[發明專利]一種用廢舊棉纖維制備載銀抗菌劑的方法

有效

• 申請號: 201310615121.2
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103688996A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 戴晉明;史晟;侯文生;張永芳;陳旭紅;朱秋榮
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: A01N59/16
• 分類號: A01N59/16;A01N25/08;A01P1/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 江淑蘭

1.一種用廢舊棉纖維制備載銀抗菌劑的方法，其特征在于：使用的化學物質材料為：廢舊棉纖維、硝酸銀、鹽酸、無水乙醇、去離子水、直鏈烷基苯磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、氫氧化鈉、連二亞硫酸鈉，其組合準備用量如下：以克、毫升為計量單位

廢舊棉纖維：(C₆H₁₀O₅)n??n=6000-15000????????????10g±0.001g

硝酸銀：????AgNO₃???????????????????????????2.55g±0.001g

無水乙醇：??CH₃CH₂OH???????????????????????1000mL±10mL

去離子水：??H₂O?????????????????????????????6000mL±10mL

鹽酸：??????HCL?????????????????????????????25mL±0.1mL

氫氧化鈉：??NaOH????????????????????????????0.5g±0.001g

連二亞硫酸鈉：Na₂S₂O₄????????????????????????1g±0.001g

直鏈烷基苯磺酸鈉：C₁₈H₂₉O₃SNa????????????????2mL±0.001mL?　?脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉：C₁₃H₂₇O(CH₂CH₂O)₂SO₃Na??1mL±0.001mL

制備方法如下

（1）精選化學物質材料

對制備使用的化學物質材料要進行精選，并進行質量純度、濃度、含量控制：

廢舊棉纖維：???????????????????固態固體?????????????含碳量：44.44%

硝酸銀：???????????????????????固態固體????????????????99.8%

鹽酸：?????????????????????????液態液體???????????????濃度37.5%

無水乙醇：?????????????????????液態液體????????????????99.5%

去離子水：?????????????????????液態液體????????????????99.9%

氫氧化鈉：?????????????????????固體粉體????????????????99.9%

連二亞硫酸鈉：_{??????????????????????????}固體粉體????????????????99.9%

直鏈烷基苯磺酸鈉　???????????液態粘稠狀液體????????????99.9%

脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉???????液態凝膠狀膏體????????????99.9%

（2）預處理廢舊棉纖維

①洗滌，取廢舊棉纖維10g±0.01g置于洗滌器內，向洗滌器內加入去離子水300mL、直鏈烷基苯磺酸鈉2?mL±0.001?mL、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉1mL±0.001mL、氫氧化鈉0.1g±0.001g，開啟洗滌器，洗滌30min；?

②漂洗，將洗滌后的廢舊棉纖維取出，放入燒杯內，向燒杯內加入去離子水500mL，用玻璃棒攪拌漂洗5min，漂洗重復進行5次；

③干燥，將漂洗后的廢舊棉纖維置于干燥箱內，進行干燥處理，干燥溫度50℃，干燥時間120min；

④消毒，將干燥后的廢舊棉纖維置于紫外光消毒箱內進行消毒，電壓220V，功率40W，消毒時間60min；

⑤剪條，將消毒后的廢舊棉纖維剪切成條狀，尺寸為1?mm×1mm；

⑥褪色，將剪條后的廢舊棉纖維和去離子水200mL置于燒杯內，向燒杯內加入氫氧化鈉0.4g，并攪勻，然后將燒杯置于水浴鍋中加熱，待燒杯內溫度升至75℃時向燒杯內加入褪色劑連二亞硫酸鈉1g±0.001g，攪拌并保溫10min，然后繼續加熱，水浴鍋及燒杯內溫度升至95℃時保溫30min，使廢舊棉纖維褪色；

⑦加熱清洗，將燒杯內的褪色水液倒掉，留存褪色后的廢舊棉纖維，然后將褪色后的棉纖維移入另一燒杯中，加入去離子水300mL，再次將燒杯置于水浴鍋內，水浴鍋內溫度升至85℃，恒溫保溫10min，用玻璃棒攪拌，以洗滌廢舊棉纖維表面殘留的化學試劑，洗滌重復進行3次；

⑧干燥，將褪色并洗滌后的廢舊棉纖維置于干燥箱內干燥，干燥溫度50℃，干燥時間120min；

（3）配置反應液

①配制硝酸銀水溶液

稱取硝酸銀2.55g±0.001g，加入到燒杯中，向燒杯中加入去離子水600mL±0.001mL，攪拌10min，使其充分溶解，成0.025mol/L的硝酸銀水溶液；???????????????

硝酸銀是強酸弱堿鹽，硝酸銀水溶液中的水分子會電離出氫離子，0.025mol/L的硝酸銀水溶液pH值為5.2；

②配置鹽酸水溶液

量取鹽酸21mL±0.01mL，置于燒杯中，并向燒杯內加入離子水250mL±0.01mL，攪拌，成1mol/L鹽酸水溶液；

③調節酸堿度pH值

將1mol/L的鹽酸水溶液加入加液漏斗中，緩慢向硝酸銀水溶液中進行滴加，滴加速度5mL/min，邊滴加、邊攪拌，使酸堿度pH值為3.5；?

（4）浸泡、分散

①將廢舊棉纖維10g±0.001g、硝酸銀水溶液600mL置于燒杯內，并封口，然后將燒杯置于超聲波分散器的水槽內，并固定；

②開啟超聲波分散器，超聲頻率40kHZ，超聲波分散時間120min，成分散液；

（5）在反應釜內，高溫高壓下制備碳微球

用廢舊棉纖維制備碳微球是在高溫高壓反應釜內進行的，是在加熱、加壓、水解、碳化反應下完成的；

①清洗反應釜

向反應釜內注入鹽酸水溶液50mL、去離子水200mL，用毛刷刷洗，然后用去離子水200mL刷洗，去離子水刷洗重復進行三次；

②將浸泡分散后的廢舊棉纖維+硝酸銀水溶液的分散液移入反應釜內，反應釜密閉；

③開啟反應釜加熱器，加熱溫度150℃±1℃，釜內壓強0.7MPa，保溫恒溫180min，廢舊棉纖維在鹽酸和硝酸銀的催化作用下發生水解反應，反應方程式如下；

式中：

C₆H₁₂O_6：葡萄糖

(C₆H₁₀O₅)_m：低聚糖，m=2-6

④反應釜溫度繼續升溫至300℃±1℃，釜內壓強7.8MPa，保溫、恒溫600min，進行降解脫水反應，廢舊棉纖維水解生成的葡萄糖繼續在鹽酸和硝酸銀的催化作用下脫水并裂解，形成5-羥甲基糖醛、苯三酚、呋喃、乙醛，乙酸，隨后，5-羥甲基糖醛、苯三酚和呋喃之間經過羥醛縮合、分子間脫水反應，使葡萄糖脫水被碳化，成為球狀無定型碳，溶液中游離的陰離子在反應過程中被還原為銀單質，銀單質吸附到碳微球表面，隨著碳微球的不斷生長銀被包覆到碳微球內層，形成載銀碳微球，反應路線如下：

CH₃CHO：乙醛

CH₃COOH：乙酸

H₂O：葡萄糖脫水形成的水分子

5-羥甲基糖醛、1,2,4-苯三酚和呋喃發生分子間脫水反應，形成碳微球，同時硝酸銀中的銀離子被還原為銀單質，并被吸附至碳微球中，形成載銀碳微球；

HNO₃：硝酸

⑤冷卻、開釜

關閉電加熱器，反應釜內溫度自然冷卻至25℃時關閉攪拌器，停止攪拌，打開反應釜，取出釜內分散液，即：載銀碳微球反應液；

⑥離心分離

將載銀碳微球反應液移入離心管中，進行離心分離，轉速6000r/min，時間10min，離心分離后倒去上清液，留存黑色沉淀物；

⑦無水乙醇洗滌、抽濾

將黑色沉淀物置于燒杯中，加入無水乙醇200mL，然后將燒杯置于恒溫振蕩器中，振蕩洗滌10min，成無水乙醇混合液；將無水乙醇混合液置于抽濾瓶的布氏漏斗中，用油性微孔濾膜進行抽濾，濾膜上留存產物濾餅，廢液抽至濾瓶中；

無水乙醇洗滌、抽濾重復進行3次；

⑧去離子水洗滌、抽濾

將產物濾餅置于另一燒杯中，并在燒杯中加入去離子水200mL，將燒杯置于恒溫振蕩器中，振蕩洗滌10min，成去離子水混合液；然后將去離子水混合液置于抽濾瓶的布氏漏斗中，用水性微孔濾膜進行抽濾，濾膜上留存產物濾餅，廢液抽至濾瓶中；

去離子水洗滌、抽濾重復進行2次；

⑨真空干燥

?將產物濾餅置于石英舟中，然后置于真空干燥箱內干燥，干燥溫度120℃，真空度18Pa，干燥時間240min，干燥后為黑色粉末；

（6）研磨

將干燥后的黑色粉末置于瑪瑙研缽中研磨，得到黑色粉末，即：載銀碳微球；

（7）檢測、分析、表征

對制備的載銀碳微球抗菌劑的形貌、色澤、成分、物理化學性能、抗菌性能進行檢測、分析、表征；

用高分辨透射電鏡對載銀碳微球的形貌結構進行觀察；

用EDS對碳微球的表面進行元素分析；

用抑菌環實驗對載銀碳微球抗菌劑的抑菌效果進行分析；

用X射線衍射儀對產物的結構和成分進行分析；

結論：載銀碳微球為黑色球形無定型碳結構，碳微球直徑≤2μm；

（8）儲存

對制備的載銀碳微球抗菌劑儲存于棕色玻璃容器中，密閉避光保存，要防曬、防潮、防酸堿鹽侵蝕，儲存在溫度20℃，相對濕度≤10%。

2.根據權利要求書1所述的一種用廢舊棉纖維制備載銀抗菌劑的方法，其特征在于：用廢舊棉纖維制備載銀碳微球抗菌劑是在反應釜中進行的，是在加熱、加壓、攪拌條件下，經水解、碳化反應完成的；

反應釜呈矩形，反應釜（5）的下部為釜座（8），上部為釜蓋（3），并由螺栓（2）固定，在反應釜（5）外部為電阻加熱器（6），在電阻加熱器（6）外部為保溫層（4）；在釜蓋（3）的中間位置設有磁力攪拌器（1），并深入反應釜（5）內，磁力攪拌器（1）右部設有攪拌電機（10），并由電機傳送帶（11）連接；在釜蓋（3）右上部設有壓力表（12）、溫度計（13），并深入反應釜（5）內；在反應釜（5）的右部設有電控箱（14），在電控箱（14）上設有攪拌轉數顯示屏（15）、釜內溫度顯示屏（16）、攪拌開關（17）、電源開關（18）、溫度調控器（19）、攪拌轉速調控器（20）；反應釜（5）與電控箱（14）由導線（9）連接。