[發明專利]一種納米氧化鋅/玉米桔穰復合抗菌濾柱的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202011491672.9
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112340822B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 李孟;高欣;張恒;唐曉寧
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C02F1/50
• 分類號: C02F1/50;C02F1/00;A01N59/16;A01P3/00;A01P1/00
• 代理公司: 昆明同聚專利代理有限公司 53214
• 代理人: 蘇蕓蕓

本發明公開了一種納米氧化鋅/玉米桔穰復合抗菌濾柱的制備方法，該方法將玉米秸稈經風干除葉去皮后，對其剪切、挑選得到秸穰原料，將玉米桔穰浸漬于四氟硼酸鋅溶液中，之后再轉移到異丙醇鈉溶液中進一步反應，并利用超聲進行輔助；反應完畢后，產物經洗凈、冷干后再置于烘箱中轉化，得到納米氧化鋅/玉米桔穰復合抗菌濾柱；該復合濾柱在結構上大致保持了玉米秸稈本身的通道結構，顯示出優異的水傳輸能力和過濾抗菌效果，菌液經濾柱過濾處理后，測得大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的過濾抗菌率都達到了90%以上；作為一種有機與無機相結合的抗菌材料，其有助于清除水中的細菌，適用于水凈化領域。

技術領域

本發明涉及一種由玉米桔穰原位固載納米氧化鋅顆粒制備復合抗菌濾柱的工藝以及復合抗菌濾柱在去除水體細菌中的應用，屬于天然高分子材料技術領域。

背景技術

健康一直是人們最關注的話題之一，然而細菌無處不在，防不勝防，其中不乏致病的有害細菌，它們的傳播和蔓延嚴重威脅著人類的健康?？v觀歷史，由致病細菌感染所引發的肺炎、霍亂、鼠疫、肺結核等重大疾病的爆發和傳染屢見不鮮，全球每年都會導致約16%的死亡率，因此，細菌感染一直以來都被認為是人類面臨的最具挑戰性的自然威脅之一。雖然，抗生素的誕生和疫苗的普及在一定程度上實現了人類對細菌感染的控制，但抗生素類藥物的泛濫使用導致菌體的變異，滋生不計其數的新型“多重耐藥性細菌”。因此，研究開發高效、無毒副作用且具有優異持久性的非抗生素類抗菌材料是當前的重要課題之一。

無機抗菌材料是一類具有殺滅和抑制細菌生長、繁殖的功能材料。其中，ZnO因自身安全、穩定，且其抗菌效果具有廣泛性和持久性等特點，在多種同類抗菌劑的研發和應用中有著明顯的優勢。ZnO納米粒子被證明由于其本身能夠產生 ROS使細菌氧化損傷以及其粉體的吸附也會破壞細菌的細胞壁，所以對革蘭氏陽性和陰性細菌都具有顯著的抗菌和抑菌的能力，其抗菌方式多樣化，過程不同于其他金屬氧化物，這也是以ZnO為核心成分的抗菌材料引起極大興趣的原因所在。然而單純的ZnO納米粒子具有易團聚、難回收等缺點，為了克服此類問題，賦予金屬顆粒更好的分散性、抗菌性和可回收性，ZnO納米粒子在形成的過程中通常需要一定的承載物。所以開發廉價高效、綠色環保、內在結構友好的功能載體是實現納米氧化鋅基抗菌材料可持續化發展的一個基礎性問題。

玉米是我國重要經濟作物之一，其秸稈年產量可達到2.2億噸之多，這一巨大的資源在農村除被用作生活能源外，大部分棄之于地，或就地焚燒，只有少部分用作飼料加工或酒精發酵工業。目前玉米秸皮已經作為纖維原料在制漿造紙工業中得以應用。至于玉米秸稈的另一重要組成部分---秸穰，因其細胞種類以及纖維長度的局限性，無法像秸皮一樣應用于造紙領域，大大降低了玉米秸稈的應用價值。

目前未見與本發明技術方案相關的報道。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種納米氧化鋅/玉米桔穰復合抗菌濾柱的制備方法，本方法以玉米秸稈中的穰部為柱狀載體，利用其中豐富的天然高分子組分（木質素、纖維素和半纖維素）同步實現納米氧化鋅抗菌粒子的原位生長和固載，制備具有三維立體結構的納米復合柱，用于清除水體中的細菌。

ZnO納米顆粒主要有助于殺滅水體中的細菌，而玉米桔穰的多孔結構則有利于水流的通過，本發明為水的高效凈化提供了一條經濟有效的途徑；而且選用資源豐富但開發深度尚淺的玉米秸穰為原料，利用簡易的化學沉淀法原位固載ZnO納米粒子，反應制備得到抗菌濾柱產品，進一步拓展玉米秸稈的應用領域，使秸稈這種綠色可再生材料得到高附加值的利用，為農業廢棄秸稈多元化高值拓展奠定理論和新技術基礎。

實現本發明目的采取如下技術方案：

（1）玉米秸稈經風干除葉后，皮穰分離，選取秸穰部分為原料，剪切成小段，得到玉米秸穰原料；

（2）將玉米秸穰原料浸泡在四氟硼酸鋅溶液中，在攪拌條件下利用玉米秸穰對溶液中的離子進行吸附；