一种抑菌高吸附率过滤材料的制备方法技术

本发明专利技术属于过滤材料制备技术领域，具体涉及一种抑菌高吸附率过滤材料的制备方法。本发明专利技术将杨木纤维粉利用亚氯酸钠溶液和冰醋酸溶液进行处理，向混合液中滴加柠檬酸、硅溶胶，搅拌得到混合溶胶，经过静置陈化、微炭化、研磨得到空气过滤材料，本发明专利技术中纳米纤维素炭化后负载于埃洛石纳米管具有高比表面积，具有很强的吸附能力，将它发生协同效应和光敏作用，提高光催化降解空气污染物的能力；纳米二氧化钛可以在埃洛石纳米管孔隙中形成薄膜，提高吸附能力，磺酸基吸附作用明显，埃洛石纳米管中铬离子在低浓度空气污染物中能提高吸附率，过滤材料中二氧化钛具有较好的抗菌性能，过滤材料可形成高性能的复合材料，具有广阔的应用前景。

A preparation method of filter material with antibacterial and high adsorption rate

【技术实现步骤摘要】
一种抑菌高吸附率过滤材料的制备方法
本专利技术属于过滤材料制备
，具体涉及一种抑菌高吸附率过滤材料的制备方法。
技术介绍
现有的国内、外市场流通的玻璃纤维过滤材料通常为“深层过滤”，即通过滤料纤维的捕集，先在滤料表面形成"一次粉尘层"(即粉饼)，再通过这层粉饼来过滤后续的粉尘，常规的“深层过滤”玻璃纤维材料的透气性在200-600mm/s之间，由于透气性大，粉尘会顺气体的流动穿越过滤材料，达不到环境保护粉尘排放标准30mg/N·m3，并且长时间的使用条件下，粉尘会堵塞过滤材料的孔隙使过滤材料失去了过滤的效果。将过滤材料以常规的“深层过滤”技术，发展为“表面过滤”技术，这一过滤机理在国内外成为了热点研究课题，在上个世纪60年代左右专利技术了“表面过滤”材料——PTFE覆膜材料，但是现有的PTFE覆膜材料的透气性小，通常只有20-60mm/s，主要是因为薄膜的拉伸孔径小，孔隙率低，从而收尘器系统的运行阻力大，增加耗电。空气中可自然沉降的颗粒物称降尘，而悬浮在空气中的粒径小于100微米的颗粒物通称总悬浮颗粒物(TSP)，其中粒径小于10微米的称可吸入颗粒物(PM10)。可吸入颗粒物因粒小体轻，能在大气中长期飘浮，飘浮范围从几公里到几十公里，可在大气中造成不断蓄积，使污染程度逐渐加重。可吸入颗粒物成份很复杂，并具有较强的吸附能力。例如可吸附各种金属粉尘和强致癌物苯并(a)芘、吸附病源微生物等。可吸入颗粒物随人们呼吸空气而进入呼吸系统和肺部，以碰撞、扩散、沉积等方式滞留在呼吸道不同的部位，粒径小于5微米的多滞留在上呼吸道。滞留在鼻咽部和气管的颗粒物，导致慢性鼻咽炎、慢性气管炎。由于城市的发展，我国的绝大多数城市已成为空气污染的重灾区，雾霾、PM2.5对人们健康的负面影响越来越严重，因此空气净化产品在市场上备受瞩目。空气净化器的核心部件是其滤芯。常见的滤芯用无纺布或纸质过滤颗粒粉尘，这种方法理论上是有效地，但由于这些材料的物理特性决定其具有使用时限短、能力差的弱点。也有部分产品采用活性炭和过滤材料结合的方式，以达到多重过滤污染物的目的。然而目前使用的活性炭材料，孔隙率较大，吸附能力非常有限，对空气的过滤作用微弱，并且由于其自身不具备抗菌功能，使空气中的异物特别是细菌和霉菌等微生物长期吸附在内并不断累积。在高温高湿的环境下，这些微生物在滤芯中大量繁殖，滤芯的纤维容易受到其酸性或者碱性代谢物的作用进而生成挥发性恶臭物质如醋酸、氨气等，这些异味通过空气净化器进一步充斥于居住空间内，让居住者产生不适，进而影响滤芯的正常使用寿命。目前过滤材料存在：过滤效果一般、透气性一般和抗菌防霉效果一般等问题。因此，专利技术一种优良的过滤材料对过滤材料制备
具有积极意义。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题，针对目前城市雾霾日益严重，普通过滤材料对空气中污染物吸附能力有限，对大多数有机污染物不能够降解根除，且容易滋生细菌而发霉的缺陷，提供了一种抑菌高吸附率过滤材料的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种抑菌高吸附率过滤材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：向二氧化钛前驱体液中加入4～5mL质量分数为10%的柠檬酸溶液，20～30mL质量分数为10%的硅溶胶，搅拌1～2h，得到混合溶胶，将40～45g改性纳米管分散于混合溶胶中，陈化2～3天，得到干溶胶，将干溶胶倒入坩埚中，置于炭化炉中，在无氧条件下微炭化40～45min后，再将所得微炭化产物放入研钵中研磨30～35min，过200目筛得到抑菌高吸附率过滤材料；所述的二氧化钛前驱体液具体制备步骤为：（1）将杨木纤维粉放入烧杯中，向烧杯中加入50～60mL亚氯酸钠溶液，得到混合液，调节混合液的pH至4～5，在75～80℃条件下保温处理5～7h，重复上述操作3～5次，脱除木质素，得到纯化纤维素；（2）用120～150mL质量分数为25%的氢氧化钠溶液，浸泡纯化纤维素2～3h，过滤去除滤液得到纯化纤维素，将纯化纤维素配成质量分数为10～20%的水悬浮液，置于超声波细胞粉碎机中超声处理30～45min，制得纳米纤维素；（3）按重量份数计，向超声分散仪中加入40～50份无水乙醇和2～3份纳米纤维素，以30～33kHz的频率超声分散4～6min，得到悬浮液，倒入带有搅拌器的锥形瓶中，用滴液漏斗以2～3mL/min的滴加速率向锥形瓶中加入18～20份钛酸四丁酯，同时启动搅拌器，以200～300r/min的转速开始搅拌10～15min，得到二氧化钛前驱体液；所述的改性纳米管具体制备步骤为：（1）将埃洛石纳米管、甲苯、3-巯丙基三甲氧基硅烷置于三口烧瓶中，加热升温至100～120℃，加热回流20～24h，将得到的回流物过滤去除滤液，分离得到固体，置于70～80℃条件下真空干燥，得到巯基化埃洛石纳米管；（2）将巯基化埃洛石纳米管、质量分数为25%双氧水、蒸馏水、甲醇混合置于单口瓶中，得到混合液，室温下在磁力搅拌转速为300～400r/min的条件下氧化反应12～13h，再向单口瓶中加入三氯化铬，铬化反应10～12h，过滤去除滤液得到滤渣，并置于真空干燥箱内，在70～90℃条件下干燥4～5h，得到改性纳米管。所述的抑菌高吸附率过滤材料具体制备步骤中炭化温度控制为200～220℃。所述的二氧化钛前驱体液具体制备步骤（1）中调节混合液的pH是通过滴加质量分数为98%的冰醋酸溶液来达到的。所述的二氧化钛前驱体液具体制备步骤（1）中亚氯酸钠溶液质量分数优选为20%。所述的二氧化钛前驱体液具体制备步骤（2）中超声处理时控制超声频率为30～35kHz。所述的二氧化钛前驱体液具体制备步骤（3.）中无水乙醇与钛酸四丁酯的质量比可进一步优选为2︰1。所述的改性纳米管具体制备步骤（1）中各组分原料，按重量份数计，包括40～45份埃洛石纳米管、20～25份甲苯、20～25份3-巯丙基三甲氧基硅烷。所述的改性纳米管具体制备步骤（2）中巯基化埃洛石纳米管、质量分数为25%双氧水、蒸馏水、甲醇混合质量比为6︰3︰4︰2。所述的改性纳米管具体制备步骤（2）中铬化反应时所加入三氯化铬为混合液质量10%。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术将杨木纤维粉利用亚氯酸钠溶液和冰醋酸溶液进行处理，加热条件下脱除木质素，得到纯化纤维素，将纯化纤维素用氢氧化钠溶液保温浸泡，过滤分离得到纯化纤维素，将纯化纤维素配制成水悬浮液，超声处理，制得纳米纤维素，将无水乙醇与纳米纤维素混合，经超声分散得到纳米悬浮液，将纳米悬浮液加入钛酸乙酯中，搅拌混合得到二氧化钛前驱体液，将埃洛石纳米管、甲苯、3-巯丙基三甲氧基硅烷混合加热反应，得到疏基化埃洛石纳米管，再利用双氧水和甲醇氧化疏基化埃洛石纳米管，真空干燥得到磺酸化埃洛石纳米管，再加入三氯化铬铬化得到改性纳米管，将正硅酸乙酯与无水乙醇混合，加稀盐酸酸化水解得到二氧化硅溶胶，向混合液中滴加柠檬酸、硅溶胶，搅拌得到混合溶胶，经过静本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抑菌高吸附率过滤材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：/n向二氧化钛前驱体液中加入4～5mL质量分数为10%的柠檬酸溶液，20～30mL质量分数为10%的硅溶胶，搅拌1～2h，得到混合溶胶，将40～45g改性纳米管分散于混合溶胶中，陈化2～3天，得到干溶胶，将干溶胶倒入坩埚中，置于炭化炉中，在无氧条件下微炭化40～45min后，再将所得微炭化产物放入研钵中研磨30～35min，过200目筛得到抑菌高吸附率过滤材料；/n所述的二氧化钛前驱体液具体制备步骤为：/n（1）将杨木纤维粉放入烧杯中，向烧杯中加入50～60mL亚氯酸钠溶液，得到混合液，调节混合液的pH至4～5，在75～80℃条件下保温处理5～7h，重复上述操作3～5次，脱除木质素，得到纯化纤维素；/n（2）用120～150mL质量分数为25%的氢氧化钠溶液，浸泡纯化纤维素2～3h，过滤去除滤液得到纯化纤维素，将纯化纤维素配成质量分数为10～20%的水悬浮液，置于超声波细胞粉碎机中超声处理30～45min，制得纳米纤维素；/n（3）按重量份数计，向超声分散仪中加入40～50份无水乙醇和2～3份纳米纤维素，以30～33kHz的频率超声分散4～6min，得到悬浮液，倒入带有搅拌器的锥形瓶中，用滴液漏斗以2～3mL/min的滴加速率向锥形瓶中加入18～20份钛酸四丁酯，同时启动搅拌器，以200～300r/min的转速开始搅拌10～15min，得到二氧化钛前驱体液；/n所述的改性纳米管具体制备步骤为：/n（1）将埃洛石纳米管、甲苯、3-巯丙基三甲氧基硅烷置于三口烧瓶中，加热升温至100～120℃，加热回流20～24h，将得到的回流物过滤去除滤液，分离得到固体，置于70～80℃条件下真空干燥，得到巯基化埃洛石纳米管；/n（2）将巯基化埃洛石纳米管、质量分数为25%双氧水、蒸馏水、甲醇混合置于单口瓶中，得到混合液，室温下在磁力搅拌转速为300～400r/min的条件下氧化反应12～13h，再向单口瓶中加入三氯化铬，铬化反应10～12h，过滤去除滤液得到滤渣，并置于真空干燥箱内，在70～90℃条件下干燥4～5h，得到改性纳米管。/n...

【技术特征摘要】
1.一种抑菌高吸附率过滤材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：
向二氧化钛前驱体液中加入4～5mL质量分数为10%的柠檬酸溶液，20～30mL质量分数为10%的硅溶胶，搅拌1～2h，得到混合溶胶，将40～45g改性纳米管分散于混合溶胶中，陈化2～3天，得到干溶胶，将干溶胶倒入坩埚中，置于炭化炉中，在无氧条件下微炭化40～45min后，再将所得微炭化产物放入研钵中研磨30～35min，过200目筛得到抑菌高吸附率过滤材料；
所述的二氧化钛前驱体液具体制备步骤为：
（1）将杨木纤维粉放入烧杯中，向烧杯中加入50～60mL亚氯酸钠溶液，得到混合液，调节混合液的pH至4～5，在75～80℃条件下保温处理5～7h，重复上述操作3～5次，脱除木质素，得到纯化纤维素；
（2）用120～150mL质量分数为25%的氢氧化钠溶液，浸泡纯化纤维素2～3h，过滤去除滤液得到纯化纤维素，将纯化纤维素配成质量分数为10～20%的水悬浮液，置于超声波细胞粉碎机中超声处理30～45min，制得纳米纤维素；
（3）按重量份数计，向超声分散仪中加入40～50份无水乙醇和2～3份纳米纤维素，以30～33kHz的频率超声分散4～6min，得到悬浮液，倒入带有搅拌器的锥形瓶中，用滴液漏斗以2～3mL/min的滴加速率向锥形瓶中加入18～20份钛酸四丁酯，同时启动搅拌器，以200～300r/min的转速开始搅拌10～15min，得到二氧化钛前驱体液；
所述的改性纳米管具体制备步骤为：
（1）将埃洛石纳米管、甲苯、3-巯丙基三甲氧基硅烷置于三口烧瓶中，加热升温至100～120℃，加热回流20～24h，将得到的回流物过滤去除滤液，分离得到固体，置于70～80℃条件下真空干燥，得到巯基化埃洛石纳米管；
（2）将巯基化埃洛石纳米管、质量分数为25%双氧水、蒸馏水、甲醇混合置于单口瓶中，得到混合液，室温下在磁力搅拌转速为300～400r/min的条件下氧化反应12～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：阙金龙，
申请(专利权)人：阙金龙，
类型：发明
国别省市：江苏;32