MS测定所处理溶液中的化学品污染含量。
固定在硅胶上的功能性过渡金属硅酸盐从8.950ppm三卤甲烷中去除了7.5ppm三卤甲烷(如三氯甲烷、1，1，1-三氯乙烷、四氯乙烯、三氯乙烯、溴氯乙烷、二溴氯乙烷、四氯乙烯、三溴甲烷、1，2-二氯-3-溴丙烷)，如表23所示。
固定在硅胶上的功能性过渡金属硅酸盐从3.5729ppm多氯化联(二)苯中去除2.4ppm多氯化联(二)苯(如2，3-二氯联苯、三氯联苯、四氯联苯、五氯联苯、六氯联苯、七氯联苯、八氯联苯)，如表-27所示。
固定在硅胶上的功能性过渡金属硅酸盐从20.8196ppm的半挥发性有机化合物(如1，4-二氯苯、六氯乙烷、1，2，3，-三氯苯、1，3-丁二烯，1，1，2，3，4、2-氯萘、苊、二氢苊、苯酚、2，4-bis(1，1-imet)苯酚、二乙基邻苯二甲酸酯、芴、苯-氯-3-苯酚、二苯胺、4-溴苯-苯乙醚、六氯苯、菲、蒽、二丁基邻苯二甲酸酯、芘、苯甲基-丁基邻苯二甲酸酯、苯并[C]吖啶、双(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯、2，3，4，5-四溴苯酚、di-n-octyl邻苯二甲酸酯、苯(b)荧蒽、苯(k)荧蒽、苯并(a)芘、茚苯、苯并(a，h)蒽、苯(g，h，l)二萘嵌苯)中去除9.1ppm，如表24所示。
固定在硅胶上的功能性过渡金属硅酸盐从18.5ppm挥发性有机化合物(如1，1，1-三氯乙烷、1，1，2-三氯乙烷、1，3-二氯丙烷、二溴氯乙烷、1，2-二溴乙烷、氯苯、1，2-二甲苯、1，3-二甲苯、邻二甲苯、1-甲基乙基苯、1，1，2，2-四氯乙烷、溴苯、2-氯甲苯、丙苯、-氯-4-甲基苯、1，2，3-三甲基苯、4-异丙基甲苯、1，2-二乙基苯、1，2-二氯苯、1，3-二氯苯、1，4-二氯苯、甲苯、n-丁苯、1，2-二溴-3-氯丙烷、1，2，4-三氯苯、萘、1，2，3-三氯苯、1，3，5-三氯苯、1，3，4-三氯苯、1，3-butadienel，1，2，3，4、2-溴苯1，3，5、硝基苯、苯乙烯、苯甲酸苄酯、1，2，3，4-四甲基苯、1-氯-2-丙基苯和4-溴3-氯苯胺)中去除该化合物10.8ppm，如表25所示。
固定在硅胶上的硅酸铜从7.5234ppm苯酚(如安息香酸、2，4，5-三氯苯酚、3-硝基苯胺、3-硝基酚、4-硝基酚、2，4-二硝基酚、4-硝基苯胺和五氯苯酚)中去除该苯酚2.8ppm，如表26所示。
固定在硅胶上的硅酸锌从9.1725ppm三卤甲烷(如氯仿、1，1，1-三氯乙烷、四氯乙烯、三氯乙烷、溴二氯乙烷、二溴氯乙烷、四氯乙烯、三溴甲烷和1，2，二氯-3-溴丙烷)中去除该三卤甲烷6.8ppm，如表28所示。
固定在硅胶上的硅酸银从9.1725ppm三卤甲烷(如氯仿、1，1，1-三氯乙烷、四氯乙烯、三氯乙烷、溴二氯乙烷、二溴氯乙烷、四氯乙烯、三溴甲烷和1，2，二氯-3-溴丙烷)中去除该三卤甲烷7.2ppm，如表29所示。
固定在硅胶上的硅酸锰从9.1725ppm三卤甲烷(如氯仿、1，1，1-三氯乙烷、四氯乙烯、三氯乙烷、溴二氯乙烷、二溴氯乙烷、四氯乙烯、三溴甲烷和1，2，二氯-3-溴丙烷)中去除该三卤甲烷7.5ppm，如表30所示。
固定在硅胶上的硅酸锆从9.1725ppm三卤甲烷(如氯仿、1，1，1-三氯乙烷、四氯乙烯、三氯乙烷、溴二氯乙烷、二溴氯乙烷、四氯乙烯、三溴甲烷和1，2，二氯-3-溴丙烷)中去除该三卤甲烷5.1ppm，如表31所示。
29) 功能性过渡金属硅酸盐和树脂(如乙烯基酯、双酚和isopthalic树脂)混合得 到的固定功能性过渡金属硅酸盐对细菌的去除特性
将包含大肠菌的水通过柱形式的功能性过渡金属硅酸盐。检测包含固定功能性过渡金属硅酸盐的树脂对细菌的去除特性。含大肠菌的水(460个菌/ml)以5ml/min的流速通过3.6g装于柱内的固定功能性过渡金属硅酸盐。
通过测定含细菌生长培养基的陪替氏平板上的菌落数来检测去除情况。
结果如表32所示，固定功能性过渡金属硅酸盐去除了水中的大肠菌。
固定在双酚树脂上的硅酸铜(3.6g)从200ml含大肠菌(1.38×105)的水中去除的大肠菌达到70％。
30) 涂覆有功能性过渡金属硅酸盐树脂的砂粒对细菌的去除特性
将1g硅酸铜和10ml isopthalic树脂混合后涂覆在100ml石英砂(500微米)上，让含3.23×105/升大肠菌的水通过5×1cm柱内材料。
涂覆于石英砂上的含功能性过渡金属硅酸盐的树脂分别从500ml和1000ml含3.23×105/升大肠菌的水中去除的大肠菌达到28.79和20.12％(表33)。
31. 功能性过渡金属硅酸盐对有毒气体的去毒特性
为测定固定功能性过渡金属硅酸盐对有毒气体的去毒特性，将煤油发动机燃烧放出的气体通过装在20×3cm柱的固定功能性过渡金属硅酸盐。
用控制装置使煤油的燃烧状态保持不变。使用气流分析仪(testo-350)装置检测如一氧化碳、二氧化硫和NOX(氧化氮)等的有毒气体。固定功能性过渡金属硅酸盐去除了煤油燃烧释放的毒气的毒性(如表34所示)。
32. 固定功能性过渡金属硅酸盐对尼古丁和焦油的去毒特性
制作一个迷你吸烟机让香烟的烟雾通过含滤膜的固定功能性过渡金属硅酸盐(500mg)(一个装在1ml吸管塑料尖头内的迷你柱)。用一个装有和香烟烟雾口相连的玻璃腔的真空泵控制香烟抽吸保持一致，使香烟的燃烧均匀一致。
香烟烟雾通过后，含滤膜的固定功能性过渡金属硅酸盐提取出了尼古丁。
使用标准的尼古丁溶液(95％，标准尼古丁溶液，BDH，英国)，在UV254nm下测定这些过滤膜吸附的尼古丁总含量。在坩锅内使过滤膜上的焦油提取物蒸发来测定焦油总含量。测定玻璃腔内的有毒气体，并用没有过滤膜的香烟烟雾作为对照进行比较。如表-35所示，固定功能性过渡金属硅酸盐使焦油和尼古丁明显的减少。
使用气流分析仪(testo-350)装置来检测如一氧化碳、二氧化硫、NOX(氧化氮)和碳氢化合物等的有毒气体。含滤膜的固定功能性过渡金属硅酸盐去除了香烟烟雾中有毒气体的毒性(表36)。
下面本发明将描述功能性过渡金属硅酸盐的显著特征。
合成具有不同二氧化硅与金属比例的功能性过渡金属硅酸盐，在适宜反应条件(酸性、中性、碱性或极酸性条件)下将功能性过渡金属硅酸盐中的二氧化硅或金属含量增加或减少并使用不同的反应物，如具有不同碱与二氧化硅比例的可溶性二氧化硅。
酸性pH条件下合成的功能性过渡金属硅酸盐比在中性或碱性条件下合成的功能性过渡金属硅酸盐具有更有效的功能(对金属、化学品的净化、对微生物、真菌和细菌活性的消毒)
在添加酸(如HCl或HNO3)的极酸性pH条件下合成的、含有微量过渡性金属的功能性过渡金属硅酸盐也具有功能活性，如净化和消毒等。相反，在碱性条件下制备的、含有较低量过渡金属的功能性过渡金属硅酸盐不具有有效的消毒和净化特性。这可能存在多种原因，其中一个重要原因是因为在碱性条件下形成了大量的过渡金属氢氧化物和硅酸根结构。如表1&5可见，碱性条件下制备的硅酸铜即使是高剂量也不能有效去除砷或杀死细菌。过渡金属与硅酸根比例尽管相同，但有一些有功能，另一些就没有功能。过渡性金属硅酸盐的这种功能性变化是本发明的主题。
每种过渡性金属硅酸盐都有各自的独特性。硅酸铜显示了非常强的净化和消毒特性。锌和二氧化硅作用具有更多的自由度或能力，功能性硅酸锌的结构是根据净化和消毒特性进行的。同样，使合成条件最佳化，可以增强硅酸锰、硅酸银和硅酸锆的功能。
在碱性或中性条件下合成的硅酸银不能吸附像砷等有毒金属，在极酸性pH条件下(加入硝酸)合成的硅酸银可有效吸附砷。中性或碱性pH条件合成的硅酸锆，没有除菌特性，而在酸性pH条件下合成的硅酸锆则获得了所需的除菌特性。保持大小统一的颗粒尺寸(小于1μm且大于0.5μm)来检测这些功能性过渡金属硅酸盐。
本发明中这些固定方式可分成物理固定、化学固定或直接和树脂混合。所选的化学固定材料(如农用聚合物、活性氧化铝、硅胶)具有结合过渡金属的特性。活性氧化铝，因其为两性，可将电子传递给铜离子。
功能性过渡金属硅酸盐的物理固定是通过纤维素、石英砂以及和树脂混合来完成的。含过渡金属硅酸盐树脂被涂覆在石英砂表面。
上述功能性过渡金属硅酸盐的广泛应用是本发明的重要内容。因此，本发明涉及一种使用铝、活性氧化铝、纤维素、树脂、石英砂制备固定功能性过渡金属硅酸盐和涂覆在石英砂表面的、含功能性过渡金属硅酸盐的树脂的方法。
下面申请人将所做调查的结果基本上概括于下表1-36中。
表1表示不同合成参数下功能性过渡金属硅酸盐(硅酸铜)的功能和结构变化的比较。
表2表示不同合成参数下功能性过渡金属硅酸盐(硅酸银、硅酸锰、硅酸锌和硅酸锆)的功能和结构变化的比较。
表3表示硅酸铜对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、枯草杆菌(Bacillussubtilis)、绿脓杆菌(Pseudomonas aeruginosa)和大肠杆菌(E.coli)的杀菌特性。
表4表示硅酸铜的杀菌特性的比较。比较硅酸铜(硅酸根∶过渡金属＝1∶5.15)和硅酸铜(硅酸根∶过渡金属＝1∶1)在浓度为0.06和0.0125时对大肠杆菌的杀菌特性。
表5表示加到细菌生长培养基中的0.25％硅酸锌对金黄色葡萄球菌的杀菌特性。
表6表示硅酸铜对齐整小核菌(Sclerotium rolfsii)、立枯丝核菌(Rhizoctoniasolani)、尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporium)和稻瘟病菌(Pyricularia oryzae)的杀真菌特性的比较。
表7表示功能性过渡金属硅酸盐(硅酸铜)的不同消毒特性。
表8表示硅酸铜的除三卤甲烷特性。
表9表示固定在活性氧化铝(尺寸：大于1000微米)上的功能性过渡金属硅酸盐的除砷特性。
表10表示固定在活性氧化铝上的、不同大小的功能性过渡金属硅酸盐的除砷特性。
表11表示固定在农用聚合物上的功能性过渡金属硅酸盐的除砷特性。
表12表示和石英砂物理固定的过渡金属物质的净化特性。
表13表示固定在活性氧化铝和农用聚合物上的功能性过渡金属硅酸盐的除汞特性。
表14表示固定在农用聚合物上的功能性过渡金属硅酸盐的除蛋白特性。
表15表示固定在农用聚合物上的功能性过渡金属硅酸盐的除杀虫剂特性。
表16表示固定在活性铝上的功能性过渡金属硅酸盐的除菌(大肠菌)特性。
表17表示固定在农用聚合物上的功能性过渡金属硅酸盐的除菌特性。
表18表示固定在氧化铝和纤维素上的功能性过渡金属硅酸盐的除菌特性。
表19表示固定在石英砂上的功能性过渡金属硅酸盐的除菌特性。
表20表示固定功能性过渡金属硅酸盐对存放长时间(6个月)的水的除真菌(曲霉菌类)特性。
表21表示固定在农用聚合物上的功能性过渡金属硅酸盐的除原生动物(微小隐孢子虫)特性。
表22表示功能性过渡金属硅酸盐的除病毒特性和除大肠杆菌特性。
表23表示固定在硅胶上的硅酸铜的除三卤甲烷特性。
表24表示固定在硅胶上的硅酸铜的除半挥发性有机化合物特性。
表25表示固定在硅胶上的硅酸铜的除挥发性有机化合物特性。
表26表示固定在硅胶上的硅酸铜的除苯酚特性。
表27表示固定在硅胶上的硅酸铜的除多氯化联(二)苯特性。
表28表示固定在硅胶上的硅酸锌的除三卤甲烷特性。
表29表示固定在硅胶上的硅酸银的除三卤甲烷特性。
表30表示固定在硅胶上的硅酸锰的除三卤甲烷特性。
表31表示固定在硅胶上的硅酸锆的除三卤甲烷特性。
表32表示固定在硅胶上的硅酸锆的除三卤甲烷特性。
表33表示和树脂混合的固定功能性过渡金属硅酸盐(5％)的除菌特性。
表34表示固定功能性过渡金属硅酸盐的除有毒气体(发动机燃烧)毒性的特性。
表35表示固定功能性过渡金属硅酸盐的吸附焦油和尼古丁的特性。
表36表示固定功能性过渡金属硅酸盐的除香烟烟雾毒性的特性。
从本发明获得的结果确定了合成功能性过渡金属硅酸盐(如硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌)和固定在如活性铝、氧化铝、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶、树脂(乙烯基酯、双酚和isopthalic食品级树脂)上的功能性过渡金属硅酸盐，以及和树脂混合的功能性过渡金属硅酸盐，还有涂覆在砂粒表面、含功能性过渡金属硅酸盐的树脂的范围，这些功能性过渡金属硅酸盐具有不同的金属和二氧化硅的比例，表现出不同的功能，还可应用在其他各方面，如制造催化剂、和沸石混合或掺杂。
表：1
功能性过渡金属硅酸盐的比较
  序号   材料名称   合成参数   二氧化硅∶过渡金属比率   ESR G值 XRD峰高(counts/s)及角度(°2theta)   用于细菌去除的材料重量(mg/Lt)   2.72×105的细菌去除百分比％  用于细菌去除的材料重量(mg/100ml)   2.5ppm的砷去除百分比％
  1   硅酸铜   10ml硅酸钠[1∶2]+100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液的酸性条件 1∶5.15   A)4.32481B)2.66205C)2.31749D)2.08807E)2.04673   1)2128.25和15.281972)1593.74和32.290183)1470.73和39.79307   10   99   50   69
  2   硅酸铜   50ml硅酸钠[1∶1]+100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液的70℃至90℃的酸性条件 1∶0.78   A)2.23480B)2.08458   1)835.63和16.200572)706.74和32.239103)602.62和39.57159   10   99   50   55.8
  3   硅酸铜   硅酸钠[1∶1]+100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液的中性条件 1∶1   A)3.10383B)2.36522C)2.0487D)1.21887E)0.98888   1)940.91和16.195772)764.43和32.292783)694.85和39.77809   10   99   50   27.7
  4   硅酸铜   硅酸钠[1∶1]+100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液的碱性条件   1∶0.8   A)3.71806B)3.23001C)2.61681   1)152.74和26.64983   250   21.69   50   8
  5   硅酸铜   70℃至90℃的含增加10ml、36％HCl及[1∶1]+100ml、0.5gm/ml过渡金属盐溶液的硅酸钠的极酸性条件 1∶0.63   A)2.18421B)2.08874C)1.21231   1)400.70和16.198722)394.77和32.279563)330.02和39.71761   10   99   50   42
  6   硅酸铜   加10ml的36％HCl及硅酸钠[1∶1]+100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液的60℃至70℃的极酸性条件 1∶0.34   A)2.15561B)2.03814   1)541.23和16.263052)414.21和32.365893)365.45和39.85131 10   99   50   27.7
表：2
功能性过渡金属硅酸盐的比较
  序号   材料名称   合成参数   二氧化硅∶过渡金属比率   ESR G值   XRD峰高(counts/s)及角度(°2theta)   用于细菌去除的材料重量(mg/Lt)   2.72×105的细菌去除百分比％   用于细菌去除的材料重量(mg/100ml)   2.5ppm的砷去除百分比％
  7   硅酸锌   10ml硅酸钠[1∶1]+100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液的中性条件   1∶12.13   A)5.49809B)4.55342C)2.54593D)2.10091E)2.05499   1)444.15和32.759042)307.02和59.584553)263,36和28.27636 250 96.58 100 98.7
  8   硅酸锌   加10ml的38％HCl及硅酸钠[1∶1]+100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液的70℃至90℃的极酸性条件 1∶2.46   A)4.38410B)4.01910C)2.53191D)1.87886E)2.01793   1)2079.88和11.074672)835.44和33.525273)664.98和32.88120 250 99.76 100 72.3
  9   硅酸银   硅酸钠[1∶2]+100m的0.5gm/ml过渡金属盐溶液的中性条件 1∶19.57   A)4.36796B)2.37847C)3.95509D)2.04657   1)3945.11和32.288852)2421.27和46.274483)1835.68和27.89129   5 99.5 100 4.5
  10   硅酸银   加8ml的69-70％HNO3及硅酸钠[1∶1]+100ml的0.5gm/ml金属盐溶液的70℃至90℃的极酸性条件 1∶1.04   A)4.37171B)4.04714C)1.98189   1)2217.87和29.334832)684.55和47.680933)674.27和42.31091   5 99.5 100   99
  11   硅酸锰   含硅酸钠[1∶1]+100ml、0.5gm/ml过渡金属盐溶液的中性条件 1∶1.94   A)1.93412B)2.06655 1)148.04和30.65087 500 51.68 100 12.4
  12   硅酸锰   加10ml的36％HCl及硅酸钠[1∶1]+100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液的70℃至90℃的极酸性条件 1∶1.09   A)4.34636B)4.17458C)2.18228D)2.11243E)2.05491F)1.999661 1)32.88和24.65599 500 58.8 100 10.3
  13 硅酸锆   硅酸钠[1∶1]+100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液的中性条件 1∶2.90   A)4.42797B)4.18272C)2.24547D)2.30425E)2.1896F)1.23086 --- 250 2.0 100 28.9
  14   硅酸锆   加10ml的36％HCl及硅酸钠[1∶1]+100ml的0.5gm/ml过渡金属盐溶液的70℃至90℃的极酸性条件 1∶0.77   A)4.37236B)2.82039C)1.92596D)1.21852E)1.02930F)0.93795 1)84.80和10.89433 250 98.8 100 54.5
表：3
硅酸铜的杀菌特性：
  植入LB琼脂培养基内的材料   材料浓度   二氧化硅∶过渡金属比率   测试细菌   结果
  硅酸铜   0.25％   1∶5.15   金黄色葡萄球菌   未发现生长
  硅酸铜   0.25％   1∶5.15   绿脓杆菌   未发现生长
  硅酸铜   0.25％   1∶5.15   枯草杆菌   未发现生长
  硅酸铜   0.25％   1∶5.15   大肠杆菌   未发现生长
  对照 发现显著的生长
表：4
硅酸铜的比较杀菌特性：
样品名称   二氧化硅∶过渡金属比率 病菌名称             材料浓度
0.06％ 0.125％
  在酸性反应条件下合成的硅酸铜 1∶5.15 大肠杆菌 发现显著的生长 未发现生长
  在中性反应条件下合成的硅酸铜   1∶1   大肠杆菌   发现显著的生长   发现显著的生长
  对照   大肠杆菌          发现显著的生长
表：5
硅酸锌的杀菌特性：
  植入LB琼脂培养基内的材料   材料浓度   硅∶过渡金属比率   测试细菌   结果
  硅酸锌   0.25％   1∶12   金黄色葡萄球菌   未发现生长
  对照                      发现显著的生长
表：6
硅酸铜类的比较真菌特性：
  样品名称   二氧化硅∶过渡金属比率   病菌名称     对照上的菌落直径的百分比减少量
0.0625％ 0.125％ 0.25％
  在酸性PH反应条件下合成的硅酸铜   1∶5.15   a)齐整小核菌   0   0   32.93
  b)立枯丝核菌   47.7   61.9   73.2
  c)尖孢镰刀菌   57.8   70.0   76.8
  d)稻瘟病菌   74.2   86.2   100
  在中性PH反应条件下合成的硅酸铜   1∶0.78   a)齐整小核菌   0.0   0.0   24.7
  b)立枯丝核菌   22.9   44.0   59.0
  c)尖孢镰刀菌   0.0   0.0   68.3
  d)稻瘟病菌   72.7   85.5   88.5
表：7
功能性过渡金属硅酸盐的过滤性毒菌消除特性(硅酸铜)
材料名称      噬菌体的百分比减少量(％)
  MS-2   _X174   PRD-1
  硅酸铜   批a   91   88   96
  批b   89   95   94
  批c   94   92   98
表：8
硅酸铜的三卤甲烷去除特性
序号 化合物名称   (对照)污染液的浓度(ppm)   残留浓度(ppm)   吸附剂的去除能力(ppm)
  1   三氯甲烷   0.9975   0.4146   5.4ppm的THM混合物
  2   1，1，1-三氯乙烷   1.0016   0.4476
  3   四氯乙烯   1.0005   0.6573
  4   三氯乙烯   1.0006   0.4064
  5   溴二氯乙烷   1.0008   0.8012
  6   二溴氯乙烷   1.0003   0.7861
  7   四氯乙烯   0.9987   0.6795
  8   三溴甲烷   0.9907   0.5455
  9   1，2，二氯-3-溴丙烷   0.9423   0.6557
  THM混合物的总浓度   8.950   5.3939
表：9
活性氧化铝上的固定的功能性过渡金属硅酸盐的砷去除(大小：1000微米以上)
序号 材料名称   在以10ml/min的流量穿过10cms大小的柱对含2.12ppm砷的水进行处理之后，砷去除的百分比
  1   硅酸铜   90.10
  2   硅酸锌   91.98
  3   硅酸锰   58.96
  4   硅酸锆   13.68
表：10
在不同大小的活性氧化铝上的固定的功能性过渡金属硅酸盐(硅酸铜)的砷去除特性
序号 材料名称   在10cm的柱内以10ml/min的流量对1 公升的砒酸钠(2.4ppm溶液)的处理 之后的以ppm为单位的砷容量的总量 去除百分比％
  1   硅酸铜(500nm)   0.114   95.58
  2   硅酸铜(1000nm)   0.36   86.05
3   对照(1000nm)(活性氧化铝) 0.68 73.64
4   对照溶液(未处理) 2.4 0
表：11
固定在农用聚合物上的过渡金属硅酸盐(硅酸铜)的砷去除特性
  序号  材料名称   500ppb的砷处理溶液中的砷的去除百分比％
  1  固定在农用聚合物上的硅酸铜(250mg)   56.48
表：12
石英砂(250-500微米大小)上的自然固定的功能性过渡金属硅酸盐的去除特性
序号 材料名称   以10ml/min的流量穿过10cms大小的柱对含2.12ppm砷的水进行处理之后，砷去除的百分比
  1   硅酸铜   35
  2   硅酸锌   48.58
  3   硅酸锰   18.87
  4   硅酸锆   8.49
  5   对照砂   1.88
表：13
活性氧化铝及农用聚合物上的固定的功能性过渡金属硅酸盐的汞去除特性
  序号   材料名称  1公升水中最初的汞含量(ppb)   对固定的功能性过渡金属硅酸盐(1mg/ml)进行60分钟的处理之后的汞含量(ppb)
  1   固定在农用聚合物上的硅酸铜  224.21   在可察觉的限度之下
  2   固定在活性氧化铝上的硅酸铜  224.21   在可察觉的限度之下
  3   对照  224.21   224.21
表：14
固定在农用聚合物上的功能性过渡金属硅酸盐的蛋白质去除特性
  序号   材料名称 在2cm的柱内以8ml/min的流量，对100ml的BSA溶液进行处理之后的蛋白质结合量(mg)
  1   硅酸银 10.0
  2   硅酸铜 15.4
  3   硅酸锌 3.0
表：15
固定在农用聚合物上的功能性过渡金属硅酸盐的杀虫去除特性
  序号   材料名称   柱中1gm样品中的10ppm杀虫溶液中的去除百分比％
  硫丹   亚减宁   毒死蜱
  1   固定在活性氧化铝上的硅酸铜   59.7   62.4   46.6
  2   固定在农用聚合物上的硅酸铜   61.7   83.4   49.1
表：16
活性氧化铝上的固定的功能性过渡金属硅酸盐的细菌(大肠菌)去除特性
  序号   材料名称   以10ml/min的流量在长度为10cms的固定在活性氧化铝上的功能性过渡金属硅酸盐的柱内，对500ml的含大肠菌(5×105)的水进行处理之后，大肠菌去除的百分比
  1   硅酸银   98
  2   硅酸锌   43
  3   硅酸铜   83
  4   对照氧化铝   0.1以下
表：17
农用聚合物上的固定的过渡金属硅酸盐的细菌去除特性
  序号   材料种类   穿过含250mg的在农用聚合物上的固定的过渡金属硅酸盐的含4×104/公升大肠菌的水的体积(ml)   去除百分比％
  1   固定在农用聚合物上的硅酸铜   200025003000   9997.4594.87
  2   固定在农用聚合物上的硅酸银   3000   99
  3   固定在农用聚合物上的硅酸锌   100015002000   61.9014.284.76
表：18
氧化铝及纤维素上的固定的过渡金属硅酸盐的细菌去除特性
  序号   选择固定的材料种类   柱内材料重量   穿过柱的含大肠菌的水(460col/ml)的体积(ml)   去除百分比％
  1   氧化铝(Al2O3)   1.0gm   250   93.47
  2   纤维素   0.97gm   300   93.71
  3   对照(未处理的水)   460大肠菌col/ml   100
表：19
石英砂上的固定的过渡金属硅酸盐的细菌去除特性
  序号   固定在石英砂上的材料名称   在处理柱内的功能性过渡金属硅酸盐之前当前的大肠菌总量(每500ml)  以10ml/min的流量在长度为10cms的涂覆在石英砂上的功能性过渡金属硅酸盐的柱内，对500ml的含大肠菌的水进行处理之后，大肠菌去除的百分比
  1   硅酸铜   3.88×105  83
  2   硅酸锌   3.62×105  34
  3   硅酸锰   3.78×105  5
  4   硅酸锆   2.90×105  6
  5   对照砂   1.1×106  0.001以下
表：20
使用在农用聚合物上的固定的硅酸铜，对长时间(6个月)存储水内的菌类(曲霉菌类)的去除特性
  序号   材料种类   柱大小   穿过柱的水(ml)体积   结果
  1   固定在农用聚合物上的硅酸铜   2cm   1公升   当处理的水放置于菌类生长培养基上时，未发现菌类的生长
  2   对照   当未处理的水放置于菌类生长培养基上时，发现菌类的生长
表：21
农用聚合物上的固定的功能性过渡金属硅酸盐的原生动物(微小隐孢子虫)去除特性
  样品名称   穿过柱的片断体积   成熟的微小隐孢子虫卵囊的减少百分比％
  固定在农用聚合物上硅酸铜   片断-A(20ml)   ＞99.99
  片断-B(50ml)   ＞99.99
  片断-C(80ml)   ＞99.99
表-22
A.固定的功能性过渡金属硅酸盐的过滤性毒菌去除特性
B.固定的功能性过渡金属硅酸盐的大肠杆菌去除特性
  样品   在柱内使用的样品重量   减少百分比(％)
             A   B
  Polio Lsc 1小儿麻痹症Lsc1   轮状病毒SA11   大肠杆菌0157：H7
  固定在农用聚合物上的硅酸铜   1gram   55.9   48.8   99.4
  2grams   99.998   99.991   99.99
  固定在活性氧化铝上的硅酸铜   10grams   70.3   86.2   91.9
  20grams   99.3   99.8   99.5
表：23
固定在硅胶上的硅酸铜的三卤甲烷去除特性
  序号   化合物名称   对照污染液的浓度(ppm)  残留浓度(ppm)   吸附剂的去除能力(ppm)
  1   三氯甲烷   0.9975  0.9501   7.5ppm的THM混合物
  2   1，1，1-三氯乙烷   1.0016  0.9689
  3   四氯乙烯   1.0005  0.9362
  4   三氯乙烯   1.0006  0.9650
  5   溴二氯乙烷   1.0008  0.8897
  6   二溴氯乙烷   1.0003  0.7885
  7   四氯乙烯   0.9987  0.9041
  8   三溴甲烷   0.9907  0.7308
  9   1，2，二氯-3-溴丙烷   0.9423  0.4059
  THM混合物的总浓度   8.950  7.5392
用于三卤甲烷评估的色谱条件
气相色谱仪(GC)：顶空VARIAN CP 3800
柱：            ZB-5 30m×0.25u×0.25
炉温：          35℃/5min@10℃/min 250℃/1min
检测器：        电子捕获检测器
检测器温度：    300℃
注入温度：      200℃带有不分流模式
载气：          氮
流量：          0.5ml/min
补充气体流量：  29ml/min
范围：          1.0
运行时间：      27.473min
表-24
硅酸铜(固定在硅胶上)的半挥发性有机化合物去除特性
  序号   化合物名称   对照污染液的浓度(ppm) 残留浓度(ppm)   吸附剂的去除能力(ppm)
  1   1，4-二氯苯   0.696  0.17 9.1ppm的SVOCs混合物
  2   六氯乙烷   0.860  0.546
  3   1，2，3三氯苯   0.8806  0.184
  4   1，3丁二烯，1，1，2，3，4   0.775  0.437
  5   2-氯萘   0.876  0.644
  6   苊   0.812  0.526
  7   苊并   0.775  0.488
  8   2，4-双苯酚(1，1-imet)   0.351  0.000
  9   邻苯二甲酸二乙酯   0.768  0.467
  10   芴   0.793  0.518
  11   1-氯-3pheno-苯   0.574  0.386
  12   二苯4胺   0.634  0.568
  13   4-溴苯基苯基醚   0.861  0.632
  14   六氯苯   0.542  0.310
15 菲 0.772 0.465
  16   蒽   0.812  0.528
  17   邻苯二甲酸二丁酯   0.693  0.275
  18   荧蒽   0.706  0.276
  19   芘   0.700  0.252
  20   邻苯二甲酸苄丁酯   0.691  0.187
  21   屈   0.644  0.206
  22   酞酸双(2-乙基己基)酯   0.676  0.134
  23   1，2，3，4，5-tetrabrom苯酚   0.671  0.124
  24   邻苯二甲酸   0.729  0.105
  25   苯并(b)荧蒽   0.698  0.061
  26   苯并(k)荧蒽   0.670  0.066
27   Benzo(a)pyrene苯并(a)芘 0.680 0.035
  28   茚并(1，2，3-cd)芘   0.533  0.000
  29   二苯并(a，h)蒽   0.430  0.43
  30   苯并茈(g，h，l)   0.517  0.039
  SVOCS混合物的总浓度   20.8196  9.059
用于半挥发性有机化合物评估的色谱条件
GC MS：                     GC-MS VARIAN CP 3800
                            SATURN 2000GC/MS/MS.
柱：                        WCOT熔融石英30M×0.25mm Id，覆有CP-SIL 8CB
低渗出/MS DF：              0.25
Cat No：                    CP5860
炉温：                60℃@7.0℃/min，130℃@5.0C/min，200℃
                   @6.0℃/min，260℃@20.0℃/min，280℃@15min
注入温度：         280℃带有不分流模式
载气：             氦
流量：             1.0ml/min
运行时间：         50.0min
MS条件：
发射电流：         10micro amps
质量缺陷：         0mmu/100u
计数阈值：         2计数
乘法器偏移量：     0volts
标准气体：         OFF
扫描时间：         0.810秒
片断开始时间：     3.00分
片断结束时间：     50.00分
低质量片断：       45m/z
高质量片断：       450m/z
离子化模式：       EI AGC
离子预备方法：     NONE
表：25
硅酸铜(固定在硅胶上)的挥发性有机化合物去除特性
  序号   化合物名称  对照污染液的浓度(ppm)  残留浓度(ppm)  吸附剂的去除(ppm)
  1   1，1.1-三氯乙烷  0.500  0.500 10.8ppm的VOC混合物
  2   1，1，2-三氯乙烷  0.500  0.500
  3   1，3-二氯丙烷  0.500  0.500
  4   二溴氯甲烷  0.500  0.500
5 1，2-二溴氯 乙烷 0.500 0.500
  6   氯苯  0.500  0.469
  7   1，3-二甲基苯  0.500  0.500
  8   邻二甲苯  0.500  0.500
  9   1-甲基乙基苯  0.500  0.500
  10   1，1，2，2-四氯乙烷  0.500  0.488
  11   溴苯  0.500  0.347
  12   2-氯甲苯  0.500  0.182
  13   丙苯  0.500  0.168
  14   1氯4-甲基苯  0.500  0.246
  15   1，2，3-三甲基苯  0.500  0.229
  16   4-异丙苯  0.500  0.281
  17   1，2-二乙基苯  0.500  0.281
  18   1，2-二氯苯  0.500  0.328
  19   1，3-二氯苯   0.500   0.346
  20   1，4-二氯苯   0.500   0.477
  21   1，3，4-三氯苯   0.500   0.500
  22   1，3-丁二烯1，1，2，3，4   0.500   0.007
  23   2-溴1，3，5苯   0.500   0.281
  24   硝基苯   0.500   0.500
  25   苯乙烯   0.500   0.051
  26   苯甲酸苄酯   0.500   0.100
  27   1，2，3，4-四甲基苯   0.500   0.122
  28   1-氯2-丙苯   0.500   0.325
29 4-溴3-氯苯胺 0.500 0.097
  VOCs混合物的总浓度   18.500   10.825
用于挥发性有机化合物评估的色谱条件
GC MS：                     GC-MS VARIAN CP 3800
                            SATURN 2000GC/MS/MS.
柱：                        WCOT熔融石英30M×0.25mm Id，覆有CP-SIL 8CB
低渗出/MS DF：              0.25
Cat No：                    CP5860
炉温：                      40℃/10min@3.0℃/min，200℃/10min
注入温度：                  200℃带有不分流模式
载气：                      氦
流量：                      1.0ml/min
运行时间：                  50.0min
MS条件：
发射电流：                  10micro amps
质量缺陷：                  0mmu/100u
计数阈值：                  2计数
乘法器偏移量：              0volts
标准气体：                  OFF
扫描时间：                  0.810秒
片断开始时间：              3.00分
片断结束时间：              50.00分
低质量片断：                45m/z
高质量片断：                450m/z
离子化模式：                EI AGC
离子预备方法：              NONE
表：26
硅酸铜(固定在硅胶上)的苯酚去除特性
  序号   化合物名称   对照污染液的浓度(ppm)   残留浓度(ppm)   吸附剂的去除能力(ppm)
  1   安息香酸   1.086   0.3475   2.8ppm的苯酚混合物
  2   2，4，5-三氯苯酚   0.7083   0.1077
  3   3-硝基苯胺   1.3042   0.3402
  4   4-硝基酚   1.1396   0.5004
  5   2，4-二硝基酚   1.0523   0.5258
  6   4-硝基苯胺   1.0898   0.5351
  7   五氯苯酚   1.1432   0.4607
  苯酚混合物的总浓度   7.5234   2.8175
用于苯酚评估的色谱条件
气相色谱仪(GC)：                顶空VARIAN CP 3800
柱：                            ZB-WAX 30m×0.25u×0.25
炉温：                          110℃/2min@10℃/min 250℃/1min
检测器：                        火焰离子化检测器
检测器温度：                    275℃
注入温度：                      250℃带有不分流模式
载气：                          氮
流量：                          1.0ml/min
范围：                          12
表-27
固定在硅胶上的硝酸铜的多氯联苯去除特性
  序号   化合物名称   对照污染液的浓度(ppm)   残留浓度(ppm)   吸附剂的去除能力(ppm)
  1   2，3-二氯联苯   0.4677   0.2723   2.4ppm的PCB混合物
  2   三氯联苯   0.5312   0.2958
  3   四氯联苯   0.5279   0.3426
  4   五氯联苯   0.5174   0.3501
5 六氯联苯 0.5094 0.3687
  七氯联苯   0.5015   0.4161
  八氯联苯   0.5178   0.3845
  PCB混合物的总浓度   3.5729   2.43
用于多氯联苯评估的色谱条件
气相色谱仪(GC)：                顶空VARIAN CP 3800
柱：                            ZB-530m×0.25u×0.25
炉温：                          110℃/1min@20℃/min 280℃/10min
检测器：                        电子捕获检测器
检测器温度：                    300℃
注入温度：                      250℃带有不分流模式
载气：                          氮
流量：                          1.0ml/min
补充气体流量：                  29ml/min
范围：                          1.0
运行时间：                      19.50min
表-28
固定在硅胶上的硅酸锌的三卤甲烷去除特性
  序号 化合物名称   对照污染液的浓度(ppm)  残留浓度(ppm)   吸附剂的去除能力(ppm)
  1   三氯甲烷   1.0380   0.2471   6.8ppm的THM混合物
  2   1，1，1-三氯乙烷   0.9857   0.9857
  3   四氯乙烯   1.0083   0.6021
  4   三氯乙烯   1.0110   0.7881
  5   溴二氯乙烷   1.0243   0.9311
6 二溴氯乙烷 1.0302 0.8841
  7   四氯乙烯   1.0117   0.7733
8 三溴甲烷 1.0314 0.7056
9 1，2，二氯-3-溴丙烷 1.0319 0.8541
  THM混合物的总浓度   9.1725   6.7712
表-29
固定在硅胶上的硅酸银的三卤甲烷去除特性
  序号   化合物名称   对照污染液的浓度(ppm)   残留浓度(ppm)   吸附剂的去除能力(ppm)
  1   三氯甲烷   1.038   0.5317   7.2ppm的THM混合物
  2   1，1，1-三氯乙烷   0.9857   0.9857
  3   四氯乙烯   1.0083   0.6784
4 三氯乙烯 1.011 0.7789
  5   溴二氯乙烷   1.0243   0.8685
6 二溴氯乙烷 1.0302 0.8543
7 四氯乙烯 1.0117 0.8872
  8   三溴甲烷   1.0314   0.8542
  1，2，二氯-3-溴丙烷   1.0319   0.7367
THM混合物的总浓度   9.1725   7.1756
表-30
固定在硅胶上的硅酸锰的三卤甲烷去除特性
  序号   化合物名称   对照污染液的浓度(ppm) 残留浓度(ppm)   吸附剂的去除能力(ppm)
  1   三氯甲烷   1.038  0.6732   7.5ppm的THM混合物
  2   1，1，1-三氯乙烷   0.9857  0.9857
  3   四氯乙烯   1.0083  0.0000
  4   三氯乙烯   1.011  0.9011
  5   溴二氯乙烷   1.0243  0.9928
6 二溴氯乙烷 1.0302 0.9975
  7   四氯乙烯   1.0117  0.9916
  8   三溴甲烷   1.0314  0.9921
  9   1，2，二氯-3-溴丙烷   1.0319  0.9604
  THM混合物的总浓度   9.1725  7.4944
表-31
固定在硅胶上的硅酸锆的三卤甲烷去除特性
  序号 化合物名称   对照污染液的浓度(ppm)   残留浓度(ppm)   吸附剂的去除能力(ppm)
  1   三氯甲烷   1.038   0.2227   5.1ppm的THM混合物
  2   1，1，1-三氯乙烷   0.9857   0.7011
  3   四氯乙烯   1.0083   0.4120
  4   三氯乙烯   1.011   0.6268
5 溴二氯乙烷 1.0243 0.7130
  6   二溴氯乙烷   1.0302   0.6321
  7   四氯乙烯   1.0117   0.8006
  8   三溴甲烷   1.0314   0.4384
  9   1，2，二氯-3-溴丙烷   1.0319   0.5112
  THM混合物的总浓度   9.1725   5.0579
表-32
整合在双酚树脂内的固定的功能性过渡金属硅酸盐(5％)的细菌去除特性
  选择合成的材料种类   材料重量   通过的含大肠菌的水(4.6×105/公升)的体积(ml)   去除百分比％
  在双酚树脂内合成的硅酸铜(5％)   3.6gm   200   70
表-33
涂覆在石英砂上的功能性过渡金属硅酸树脂的细菌去除特性
  序号   材料种类   穿过柱内5cm大小的材料的含3.23×105/公升大肠菌的水的体积(ml)   去除百分比％
  1  与10ml异酞树脂混合的1gm硅酸铜涂覆在100ml体积的石英砂上(500微米)   5001000   28.7920.12
表-34
固定的功能性过渡金属硅酸盐的有毒气体(发动机燃烧)的解毒特性
  序号   材料   柱大小   Nox(氮氧化物)百分比％  So2百分比％
  1   固定在硅胶上的硅酸铜   20cm   46.8  88.1
  2   固定在硅胶上的硅酸锌   20cm   16.57  93.76
  3   固定在硅胶上的硅酸银   20cm   36.0  92.5
  4   固定在硅胶上的硅酸锰   20cm   22.45  91.13
  5   含涂覆在石英沙上的树脂的硅酸铜   20cm   43.67  96.05
  6   对照硅   20cm   17.2  94.0
表-35
固定的功能性过渡金属硅酸盐的焦油及烟碱吸附特性
  序号   样品名称   被固定的功能性过渡金属硅酸盐吸附的焦油总量(mg)   被固定的功能性过渡金属硅酸盐吸附的烟碱总量(mg)
  1   硅胶上的硅酸锌   17.0   0.60
  2   硅胶上的硅酸锰   22.75   0.59
  3   硅胶上的硅酸铜   26.25   0.73
  4   硅胶上的硅酸银   14.5   0.30
  5   氧化铝上的硅酸锌   2.5   0.29
香烟的牌子：  Charms(普通型)
香烟长度：    6cm
平均重量：    0.775grams
表-36
固定的功能性过渡金属硅酸盐的香烟烟雾解毒特性(％)
  序号   材料名称   固定在   材料重量   CO解毒百分比％   Nox解毒百分比％  SO2解毒百分比％   碳氢化合物解毒百分比％
  1   硅酸铜   硅胶   500mg   68.2   64.86  63.96   44.85
  2   硅酸锰   硅胶   500mg   54.2   32.43  40.5   29.0
  3   硅酸锌   硅胶   500mg   38.5   23.4  12.6   34.2
  4   硅酸锆   氧化铝   500mg   73.34   68.46  71.17   44.11
  硅酸铜   农用聚合物   300mg   66.29   63.96  67.56   34.55
香烟重量：    0.775grams
香烟的牌子：  Charminar(普通型)
香烟长度：    6cm
平均重量：    0.775grams
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.功能性过渡金属硅酸盐(FTMS)，其具有在0.34～19.57之间的过渡金属与二氧化硅比例，因金属与硅酸根比例的不同而不同的功能，还具有对应相同的过渡金属与二氧化硅比例的不同的功能结构，显示选自包含净化剂、消毒剂、杀虫剂、杀菌剂或其组合的群组的特性，通过包含以下步骤的方法制备而成：
a.将过渡金属盐溶液加到可溶性碱性硅酸盐溶液中形成混合物；
b.形成过渡金属硅酸盐的沉淀物；以及
c.洗涤和干燥上述沉淀物，得到过渡金属硅酸盐，
其特征在于在步骤(a)，过渡金属盐溶液与可溶性碱性硅酸盐溶液的比例不同，上述溶液混合的温度为20℃-90℃之间变化，介质的pH值在极酸性条件到极碱性条件之间变化，对于相同的过渡金属与二氧化硅比例在不同条件下制备出可变的功能结构，对于相同的过渡金属与二氧化硅比例也具有可变的功能结构，所述过渡金属盐溶液能够固定在合适的材料上或掺入树脂和/或同树脂一起涂覆在合适的材料上。
2.功能性过渡金属硅酸盐(FTMS)，其具有在0.34～19.57之间的过渡金属与二氧化硅比例，因金属与硅酸根比例的不同而不同的功能，还具有对应相同的过渡金属与二氧化硅比例的不同的功能结构，显示选自包含净化剂、消毒剂、杀虫剂、杀菌剂或其组合的群组的特性，通过包含以下步骤的方法制备而成：
a.将过渡金属盐溶液加到可溶性碱性硅酸盐溶液中形成混合物；
b.形成过渡金属硅酸盐的沉淀物；以及
c.洗涤和干燥上述沉淀物，得到过渡金属硅酸盐，
其特征在于在步骤(a)，过渡金属盐溶液与可溶性碱性硅酸盐溶液的比例不同，上述溶液混合的温度为20℃-90℃之间变化，介质的pH值在极酸性条件到极碱性条件之间变化。
3.根据权利要求1或2所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是其选自由硅酸铜，硅酸银，硅酸锌，硅酸锰，硅酸锆和其组合组成的群组。
4.根据权利要求1或2所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是该过渡金属盐溶液是过渡金属的氯化物溶液或过渡金属的硫酸盐溶液或过渡金属的硝酸盐溶液或任何其它过渡金属硅酸盐溶液例如醋酸盐。
5.根据权利要求1或2所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是该碱性硅酸盐溶液是硅酸钠或硅酸钾溶液或任何其它碱性硅酸盐溶液例如硅酸钙。
6.根据权利要求3所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是硅酸铜中硅酸根与铜的比例在1∶0.78至1∶5.15的范围内。
7.根据权利要求6所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是在酸性条件下制备的硅酸根与铜的比例约为1∶5.15的硅酸铜具有下列特性：
通过电子自旋共振波谱仪得到的峰的特征g值是(a)4.3；(b)2.5；(c)2.3；(d)2.0和(e)2.0；
X射线衍射分析在16.2、32.2和39.7处具有3个峰高分别为2128、1593和1470的特征峰；
显示对金属例如砷的净化特性，对细菌的消毒特性，抗菌特性，抗真菌特性，对病毒的消毒特性和对化学污染物的净化特性。
8.根据权利要求6所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是在中性条件下制备的硅酸根与铜的比例约为1∶1的硅酸铜具有下列特性：
通过电子自旋共振波谱仪得到的峰的特征g值是(a)3.1；(b)2.3；(c)2.0；(d)1.2和(e)0.9；
X射线衍射分析在16.1、32.2和39.7处具有3个峰高分别为940、764和694的特征峰；
显示对金属例如砷的净化特性，对细菌的消毒特性和抗真菌特性。
9.根据权利要求6所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是在酸性条件下70℃至90℃制备的硅酸根与铜的比例约为1∶0.8的硅酸铜具有下列特性：
通过电子自旋共振波谱仪得到的峰的特征g值是(a)2.2和(b)2.0
X射线衍射分析在16、32.和39处具有3个峰高分别为835、706和502的特征峰；
显示对金属例如砷的净化特性和细菌的消毒特性。
10.根据权利要求6所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是在碱性条件下制备的硅酸根与铜的比例约为1∶0.8的硅酸铜具有下列特性：
通过电子自旋共振波谱仪得到的峰的特征g值是(a)3.7和(b)3.2和(c)2.6；
X射线衍射分析在26.64处具有1个峰高为152的特征峰。
11.根据权利要求6所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是在极酸性条件下制备的硅酸根与铜的比例约为1∶0.53的硅酸铜具有下列特性：
通过电子自旋共振波谱仪得到的峰的特征g值是(a)2.1，(b)2.0和(c)2.1；
X射线衍射分析在16.1、32..2和39.71处具有3个峰高分别为400、394和330的特征峰；
显示对金属例如砷的净化特性和对细菌的消毒特性。
12.根据权利要求6所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是在极酸性条件下制备的硅酸根与铜的比例约为1∶0.34的硅酸铜具有下列特性：
通过电子自旋共振波谱仪得到的峰的特征g值是(a)2.1和(b)2.0；
X射线衍射分析在16.2、32.3和39.8处具有3个峰高分别为541、414和365的特征峰；
显示对金属例如砷的净化特性和对细菌的消毒特性。
13.根据权利要求3所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是硅酸锌中硅酸根与铜的比例在1∶2.46至1∶12.13的范围内。
14.根据权利要求13所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是在中性条件下制备的硅酸根与锌的比例约为1∶12.13的硅酸锌具有下列特性：
通过电子自旋共振波谱仪得到的峰的特征g值是(a)5.4；(b)4.5；(c)2.5；(d)2.1和(e)2.0；
X射线衍射分析在32.7、59.5和26.2处具有3个峰高分别为444，307和263的特征峰；对金属例如砷的净化特性和对细菌的消毒特性和抗菌特性。
15.根据权利要求13所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是在极酸性条件下制备的硅酸根与锌的比例约为1∶2.46的硅酸锌具有下列特性：
通过电子自旋共振波谱仪得到的峰的特征g值是(a)4.3；(b)4.0；(c)2.5；(d)1.8和(e)2.0；
X射线衍射分析在11.0、33.5和32.8处具有3个峰高分别为2079、835和664的特征峰；
显示对金属例如砷的净化特性和对细菌的消毒特性。
16.根据权利要求3所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是硅酸银中硅酸根与银的比例在1∶1.04至1∶19.57的范围内。
17.根据权利要求16所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是在中性条件下制备的硅酸根与银的比例约为1∶19.57的硅酸银具有下列特性：
通过电子自旋共振波谱仪得到的峰的特征g值是(a)4.3；(b)2.3；(c)3.9和(d)2.0；
X射线衍射分析在32.2、46.2和27.8处具有3个峰高分别为3945、2421和1835的特征峰；显示对细菌的消毒特性。
18.根据权利要求16所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是在极酸性条件下制备的硅酸根与银的比例约为1∶1.04的硅酸银具有下列特性：
通过电子自旋共振波谱仪得到的峰的特征g值是(a)4.3；(b)4.0和(c)1.9；
X射线衍射分析在29.3，47.6和42.3处具有3个峰高分别为2217，684和674的特征峰；
显示对金属例如砷的净化特性和对细菌的消毒特性。
19.根据权利要求3所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是硅酸锰中硅酸根与锰的比例在1∶1.94至1∶1.09的范围内。
20.根据权利要求19所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是在中性条件下制备的硅酸根与锰的比例约为1∶1.94的硅酸锰具有下列特性：
通过电子自旋共振波谱仪得到的峰的特征g值是(a)1.93和(b)2.06；
X射线衍射分析在30.6处具有1个峰高为148.0的特征峰；显示对细菌的消毒特性。
21.根据权利要求19所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是在极酸性条件下制备的硅酸根与锰的比例约为1∶1.09的硅酸锰具有下列特性：
通过电子自旋共振波谱仪得到的峰的特征g值是(a)4.3；(b)4.1；(c)2.1；(d)2.1；(e)2.0和(f)1.9；
X射线衍射分析在24.6处具有1个峰高为32.8的特征峰；显示对细菌的消毒特性。
22.根据权利要求3所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是硅酸锆中硅酸根与锆的比例在1∶2.90至1∶0.77的范围内。
23.根据权利要求22所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是在中性条件下制备的具有对金属例如砷的净化特性的硅酸根与锆的比例约为1∶2.90的硅酸锆具有下列特性：
通过电子自旋共振波谱仪得到的峰的特征g值是(a)4.4；(b)4.1；(c)2.2；(d)2.3；(e)2.1和(f)1.2；显示对金属例如砷的净化特性。
24.根据权利要求22所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是在极酸性条件下制备的硅酸根与锆的比例约为1∶0.77的硅酸锆具有下列特性：
通过电子自旋共振波谱仪得到的峰的特征g值是(a)4.3；(b)2.8；(c)1.9；(d)1.2；(e)1.0和(f)0.9；
X射线衍射分析在10.8处具有1个峰高为84.80的特征峰；
显示对细菌的消毒特性。
25.根据权利要求1或2所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是其可以作为金属，化学品的高效净化剂，对微生物的高效杀菌剂或其组合。
26.根据权利要求1或2所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是其可以作对原生动物，细菌，真菌，病毒的高效消毒剂，高效杀微生物剂或其组合。
27.根据权利要求1或2所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是其可以作为一氧化碳，二氧化硫，氮氧化物，碳氢化合物，烟草焦油，烟碱或有毒气体的化学转化和/或含气体的有毒化学品转化为无毒形式或其组合的高效去毒剂。
28.根据权利要求1或2所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是其可以作为三卤甲烷，蛋白质，半挥发性有机混合物，挥发性有机混合物，苯酚，多氯联苯和引擎燃气的净化剂。
29.根据权利要求26所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是该细菌是大肠菌，革兰氏阳性，革兰氏阴性细菌或其组合。
30.根据权利要求26所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是该真菌是致病真菌，例如是齐整小核菌，立枯丝核菌，尖孢镰刀菌，稻瘟病菌或其组合。
31.根据权利要求26所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是该病毒本身是有传染性的。
32.一种制备固定功能性过渡金属硅酸盐(FTMS)的方法，该功能性过渡金属硅酸盐具有在0.34～19.57之间的过渡金属与二氧化硅比例，具有对于相同金属与二氧化硅比例的不同结构，还具有对应相同的过渡金属与二氧化硅比例的不同的功能结构，显示选自包含净化剂、消毒剂、杀虫剂、杀菌剂或其组合的群组的特性，所述方法包含下列步骤：
a.将过渡金属盐溶液加到基质中形成第一产物；
b.将包含硅酸盐的溶液加到第一产物中形成第二产物，以及
c.从第二产物中除去非固定物质以形成固定过渡金属硅酸盐；
其特征是加入的过渡金属盐溶液，碱性硅酸盐溶液的量是变化的，混和溶液时的温度是在20℃-90℃之间变化，介质的pH值在极酸性条件到极碱性条件之间变化。
33.根据权利要求32所述的方法，其特征是该基质是选自由农用聚合物，活性氧化铝，铝氧化物，纤维素，石英砂，硅胶和其组合组成的群组。
34.根据权利要求32所述的方法，其特征是该树脂选自由乙烯基酯树脂，双酚树脂，异苯食品级树脂和其组合组成的群组。
35.根据权利要求1所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是固定在例如活性氧化铝，铝氧化物，农用聚合物，纤维素，石英砂，硅胶的物质上的功能性过渡金属硅酸盐和掺入树脂的功能性过渡金属硅酸盐以及包含涂覆在砂子上的树脂的功能性过渡金属硅酸盐能够净化金属例如砷，汞等，这一特性使得固定功能性过渡金属硅酸盐用于净化含金属的饮用水，地下水和任何其它金属污染的水远源。
36.根据权利要求1所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是固定在例如活性氧化铝，铝氧化物，农用聚合物，纤维素，石英砂，硅胶的物质上的功能性过渡金属硅酸盐和掺入树脂的功能性过渡金属硅酸盐以及包含涂覆在砂子上的树脂的功能性过渡金属硅酸盐能够从水中去除大肠菌，这一特性使得固定功能性过渡金属硅酸盐用于通过去除有害微生物来净化水。
37.根据权利要求1所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是固定在例如为活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶的材料上，整合到树脂中的功能性过渡金属硅酸盐和涂覆有含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐的沙砾能够去除来自燃烧气体的例如为一氧化碳、二氧化硫、一氧化二氮和碳氢化合物的有毒气体，此特性能够使固定的功能性过渡金属硅酸盐含有过滤作用而作为有毒气体过滤器、化学药品清洁器以及把有毒气体和/或含有毒化学药品的气体转化为无毒气体。
38.根据权利要求1所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是固定在例如为活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶的材料上，整合到树脂中的功能性过渡金属硅酸盐和涂覆有含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐的沙砾能够去除例如为氯代烃类(例如硫丹)、合成除虫菊酯(例如亚减宁)或有机磷酸酯(例如chloripyriphos)的杀虫剂，此特性能够使固定的功能性过渡金属硅酸盐作为杀虫剂的净化剂。
39.根据权利要求1所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是固定在例如为活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶的材料上，整合到树脂中的功能性过渡金属硅酸盐和涂覆有含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐的沙砾能够净化水介质中的蛋白质而能用以移除或净化掉从生物处理行业的废水中产生的蛋白质，从而防止无用的蛋白质的污染。
40.根据权利要求1所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是固定在例如为活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶的材料上，整合到树脂中的功能性过渡金属硅酸盐和涂覆有含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐的沙砾能够能够净化水中的真菌，此特性能够使固定的功能性过渡金属硅酸盐用以避免并/或控制真菌的传染。
41.根据权利要求1所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是固定在农用聚合物上，能够去除掉水中的原生动物：(微小隐孢子虫)，此特性能够使功能性过渡金属硅酸盐用以避免并/或控制原生动物的传染。
42.根据权利要求1所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是固定在例如为活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶的材料上，能够从水中去除掉小儿麻痹病毒和轮状病毒，此特性能够使功能性过渡金属硅酸盐用以避免并/或控制致病病毒的传染。
43.根据权利要求1所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是固定在例如为活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶的材料上，整合到树脂中的功能性过渡金属硅酸盐和涂覆有含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐的沙砾能够去除来自含有氯仿、1，1，1-三氯乙烷、四氯乙烯、三氯乙烷、溴二氯乙烷、二溴氯乙烷、四氯乙烯、三溴甲烷和1，2，二氯-3-溴丙烷的群组。
44.根据权利要求1所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是固定在例如为活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶的材料上，整合到例如为食品等级的乙烯基酯、苯酚、异酞酸脂的树脂中的功能性过渡金属硅酸盐和涂覆有含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐的沙砾能够去除来自包含2，3-二氯联苯、三氯联苯、四氯联苯、五氯联苯、六氯联苯、七氯联苯、八氯联苯的群组的多氯化联苯。
45.根据权利要求1所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是固定在例如为活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶的材料上，整合到例如为食品等级的乙烯基酯、苯酚、异酞酸脂的树脂中的功能性过渡金属硅酸盐和涂覆有含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐的沙砾能够去除来自由下列化合物组成的群组的挥发性有机化合物：1，1，1-三氯乙烷、1，1，2-三氯乙烷、1，3-二氯丙烷、溴氯甲烷、1，2-二溴乙烷、氯苯、1，2-二甲基苯、1，3-二甲基苯、邻二甲苯、异丙基苯、1，1，2，2-四氯乙烷、溴苯、2-氯甲苯、丙基苯、1-氯-4-甲基苯、1，2，3-三甲基苯、4-异丙基甲苯、1，2-二乙基苯、1，2-二氯苯、1，3-二氯苯、1，4-二氯苯、甲苯、丁苯、1，2-二溴-3-氯丙烷、1，2，4-三氯苯、萘、1，2，3-三氯苯、1，3，5-三氯苯、1，3，4-三氯苯、1，3-butadienel，1，2，3，4；benzene2-bromo 1，3，5；硝基苯、苯乙烯、苯甲酸苄酯、1，2，3，4-四甲基苯、1-氯-2-丙基苯和4-bromo 3-chloroanilene.
46.根据权利要求1所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是固定在例如为活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶的材料上，整合到例如为食品等级的乙烯基酯、苯酚、异酞酸脂的树脂中的功能性过渡金属硅酸盐和涂覆有含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐的沙砾能够能够去除来自由下列化合物组成的群组的半挥发性有机化合物：1，4-二氯苯、六氯乙烷、1，2，3-三氯苯、1，3丁二烯，1，1，2，3，4、2-氯萘、苊烯、二氢苊、4-二(1，1-imet)苯酚、二乙基邻苯二甲酸酯、芴、3-氯苯酚、二苯胺、4-溴苯基苯基醚、六氯苯、菲、蒽、二丁基邻苯二甲酸酯、荧蒽、芘、苄基丁基邻苯二甲酸酯、屈、双(2-乙基己基)邻苯二甲酸酯、2，3，4，5-四溴苯酚、二正辛基基邻苯二甲酸酯、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并(a)芘、茚并(1，2，3-cd)芘、二苯并(a，h)蒽、苯并(g，h，l)苝。
47.根据权利要求1所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是固定在例如为活性氧化铝、铝氧化物、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶的材料上，整合到例如为食品等级的乙烯基酯、苯酚、异酞酸脂的树脂中的功能性过渡金属硅酸盐和涂覆有含有树脂的功能性过渡金属硅酸盐的沙砾能够能够去除例如为安息香酸、2，4，5-三氯苯酚、3-硝基苯胺、3-硝基酚、4-硝基酚、2，4-二硝基酚、4-硝基苯胺和五氯苯酚的酚类。
48.根据权利要求1所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是整合到树脂中，树脂涂覆在石英砂上或石英砂涂覆功能性过渡金属硅酸盐能够在例如为煮器等高温区域有效排除污染和消毒，这是由于这种材料的耐热稳定性。
49.根据上述任一权利要求所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是对于细菌、真菌和病毒呈现杀灭微生物的性状从而使功能性过渡金属硅酸盐具有杀菌剂的作用。
50.根据上述任一权利要求所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是具有高的耐热稳定性，能排除污染和进行消毒，能用在例如为煮器中的高温区域。
51.根据上述任一权利要求所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是具有不同的金属/硅酸根比值呈现出不同功能，这提供了一种方法来获得过渡金属和硅酸盐的选择性结合用在例如为催化剂制造业和沸石杂合或掺杂的其它各种应用上。
52.根据权利要求1所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是能够消除革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，真菌和病毒，此特性能够使特别的功能性过渡金属硅酸盐用于清洁剂、除臭剂、清洗液、种衣处理、消毒剂、颜料、纸、洗发水等用以防止微生物的感染。
53.根据上述任一权利要求所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是根据不同的金属/硅酸根比值产生不同的功能而优化合成条件从选择的功能性过渡金属硅酸盐获得所需功能的内含物(例如：有选择吸附砷的能力的内含物为硅酸银，有消除细菌污染功能力的内含物为硅酸锆，具有有效杀灭细菌和真菌性能的内含物为硅酸铜)。
54.根据上述任一权利要求所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是根据过渡金属与二氧化硅的比值相同的不同功能结构而优化合成条件从选择的功能性过渡金属硅酸盐获得所需功能的内含物(例如：在酸性条件下制备的具有相同的硅酸根与铜的比值的硅酸铜与在碱性条件下制备的具有相同的硅酸根与铜的比值的硅酸铜具有完全不同的功能结构)。

Claims (53)

1.一种可作为高效净化剂、消毒剂、去毒剂、杀虫剂或其组合的功能性过渡金属硅酸盐(FTMS)，包括用于上述功效的过渡金属硅酸盐中一预定范围内的过渡金属与硅酸根比例和结构组成，上述功能性过渡金属硅酸盐能固定在适当的材料上或者与树脂混合和/或与树脂混合涂覆在适当材料上。
2.根据权利要求1所述的过渡性金属硅酸盐，其特征是在上述过渡性金属硅酸盐中硅酸根与金属的比例在大约0.34-19.57之间。
3.根据权利要求1所述的过渡性金属硅酸盐，其特征是即使过渡金属和硅酸根比例相同，根据不同反应条件获得的具有特定ESR(g)值和特定XRD模式的结构组成，过渡性金属包括不同的功能。
4.根据权利要求1所述的过渡性金属硅酸盐，其特征是上述不同反应条件是指过渡性金属硅酸盐制备过程中的不同pH条件，包括达到12pH的极酸性，反应物浓度：可溶性碱性硅酸盐溶液中的硅酸根含量和过渡金属盐溶液与可溶性碱性硅酸盐溶液的比例，保持在20-95℃之间的不同温度以及这些条件的组合。
5.根据权利要求1所述的过渡性金属硅酸盐，其特征是上述过渡性金属硅酸盐选自包含硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌、硅酸锆及其组合的群组。
6.根据权利要求1所述的过渡性金属硅酸盐，其特征是上述过渡性金属硅酸盐用作金属、化学品、虫、微生物或其组合的去除剂。
7.根据权利要求1所述的过渡性金属硅酸盐，其特征是上述过渡性金属硅酸盐用作细菌、真菌、病毒、病原微生物或其组合的消毒剂。
8.根据权利要求1所述的过渡性金属硅酸盐，其特征是上述过渡性金属硅酸盐用作去除一氧化碳、二氧化硫、氧化氮、碳氢化合物、烟草焦油、尼古丁或有毒气体，或将有毒气体和/或含有毒化学物质的气体转化成无毒形式，或者上述组合的去毒剂。
9.根据权利要求6所述的过渡性金属硅酸盐，其特征是上述金属为砷、汞、铅、有毒金属或其组合。
10.根据权利要求7所述的过渡性金属硅酸盐，其特征是上述细菌为大肠菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌或其组合。
11.根据权利要求7所述的过渡性金属硅酸盐，其特征是上述真菌为病原真菌，如齐整小核菌、立枯丝核菌、尖孢镰刀菌、稻瘟病菌或其组合。
12.根据权利要求7所述的过渡性金属硅酸盐，其特征是上述病毒具有感染性。
13.根据权利要求1所述的过渡性金属硅酸盐，其特征是上述过渡金属硅酸盐通过下述方法制备而成，该方法包括：(a)将过渡金属溶液加到可溶性碱性硅酸盐溶液中形成混合物；(b)调节该混合物的pH和/或温度；(c)形成包括过渡金属硅酸盐的沉淀物；(d)洗涤和干燥沉淀物，得到过渡金属硅酸盐。
14.一种包含固定在基质上的过渡金属硅酸盐的组合物，该过渡金属硅酸盐包括过渡金属，其中过渡金属硅酸盐中过渡金属和硅酸根的比例在大约0.34-19.57之间并且/或者具有功能性结构，该过渡金属硅酸盐用作净化剂、消毒剂、去毒剂或杀菌剂或其组合。
15.根据权利要求14所述的组合物，其特征是上述基质选自包括农用聚合物、活性铝、氧化铝、纤维素、乙烯基酯树脂、双酚树脂、食品级isopthalic树脂、石英砂、硅胶及其组合的群组。
16.一种包含和基质混合的过渡金属硅酸盐的组合物，该过渡金属硅酸盐包括过渡金属，其中过渡金属硅酸盐中过渡金属和硅酸根的比例在大约0.34-19.57之间并且/或者具有功能性结构，该过渡金属硅酸盐用作净化剂、消毒剂、去毒剂或杀菌剂或其组合。
17.根据权利要求16所述的组合物，其特征是上述基质为树脂。
18.根据权利要求16所述的组合物，其特征是上述树脂选自包括乙烯基酯树脂、双酚树脂、食品级isopthalic树脂及其组合的群组。
19.一种含有过渡金属硅酸盐的用作涂覆物的组合物，该过渡金属硅酸盐包括过渡金属，其中该过渡金属硅酸盐中过渡金属和硅酸根的比例大约在0.34-19.57之间并且/或者具有功能性结构，该过渡金属硅酸盐用作净化剂、消毒剂、去毒剂或杀菌剂或其组合。
20.根据权利要求19所述的组合物，其特征是上述涂覆物进一步包括树脂和固体材料。
21.根据权利要求14、16或19所述的组合物，其特征是上述过渡金属硅酸盐选自包含硅酸铜、硅酸银、硅酸锰、硅酸锌、硅酸锆及其组合的群组。
22.根据权利要求14、16或19所述的组合物，其特征是上述过渡金属硅酸盐用作金属、化学品、虫、微生物或其组合的去除剂。
23.根据权利要求14、16或19所述的组合物，其特征是上述过渡金属硅酸盐用作细菌、真菌、病毒、病原微生物或其组合的去除剂。
24.根据权利要求14、16或19所述的组合物，其特征是上述过渡金属硅酸盐用作去除有毒气体，和/或气体形式的有毒化学物质，如一氧化碳、二氧化硫、氧化氮、碳氢化合物、烟草焦油、尼古丁，或将有毒气体转化成无毒气体的去毒剂，或者用作上述组合的去毒剂。
25.一种制备固定在基质上的、包含过渡金属硅酸盐的固定过渡金属硅酸盐的方法，该方法包括下列步骤：(a)将包含过渡金属的溶液加到上述基质中形成第一产物；(b)将包含硅酸盐的溶液加到上述第一产物中形成第二产物；以及(c)去除第二产物中没有被固定的材料，形成固定过渡金属硅酸盐。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征是进一步包括将固定过渡金属硅酸盐干燥的步骤。
27.根据权利要求25所述的方法，其特征是上述基质选自包含农用聚合物、活性铝、氧化铝、纤维素、乙烯基酯树脂、双酚树脂、食品级isopthalic树脂、石英砂、硅胶及其组合的群组。
28.一种将过渡金属硅酸盐与树脂混合的方法，包括：(a)将硅酸和过渡金属盐反应得到过渡金属硅酸盐，以及(b)将过渡金属硅酸盐加到树脂中形成含过渡金属硅酸盐的树脂。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征是进一步包括使上述树脂聚合的步骤。
30.根据权利要求28所述的方法，其特征是上述聚合反应中不加任何金属催化剂并且/或者让上述反应混合物在室温下反应直至聚合完成。
31.根据权利要求28所述的方法，其特征是进一步包括除去没有混合的材料。
32.根据权利要求28所述的方法，其特征是进一步包括将含过渡金属的树脂和固体材料混合。
33.根据权利要求28所述的方法，其特征是上述固体材料是铝、氧化铝、农用聚合物、纤维素、石英砂、硅胶或其组合物。
34.一种制备物理固定和/或涂覆在基质上的、含过渡金属硅酸盐的树脂的方法，该方法包括：(a)将过渡金属硅酸盐加到树脂中，该树脂选自包括乙烯基酯树脂、双酚树脂、食品级isopthalic树脂及其组合物的群组；(b)将含过渡金属硅酸盐的树脂涂覆在诸如石英砂的固体基质上；以及(c)加热到50-90℃使含过渡金属硅酸盐的树脂干燥或聚合或固定，和/或使上述反应混合物在室温下反应直至聚合完成，以及(d)除去没有被固定的材料。
35.一种使用权利要求1的过渡金属硅酸盐去除一材料的方法，包括(a)让上述材料与高效量的过渡金属硅酸盐接触；以及(b)去除上述材料。
36.根据权利要求35所述的方法，其特征是上述材料为金属、化学品、虫或微生物或其组合。
37.一种使用权利要求1的过渡金属硅酸盐杀灭一材料的方法，包括(a)让上述材料与高效量的过渡金属硅酸盐接触；以及(b)杀灭上述材料。
38.根据权利要求37所述的方法，其特征是上述材料为细菌、真菌、病毒、微生物或病原体或其组合。
39.一种使用权利要求1的过渡金属硅酸盐去除材料毒性的方法，包括(a)让上述材料与高效量的过渡金属硅酸盐接触；以及(b)去除上述材料毒性。
40.根据权利要求39所述的方法，其特征是上述材料为一氧化碳、二氧化硫、氧化氮、碳氢化合物、烟草焦油、尼古丁或有毒气体或其组合。
41.一种使用权利要求14、16或19的组合物去除一材料的方法，包括(a)让上述材料与高效量的组合物接触；以及(b)去除上述材料。
42.根据权利要求41所述的方法，其特征是上述材料为金属、化学品、虫或微生物或其组合。
43.一种使用权利要求14、16或19的组合物杀灭一材料的方法，包括(a)让上述材料与高效量的组合物接触；以及(b)杀灭上述材料。
44.根据权利要求43所述的方法，其特征是上述材料为细菌、真菌、原生质体、病毒、微生物或病原体或其组合。
45.一种使用权利要求14、16或19的组合物去除一材料毒性的方法，包括(a)让上述材料与高效量的组合物接触；以及(b)去除上述有毒材料，将有毒气体和/或含有毒化学物质的气体转化成无毒形式。
46.根据权利要求45所述的方法，其特征是上述材料为一氧化碳、二氧化硫、氧化氮、碳氢化合物、烟草焦油、尼古丁或有毒气体或其组合。
47.根据权利要求35、36、41或42所述的方法，其特征是上述去除包括对化学物质，如苯酚、三卤甲烷、多氯化联(二)苯、诸如污染性化学物质的挥发性有机化合物和半挥发性有机化合物的螯合。
48.根据权利要求35、36、41或42所述的方法，其特征是上述去除包括去除和/或吸附和/或螯合诸如带电分子的蛋白质或肽。
49.根据权利要求1、2、3、4或5所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是包括所需功能的可选功能性过渡金属硅酸盐是通过优化合成条件而获得有功能的过渡金属硅酸盐，其可在例如催化剂、和沸石混合或掺杂的各种应用中使用。
50.根据权利要求14、16或19所述的包含固定在基质上的过渡金属硅酸盐的组合物，其特征是包括所需功能的可选功能性过渡金属硅酸盐是通过优化合成条件而获得有功能的过渡金属硅酸盐，其可在例如催化剂、和沸石混合或掺杂的各种应用中使用。
51.根据权利要求1所述的功能性过渡金属硅酸盐，其特征是利用过渡金属硅酸盐进行防护应用包括将含有过渡金属硅酸盐的基质以清洗液和/或清洁剂和/或消毒剂和/或洗发水和/或种皮处理等形式应用在易受感染和污染的区域，来防止微生物和/或化学物质的污染。
52.根据权利要求14、16或19所述的包含固定在基质上的过渡金属硅酸盐的组合物，其特征是利用过渡金属硅酸盐进行防护应用包括将含有过渡金属硅酸盐的基质以清洗液和/或清洁剂和/或消毒剂和/或洗发水和/或种皮处理等形式应用在易受感染和污染区域，来防止微生物和/或化学物质的污染。
53.根据权利要求19所述的包含固定在基质上的过渡金属硅酸盐的组合物，其特征是含有功能性过渡金属硅酸盐的树脂涂覆在石英砂上获得的固定功能性过渡金属硅酸盐因其材料的耐热性，可作为净化剂和消毒剂在高温区使用。
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