RU2315649C1 - Композиционный фильтрующий материал и способ его приготовления - Google Patents

Композиционный фильтрующий материал и способ его приготовления Download PDF

Info

Publication number
RU2315649C1
RU2315649C1 RU2006136078/15A RU2006136078A RU2315649C1 RU 2315649 C1 RU2315649 C1 RU 2315649C1 RU 2006136078/15 A RU2006136078/15 A RU 2006136078/15A RU 2006136078 A RU2006136078 A RU 2006136078A RU 2315649 C1 RU2315649 C1 RU 2315649C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
silver
carrier
solution
antimicrobial activity
carried out
Prior art date
Application number
RU2006136078/15A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Сергеевич Парфенов
Дмитрий Николаевич Манохин
Дарья Вениаминовна Круглова
Original Assignee
Александр Сергеевич Парфенов
Дмитрий Николаевич Манохин
Дарья Вениаминовна Круглова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Сергеевич Парфенов, Дмитрий Николаевич Манохин, Дарья Вениаминовна Круглова filed Critical Александр Сергеевич Парфенов
Priority to RU2006136078/15A priority Critical patent/RU2315649C1/ru
Priority to PCT/RU2007/000329 priority patent/WO2008044964A1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2315649C1 publication Critical patent/RU2315649C1/ru

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/02—Loose filtering material, e.g. loose fibres
    • B01D39/06—Inorganic material, e.g. asbestos fibres, glass beads or fibres
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P31/00—Antiinfectives, i.e. antibiotics, antiseptics, chemotherapeutics
    • A61P31/04—Antibacterial agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/02—Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials
    • B01D2239/0258—Types of fibres, filaments or particles, self-supporting or supported materials comprising nanoparticles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0442—Antimicrobial, antibacterial, antifungal additives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0471—Surface coating material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/065—More than one layer present in the filtering material

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Oncology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Communicable Diseases (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к фильтрующим материалам, обладающим антимикробной активностью. Предложен способ получения материала, согласно которому носитель, выбранный из ряда: алюмосиликат, диоксид кремния, оксид алюминия, диоксид титана, подвергают очистке, обработке раствором соли двухвалентного олова, затем раствором азотнокислого серебра, промывке деминерализованной водой, фотоактивации с восстановлением ионов серебра и образованием на поверхности носителя трехслойной структуры из наночастиц серебра, оксидов серебра и кластеров серебра. Полученный материал сушат в СВЧ-печи. Изобретение обеспечивает получение материала с высокой антимикробной активностью и хорошими фильтрующими характеристиками. 2 н. и 4 з.п. ф-лы.

Description

Изобретение относится к фильтрующим материалам, обладающим антимикробной активностью.
Известен фильтрующий материал для очистки жидких и газообразных веществ, выполненный из активированного углеродного непрерывного пористого моноволокна диаметром 4-10 мкм, удельной поверхностью 590-2550 м2/г и объемом сорбционных пор 0,63-1,82 см3/г, поверхность которого покрыта пористой оболочкой диоксида кремния в количестве 0,8-9,8% от массы волокна, который содержит серебро в количестве 0,05-0,9% (RU №2112582, от 10.06.1998).
Однако антибактерицидные свойства известного материала недостаточны.
Известны антибактерицидные полимерные ткани, содержащие на поверхности наночастицы серебра (US №7052765 от 30.05.2006).
Однако использование известных тканей в качестве фильтрующих материалов неэффективно.
Известны материалы, обладающие антимикробной активностью, содержащие наночастицы серебра, диспергированные в среде-носителе.
Например, известен способ, предусматривающий получение наноструктурных металлических и биметаллических частиц путем восстановления ионов металла в системе обратных мицелл. Способ включает приготовление обратномицеллярной дисперсии восстановителя на основе раствора поверхностно-активного вещества в неполярном растворителе, причем в качестве восстановителя применяют вещество из группы флавоноидов, в качестве поверхностно-активного вещества используют бис-2-этилгексил сульфосукцинат натрия (аэрозоль ОТ), а в качестве неполярного растворителя применяют вещество из группы предельных углеводородов (RU №2147487, от 20.04.2000).
Известно также средство, обладающее антимикробной активностью, представляющее собой водорастворимое соединение серебра па основе природного полисахарида арабиногалактана с размером частиц 10-30 нм, которое проявляет антимикробное действие в отношении патогенных микробов Escherichia coli, Salmonella typhimurium, Staphyllococcus aureus. Bacillus sabtilis, Candida albigans (RU №2278669, от 27.06.2006).
Однако использование вышеуказанных средств в составе фильтрующих материалов неэффективно.
Известен фильтрующий материал (RU №2043310 от 10.05.1995) для обеззараживания воды, содержащий (% масс):
макропористый сильнокислотный серебросодержащий  
катионит 10-30
твердый йод 40-20
анионит в галогенидной форме 40-60
Наиболее близким к предложенному материалу и способу его получения является техническое решение, описанное в US №6224983 от 01.05.2001.
Согласно способу, описанному в патенте, материал получают следующим образом.
Поверхность носителя (полимерный или неорганический субстат) очищают с помощью различных химических реагентов и промывают водой. Промытый носитель обрабатывают водным раствором соли олова, отмывают от избытка соли водой, а затем производят обработку водным раствором соли серебра в присутствии восстановителя. В результате такой обработки получают тонкий слой, содержащий наночастицы серебра на поверхности носителя. Полученный слой стабилизируют в растворе, содержащем хлориды золота или платиновых металлов, промывают водой и сушат на воздухе.
Недостатком известного технического решения является высокая стоимость полученного материала, использование химических восстановителей в процессе его получения, из-за чего процесс оказывается нестабильным.
Задачей настоящего изобретения является разработка эффективного фильтрующего материала с высокой антимикробной активностью и разработка простого способа его получения, обладающего стабильностью и воспроизводимостью.
Поставленная задача решается описываемым способом приготовления композиционного фильтрующего материала, обладающею антимикробной активностью, включающим очистку поверхности носителя, обработку носителя водным раствором соли двухвалентного олова, обработку водным раствором соли серебра, промывку носителя деминерализованной водой, затем осуществление восстановления ионов серебра путем фотоактивации в фазе носителя до образования на ею поверхности слоя, содержащего наночастицы серебра и сушку, причем носитель выбирают из ряда: алюмосиликат, диоксид кремния, оксид алюминия, диоксид титана.
Предпочтительно обработку носителя раствором соли олова осуществлять при pH равном 2,0-3,0.
Согласно предложенному способу фотоактивацию проводят путем облучения тонкого слоя материала ксеноновой лампой мощностью 300 Вт в течение 5-10 мин или металлогалогенной лампой мощностью 150 Вт в течение 10-20 мин.
Фотоактивацию проводят также путем циркуляции материала в воде при облучении кварцевой лампой.
Способ предполагает, что сушку проводят под СВЧ-излучением.
Поставленная задача решается также описываемым композиционным фильтрующим материалом, обладающим антимикробной активностью, который содержит на поверхности носителя трехслойную структуру из серебросодержащих наночастиц, в которой первый от носителя слой содержит частицы металлического серебра, второй слой содержит частицы оксидов серебра, а третий слой содержит кластеры серебра, при этом материал получен способом, охарактеризованным выше.
Как видно из приведенной совокупности признаков, заявленное техническое решение отличается от прототипа иной последовательностью стадий при осуществлении способа, принципиально другим методом восстановления катионов серебра до металлического серебра, за счет чего получен материал, характеризующийся иной структурой (трехслойной) и обладающий повышенной антимикробной активностью и более высокими фильтрующими характеристиками, чем материал прототипа.
Заявленная структура материала подтверждена снимками, полученными с использованием атомно-силивого микроскопа. Подтверждение существования кластеров серебра в третьем слое структуры получено с использованием флуоресцентной микроскопии, которая позволяет регистрировать спектры флуоресценции кластеров серебра.
Эффективность заявленного материала напрямую связана со способом его приготовления, который обеспечивает получение композита, состоящего из трех слоев: металлическое серебро (металл), окиси серебра (полупроводник) и кластеры серебра на поверхности оксида. Введение серебра в матрицу производят с использованием слабого восстановителя двухвалентного Sn. С помощью Sn создаются центры роста (нуклеации) серебра не в объеме азотнокислого серебра, а на поверхности матрицы. При этом исходный раствор серебра имеет низкую концентрацию.
После размещения тонких «серебренных» островов на носителе при контакте с кислородом воздуха на их поверхности образуется ангстремный слой оксида, затем при фотоактивации композита Ag/AgO на поверхности оксидного слоя образуются высокоактивные кластеры серебра.
Дополнительная активация кластеров проводится при сушке с использованием СВЧ-излучения.
Выбранные постели обеспечивают оптимальные фильтрующие свойства полученного продукта.
Полученный материал обладает высокой антимикробной активностью. Эта активность определяется не столько количеством свободных ионов серебра в объеме раствора, сколько связана с возможностью генерации свободных радикалов.
Ниже приведены примеры получения заявленного материала.
Пример 1
В качестве носителя использован алюмосиликат - цеолит клиноптилолит. Предварительно носитель промыт в деминерализованной воде (дважды, объем воды превышал объем цеолита не менее чем в пять раз, температура воды для промывки 20-25°С). После удаления надосадочного объема деминерализованной воды (после второго промывания) в емкость, содержащую носитель, добавлен раствор двухвалентного олова (0,025 г/л воды). рН раствора SnCl2 доведена до 3,0 с помощью 0,1 н. раствора соляной кислоты. Время экспозиции клиноптилолита в растворе SnCl2 составляло 10 мин, притом объем SnCl2 превышал объем цеолита. Экспозиция цеолита в растворе SnCl2 проводилась при постоянном перемешивании. Температура раствора SnCl2 20-25°С. После этого времени избыток раствора SnCl2 над объемом цеолита удаляли, а в емкость, содержащую цеолит, приливали избыток деминерализованной воды для отмывки его от избытка соли олова. Промывание цеолита от остатков солей олова проводят дважды. После промывания к цеолиту приливают при постоянном перемешивании свежеприготовленный раствор азотнокислою серебра, содержащий 0,015 грамм AgNO3, эту процедуру проводят либо в темноте либо при использовании красного фильтра (пропускающего свет с длиной волны более 630 нм). Температура раствора азотнокислого серебра равна 25°С. Время взаимодействия солен серебра с обработанным SnCl2 цеолитом составляет от 1 до 2 минут. Контроль осаждения катионов серебра из раствора осуществляют с использованием ион-селективного электрода. После осаждения серебра на поверхность и в полость цеолита последний отмывают деминерализованной водой. После чего отмытый цеолит в течение 15 мин был подвергнут процедуре фотоактивации. Для этого цеолит, размещенный тонким слоем на поверхности ванны, освещают металлогалогенной лампой мощностью 150 Вт. Во время процедуры фотоактивации цеолит находится во влажном состоянии. Для контроля образования кластеров серебра забирались образцы цеолита для оценки собственной эмиссии серебра. После окончания процедуры фотоактивации цеолит подвергают дальнейшей активации в процессе сушки в СВЧ-печи.
Пример 2
В качестве носителя был использован цеолит морденит. Процесс приготовления композиционного материала, обладающего антимикробной активностью с использованием данного вида носителя, осуществлен так же, как в примере 1, но фотоактивация проведена с помощью ксеноновой лампы мощностью 300 Вт в течение 7 минут.
Пример 3
В качестве носителя был использован диоксид кремния (кварцевый песок). В отличие от неолита, имеющего высокую удельную поверхность, которая в основном формируется каналами и полостями, поверхность кварцевого песка определяется его гранями. Меньшая посадочная поверхность кварцевого песка для размещения наноструктур серебра вызвала необходимость снижения концентрации раствора азотнокислого серебра до 0,05 грамм/литр. Концентрация активирующего поверхность кварцевого песка раствора SnCl2 была той же, что и при использовании цеолитов. В остальном технология приготовления композита с использованием кварцевого песка не отличается от описанной в примере 1, но фотоактивация проведена путем циркуляции материала в воде при облучении кварцевой лампой.
Пример 4
В качестве носителя использован диоксид титана с размером частиц 1,0 мм. Носитель промывают в воде, контактируют с раствором SnCl2 с концентрацией 0,05 г/л при pH 2,0 и комнатной температуре. Носитель модифицированный катионами олова после промывки деминерализованной водой подвергают взаимодействию с водным раствором AgNO3 с концентрацией 0,01 г/л в течение 2-3 мин. Полученный полупродукт промывают водой и подвергают фотоактивации в условиях примера 1, затем помещают в СВЧ-печь для высушивания.
Пример 5
В качестве носителя использован оксид алюминия с размером частиц 1,5 мм. Процесс осуществлен так же как в примере 4.
Как видно из приведенных примеров в предложенном способе, в отличие от прототипа использованы только два химических реагента (соль олова и соль серебра), т.е. способ более экономичен и обеспечивает получение материала с хорошими фильтрующими характеристиками, а также с высокой и стабильной антимикробной активностью.
Полученный композиционный материал содержит серебро в таком виде, что оно может образовывать с кислородом так называемые кислородные мостики, которые являются нестабильными и обладают мощной активностью, из-за чего свободно-радикальная активность воды под действием наночастиц серебра оказывает как бактерицидное, так и бактериостатическое действие.

Claims (6)

1. Способ приготовления композиционного фильтрующего материала, обладающего антимикробной активностью, включающий очистку поверхности носителя, обработку носителя водным раствором соли двухвалентного олова, обработку водным раствором соли серебра, восстановление ионов серебра в фазе носителя до образования на его поверхности слоя, содержащего наночастицы серебра, промывку и сушку, отличающийся тем, что после обработки раствором соли серебра проводят промывку носителя деминерализованной водой, а затем осуществляют восстановление ионов серебра путем фотоактивации, причем носитель выбирают из ряда: алюмосиликат, диоксид кремния, оксид алюминия, диоксид титана.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку носителя раствором соли олова осуществляют при рН, равном 2,0-3,0.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что фотоактивацию проводят путем облучения тонкого слоя материала ксеноновой лампой мощностью 300 Вт в течение 5-10 мин, или металлогалогенной лампой мощностью 150 Вт в течение 10-20 мин.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что фотоактивацию осуществляют путем циркуляции материала в воде при облучении кварцевой лампой.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку проводят под СВЧ-излучением.
6. Композиционный фильтрующий материал, обладающий антимикробной активностью, содержащий на поверхности носителя трехслойную структуру из серебросодержащих наночастиц, в которой первый от носителя слой содержит частицы металлического серебра, второй слой содержит частицы оксидов серебра, а третий слой содержит кластеры серебра, при этом материал получен способом, охарактеризованным в п.1.
RU2006136078/15A 2006-10-12 2006-10-12 Композиционный фильтрующий материал и способ его приготовления RU2315649C1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006136078/15A RU2315649C1 (ru) 2006-10-12 2006-10-12 Композиционный фильтрующий материал и способ его приготовления
PCT/RU2007/000329 WO2008044964A1 (fr) 2006-10-12 2007-06-14 Matériau filtrant composite et procédé de fabrication

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006136078/15A RU2315649C1 (ru) 2006-10-12 2006-10-12 Композиционный фильтрующий материал и способ его приготовления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2315649C1 true RU2315649C1 (ru) 2008-01-27

Family

ID=39109955

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006136078/15A RU2315649C1 (ru) 2006-10-12 2006-10-12 Композиционный фильтрующий материал и способ его приготовления

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2315649C1 (ru)
WO (1) WO2008044964A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012118408A2 (ru) 2011-03-01 2012-09-07 Закрытое Акционерное Общество "Аквафор Продакшн" (Зао "Аквафор Продакшн") Композиционный материал для фильтрационной очистки жидкости
RU2550398C1 (ru) * 2013-11-12 2015-05-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химиии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук (ИХТТМ СО РАН) Антимикробный фильтующий материал и способ его получения

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU971464A1 (ru) * 1981-04-10 1982-11-07 Предприятие П/Я М-5817 Способ получени бактерицидного сорбента дл очистки питьевой воды
FI95816C (fi) * 1989-05-04 1996-03-25 Ad Tech Holdings Ltd Antimikrobinen esine ja menetelmä sen valmistamiseksi
RU2103056C1 (ru) * 1993-11-23 1998-01-27 Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН Пористый композиционный материал
US6716895B1 (en) * 1999-12-15 2004-04-06 C.R. Bard, Inc. Polymer compositions containing colloids of silver salts

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012118408A2 (ru) 2011-03-01 2012-09-07 Закрытое Акционерное Общество "Аквафор Продакшн" (Зао "Аквафор Продакшн") Композиционный материал для фильтрационной очистки жидкости
RU2550398C1 (ru) * 2013-11-12 2015-05-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химиии твердого тела и механохимии Сибирского отделения Российской академии наук (ИХТТМ СО РАН) Антимикробный фильтующий материал и способ его получения

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008044964A1 (fr) 2008-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5961843A (en) Antimicrobial solid material, process for producing the same, and method of utilizing the same
US5011602A (en) Antibacterial material for water
JP5669367B2 (ja) 抗菌消臭剤およびその製造方法
JP5354852B2 (ja) 消臭抗菌性組成物
WO2010054304A2 (en) Conjugated polyelectrolyte capsules: light-activated antimicrobials
RU2315649C1 (ru) Композиционный фильтрующий материал и способ его приготовления
JPS5964527A (ja) アモルファス炭酸カルシウムの製造方法
JP4445789B2 (ja) アパタイト被覆用組成物及びアパタイト被覆二酸化チタンの製造方法
JP2013245139A (ja) 酸化亜鉛結晶の生成方法
TW201912242A (zh) 具有抗菌效果的光觸媒材料、其製備方法與光觸媒構件
JP2011058766A (ja) 加湿装置
WO2011045623A1 (en) Titanium dioxide nanostructured materials comprising silver and their use as antimicrobials
JP3903167B2 (ja) 活性酸素発生材料
JP2003212754A (ja) 入浴剤組成物
JP2024000919A (ja) 金属イオン配合ケイ酸塩被覆光触媒性複合組成物の製造方法
Karam et al. Adsorption of toxic crystal violet dye using (Chitosan-OMWCNTs) from aqueous solution
KR20130006425A (ko) 살생물제 제조방법
JPH08132075A (ja) アンモニアおよび／またはアンモニウムイオンを含有した水溶液の処理方法
JP2003135887A (ja) 抗菌剤を用いた洗濯方法。
JPH10140472A (ja) 抗菌性繊維類及び抗菌性フィルタ材並びにそれらの製造方法
JP2006089380A (ja) 抗菌・消臭性酸化チタンコロイド溶液の製造方法
JP4182210B2 (ja) ケイ酸塩でコーティングされた酸化チタン複合体の製造方法
JP2003252713A (ja) 浴液用薬剤
JP3386862B2 (ja) 吸着性組成物およびその製造法
KR890002100B1 (ko) 살균용 은 흡착물 및 그의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111013