本发明专利技术公开了一种用于饮用水消毒的纳米银复合材料及制备方法，属于环境功能材料领域。本发明专利技术的复合材料是以聚丙烯纤维为载体，富含超大孔结构，孔隙率为30‑80%，孔径为1‑20 μm；孔内壁负载纳米银颗粒，纳米银分布均匀，含量为0.1‑5wt%，粒径为5‑80 nm。该纳米复合材料的制备方法可概括如下：将聚丙烯纤维与含有银离子及表面活性剂的溶液充分混合搅拌一段时间后取出烘干，加入到NaBH4溶液中，反应一段时间后取出用去离子水将残留的表面活性剂洗去烘干即得。本发明专利技术的纳米复合材料制备简易、材质柔软轻便、易于携带及作为填充物使用，且该材料消毒效率高、纳米银结合稳定、流失率低、无消毒副产物产生，相对于现有水体消毒材料具备显著的优势。
Nano silver composite material for disinfection of drinking water and preparation method thereof
The invention discloses a nano silver composite material used for disinfection of drinking water and a preparation method thereof, belonging to the field of environmental functional materials. The composite material of the invention is to polypropylene fiber as the carrier, with large pore structure, porosity of 30 80%, the diameter of 1 20 mu m; the inner wall of Ag nano particles, nano silver distribution, content is 0.1 5wt%, diameter 5 80 nm. The nanometer composite material preparation method can be summarized as follows: polypropylene fiber and solution containing silver ions and surfactant to be fully mixed and stirred for a period of time after the drying out, added to the NaBH4 solution, the reaction after a period of time out with deionized water and residual surfactant washing and drying to obtain. The preparation of nano composite materials made of soft material is simple, portable and easy to carry and use as a filler material, and the disinfection efficiency is high, stable, with nano silver loss rate is low, no disinfection by-products, with significant advantages existing water disinfection materials have.
【技术实现步骤摘要】
一种用于饮用水消毒的纳米银复合材料及制备方法
本专利技术是一种环境功能材料，具体来说是用于饮用水消毒的纳米银复合材料及制备方法。
技术介绍
水体消毒是保障饮用水安全最重要的措施。目前饮用水消毒最常用的方法为氯消毒法与加热煮沸法，两者均可有效杀灭水中的病原微生物、防止水生疾病的流行。然而，氯消毒法易与水中共存的有机物如天然有机物（NOMs）等反应生成卤代烷烃、卤代芳烃等消毒副产物（DBPs），该类物质毒性较大且存在致癌、致畸、致突变风险，对人类健康产生较大威胁；加热煮沸法对能量要求较高，不适宜大规模或户外使用。银是一种长期以来被广泛应用的饮用水消毒材料。其中，纳米银颗粒因其高比表面积与高反应活性等特点而成为目前抗菌材料的研究热点。纳米银颗粒通过损伤细菌DNA、产生活性自由基氧化细菌、使脱氢酶失活、泄露菌体内容物和中断细胞信号转导的机制起到杀菌的目的。然而，由于纳米银颗粒存在易于团聚失活、易流失、潜在安全风险较大等问题，目前鲜见将纳米银颗粒直接应用于饮用水消毒的报道。将纳米银颗粒固定于大尺寸多孔载体内是一种推动纳米银实用化的有效手段，目前已引起广泛的兴趣。目前已有将纳米银颗粒固定于凝胶（EnvironSciTechnol,2013,47,9363）、纸张（EnvironSciTechnol,2010,45,1992）、改性稻壳（EnvironSciTechnol,2013,47,5276）等载体材料的研究报道，并取得了很好的消毒效果。然而，此类载体多为刚性材料，不宜作为填充物使用，易于破碎损毁，且化学稳定性不佳，因而应用受到限制。聚丙烯（PP）纤维是一种综合性能良好的聚合物材料，质地柔软有弹性，化学性质稳定，已被广泛用于纺织行业，可方便用作各类填充材料；将其制成滤芯后也被大量用于过滤去除水中的悬浮物及细菌等大颗粒物质。因而，PP纤维基纳米银复合材料预期可方便应用于各类水处理装置，实现对水中病原微生物的快速有效去除。现有制备PP纤维基纳米银复合材料的方法多需要先制备银纳米颗粒，再将其与PP混合后形成纤维。专利技术专利ZL200910020028.0公开了一种将载银纳米抗菌剂加入PP纤维材料的方法，该方法首先制备了载银纳米颗粒，然后将其与PP混合熔融后纺丝制成。东华大学王志广等人也利用了类似的制备思路，即首先制备所需纳米银颗粒，然后将其与PP混合熔融后纺丝形成PP纤维基纳米银复合材料（产业用纺织品，2007，4，13）。该类方法虽可以防止纳米银的流失问题，但在熔融纺丝的过程中，纳米银颗粒易被PP包裹、覆盖，从而降低消毒效率；此外，纳米银颗粒的团聚失活问题依然难以得到有效结果。在其他负载型纳米颗粒的制备中，原位生长法被广泛使用，即首先将纳米颗粒的前驱体离子导入纳米多孔载体孔内，再在纳米孔的限域空间内通过后续的碱沉淀、氧化还原反应或热处理等形成纳米颗粒。南京大学潘丙才教授课题组利用此类方法研制了一系列树脂基纳米复合材料，并取得了很好的效果（ChemEngJ,2011,170,381）。然而，对于纳米银而言，若将其负载于纳米孔内，则无法与病原菌（通常尺寸为微米级）接触、难以有效发挥杀菌效力；直接在微米级孔内生长则无法提供纳米限域空间，难以形成纳米颗粒。因而，如何通过简便有效的方法，制备具有高效杀菌效力的PP纤维基纳米银复合材料目前仍面临挑战。
技术实现思路
1.要解决的问题聚丙烯纤维质地柔软有弹性、化学性质稳定、综合性能优良、易应用于绝大部分水处理装置，可作为银纳米颗粒的理想载体；然而却面临复合化过程中银纳米颗粒易被包裹覆盖、易于团聚等不足，导致消毒效力受损。针对于此，本专利技术旨在提供一种纳米银负载稳定、杀菌活性高、使用寿命长且轻巧便携、易作为填充物使用的新型聚丙烯纤维基纳米银复合材料及制备方法。2.技术方案本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术的一种用于饮用水消毒的纳米银复合材料，该复合材料的骨架为聚丙烯纤维（即PP棉），该PP棉富含大孔结构，孔直径为1-20μm，孔隙率为30-80%；PP棉孔道内壁上均匀附着纳米银颗粒，纳米银颗粒的含量为0.1-5wt%、直径为5-80nm。本专利技术的一种用于饮用水消毒的纳米银复合材料，采用如下方法制备获得：（1）取PP棉，将其与含有表面活性剂的AgNO3溶液混合后搅拌6-24h后取出，60℃烘干得到产品A；（2）将步骤（1）中的产品A加入NaBH4溶液中反应12-36h后取出，用去离子水清洗到出水中无表面活性剂为止，60℃烘干后，得到所述的用于饮用水消毒的纳米银复合材料。所述的用于饮用水消毒的纳米银复合材料，步骤（1）中PP棉与溶液的固液比（质量体积比）为0.5-5g/L；表面活性剂为三甲基十六烷基溴化铵（CTAB）或十二烷基磺酸钠（SDS），质量浓度为10-40%；AgNO3溶液中AgNO3的浓度为0.01-0.5mol/L；步骤（2）中NaBH4溶液的质量浓度为0.5-5%，产品A与NaBH4溶液的固液比（质量体积比）为0.5-5g/L。本专利技术还包括一种用于饮用水消毒的纳米银复合材料的制备方法，其步骤为：（1）称取一定质量的PP棉，将其与含有表面活性剂的AgNO3溶液混合后搅拌6-24h后取出，60℃烘干得到产品A；（2）将步骤（1）中的产品A加入NaBH4溶液中反应12-36h后取出，用去离子水清洗到出水中无表面活性剂为止，60℃烘干即得纳米银复合材料。其中，步骤（1）中PP棉与溶液的固液比（质量体积比）为0.5-5g/L；表面活性剂为三甲基十六烷基溴化铵（CTAB）或十二烷基磺酸钠（SDS），质量浓度为10-40%；AgNO3溶液中AgNO3的浓度为0.01-0.5mol/L；步骤（2）中NaBH4溶液的质量浓度为0.5-5%，产品A与NaBH4溶液的固液比（质量体积比）为0.5-5g/L。3.有益效果本专利技术提供了一种高效杀菌、轻便易携带的纳米银复合材料及制备方法。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1.制备简便、杀菌活性高，接触3min内即可杀灭99.9%以上的细菌，且不产生消毒副产物；2.纳米银负载量高、负载稳定、不易流失，纳米银负载量为0.1-5wt%，使用后纳米银的流失量低于负载量的0.1%，溶液中含量低于10μg/L，远低于国际卫生组织确立的对人体安全的银浓度上限100μg/L；3.质地轻便、柔软且富有弹性，可方便作为填充物使用，应用范围广。本专利的纳米银复合材料，由于聚丙烯纤维载体富含超大孔结构，孔径为1-10μm，因而能够保证细菌可以进入材料中，从而达到快速杀菌目的。这主要与聚丙烯纤维自身的超大孔结构特性有关。本专利的纳米银复合材料的制备方法，采用十二烷基苯磺酸钠（SDS）、三甲基十六烷基溴化铵（CTAB）为表面活性剂，可在银纳米颗粒原位生长的过程中在其表面形成包覆层，阻止纳米颗粒的过度生长与团聚，从而可有效实现微米孔内银纳米颗粒的原位合成。具体实施方式以下通过实施例进一步说明本专利技术：实施例1将1g干燥后的PP棉（平均孔径为5μm，孔隙率为80%）放入250mL含有0.03mol/LAgNO3及20%CTAB的溶液中，混合均匀后搅拌24h；取出60℃烘干后加入250mL1%的NaBH4溶液中，反应12h后取出；用去离子水清洗至出水中不会产生泡沫后烘干即得。所得纳本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于饮用水消毒的纳米银复合材料，其特征在于：该材料骨架为聚丙烯纤维，聚丙烯纤维的孔直径为1‑20μm，孔隙率为30‑80%。
【技术特征摘要】
1.一种用于饮用水消毒的纳米银复合材料，其特征在于：该材料骨架为聚丙烯纤维，聚丙烯纤维的孔直径为1-20μm，孔隙率为30-80%。2.根据权利要求1所述的用于饮用水消毒的纳米复合材料，其特征在于：聚丙烯纤维孔道内壁上均匀附着纳米银颗粒，纳米银颗粒的含量为0.1-5wt%、直径为5-80nm。3.一种用于饮用水消毒的纳米银复合材料的制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：（1）取聚丙烯纤维PP，将其与含有表面活性剂的AgNO3溶液混合后搅拌6-24h后取出，60℃烘干得到产品A；（2）将步骤（1）中的产品A加入NaBH4溶液中反应...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋朝，潘丙才，张孝林，黎智贤，张家伟，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。