TWI670238B - 奈米光觸媒及奈米銀固定化塗佈方法及其應用於淨水之裝置與用途 - Google Patents

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本發明有關於一種奈米光觸媒及奈米銀固定化塗佈方法及其應用於淨水之裝置與用途，所述方法包括將重量百分比8-16wt%塗佈劑、0.5-12wt%光觸媒(10-100nm)及50-250ppm奈米銀粒子(10-100nm)以及剩餘重量百分比之溶劑混合均勻，以形成一塗佈液，其中光觸媒為氧化鋅(ZnO)或二氧化鈦(TiO2)；以及利用濕式相轉換法(wet phase inversion method)或乾式成型法將塗佈液噴塗(spray coating)至少2層於一多孔載體表面，以在多孔載體成型為一高孔隙性薄層。所述成型有一高孔隙性薄層之多孔載體可應用於作為淨水裝置之用途。

Description

奈米光觸媒及奈米銀固定化塗佈方法及其應用於淨水之裝置與用途
本發明係有關於一種奈米光觸媒及奈米銀固定化塗佈方法及其應用於淨水之裝置與用途，尤其一種奈米塗佈固定技術，可將塗佈液均勻噴塗於多孔載體以形成高孔隙性薄層，藉以達到殺菌、去除毒性物質及有機物等淨水之目的。
飲用水水質的良窳，直接影響國民的健康，對於生活品質影響甚鉅。目前市面上販售的淨水器絕大多數是以自來水為原水，主要包括逆滲透(RO)淨水器、活性碳淨水器、軟水器、蒸餾水製造機等等四類。雖然淨水技術及淨水器在國內已經發展多年了，可是市場發展仍還處於初級發展階段，普及率不高，有部分的人仍選擇直接購買飲用水的方式，省去挑選淨水裝置與後續保養之麻煩。
另，最近幾年淨水器行業技術上並無特別大的突破，主要的過濾技術都是超濾，納濾以及逆滲透為主，許多品牌都採用貼牌和採購零部件組裝，並沒有屬於自己的核心技術。
常見有機物及無機物之去除技術大多選用活性碳等碳材為 主，而對於細菌之移除則採用比氯氣、過氧化氫、臭氧等有更強殺菌效果之消毒系統，藉由高效能自由基促進毒性有機物在水中進行分解反應，並移除細菌。舉例而言，中華民國專利公告第I485107號即揭示一種「活性碳成型體及使用其之淨水器」，其主要係將包含中心粒徑為80μm~120μm且粒徑分佈中的標準偏差σg為1.3~1.9之粉末狀活性碳及纖維狀黏合劑之混合物，予以成型而成，藉此可有效除去游離殘留氯、揮發性有機化合物及2-甲基異莰醇(2-MIB)等，雖然此前案亦提及活性碳成型體亦可含抗菌性之銀離子及/或銀化合物之吸附材、含有銅離子及/或銅化合物之吸附材、二氧化鈦、二氧化矽、羥基磷灰石、骨碳、離子交換樹脂等成分，但該等抗菌成分皆無法反覆使用而須補充或更換。
另，中華民國專利公告第I540102號揭示一種「滲透及超濾過濾器系統儲水筒裝置的水道循環殺菌模組及其紫外線安全殺菌方法」，雖然前述裝置能藉由紫外線循環殺菌技術，提供反滲透及超濾過濾器系統接近無菌狀態的安全飲用水，但若要具備除去水中有機物或有毒物質的功能，尚須結合其他部件。然而，將具有移除有機物質、有毒物質、除菌等功能之各種部件組裝成為濾水裝置，並不符合經濟效益。
爰此，如何研創出能兼具移除有機物質、有毒物質、除菌等多效能之薄膜，以適用於淨水裝置並達到有效淨水之目的，仍為相關領域創作者思及之方向。
本發明主要目的為提供一種奈米光觸媒(10-100nm)及奈米銀(10-100nm)固定化塗佈方法及其應用於淨水之裝置與用途，其尤其一種奈米塗佈固定技術，可將塗佈液均勻噴塗於多孔載體以形成 高孔隙性薄層，藉以達到殺菌、去除毒性物質及有機物等淨水之目的。
為了達到上述實施目的，本發明提供一種奈米光觸媒及奈米銀固定化塗佈之方法，其包括：(a)將重量百分比8-16wt%塗佈劑、0.5-12wt%光觸媒(10-100nm)、50-250ppm固態奈米銀粒子(10-100nm)以及剩餘重量百分比之溶劑混合均勻，以形成一塗佈液，其中光觸媒為氧化鋅(ZnO)或二氧化鈦(TiO2)；以及(b)利用濕式相轉換法(phase inversion method)或乾式成型法將塗佈液噴塗(spray coating)至少2層於一多孔載體表面，以在多孔載體成型為一高孔隙性薄層。
於本發明之一實施例中，步驟(a)之塗佈劑為一有機塗佈劑，係選自聚碸(polysulfone,PSF)、聚苯醚碸(polyethersulfone，PESF)、醋酸纖維素(cellulose acetate,CA)或聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride，PVDF)，以形成一有機塗佈液，或塗佈劑為一無機塗佈劑，係選自矽酸鈉(水玻璃)，以形成一無機塗佈液；較佳而言，有機塗佈液係利用濕式相轉換法(phase inversion method)進行噴塗2-3層，無機塗佈液係利用乾式成型法進行噴塗2-3層。
於本發明之一實施例中，多孔載體可例如為網目20-80目數(mesh)之316及316L不銹鋼網、304不銹鋼網、陶瓷濾網、多孔性玻璃、多孔性金屬或多孔性塑膠。
於本發明之一實施例中，氧化鋅(ZnO)或二氧化鈦(TiO2)之粒徑為10-100nm，且固態奈米銀粒子之粒徑為10-100nm，值得一提的是，在此使用之固態奈米銀粒子與市面上所使用之銀離子(Ag+)之特性不同，利用銀離子為抗菌材料於一段作用時間之後就須再補充，無法重複使用，固態奈米銀粒子則可於作用後重複使用。
於本發明之一實施例中，溶劑係選自3-甲氧基丙酸甲酯(MMP)、二甲基乙醯胺(DMAC)、四氫砆喃(THF)、二甲基亞碸(DMSO)或水，其係視所欲添加之塗佈劑之性質而定。
又，本發明亦提供一種含有如上述方法所得之成型有一高孔隙性薄層之多孔載體之淨水裝置，係進一步包含有至少一光反應器，其係為波長範圍為涵蓋185nm~400nm之UV光源。
本發明亦提供一種利用如上述方法所得之成型有一高孔隙性薄層之多孔載體於作為一淨水裝置之用途，可有效去除水中細菌、毒性物質及有機物等，達到淨水效果。
藉此，本發明可解決習用水處理裝置須組合多種功能部件之缺失，並可達到同時移除有機物質、有毒物質、除菌等功能之淨水功效。
第一圖：本發明噴塗含有相同濃度光觸媒之塗佈液噴塗在多孔載體表面之示意圖；第二圖：本發明噴塗不同種類與層數塗佈液噴塗在多孔載體表面之示意圖；第三圖：噴塗TiO2及ZnO氧化物粉體光觸媒催化自由基產生螢光反應之分析圖；第四圖：含不同種類塗佈劑與ZnO之塗佈液噴塗後催化自由基產生螢光反應之分析圖；第五圖：不同噴塗方法對於含有機塗佈劑與ZnO之塗佈液噴塗後催化自由基產生螢光反應之分析圖；第六圖：不同噴塗方法對於含有機塗佈劑與ZnO之塗佈液噴塗成型後之表面型態示意圖； 第七圖：不同塗層數對於含有機塗佈劑與ZnO之塗佈液噴塗後催化自由基產生螢光反應之分析圖；第八圖：噴塗ZnO氧化物粉體光觸媒催化降解水中酚類之分析圖；第九圖：噴塗ZnO氧化物粉體光觸媒催化降解水中總有機物之分析圖；第十圖：含不同光觸媒濃度之塗佈液噴塗後催化自由基產生螢光反應之分析圖；第十一圖：含有機塗佈劑與ZnO之塗佈液噴塗於自來水溶出試驗中未溶出之示意圖；第十二圖：含不同種類塗佈劑與ZnO之塗佈液噴塗成型後於雙燈管催化自由基產生螢光反應之分析圖；第十三圖：含有機塗佈劑與ZnO之塗佈液噴塗成型後於自來水溶出鋅離子之分析圖；第十四圖：本發明對於抑制大腸桿菌群之分析圖；第十五圖：本發明對於抑制總菌落數之分析圖；第十六圖：本發明不同奈米銀粒子塗層數對於抑制總菌落數之分析圖。
本發明之目的及其結構功能上的優點，將依據以下圖面所示之結構，配合具體實施例予以說明，俾使審查委員能對本發明有更深入且具體之瞭解。
本發明提供一種奈米光觸媒及奈米銀固定化塗佈之方法，其包括：(a)將重量百分比8-16wt%塗佈劑、0.5-12wt%光觸媒、50-250ppm固態奈米銀粒子以及剩餘重量百分比之溶劑混合均 勻，以形成一塗佈液，其中光觸媒為粒徑(10-100nm)之氧化鋅(ZnO)或二氧化鈦(TiO2)，固態奈米銀粒子為粒徑(10-100nm)，溶劑可選自3-甲氧基丙酸甲酯(MMP)、二甲基乙醯胺(DMAC)、四氫砆喃(THF)、二甲基亞碸(DMSO)或水；以及(b)利用濕式相轉換法(phase inversion method)或乾式成型法將塗佈液噴塗(spray coating)至少2層於一多孔載體表面，以在多孔載體成型為一高孔隙性薄層，多孔載體可選自網目20-80目數(mesh)之316及316L不銹鋼網、304不銹鋼網、陶瓷濾網、多孔性玻璃、多孔性金屬或多孔性塑膠。較佳而言，所述塗佈劑為一有機塗佈劑，係選自聚碸(polysulfone,PSF)、聚苯醚碸(polyethersulfone，PESF)、醋酸纖維素(cellulose acetate,CA)或聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride，PVDF)，以形成一有機塗佈液，或塗佈劑為一無機塗佈劑，係選自矽酸鈉(水玻璃)，以形成一無機塗佈液，更佳而言，有機塗佈液和無機塗佈液於步驟(b)係分別利用濕式相轉換法(phase inversion method)和乾式成型法進行噴塗2-3層。藉此，所述奈米光觸媒及奈米銀固定化塗佈之方法可製得成型有一高孔隙性薄層之多孔載體。
另，本發明亦提供一種將上述成型有一高孔隙性薄層之多孔載體進一步利用於作為一淨水裝置之用途。
又，本發明亦提供一種含有上述成型有一高孔隙性薄層之多孔載體之淨水裝置，係進一步包含有至少一光反應器，其係為波長範圍為涵蓋185nm~400nm之UV光源。
此外，藉由下述具體實施例，可進一步證明本發明可實際應用之範圍，但不意欲以任何形式限制本發明之範圍。
首先，有關本案所述濕式相轉換法(phase inversion method)與乾式成型法之定義與步驟亦可參考前案中華民國專利公告第I408161號、第I395791號與第I368630號。簡言之，本發明分別 製備有機塗佈液與無機塗佈液，並藉由濕式或乾式成型法成型於多孔載體後，進行不同功效測試。
實施例一：製備塗佈液
(a)製備有機塗佈液
將重量百分比8、12或16wt%有機塗佈劑(PSF)、4wt%氧化鋅(ZnO)或二氧化鈦(TiO2)(粒徑為10-100nm)、50ppm固態奈米銀粒子(10-100nm)以及剩餘重量百分比之MMP溶劑混合均勻，以形成一高分子有機塗佈液。
(b)製備無機塗佈液
將重量百分比12wt%矽酸鈉(水玻璃)、4wt%氧化鋅(ZnO)或二氧化鈦(TiO2)(粒徑為10-100nm)、50ppm固態奈米銀粒子(10-100nm)以及剩餘重量百分比的水混合均勻，以形成一無機塗佈液。
在此實施例使用之固態奈米銀粒子與市面上所使用之銀離子之特性不同，若利用銀離子(Ag+)為抗菌材料於一段作用時間之後就須再補充，無法重複使用，固態奈米銀粒子則可於作用後重複使用。
噴塗法(sprayp-coating)是一種在具有孔洞的基材上塗佈塗層的重要方法，主要是將漿料(slurry)以噴霧方式黏著於孔隙性基中，並利用噴霧之液滴大小、速度與漿料的黏度與固體物含量來控制塗佈膜層之厚度的技術。
(c)濕式相轉換法進行噴塗之條件
將上述配製而得的均相塗佈液，於溫度25℃噴塗於一多孔載體並浸入一水(凝聚劑)中，使MMP和水進行擴散交換作用，並將所添加的MMP萃取出來，同時水也可進入塗佈液中，導致塗佈液中高分子溶解度降低，使塗佈液於多孔載體固化成多孔性薄膜結 構，本案實施例使用的載體為304不銹鋼平織網(40mesh，0.25m/m)或陶瓷濾網(40mesh)。
請參閱第一圖，以含有相同濃度為12wt%之二氧化鈦及氧化鋅光觸媒粉體之塗佈液分別噴塗於40mesh之304不銹鋼平織網，不論氧化鋅或二氧化鈦於配方濃度下其塗佈分散效果皆佳，且兩者差異不大。
(d)乾式成型法進行噴塗之條件
將上述配製而得的均相塗佈液，於溫度25℃噴塗於一多孔載體，在溫度50-100℃使水逐漸揮發，至完全揮發後，由於塗佈液之溶解度降低，因此發生相分離而於多孔載體形成多孔性薄膜結構，本案實施例使用的載體為304不銹鋼平織網(40mesh，0.25m/m)與陶瓷濾網(40mesh)。
在此欲說明的是，發明人曾以10-80mesh之304不銹鋼平織網進行載體間隙測試，目的為選擇一承載較多光觸媒粉體之載體，但發現小於20mesh網目金屬不銹鋼網間隙過大，單位面積所能塗佈之光觸媒粉體塗著數量有限；另一方面，大於80mesh網目金屬不銹鋼網間隙過小，單位面積所能塗佈之光觸媒粉體塗著數量變多，容易聚集成團呈非有效分散狀態，因此選定使用20-80mesh載體為最佳。
由於光觸媒與塗佈劑黏滯力互相平衡的結果對於塗佈有決定性之關係，因此12wt%有機機塗佈劑及12wt%無機塗佈劑4wt%將光觸媒(氧化鋅)載入混練，以一定時間均勻混合後，進行載體塗佈，並比較不同塗佈劑與不同塗層數於載體均勻度之影響。
請參閱第二圖，結果顯示以無機塗層兩~三層及有機高分子塗層兩層皆能分散均勻，而塗層數達到四層時發現塗佈液團聚造成分散不均。由此可知塗層數以2-3層達到飽和，過度噴塗次數並無 法承載更多之塗佈液與增加光觸媒於載體上之數量。
實施例二：功效測試
(1)為比較二氧化鈦(TiO2)及氧化鋅(ZnO)粉體進行之光觸媒反應，本實驗採用1000ppm TiO2及ZnO粉體於UVC環境下，進行水相中自由基測定。此光觸媒性能分析以自由基定量採螢光測定法(J.Yu,B.Wang.Applied Catalysis B：Environmental.94,2010,295-302)測量自由基產生量，螢光強度越高代表自由基數量越多。
請參閱第三圖，TiO2及ZnO氧化物粉體測試結果中，在任何時間上ZnO自由基產生量均大於TiO2，因此由試驗結果而言，以ZnO作為光觸媒活性較TiO2為高。
(2)含不同種類塗佈劑與ZnO之塗佈液噴塗後催化自由基產生之比較(採單一UVC燈管測試)
塗佈薄膜厚度和均勻度與液態漿料相關，一般厚度範圍在100nm~100μm，最薄的厚度必須克服表面的粗糙度，表面若是太過於粗糙，則膜厚必須鍍的較厚才能確保薄膜較不會出現裂痕與破洞；另，當噴出液滴於基材上粒徑越小時，塗佈漿料會受到所形成之厚度越小，附著於基材的漿料便越均勻。為了使膜厚達到理想膜厚且能夠均勻塗佈，以相同濃度之有機塗佈液與無機塗佈液進行噴塗，並將噴塗所形成之試片進行自由基生成試驗，以判定其塗佈性能之優劣。
請參閱第四圖，以有機塗佈劑及無機塗佈劑將光觸媒ZnO載入混練，以一定時間均勻混合後，進行載體塗佈，塗層數測試以2層塗佈成型後進行水中自由基產生率測試，比較有機及無機塗佈劑均勻度選擇出較適合之塗佈液種類。在此驗證實驗中，發現有機塗佈液組別所產生的自由基較無機塗佈液高，但相差不遠。
(3)乾濕式成型塗佈法對光觸媒ZnO催化自由基起始性能比較(有機塗佈液與單一UVC燈管測試)
對於光觸媒表面接觸反應而言，大面積之接觸反應機率遠大於較低接觸面積之狀況，由於上述以有機塗佈方式可取得較佳之均勻性，故此實驗中以乾濕式塗佈方式比較取得之塗層其產生自由基多寡之差異。
請參閱第五圖，利用濕式製備方式表現出濕式法成型的構造較乾式法對於自由基的產生較佳；另，參閱第六圖，濕式成型之表面較易產生多孔結構，孔隙性結構有利於接觸表面積之生成，光催化反應與觸媒材接觸面積將可成等比增加，故，以濕式成型表面較易產生多孔性結構及較大催化接觸面積有利於光催化反應之進行。
(4)分析不同塗層數對於含有機塗佈劑與ZnO之塗佈液噴塗後之催化自由基產生螢光反應情形(採單一UVC燈管測試)
請參閱第七圖，利用含ZnO之有機塗佈液以濕式法成型2-3層塗層數對於催化自由基產生螢光反應，皆隨著作用時間增加而升高，兩者效果皆佳，且無太大差異。
(5)分析毒性酚類物質(phenol)降解性能(採單一UVC燈管測試)
酚及雙酚為水中具有毒性之典型汙染物，根據「飲用水水質標準」酚類的最大限值是0.001毫克/公升。本實驗以含ZnO之有機塗佈液塗佈成型之光觸媒網進行光催化降解活性之性能分析。利用自來水中容許濃度50000倍之含酚類濃度進行試驗，請參閱第八圖，結果顯示，光觸媒網進行光催化降解，隨著時間的增加對於毒性物質的去除效率也隨之增加，於約200分鐘時毒性物質酚類去除效率可達到60%。由此得知，5000倍之容許含酚量於200分鐘內降解60%，即3000倍之容許含酚量於200分鐘內被分解，平均而 言，每分鐘可以分解15倍之容許量。
(6)分析總有機物(TOC)降解性能(採單一UVC燈管測試)
本實驗係取自來水中所含TOC為配製初濃度溶液，加入UVC+Zn光觸媒系統，以1支UVC燈管光強度為2.1mW/cm2反應時間0~60分鐘。
請參閱第九圖，結果顯示相較於未照光(未處理組別)和單獨照光(UVC組別)對於自來水之TOC降解率，UVC+ZnO組別的光催化降解TOC效果較佳。單獨照光對於自來水中之含TOC物質去除效果在20%以內，而結合UVC+ZnO光觸媒系統於反應60分鐘後，可降解水中30-40%的TOC。由此結果顯示UVC+ZnO光觸媒的光催化降解系統具有較佳降低水中汙染物及礦化總有機碳之效果，其降解效率遠高於UVC組別。
(7)分析光觸媒含量與自由基相關性(採單一燈管測試UVC)
本實驗以不同光觸媒濃度(分別為8、12、16wt%)分析光觸媒塗層中對於氫氧自由基濃度變化之趨勢。請參閱第十圖，結果顯示當光觸媒濃度逐漸增加時，其氫氧自由基濃度亦隨之增加，濃度為12wt%及16wt%的自由基產生量卻大同小異，可知塗佈劑中光觸媒濃度以12wt%最符合經濟效應之濃度，故，UVC+ZnO光觸媒系統中ZnO含量最適值12-16wt%。
(8)光觸媒(ZnO)溶出測試(採單一燈管測試UVC)
配製ZnO初濃度為12wt%之塗佈液，以分析標準噴塗方式進行噴塗後成型將光觸媒進行1小時自來水溶出試驗。請參閱第十一圖，結果顯示ZnO達到未溶出之效果。
(9)分析含不同種類塗佈劑與ZnO之塗佈液噴塗後之催化自由基產生能力(採UVA+UVC雙燈管測試)
本實驗將UVA光帶之UV燈與UVC燈合併使用，期望能合 併殺菌及光催化降解之雙重效應。以有機塗佈劑及無機塗佈劑將光觸媒ZnO載入混練，以一定時間均勻混合後，以濕式法進行載體塗佈，塗層數以2層塗佈成型後進行水中自由基產生率測試。
請參閱第十二圖，結果發現有機塗佈液組別的UVA+UVC氫氧自由基活性較單純UVC單燈管測試(參閱第四圖)多了10倍，並且也較無機塗佈液組別的UVA+UVC氫氧自由基活性多了近6倍。由此可知，雙燈管模式可有效獲得較高自由基含量並且獲得較好光催化效果。
(10)光觸媒反應器長時間鋅離子溶出試驗(採UVA+UVC雙燈管測試)
根據我國「飲用水水質標準」鋅的最大限值是5.0毫克/公升(ppm)；自來水含鋅多來自鍍鋅銅管的溶出，如果含鋅量高於此標準，將使水產生白濁物(氫氧化鋅)，影響水的美觀，鋅的毒性小，且無累積性，因此鋅的自來水標準之訂定係考量水的美觀而非對人體有害。
本實驗以紫外光殺菌單元進行奈米光觸媒(ZnO)之溶出測試，一般而言水中氧化鋅之溶解度約為1.6-1.7mg/L，因此如將奈米氧化鋅進行長時間溶出測試，於水中可觀測出濃度大約為1.6至1.7ppm之平衡濃度。以紫外光殺菌單元進行奈米光觸媒(ZnO)之溶出測試結果如第十三圖所示，當含有奈米氧化鋅塗佈不銹鋼網置於反應裝置48小時內，鋅離子溶出經電漿偶合光譜儀分析結果接低於2.5ppm。由此可見，光催化反應器之鋅溶出量幾乎低於1ppm以下。
(11)光觸媒反應器大腸桿菌群殺菌試驗(採UVA+UVC雙燈管測試)
一般常用測定細菌總菌落數和大腸桿菌群數來判斷水質的 污染程度。依據我國現行法規，飲用水的標準為每1毫升水中細菌總數不超過100個；每100毫升水中大腸桿菌菌群數不超過6個。若超過此數值，表示水源可能受糞便污染且可能有病原菌存在。
本實驗係以108高濃度大腸桿菌溶液模擬水質操受外來污染時所面臨的大腸桿菌數突增，待測單元如將奈米氧化鋅進行長時間溶出測試。參閱第十四圖，結果顯示結合UVC與UVA系統之殺菌系統具備優異之殺菌性能，當含有奈米光觸媒系統進行殺菌反應時，10分鐘後總大腸桿菌數為0，幾乎已達到幾乎100%之殺菌效果；反觀以自來水為基底之對照組(未光照)，當添加入108高濃度大腸桿菌溶液後，其總菌數緩慢增加，於30分鐘後，水中總菌數已經增加為原來之兩倍。
(12)光觸媒反應器總菌落數殺菌試驗(採UVA+UVC雙燈管測試)
將上述殺菌單元進行連續流式總菌數殺菌測試，其測試之方法為將自來水接入光觸媒殺菌裝置後進行連續取樣分析。請參閱第十五圖，當水流於10分鐘內其總菌數緩慢降至0，其後連續取水進行測試，皆無總菌數之檢出。
實施例三：奈米銀反應抑菌試驗
銀之所以能殺菌而不傷害益菌和正常細胞，是因為大部分的病原菌是單細胞微生物是倚靠蛋白酶來維持新陳代謝，進而繁殖影響正常細胞。在這些蛋白酶之中有一種氧代謝酶，當銀遇到這種氧代謝酶時，氧代謝酶的活性會搶走銀的一個電子，使銀原子變成帶正電的銀離子，銀離子就會吸引蛋白酶中帶有負電荷的巰基，病原菌的蛋白酶就會失去活性，無法再繁殖。這些病原菌的生存時間只有幾十分鐘，在無法繁殖下，這些病原菌會自然死亡，而這些銀離子又會得回原本的電子還原成銀原子，所以銀本身的殺菌功能不會 消失而可反覆使用。
本實驗光觸媒系統後進一步設計奈米銀粒子之塗佈陶瓷過濾器，一方面可作為光觸媒後續之保障單元，另一方面可於陶瓷管內加入口感調整添加物(麥飯石、紅外線陶瓷、活性碳等)進行水質口感調整之用，其中以30公分左右之陶瓷過濾管進行奈米銀塗佈，因考慮淨水器流道之限制因子，奈米銀塗佈層以10公分為限其餘則以熱收縮膜加以密封，陶瓷材上之奈米銀塗佈濃度與抑菌效果之分析，如第十六圖所示，具有極佳抑菌效果。
由上述之實施說明可知，本發明與現有技術相較之下，本發明確實可兼具去除水中有機物、毒性物質與細菌等淨水功效。
綜上所述，本發明之奈米光觸媒及奈米銀固定化塗佈方法及其應用於淨水之裝置與用途，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
惟，上述所揭之圖示及說明，僅為本發明之較佳實施例，非為限定本發明之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之設計範疇。

Claims (9)

  1. 一種奈米光觸媒及奈米銀固定化塗佈之方法，其包括：(a)將重量百分比8-16wt%塗佈劑、0.5-12wt%光觸媒、50-250ppm固態奈米銀粒子以及剩餘重量百分比之溶劑混合均勻，以形成一塗佈液，其中該光觸媒為氧化鋅(ZnO)或二氧化鈦(TiO2)；以及(b)利用濕式相轉換法(phase inversion method)或乾式成型法將該塗佈液噴塗(spray coating)至少2層於一多孔載體表面，以在該多孔載體成型為一高孔隙性薄層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該步驟(a)之塗佈劑為一有機塗佈劑，係選自聚碸(polysulfone,PSF)、聚苯醚碸(polyethersulfone，PESF)、醋酸纖維素(cellulose acetate,CA)或聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride，PVDF)，以形成一有機塗佈液，或該塗佈劑為一無機塗佈劑，係選自矽酸鈉(水玻璃)，以形成一無機塗佈液。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該有機塗佈液於該步驟(b)係利用濕式相轉換法(phase inversion method)進行噴塗2-3層。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該無機塗佈液於該步驟(b)係利用乾式成型法進行噴塗2-3層。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該多孔載體係網目20-80目數(mesh)之316及316L不銹鋼網、304不銹鋼網、陶瓷濾網、多孔性玻璃、多孔性金屬或多孔性塑膠。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該氧化鋅(ZnO)或該二氧化鈦(TiO2)之粒徑為10-100nm，且該固態奈米銀粒子之粒徑為10-100nm。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該溶劑係選自3-甲氧基丙酸甲酯(MMP)、二甲基乙醯胺(DMAC)、四氫砆喃(THF)、二甲基亞碸(DMSO)或水。
  8. 一種成型有一高孔隙性薄層之多孔載體，其係利用如請求項第1-7項任一項所述之方法所得。
  9. 一種含有如請求項第1-7任一項所述之方法所得之成型有一高孔隙性薄層之多孔載體之淨水裝置，係進一步包含有至少一光反應器，其係為波長範圍為涵蓋185nm~400nm之UV光源。
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