一种改性多孔材料及其制备方法和在水体中杀灭细菌/真菌、灭活病毒的应用技术

本申请提供一种改性多孔材料及其制备方法和在水体中杀灭细菌/真菌、灭活病毒的应用，所述改性多孔材料包括多孔材料和长碳链季铵盐；所述长碳链季铵盐固定于多孔材料内部；所述长碳链季铵盐包括含有一个和/或两个长碳链的季铵盐；所述长碳链包括C6～C

【技术实现步骤摘要】
一种改性多孔材料及其制备方法和在水体中杀灭细菌/真菌、灭活病毒的应用


[0001]本申请涉及多孔材料改性领域，特别涉及一种改性多孔材料及其制备方法 和在水体中杀灭细菌/真菌、灭活病毒的应用。

技术介绍

[0002]游泳池在使用过程中循环的水质会因游泳者携带的细菌与病毒、空气中的 灰尘颗粒以及其他因素受到污染，池水出现细菌超标现象，据调查，约有 43.3％的人在游泳后会出现皮肤干燥发痒、眼睛干涩疼痛或呼吸道细菌感染的 症状，所以随着游泳运动的普及，泳池水质的卫生安全受到政府和公众的广泛 关注。GB37488
‑
2019公共场所卫生指标及限值要求游泳场所水质卫生指标的数 量及限值要求均有大幅度提高。微生物指标比以前更严格，细菌总数不大于 1000个/mL调整为菌落数不大于200CFU/mL，总大肠菌数不大于18个/L调整为 不得检出(CFU/100mL)。所以为保证泳池水质达到标准要求，保障游泳者的 健康，消毒处理至关重要。
[0003]游泳池水净化消毒处理是一个系统过程，通常包括六个部分，分别是预净 化、投加混凝剂、过滤、消毒、水质平衡、以及水质监控和检测。消毒部分是 系统的关键，游泳池常用的消毒技术主要有氯消毒、紫外线消毒、臭氧消毒等。 紫外线消毒具有接触时间短、占地面积小、无副产物等优点，消毒后的池水无 色无味，但是系统投资维护成本高，处理水量小，难以满足游泳馆循环水处理 量大的要求；臭氧具有很强的杀菌作用，臭氧制备的原料和副产品都含有氧气， 臭氧不会造成二次污染。然而，制备臭氧的整个过程包括臭氧的生产、控制和 检测等，需要很多设备和大量的资金投资；另外，因为臭氧是一种强氧化剂， 游泳者吸入臭氧后，会与呼吸道的细胞和组织发生反应，导致肺功能丧失和组 织损伤；此外，臭氧还会氧化游泳者的皮肤，导致老化。
[0004]与这些技术相比，氯消毒剂被广泛应用于游泳池水的消毒，因为氯消毒剂 种类较多，有液氯、次氯酸钠、次氯酸钙、漂白粉等，它们的区别是有效氯含 量和形态不同，杀菌机理基本相似。氯制剂成本低，容易获取，杀菌效果好， 水中余氯具有持续杀菌消毒的能力，受到广泛使用。但是，这些含氯的消毒剂 具有氧化性，它们在杀灭病原体的同时，会与池水中的有机质和无机离子发生 反应，生成多种消毒副产物(DBPs)，比如：三卤甲烷(THMs)、卤乙酸 (HAAs)、卤乙腈(HANs)、卤乙醛(HALs)、卤代酮(HKs)等有机DBPs和 氯酸盐(ClO3‑
)、亚氯酸盐(ClO2‑
)等无机DBPs。这些DBPs会对长期游泳的 人群会产生极大的危害，致畸致癌致突变等等。与此同时，这些含氯消毒剂也 常用来消毒饮用水，消毒后的饮用水中也含有一定数量的DBPs。当人们饮用含 有这些DBPs的水时，DBPs被消化系统吸收，对人体造成的伤害更大，损害范 围也更广泛。此外，消毒过程中产生的DBPs难以从水中分离和去除，只能通过 调节水中氯消毒剂的添加量来控制水中DBPs的含量。当使用较少的氯消毒剂， 产生较少的DBPs，但水的消毒不够达到标准水质要求。为了满足这一要求，需 要增加氯消毒剂的使用，水中DBPs的含量和由此产生的风险也显著增加，结果 表明，氯消毒的副作用与满足
水质要求是矛盾的；与此同时，人类文明的发展 导致自然界的水体中含有大量的新型有机污染物，这些有机污染物常被认为是 DBPs的前驱体，会在紫外线和臭氧消毒作用下转化为DBPs。因此，急需开发 一种高效、无副作用的广谱消毒剂。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本申请通过长碳链季铵盐对多孔材料进行物理改性，制备 得到一种改性多孔材料。其中，长碳链季铵盐由于多孔材料的吸附作用，吸附 至多孔材料内部，吸附浓缩的季铵盐通过疏水基团发生团聚，进而形成大尺寸 的团聚物，难以从多孔材料的孔道中脱附，从而实现了多孔材料孔道对季铵盐 分子的固定作用，减少了长碳链季铵盐的释放。将上述改性多孔材料对水体进 行处理时，将消毒过程转移到多孔材料的孔隙中，既实现了杀灭细菌/真菌、灭 活病毒的作用，又防止了季铵盐分子残留在水中，造成二次污染；此外，由于 多孔材料具有较强的吸附能力，可以将水中的微生物吸附到孔内，能够实现水 中相对分散的微生物的浓缩，提高消毒效率，减少季铵盐的使用。
[0006]根据本申请的一方面，提供了一种改性多孔材料，包括多孔材料和长碳链 季铵盐；所述长碳链季铵盐固定于多孔材料内部；所述长碳链季铵盐包括含有 一个和/或两个长碳链的季铵盐；所述长碳链包括C6～C
20
的烷烃、烯烃、炔烃 或芳烃。
[0007]可选地，所述长碳链包括C6～C
20
的烷烃和/或芳烃。
[0008]可选地，所述长碳链季铵盐固定于多孔材料的孔道中。
[0009]可选地，所述多孔材料包括有机多孔材料和/或无机多孔材料。也就是说， 多孔材料可以为有机多孔材料、无机多孔材料或者二者相结合的有机无机复合 多孔材料。
[0010]可选地，所述多孔材料为多孔碳材料。
[0011]可选地，所述多孔碳材料包括生物炭、活性炭、活性炭纤维中的至少一种。
[0012]可选地，所述有机多孔材料包括生物炭、活性炭、活性炭纤维中的至少一 种。
[0013]可选地，无机多孔材料包括沸石分子筛和/或硅藻土。
[0014]可选地，所述含有一个和/或两个长碳链的季铵盐选自具有式I结构的化 合物中的至少一种，
[0015][0016]其中，M
n
‑
为带负电的离子，n为M的电荷数；R1、R2中的至少一个选自 含有取代基或不含取代基的C6～C
20
的烷烃和/或芳烃；R3、R4独立地选自含有 取代基或不含取代基的C1～C5的烷烃。
[0017]可选地，所述含有一个和/或两个长碳链的季铵盐选自具有式II结构的化合 物中的至少一种，
[0018][0019]其中，X
‑
为带有一个负电荷的离子；R1、R2中的至少一个选自含有取代基 或不含取代基的C6～C
20
的烷烃和/或芳烃。
[0020]可选地，在式II中，R1、R2中的至少一个选自含有取代基或不含取代基的 C8～C
18
的烷烃和/或芳烃。
[0021]可选地，所述X为卤素。
[0022]可选地，所述X选自F、Cl、Br中的至少一种。
[0023]可选地，R1选自含有取代基或不含取代基的C8～C
18
的烷烃；R2选自含有 取代基或不含取代基的C8～C
18
的芳烃。
[0024]可选地，R1选自含有取代基或不含取代基的C8、C9、C
10
、C
11
、C
12
、C
13
、 C
14
、C
15
、C
16
、C
17
或C
18
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性多孔材料，其特征在于，包括多孔材料和长碳链季铵盐；所述长碳链季铵盐固定于多孔材料内部；所述长碳链季铵盐包括含有一个和/或两个长碳链的季铵盐；所述长碳链包括C6～C
20
的烷烃、烯烃、炔烃或芳烃。2.根据权利要求1所述的改性多孔材料，其特征在于，所述含有一个和/或两个长碳链的所述季铵盐选自具有式I结构的化合物中的至少一种，其中，M
n
‑
为带负电的离子，n为M的电荷数；R1、R2中的至少一个选自含有取代基或不含取代基的C6～C
20
的烷烃和/或芳烃；R3、R4独立地选自含有取代基或不含取代基的C1～C5的烷烃。3.根据权利要求1所述的改性多孔材料，其特征在于，所述含有一个和/或两个长碳链的所述季铵盐选自具有式II结构的化合物中的至少一种，其中，X
‑
为带有一个负电荷的离子；R1、R2中的至少一个选自含有取代基或不含取代基的C6～C
20
的烷烃和/或芳烃。4.根据权利要求3所述的改性多孔材...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁鼎成，张蕊聪，刘缘，解强，刘金昌，袁咏仪，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：