[發明專利]抗微生物復合過濾材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201780041178.2
• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN109414901B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 王錦文;米迪亞·卡里姆;利贊·卡里姆;威廉·李;布魯斯·E·泰勒;卡羅爾·德蘭德拉;弗蘭克·A·布利干諾
• 申請（專利權）人: KX技術有限公司
• 主分類號: B32B5/02
• 分類號: B32B5/02;B32B7/12;D04H1/4382;D04H1/54
• 代理公司: 北京元合聯合知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11653
• 代理人: 李非非

一種過濾介質，其具有褐煤衍生的活性碳、聚丙烯酸(PAA)、市售銅鋅合金和聚二烯丙基二甲基氯化銨(PolyDADMAC)或即聚[(3?甲基?1?乙烯基咪唑氯化物)?co?(1?乙烯基吡咯烷酮)]，其被組合并用作合適的TOG煙煤基活性碳、銀和PolyDADMAC的替代材料。褐煤基活性碳中的官能團與聚丙烯酸相互作用。官能團諸如鈣、鐵或者褐煤基活性碳的氧化鋁/氫氧化物與PAA相互作用，并幫助將PolyDADMAC固定在適當的位置。銅鋅合金的附加存在增強了過濾器的抗微生物性能。

技術領域

本發明一般涉及抗微生物過濾器，并且主要涉及微孔流體可滲透、經處理的纖維材料，以及制備這種用于水過濾和凈化的材料的工藝。

背景技術

水的凈化或過濾對于許多應用是必要的，包括提供安全的或者可以喝的飲用水。水可含有許多不同種類的污染物，包括例如微粒、有害化學物質和微生物諸如細菌、寄生蟲、原生動物和病毒。在多種情況下，這些污染物必須在使用水之前被去除。

目前已有許多眾所周知的凈水方法，諸如蒸餾、離子交換、化學吸附、過濾或保留，這些都是微粒的物理封閉。顆粒過濾可通過使用膜或顆粒材料層來完成，其中這種過濾通常由孔徑決定。

先有技術的過濾系統常常試圖利用具有小孔徑的過濾介質來實現廣泛的微生物攔截。

通常，微生物攔截增強劑由水溶性陽離子材料組成，其在陽離子材料上的特定位置處具有與其相關聯的反離子，結合生物活性金屬鹽例如銀，其中與陽離子材料相關聯的反離子優選與生物活性金屬鹽的至少一部分陽離子沉淀，并且生物活性金屬陽離子和與陽離子材料相關聯的反離子的沉淀發生在陽離子材料的附近。

微生物處理通常通過將活性碳過濾器顆粒涂覆陽離子聚合物和銀或含銀的材料來實現。銀可防止細菌和藻類在過濾器中積聚，從而過濾器可盡其所能去除飲用水中的細菌、氯、三鹵甲烷、鉛、微粒和氣味。此外，銀與氧氣合作，可作為強大的消毒劑，為其它消毒系統提供了替代或補充。

目前用于微生物還原的濾紙介質一般使用并且優選經銀處理的碳。然而這是一種成本很大的工藝，對這類銀的使用的管制在行業中正在收緊。銀是由美國環境保護局(EPA)的國家二級飲用水法規規范。一些科學家和環境監督組織警告說，廣泛使用納米銀可能帶來風險，長期接觸這些顆粒是否影響人類健康或生態系統尚不清楚。因此，仍然需要找到替代的抗微生物材料，這些材料使用安全并且至少對目前使用銀的相似過濾介質有效。

此外，公眾對現有紙過濾介質的充分流速的需求正在增加。經過微生物截留處理的濾紙通常用在重力輸送應用中，其中可包含流速。需要能夠采用銀替代微生物截留劑并顯示出增強的流速特性的抗微生物濾紙，這仍然是水過濾介質的理想特性。

發明內容

考慮到先有技術的問題和缺陷，因此本發明的一個目的是提供一種用于水過濾應用的低成本抗微生物材料，其可用作銀的替代。

本發明的另一目的是提供一種用于水過濾應用的低成本抗微生物材料，無需使用在銀基過濾介質上具有增加的流速的銀。

本發明的再一目的是提供一種可由較薄的紙制成的過濾介質，因此總體上過濾介質較少但仍保持與當前使用銀作為抗微生物劑的過濾介質相似的微生物截獲能力。

對于本領域技術人員來說，顯而易見得上述以及其它目的可在本發明中實現，其涉及一種具有抗微生物性能的流體過濾用過濾介質的制備工藝，包含這些步驟：a)在去離子水中稀釋聚丙烯酸以形成稀釋溶液；b)將褐煤基粉末活性碳添加到稀釋溶液中，并混合以形成混合溶液；c)浸泡混合溶液；d)將銅鋅合金與濕纖維素原纖化纖維、重金屬去除粉末吸附劑以及CoPET/PET(堿溶性聚酯/聚酯)聚酯纖維混合，與混合溶液形成所得溶液；e)混合所得溶液；f)從所得溶液形成紙漿；以及g)干燥紙漿以形成過濾介質。

聚丙烯酸在去離子水中被稀釋，以每1L去離子水中大約0.5g-11g PAA的比例。