[發明專利]一種納米銀生物質炭復合殺菌材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810074296.X
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN110074102B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 王龍強;劉華;孫宏霞;姚菲菲;李玉祥;劉通
• 申請（專利權）人: 青島海爾智能技術研發有限公司;海爾智家股份有限公司
• 主分類號: A01N25/08
• 分類號: A01N25/08;A01N59/16;A01P1/00;A01P3/00;C02F1/50;C02F1/28;C02F101/12
• 代理公司: 青島聯智專利商標事務所有限公司 37101
• 代理人: 宋蓮英

本發明提出了一種納米銀生物質炭復合殺菌材料及其制備方法和應用，涉及殺菌材料的技術領域。本發明的復合殺菌材料包括以下重量份的組分：生物質炭0.8?1.2份，納米銀顆粒1.0?1.5份；該復合殺菌材料是銀離子在還原劑和保護劑的作用下與生物質炭經過水熱合成法而得到；本發明還給出了上述復合殺菌材料的制備方法，于90?120℃下，反應12?24h，經過過濾、清洗和干燥而得到。本發明生物質炭和納米銀顆粒經過水熱合成法復合，生物質炭的孔徑大，比表面積高，生物質炭與納米銀形成穩定的化學鍵，減緩了銀離子的釋放，大大提高了復合殺菌材料的抑菌性能，其抑菌率高，抑菌周期長，使用壽命長。

技術領域

本發明涉及殺菌材料的技術領域，特別是指一種納米銀生物質炭復合殺菌材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著我國經濟的不斷發展，環境受損日益嚴重，特別是自來水的污染。現在，自來水的污染分為三個方面：一是源頭污染，據環境部門的相關統計，我國的河流有八成存在不同程度的污染現狀；在國內的水系中，接近四成的河流不適合做飲用水的水源；途經城市的河段，不適合用做飲用水水源的接近八成；大約有一半的城市地下水源被污染。二是自來水傳送管道的污染，自來水從公司出來到達用戶家中，途經的管道很長很復雜，除了管道還要經過水塔、水箱等，在傳送的過程中，會溶入很多的污染物質，如：污泥、重金屬離子、細菌等等，這些污染物很有可能相互發生化學反應，會生成很多有毒的、致癌的化學物質，還有城市的水塔等設施，檢查、清理工作不到位，將直接影響自來水的重量，據相關部門的檢測發現，在三十五個主要城市中，水質不達標的接近八成。三是在水中加入消毒化學成分造成的潛在污染，現在的自來水公司仍采用以前的水處理工藝，如過濾時用沉淀的方法、消毒用加氯的方法，在加氯時，氯會和水中的有機物質、腐殖物質發生化學反應，生成一些例如四氯甲烷、氯乙酸等毒性更強的污染成分，這些成分是癌癥、心臟病的主要致病物質，人們如果飲用了含有這些物質的自來水，將會嚴重危害到機體的健康。

納米銀作為一種能夠有效殺菌和抑菌的物質，可以作為水處理的殺菌材料，納米銀的粒徑通常在幾個納米到幾百個納米；一般來說，納米銀的殺菌作用機制是，超細狀態的納米銀，由于其表面積極大，遇水或在水溶液中發生如下反應：Ag→Ag⁺+e^-；所以，納米銀的殺菌作用主要與銀離子有關。大量的研究發現，納米銀或者銀離子能夠與菌體中的酶蛋白質或者DNA堿基結合，使酶失去活性、細菌DNA復制能力喪失，從而導致病菌失活。從納米銀的作用機制中不難看出，納米銀在殺菌中是消耗過程，其在殺菌的過程中，隨著銀離子的釋放，殺菌性能不斷下降。

活性炭具有巨大的比表面積和發達孔隙結構，很容易吸附水體中的病原微生物；但是，在深度凈化飲用水過程中，水體中的病原微生物極易在吸附有機物的活性炭表面繁殖，并溶解在水中，進而導致水體中微生物濃度增加；此外，由于含氮有機物在微生物的作用下，于活性炭表面發生消化，水中亞硝酸鹽含量大大增加。因此，現有技術中通常將具有殺菌性能的物質——納米銀負載在活性炭表面，以消除飲用水深度凈化過程中微生物繁殖所帶來的二次污染。目前，活性炭/納米銀復合材料的制備方法主要包括浸漬法、摻雜法、電化學沉積法和還原法等，中國專利CN106958140A公開了一種負載納米銀的活性炭纖維及其制備方法，利用活性炭纖維的強吸附性，在活性炭纖維的表面和微孔中進行負載單質納米銀，從而降低銀的流失，并且保持較高的滅菌效率，對飲用水中的色度和余氯等進行改善，從而對飲用水起到吸附和滅菌的雙重功能，該負載納米銀的活性炭纖維中載銀量可調，單質銀離子直徑為10-20nm，可用于飲用水的過濾及殺菌工藝，對水體中的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有高效殺除作用；但是，在制備工藝上，這種負載納米銀的活性炭纖維，采用的是在60-80℃下的溶液反應，這種制備方法會造成納米銀顆粒粒徑不均勻、納米銀顆粒在活性炭纖維表面分布不均勻、納米銀顆粒與活性炭纖維表面結合力小等缺點，從而導致了這種負載納米銀的活性炭纖維的抑菌時間短，抑菌率還有待于進一步提高，而且，這種活性炭纖維成本較高，不利于工業生產和應用。

發明內容

本發明提出一種納米銀生物質炭復合殺菌材料及其制備方法和應用，解決了現有技術中負載納米銀的活性炭纖維抑菌率低和抑菌時間短的問題。