具有光催化性能的抗生物黏附滤纸及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有光催化性能的抗生物黏附滤纸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将滤纸浸泡在Cu(NO3)2溶液中4～10min；S2、将S1中获得的滤纸取出，除去滤纸表面残液，再放入NaOH溶液中，浸泡5～20s；S3、将S2获得的滤纸取出，除去其表面残液，再放入低表面能剂溶液中，浸泡20～100s；S4、将S3获得的滤纸取出，干燥至滤纸表面同时附着有氢氧化铜和氧化铜。本发明专利技术制得的滤纸同时具有光催化性能、抗生物黏附、杀菌等性能，满足市场需求，并且制备工艺简单、便捷、成本低、对环境影响小，反应条件温和，对反应设备要求低，可大规模生产。产。产。

【技术实现步骤摘要】
具有光催化性能的抗生物黏附滤纸及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种滤纸，具体地，涉及一种具有光催化性能的抗生物黏附滤纸及其制备方法。

技术介绍

[0002]工业废水排放量不断增加，产生了大量的污水，大面积水域污染日益严重，目前的防范措施无明显效果，污染范围还在扩张，造成水质污染的罪魁祸首一般有以下几类：石油及其副产物、金属盐及酸碱液、农用有毒残留物、有机废水及生活污水及固体废物等，研发一款制备流程简易易控，兼顾高回收利用率且对环境无污染的除污材料迫在眉睫。其中由于具有生物可降解、可再生、吸湿性、经济性等优良性能，纸基材料已成为处理这种问题的首选材料之一。
[0003]在过去的十年中，已经发展了几种方法来制备纸基超疏水材料，例如模板法、分层组装法、喷涂法、光刻法、等离子体处理和蜡印方法。这些方法制得的超疏水材料存在诸多缺点，如需要消耗昂贵的材料(含氟化合物)和设备(刻蚀设备和电镀设备)；部分技术需要加热，增加了能耗，不适用如热敏性材料和工业大规模生产；材料耐久性差，不耐腐蚀；生产环节复杂，操作不便，增大了生产成本；只适用于特定的基材等。例如，中国专利CN109837803A公开了一种耐溶解型油水分离滤纸的制备方法，选取了对环境无公害的天然棉纤维、石膏纤维、涤纶纤维为基础原料，但制备工艺复杂，所需成本较为高昂，制作流程较为繁琐。
[0004]此外，随着技术的发展，单一功能的纸基超疏水材料越来越无法满足市场需求。为此，中国专利CN111021049A公开了一种本专利技术涉及一种无氟超疏水光催化防紫外线纺织品的制备方法，选取了纺织品、有机硅聚合物和硫化铜作为基础原料，得到了一种具有光催化效果的超疏水表面，但其作为日用纺织品并未拥有一定的抗菌能力；中国专利CN106925137A公开了一种耐刮擦超疏水亲油纤维素油水吸附/分离膜及其制备方法，选取了低表面能剂改性，与原位生长金属氧化物的方式得到了一种具有耐摩擦的超疏水表面，但其并没有一定的光催化以及抗紫外老化效果。
[0005]相关研究表明，油水分离材料的抗生物黏附在应用领域具有十分重要的意义，然而并未得到人们足够的重视。
[0006]为了适应发展需要，设计一种工艺简单，并且经济实用的具有光催化性能的抗生物黏附材料是十分有必要的。

技术实现思路

[0007]针对上述滤纸功能单一、制备工艺复杂等问题，本专利技术提供了一种具有光催化性能的抗生物黏附滤纸及其制备方法，采用该方法制得的滤纸同时具有光催化、抗生物黏附和杀菌功能，并且制备工艺简单。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种具有光催化性能的抗生物黏附滤纸的
制备方法，该方法包括如下步骤：
[0009]S1、将滤纸浸泡在Cu(NO3)2溶液中4～10min；
[0010]S2、将S1中获得的滤纸取出，除去滤纸表面残液，再放入NaOH溶液中，浸泡5～20s；
[0011]S3、将S2获得的滤纸取出，除去其表面残液，再放入低表面能剂溶液中，浸泡20～100s；
[0012]S4、将S3获得的滤纸取出，干燥至滤纸表面同时附着有氢氧化铜和氧化铜。
[0013]上述技术方案中，采用浸泡法，以重金属盐溶液与碱性溶液发生沉淀反应为原理在其滤纸表面原位生长微米级结构，并通过浸泡低表面能剂来降低滤纸表面能。贴附于微纳米粗糙结构析出的低表面能剂通过覆盖纤维素表面裸露的羧基、羟基基团，来防止各种微生物在其表面的黏附作用。浸泡完成后，干燥至滤纸表面同时附着有氢氧化铜和氧化铜，未彻底脱水的氢氧化铜所带有的铜离子具有杀菌作用，与低表面能剂协调作用，有效抵抗藻类等微生物黏附，此外，氧化铜具有一定的光催化性能，在1000W/m2作用的光照的条件下对有机染料具有较强的氧化还原能力，从而可以达到净化污染水的目的。
[0014]本专利技术制得的滤纸同时具有光催化性能、抗生物黏附、杀菌等性能，满足市场需求，并且制备工艺简单、便捷、成本低、对环境影响小，反应条件温和，对反应设备要求低，可大规模生产。
[0015]具体地，步骤S1中，Cu(NO3)2溶液的浓度为10～20wt％。浓度过低，产生的沉淀分布不够均匀；浓度过高，产生的沉淀容易络合团聚在一起，最终局部富集。
[0016]步骤S2中，NaOH溶液的浓度为2～8wt％。浓度过低，产生的沉淀分布不均匀；浓度过高，产生的沉淀极易被强碱性环境所破坏，最终沉淀与纤维素表面的粘附性大幅度下降，表面粗糙度大幅度下降。
[0017]上述技术方案中，合适的浓度以及配比可以使得滤纸表面生产的沉淀均匀度好，微结构空间适宜，一方面可以与滤纸结合牢固，第二方面，能够为低表面能剂提供足够的支撑和适宜的空间，保证抗生物黏附性能可靠，第三方面，能够使得干燥处理后的滤纸表面的氧化铜和氢氧化铜分布尽量均匀，进而有效发挥各自的功效。
[0018]优选地，步骤S3中，所述低表面能剂为硬脂酸(STA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、全氟辛基三乙氧基硅烷(POTS)、氟代癸基多面体低聚倍半硅氧烷(F
‑
POSS)、二十烷、八异丁基多面体寡聚倍半硅氧烷(IB
‑
POSS)、氟辛基多面体寡聚倍半硅氧烷(FOO
‑
POSS)中的任意一种。
[0019]进一步地，步骤S3中，所述低表面能剂浓度为11～17wt％。
[0020]优选地，步骤S4中，干燥过程为：自然干燥9～12h，或者在50～90℃下烘干1～2h。
[0021]上述技术方案中，两种干燥条件都能获得合适的氢氧化铜和氧化铜配比，进而保证滤纸的杀菌性能和光催化性能。
[0022]具体地，步骤S4中，所述滤纸上氢氧化铜占氧化铜的质量比为(1～4):1。
[0023]本专利技术第二方面提供一种具有光催化性能的抗生物黏附滤纸，该滤纸由上述的制备方法制得。
[0024]通过上述技术方案，本专利技术实现了以下有益效果：
[0025]1、本专利技术采用了浸泡法，以金属盐溶液与碱性溶液发生沉淀反应为原理在其滤纸表面沉淀微米级结构，并通过浸泡低表面能剂来降低滤纸表面能，制备工艺简单、便捷、成本低、对环境影响小，反应条件温和，对反应设备要求低，可大规模生产。
[0026]2、采用原料绿色环保，来源广泛，可直接埋入土中自发降解。
[0027]3、制备技术简单易控，无需昂贵仪器，且可根据需求在其表面附着不同的改性层赋予改性滤纸更多性能。
附图说明
[0028]图1是不同制备条件下的滤纸的表面微观结构。
具体实施方式
[0029]以下结合实施例对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，本部分的描述仅提供示范性和解释性，不应对本专利技术的保护范围有任何限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件实施例中剂宜不同实施例中的特征进行相应组合。
[0030]各实施例中，Cu(NO3)2溶液的制备方法为：取Cu(NO3)2和去离子水，分批往Cu(NO3)2中加入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有光催化性能的抗生物黏附滤纸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将滤纸浸泡在Cu(NO3)2溶液中4～10min；S2、将S1中获得的滤纸取出，除去滤纸表面残液，再放入NaOH溶液中，浸泡5～20s；S3、将S2获得的滤纸取出，除去其表面残液，再放入低表面能剂溶液中，浸泡20～100s；S4、将S3获得的滤纸取出，干燥至滤纸表面同时附着有氢氧化铜和氧化铜。2.根据权利要求1所述的具有光催化性能的抗生物黏附滤纸的制备方法，其特征在于，步骤S1中，Cu(NO3)2溶液的浓度为10～20wt％。3.根据权利要求1所述的具有光催化性能的抗生物黏附滤纸的制备方法，其特征在于，步骤S2中，NaOH溶液的浓度为2～8wt％。4.根据权利要求1所述的具有光催化性能的抗生物黏附滤纸的制备方法，其特征在于，步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷祚炷，袁锋，薛名山，罗健雄，
申请(专利权)人：扬州虹扬科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：