一种用于可视化检测含硫化合物的复合抗菌过滤纤维膜制造技术

本发明专利技术公开一种用于可视化检测含硫化合物的复合抗菌过滤纤维膜

【技术实现步骤摘要】
一种用于可视化检测含硫化合物的复合抗菌过滤纤维膜


[0001]本专利技术属于功能化静电纺丝纤维膜的制备
，涉及一种用于可视化检测含硫化合物的复合抗菌过滤纤维膜及其制备方法
。

技术介绍

[0002]由于土壤岩层中硫酸盐的存在以及工业生产废水的排放和矿物燃料的燃烧，含硫化合物无时无刻不存在于人类赖以生存的环境中
。
除了环境来源之外，由于器官性的病变和口腔问题，人体脏器也会产出硫化物，对人体呼出的硫化物进行监测能够有效反映人体的健康状况
。
含硫化合物不管是对环境还是人体都是有害的
。
以硫化氢为例，硫化氢易从水溶性的硫化物溶液里逸散于空气中，产生鸡蛋臭味，毒性很大
。
当逸散的
H2S
超过
30ppm
时，开始达到人体嗅觉的饱和浓度，使其难以识别有毒气体，而在
100ppm
时，仅通过气味完全无法检测到
。
即使是长期低浓度的接触也会对人体导致不可逆转的危害
。
因此，有效检测环境水体和空气以及人体呼出的含硫化合物的浓度对人类健康生活来说是至关重要的
。
虽然可以使用质谱
、
气相色谱和亚甲蓝分光光度法等分析技术来准确测量每个样本的成分，但由于高昂的操作成本和缓慢的处理速度使其无法用于常规检测中
。
目前报道的最常见的检测硫化物的方法是电化学传感器（
Y. Zhang, et al. J. Adv. Ceram. 2022,11(3):427
‑
442
），能够实时监测含硫化合物的浓度
。
但是，这种传感器价格普遍昂贵
、
制备成本高
、
对环境要求（湿度
、
温度）较高且不能保证长期的稳定性
。
[0003]另一方面，工业生产的烟尘及汽车尾气的大量排放引起了环境中颗粒悬浮物
PM2.5
和
PM10
浓度的增高
。
而这些悬浮在大气环境中的颗粒物易携带有毒挥发物
、
细菌
、
病毒等，被人吸入后会累积在呼吸系统中，引发一系列病变，对人体带来极大危害
。
目前市面上的过滤材料使用最多的是聚丙烯熔喷布，但是聚丙烯熔喷布一方面对细颗粒物的过滤性能较差且本身对细菌
、
病毒没有消杀作用，另一方面其不可降解性会对环境带来极大负担
。
静电纺丝纳米纤维膜以其可控的直径
、
高比表面积和孔隙率而成为制备空气过滤材料的首选方法
。Cui
等（
J. Cui, et al. J. Colloid Interface Sci. 2021,597,48
‑
55
）通过静电纺丝和物理交联的方法制备了一种环保型聚乙烯醇（
PVA
）
‑
单宁酸（
TA
）复合纳米纤维过滤膜
。
该膜对
PM1.0
的过滤效率达到
99.5%
，压降仅为
35Pa。TA
的加入有助于形成更细的纳米纤维，分子间氢键的存在赋予
PVA
‑
TA
纳米纤维膜更好的机械性能
。
然而，仅仅提高过滤材料的过滤性能并不能满足个人需求，应该在高过滤性能的基础上赋予其更多功能
。
但空气过滤材料与对含硫化合物的检测相结合的多功能纤维膜的制备却鲜有报道
。
[0004]金属有机骨架材料
(Metal Organic Frameworks, MOFs)
因其结构多样
、
比表面积和孔隙率高
、
孔径可调
、
易于功能化及化学稳定性好等优势在气体的吸附与分离
、
催化
、
传感检测
、
药物输送及生物抗菌等领域具有良好的应用前景和发展空间
。
在抗菌领域，往往利用
MOFs
与其他抗菌药物或者金属纳米粒子复合产生的协同抗菌效果用于高效抗菌剂的开发
。Hashem
等（
M. H. Hashem, et al. Langmuir.2023,39,9503
‑
9513
）制备了两种负载金属银的金属有机骨架复合材料（
MOFs
‑
Ag
，
MOFs=UiO
‑
66
（
COOH
）2和
ZIF
‑8），并将其通过静电
纺丝法加入到聚氯乙烯（
PVC
）纤维膜中，当
MOFs
‑
Ag
的添加量为
20%
时，复合膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率可达
95%。
在检测领域，
MOFs
多孔结构更有利于捕捉和聚集目标分子
。Yu
等（
K. Yu, et al. Chem. Eng. J. 2023,451,138321
）制备出一种基于
MOF
‑
818
纳米酶的比色和电化学双模态传感器来检测细胞释放的
H2O2和
H2S
，
MOF
‑
818
的多孔结构能够吸附和聚集更多的
H2S
与
Cu
2+
配位，抑制
MOF
‑
818
的酶活性和催化活性
。
但复杂的制备技术和繁琐的检测步骤难以推进材料进一步的实际应用，因此，方便
、
低成本地检测含硫化合物成为研究的关键
。
正是由于
MOFs
灵活的设计性，能够通过不同的方式赋予各种新材料不同的特性，从而可用于开发具有吸附
、
检测
、
过滤和抗菌等多功能的复合材料
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于可视化检测含硫化合物的复合抗菌过滤纤维膜
。
该方法以六棱柱状
Ag@Bi
‑
MOF
作为显色指示剂和抗菌剂，与可降解材料聚乳酸通过静电纺丝技术制备得到多功能纤维膜，所制备的纤维膜具有可视化检测含硫化合物的功能，与目前硫化物传感器相比，检测过程更加便捷且不易受环境影响，响应速度快，进一步降低了检测含硫化合物的成本，同时还可以解决目前熔喷布滤料抗菌性能差
、
过滤性能差和不可降解性等问题
。
所制备的纤维膜不仅可以应用于个人防护领域，还可以应用在其他环境处理领域
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种多功能性的复合纤维膜，其特征在于，所述纤维膜为聚乳酸薄膜上掺杂银负载铋基金属有机骨架
。2.
如权利要求1所述的多功能性的复合纤维膜，其特征在于，
Ag@Bi
‑
MOF
的质量为纤维膜质量的
3~5%。3.
如权利要求1所述的多功能性的复合纤维膜，其特征在于，银负载铋基金属有机骨架为六棱柱状，银纳米粒子均匀负载至铋基金属有机骨架表面，其六棱柱结构的高为
4.31
±
0.14
μ
m
，底面六边形的边长为
0.52
±
0.11
μ
m
，其中负载的银纳米粒子的粒径为
76.32
±
22.3nm
，银负载量为
2~5wt%
，优选
3.4wt%。4.
如权利要求1‑3任一所述的多功能性的复合纤维膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将
Bi
‑
MOF
分散至
N ,N
‑
二甲基甲酰胺中制成悬浮液，将
AgNO3至甲醇中充分溶解后，加入上述悬浮液中，搅拌
1h
，静置过夜，结束后抽滤清洗
、
干燥后得到
Ag@Bi
‑
MOF
；步骤2：将
Ag@Bi
‑
MOF
分散到
N ,N
‑
二甲基甲酰胺和二氯甲烷的混合溶剂中，并加入聚乙烯吡咯烷酮为分散剂，搅拌并超声制成悬浮液，然后将悬浮液逐滴加入到聚乳酸的二氯甲烷溶液中磁力搅拌均匀制成混合纺丝液；步骤3：将步骤2得...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新龙，岳振青，周靖恒，杜栩烨，吴兰兰，王骏瑞，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：