负载纳米银的活性炭及其制备方法技术

负载纳米银的活性炭及其制备方法，本发明专利技术涉及活性炭领域。本发明专利技术的目的是提供一种利用化学方法将纳米银有效地负载于活性炭上的方法以及该负载纳米银的活性炭。本发明专利技术提供了这样一种负载纳米银的活性炭的制备方法，其特征在于：将活性炭加入去离子水中，调节pH值为9～11，再加入一价态银化合物和络合剂，搅拌混合均匀后加入化学还原剂，充分反应后即得负载纳米银的活性炭。本发明专利技术提供的制备方法具有工艺简单、操作管理简便、所用化学药品廉价易得等优点，本发明专利技术利用化学方法将纳米银以化学吸附的方式有效地负载于活性炭上，固定化的纳米银可长期保持纳米尺寸且负载纳米银的载体材料易于从水中分离。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及活性炭，特别是涉及一种以化学反应方式生成的。
技术介绍
《中青报》2012年5月报道，中国约有3亿农村人口和5千万城市人口的饮用水目前还达不到安全标准。《2010年中国农村贫困监测报告》显示，截止2009年，饮用自来水的农户仅占全部农户的32%，其余直饮水源的农户均存在不同程度的健康问题。由于农村无集中供水，再加上工矿企业导致的水源污染以及政府在饮水安全性宣传力度的不足，致使农村介水传染疾病频发。由于农村改水、饮水、集中供水工程需逐步完成，从集中供水端或用户终端对饮用水进行安全保障目前不失为一种可行、廉价且高效的途径。纳米是继微米之后的目前最小的一种计量单位，I纳米为百万分之一毫米，即毫微米。纳米银就是将粒径做到纳米级的金属银单质，纳米银粒径大多在25-50nm之间，研究发现，银在纳米状态下的杀菌能力产生了质的飞跃，极低含量的纳米银可产生强大的杀菌作用，可在数分钟内杀死650多种细菌，对大肠杆菌、淋球菌、沙眼衣原体等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭作用，而且不会产生耐药性。动物试验表明，这种纳米单质银即使使用量达到标准剂量的几百倍，受试动物也无中毒表现。值得一提的是，纳米银遇水缓慢释放银离子可有效增强其杀菌效果。研究发现，纳米银粒径越小，比表面积越大，杀菌性能越强。然而，由于纳米尺寸的银颗粒具有较高的表面能，很容易发生聚集，从而降低其杀菌能力，所以如何保持其稳定性依旧是比较困难的问题。此外，纳米银颗粒难以从水中分离致使其在水处理的应用中举步维艰。活性炭广泛 用于环保行业，其具有比表面积大、孔隙率高、吸附性强、化学稳定性好等优点。若能将纳米银有效地负载于活性炭材料上，既可防止纳米银的聚集也可使纳米银易于从水中分离，从而得到一种既能吸附水中的重金属、微量有机物又能高效地杀灭水中细菌及病毒的新型材料。中国专利文献CN101642652A、CN11376822A和CN1726782A中都有记载将活性炭与纳米银复合在一起得到的材料及其制备方法，但从文献中记载的内容，特别是制备方法中不难看出，上述材料中的活性炭与纳米银仅仅是依靠物理吸附的作用复合在一起，纳米银仅仅是吸附在活性炭的表面，这种复合的结构并不稳定，纳米银很容易从活性炭表面脱离，不适宜用来净化饮用水。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是克服上述现有技术的不足，提供一种利用化学方法将纳米银有效地负载于活性炭上的方法。为实现上述目的，本专利技术提供了这样一种负载纳米银的活性炭的制备方法，其特征在于:将活性炭加入去离子水中，调节PH值为I，再加入一价态银化合物和络合剂，搅拌混合均匀后加入化学还原剂，充分反应后即得负载纳米银的活性炭； 所述一价态银化合物为硝酸银、氟硼酸银、六氟磷酸银、氧化银、醋酸银、三氟甲磺酸银、高氯酸银、氯化银或硫化银； 所述络合剂为氨水、甲壳素、聚氨基葡萄糖、柠檬酸钠、L-赖氨酸、络氨酸、十二烷基硫酸盐、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或聚乙烯油胺； 所述化学还原剂为柠檬酸钠、抗坏血酸、硼氢化钠、肼或D-葡萄糖。优选地，所述活性炭为稻壳活性炭。稻壳作为农业废弃资源，不但商业价值极低且易对环境造成固体废物污染。因此，将稻壳炭化、活化后制成稻壳活性炭具有极佳的社会和经济效益。进一步地，以去离子水的总量计，所述活性炭的加入量为广500 g/L，所述一价态银化合物的加入量为0.Γ100 g/L，所述络合剂的加入量为0.Γ200 g/L，所述还原剂的加入量为 0.Γ200 g/L。优选地，所述一价态银化合物为硝酸银或高氯酸银。优选地，所述络合剂为氨水、柠檬酸钠、聚乙烯吡咯烷酮或甲壳素。·优选地，所述化学还原剂为硼氢化钠或D-葡萄糖。本专利技术的第二个目的是提供用上述制备方法制备得到的负载纳米银的活性炭。本专利技术提供的上述负载纳米银的活性炭可应用在饮用水的过滤消毒中，使用方法:(1)适用于中、小型饮用水净水厂，取代现有分离式过滤消毒工艺，在滤池中装填负载纳米银的活性炭可进行一体化过滤消毒；(2)适用于工业净水厂，一体化过滤消毒可节省占地面积及维护成本；(3)适用于家用净水器，将负载纳米银的稻壳活性炭装填入微孔过滤器中作为用户终端净水器使用。有益效果: 按以下实验方法测定实施例1至3得到的负载纳米银的活性炭对水体的灭菌作用，实验结果见图3所示: (1)将大肠杆菌菌株在37°C的MMA培养基中培养12-24h后，离心分离浓缩； (2)将分离浓缩的菌液(IO5-1O6CFU/mL)加入含有0.1-1.0 g/L的负载纳米银的稻壳活性炭的磷酸盐缓冲溶液中，37°C恒温培育Ih ； (3)将0.1mL的菌液中和稀释后转移至琼脂培养基上，培养12-24h后，记录琼脂培养基上的菌落数目，即可表征出纳米银的杀菌对数去除率。按以下实验方法测定实施例1至3得到的负载纳米银的活性炭对水体中重金属(铅、铬、铜)的去除作用，实验结果见图6所示: (1)将0.01-1.0 mmol/L的重金属(铅、铬、铜)加入含有0.1-1.0 g/L的负载纳米银的活性炭的磷酸盐缓冲溶液中，常温震荡Ih ； (2)将悬浊液过滤后，滤出液酸化后进行ICP-OES检测，检测重金属(铅、铬、铜)的残留量，即可表征出负载纳米银的活性炭对重金属的去除率。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点: 1、本专利技术提供的制备方法具有工艺简单、操作管理简便、所用化学药品廉价易得等优点。2、本专利技术利用化学方法将纳米银以化学吸附的方式有效地负载于活性炭上，固定化的纳米银可长期保持纳米尺寸且负载纳米银的载体材料易于从水中分离。此外，固定在活性炭上的纳米银具有缓释性能，在保障银释放量远低于世界卫生组织规定的阈值(0.1mg/L)的同时,可有效延长纳米材料的杀菌净水寿命。3、将本专利技术提供的负载纳米银的活性炭材料应用在饮用水的净化中，可在吸附水中重金属、微量有机物的同时高效地杀灭细菌及病毒，全面提高处理后的水质，保障饮用水安全，杜绝介水传染疾病的发生。4、与单纯采用煮沸的方式来净化饮用水相比，同一水源在采用本专利技术提供的负载纳米银的活性炭材料处理后，净化效果更好。其不但能杀死水体煮沸后仍然存活着的微生物芽孢，还能去除单纯采用煮沸方式完全无法去除的重金属，而且不产生水体煮沸时所生成的致癌物亚硝酸盐。5、现在在水体净化领域中常用的净水滤膜与活性炭对重金属、微量有机污染物去除效果好，但只能吸附而不能杀死细菌，长期使用还可能会成为滋生细菌的温床，而本专利技术提供的负载纳米银的活性炭可高效灭菌，经实验证实:本专利技术提供的负载纳米银的活性炭材料对含有大肠杆菌数IO6 CFU/mL的原水进行处理，大肠杆菌的去除率可达到99.999%以上。6、采用本专利技术提供的负载纳米银的活性炭材料制成的净水材料成本低廉，Ikg的净水材料仅需成本15-20元，而要达到与Ikg该净水材料相同的灭菌抑菌效果，则需成本高达百元以上的活性炭以及价格更高的滤膜。附图说明图1是本专利技术实施例1得到的负载纳米银的活性炭的透射电子显微镜图，图中黑色圆点为纳米银； 图2是本专利技术实施例2得到的负载纳米银的活性炭的透射电子显微镜图，图中黑色圆点为纳米银； 图3是本专利技术实施例1至3得到的负载纳米银的活性炭对水体中大肠杆菌的对数去除率，对比试验为未负载纳米银的活性炭对本文档来自技高网...

【技术保护点】
负载纳米银的活性炭的制备方法，其特征在于：将活性炭加入去离子水中，调节pH值为9~11，再加入一价态银化合物和络合剂，搅拌混合均匀后加入化学还原剂，充分反应后即得负载纳米银的活性炭；所述一价态银化合物为硝酸银、氟硼酸银、六氟磷酸银、氧化银、醋酸银、三氟甲磺酸银、高氯酸银、氯化银或硫化银；所述络合剂为氨水、甲壳素、聚氨基葡萄糖、柠檬酸钠、L?赖氨酸、络氨酸、十二烷基硫酸盐、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或聚乙烯油胺；所述化学还原剂为柠檬酸钠、抗坏血酸、硼氢化钠、肼或D?葡萄糖。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建树，何頔，徐剑晖，
申请(专利权)人：赵建树，何頔，徐剑晖，
类型：发明
国别省市：