多元金属簇净水材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及多元金属簇净水材料及其制备方法和应用，所述净水材料由５０～９９重量份的多孔材料与１～５０重量份的银、铜、锌、稀土中的两种或两种以上的金属制成；其制备方法包括：选择金属源；将金属源加入到多孔材料中，或者，将金属源配置为水溶液后，将其加入到多孔材料中，形成结合体；（３）结合体在焙烧后，通入还原剂；将需要净化的原水流过所述净水材料或将粉状净水材料加入需要净化的原水中，混合均匀，静置后得到澄清水。本发明专利技术的净水材料用于净水领域，比表面积大、活性高；均匀性高，能高效、快速去除水中可溶性重金属离子、微量有机污染物、余氯、消毒副产物，净化速度快，净化效果好、过滤流速大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种净水材料，特别涉及一种新型纳米多元金属簇净水材料。本专利技术还涉及所述净水材料的制备方法和应用。
技术介绍
随着社会的发展和生活水平的提高，人们对生活质量的要求越来越高。清洁安全的饮用水对人们的生活质量的影响是不容忽视的。水是各类病菌传播的主要载体，人类所患疾病的80％与水污染有关。获得干净安全的饮用水已成为世界范围的议题。而另一方面，水的污染却是日趋严重，江河湖泊等地表水及部分地区的地下水都存在不同程度的污染，水质性的缺水问题已引起了人们的广泛关注。城市民众获得生活饮用水主要是城市供水系统提供的自来水，虽然经水厂处理的自来水在其流出水厂之初是必须符合国家饮用水标准的，但由于自来水在输送、加压、储存等过程中输水管道、设备的锈蚀、细菌的污染使自来水存在严重的二次污染，尤其是现在城市中绝大多数高层住宅的居民饮用的都是蓄水池水，自来水的二次污染问题更不容忽视，自来水中的细菌指标、固体含量指标都超出了国家饮用水标准，而为了杀菌加入的杀菌剂，使水中的余氯要达到一定的浓度。这些余氯的存在会使水中含有氯仿、四氯化碳等卤代烃，研究已证明氯仿、四氯化碳等卤代烃类消毒副产物的存在对人体是有致癌、致畸等危害性的。对于农村及边远地区和一些以地下水、井水、雨水等为水源的地区，水中的危害物除了有上述的细菌、微生物、藻类、尘埃，可能还会存在水溶性重金属离子浓度超标的危害，我国就有许多地方的水源是高砷水、高铅、高汞水，研究已经表明水中铅、砷、铬、镉、汞等重金属离子的摄入将对人体各脏器造成严重危害，为了获得清洁安全的饮用水，合适的净水技术和净水材料的使用是必须的。饮用水中的主要污染物有可溶性重金属离子、砷离子、微量有机污染物、消毒副产物、硝酸盐、亚硝酸盐及病原菌、病毒和病原微生物等，目前被广泛采用的净水材料主要有活性炭、分子筛和KDF等。活性炭在饮用水净化方面占据着非常重要的地位，由于活性炭具有发达的孔隙结构，巨大的比表面积和超强的吸附能力、吸附选择性好，使活性炭成为一种优良的吸附剂，被广泛地应用于饮用水的净化处理中。活性炭能有效地去除水中的游离氯并可以有效地吸附水中的色、臭味、农药、杀虫剂、洗涤剂、芳香族化合物、消毒副产物(DBPs)等有机污染物，其不足之处在于活性炭的表层吸附的大量有机物成为细菌繁殖的温床，容易导致出水细菌含量超标，存在使用寿命短和细菌滋生的问题，而且活性炭对水中重金属离子的去除效果不好。KDF(Kinetic Degradation Flux)是由高纯度铜和锌制成的合金，是近年发展起来的性能较优异的净水材料。它能够有效的去除水中的余氯，可溶生的重金属离子以及硝酸盐、氟化物、碳酸盐和硫酸盐等，控制水中的细菌和藻类的生长繁殖及阻止硬垢的累积等，从而使饮用水得以净化。不同类型的细菌，只能在特定的氧化还原电位范围内生存，KDF净水时会造成氧化还原电位的冲击式变化使细菌难以存活，能够有效的杀死水中的细菌，有效防止细菌繁殖。其不足之处在于目前的KDF只是简单的铜和锌合金材料，进行水的净化时与水接触的面积非常有限，所以KDF用量少和高流速时的水处理效果有限，而且KDF的高价格也限制了其大量使用。专利号为99125595的专利技术专利“净水用的过滤体及其制法和应用”公开了一种用麦饭石、活性炭、活性煤的至少一种的颗粒，配合粘剂压制干燥而成过滤层，再将多孔微孔陶瓷滤芯设置于过滤层的内层，以达到除杂、除污、除味、除色、除臭及活化水质的作用。该专利技术的不足之处在于只是将麦饭石、活性炭、活性煤的一种或几种颗粒简单粘合压制而成，净水原理是利用麦饭石、活性炭、活性煤的对水中有害物质的吸附作用，存在过滤层吸附有机物后成为细菌繁殖的温床、容易导致出水细菌含量超标、存在使用寿命短和细菌滋生的问题，而且对水中重金属离子的去除效果不好。中国专利技术专利CN 1544352A“去除重金属的纳米净水材料、制备方法论及应用”，公开了一种以高分子材料为填充剂、纳米材料为过滤体，制成层状圆形、卷曲筒状和片状的净水材料，用于除去水中的重金属。中国专利技术“去除有机物的纳米净水材料、制备方法论及应用”，专利号为CN 1544343A，公开了一种以高分子材料为填充剂、纳米材料为过滤体，制成层状圆形、卷曲筒状和片状的净水材料，用于除去水中的有机物。发中国专利技术“去除病毒和细菌的纳米净水材料、制备方法论及应用”，专利号为CN 1544342A，公开了一种以高分子材料为填充剂、纳米材料为过滤体，制成层状圆形、卷曲筒状和片状的净水材料，用于除去水中的病毒和细菌。上述专利技术的不足之处在于都是以高分子材料为填充剂，在水中长期使用稳定性差，净水效果会受影响。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，提供了一种新型纳米多元金属簇净水材料。本专利技术的另一目的在于提供一种所述净水材料的制备方法。本专利技术的目的还在于所述材料的净水应用。本专利技术公开的新型纳米多元金属簇净水材料，由50～99份重量的多孔材料与1～50份重量的银、铜、锌、稀土中的两种或两种以上的金属制成。所述多孔材料是多孔氧化硅、活生白土、多孔氧化铝、分子筛、天然沸石、活性炭、硅藻土中的一种或者一种以上混合物。本专利技术多元金属簇净水材料的制备方法，包括如下步骤(1)选择铜、锌、银、稀土化合物中的两种或者两种以上混合物为金属源；(2)将金属源加入到多孔材料中，控制温度为100℃～800℃，使得金属源中的金属离子交换或扩散到多孔材料上，或者，将金属源配置为水溶液后，将其加入到多孔材料中，控制温度为20℃～100℃，使得金属源中的金属离子交换或负载到多孔材料上，形成结合体；(3)将上述结合体在250℃～800℃下焙烧1～4小时后，通入还原剂还原，制得本专利技术的净水材料。步骤(1)中，所述铜化合物是有机或无机铜盐，所述锌化合物是有机或无机锌盐，所述银化合物是无机银盐，所述稀土化合物是稀土化合物。所述有机或无机铜盐是硫酸铜、硝酸铜、乙酸铜、氯化铜、碳酸铜中的一种或者一种以上混合物，所述有机或无机锌盐是硫酸锌、硝酸锌、乙酸锌、氯化锌、碳酸锌中的一种或者一种以上混合物。步骤(1)中，金属源中各组分之间的用量重量比为银 源 1～10锌 源 100～1000铜 源 100～1000稀土源 1～5步骤(3)中，还原剂是一氧化碳、乙二醇、氢气、甲醛、一氧化碳和氢气的混合物或乙二醇和甲醛的混合物，相应的还原温度依次为250℃～800℃、20℃～100℃、250℃～800℃、20℃、250℃～800℃、20℃～100℃。本专利技术的新型纳米多元金属簇净水材料的净水方法，是将需要净化的原水流过所述净水材料，原水在流过该净水材料时，所含可溶性重金属离子、砷离子、微量有机污染物、余氯、消毒副产物、硝酸盐被去除，原水中的病原菌、病毒和病原微生物的生存和繁殖受到抑制，而实现净水。本专利技术的新型纳米多元金属簇净水材料的净水方法，还可以是将粉状净水材料加入需要净化的原水中，混合均匀，静置1～10分钟后的澄清水为去除了所含可溶性重金属离子、砷离子、微量有机污染物、余氯、消毒副产物、硝酸盐、病原菌、病毒和病原微生物的净水。净水材料和待净化饮用水的用量质量比例为1～5∶10000。所述净水方法的原理为在水处理过程中，均匀分布的金属元素形成了特有的不同电位差的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多元金属簇净水材料，其特征在于由５０～９９重量份的多孔材料与１～５０重量份的银、铜、锌、稀土中的两种或两种以上的金属制成，所述多孔材料是多孔氧化硅、活性白土、多孔氧化铝、分子筛、天然沸石、活性炭、硅藻土中的一种或者一种以上混合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄肖容，隋贤栋，
申请(专利权)人：广州净易环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]