一種納米銀硅藻土抗菌濾芯及其制備方法
【專利摘要】一種納米銀硅藻土抗菌濾芯，由硅藻土、致孔劑、燒結助劑、粘結劑、水制作而成，制作方法包括提純精處理硅藻土，載銀處理硅藻土，混合并研磨固相的各原料，研磨至D50＝1～10μm，用液相原料混煉研磨過的原料，陳腐處理，將陳腐處理過的原料壓鑄或擠壓成濾芯毛坯，干燥濾芯毛坯，燒結濾芯毛坯，制得納米銀硅藻土抗菌濾芯。本發明應用硅藻土的多孔結構而具有良好的過濾吸附性能，將其附載納米銀燒結成型后應用于生活用水除菌除濁，不僅能保證水質微生物安全，而且為后續凈水膜功能發揮提供安全保障。
【專利說明】一種納米銀硅藻土抗菌濾芯及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于生活用水凈化設備【技術領域】，具體是涉及一種納米銀硅藻土抗菌濾芯及其制備方法。
【背景技術】
[0002]家用凈水濾芯作為飲水凈化設備之一，常用活性炭濾芯來吸附水中的有機物、膠體物質，而細菌則能以吸附了有機物雜質的活性炭濾芯為碳源大量繁殖，這樣不僅危害后續的凈水膜功能，而且給水質安全留下隱患。
[0003]硅藻土屬于天然硅質沉積巖，儲量相當豐富，具有發達且排列規律的微孔結構，孔徑一般為0.1?0.3μπι之間，有很強的吸附作用和過濾作用，目前被廣泛應用于生物制品、制糖、釀酒、制藥行業的除濁除菌助濾劑。將硅藻土與燒結助劑燒結成型后，仍然保持有多孔結構，孔徑在0.1?I ym，能有效吸附和過濾水中的細菌和顆粒物。
[0004]硅藻土的多孔結構和表面含有大量的硅羥基S1-OH有利于將銀離子吸附到內部的孔結構中或表面，在堿性條件下銀離子生成氫氧化銀或銀氨絡合離子，煅燒后成為粒徑在25?10nm的納米銀，對被硅藻土濾芯吸附和攔截的多種細菌能夠產生強烈的抑制和殺滅作用，可以充分保護后續活性炭濾芯以及凈水膜的功能，延長濾芯使用壽命。
【發明內容】
[0005]本發明主要是解決現有技術所存在的技術問題，提供了一種納米銀硅藻土抗菌濾芯及其制備方法。
[0006]本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:一種納米銀硅藻土抗菌濾芯，其制作組分和重量配比為:娃藻土 60%?75%，致孔劑2%?10%，燒結助劑7%?20%，粘結劑3%?10%，水8%?25%，其中所述致孔劑為植物淀粉、植物纖維、炭粉、氯化鈉、氯化銨、氯化鉀中的一種或多種，所述燒結助劑為高嶺土、蛭石粉、氧化鋁粉、膨潤土、石英粉、蒙脫土中的一種或多種，所述粘結劑為羧甲基纖維素、羥甲基纖維素、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種。優選地，所述制作組分中還含有0.1%?
0.8%重量配比的增塑劑，增塑劑選用乙二醇或丙三醇。
[0007]上述納米銀硅藻土抗菌濾芯的制備方法為:(I)提純精處理硅藻土 ； (2)載銀處理經步驟(I)提純精處理所得的硅藻土；(3)按比例稱取各原料；(4)混合并研磨固相的各原料，研磨至D5tl = I?10 μ m ; (5)用液相原料混煉步驟⑷研磨過的原料；(6)陳腐處理4h?6h步驟(5)所得的產物；(7)將陳腐處理過的原料壓鑄或擠壓成濾芯毛坯；(8)干燥濾芯毛坯；(9)燒結濾芯毛坯，制得納米銀硅藻土抗菌濾芯。
[0008]作為優選，所述步驟(I)具體為:用2%?10%濃度的鹽酸或硝酸或硫酸浸泡酸溶硅藻土 Ih?3h，過濾后用清水洗至近中性，于80°C?100°C干燥，于600°C?800°C煅燒Ih ?2h0
[0009]作為優選，所述步驟(2)具體為:用硝酸銀溶液浸潰提純精處理過的硅藻土，硝酸銀用量為硅藻土質量的0.16%?0.5%，經充分吸附和離子交換后，攪拌并滴加氨水溶液或氫氧化鈉溶液過量至3%?5%，陳化0.5h?2h后過濾洗滌，將固體物于100°C干燥，于400 °C ?600°C 煅燒 Ih。
[0010]作為優選，所述步驟⑶具體為:自然干燥2h?3h，于45°C干燥lh，于60°C干燥Ih,于80°C干燥lh，于105°C干燥lh。
[0011]作為優選，所述步驟(9)具體為:0?300°C以I?2°C/min升溫速率燒結，300?8000C以3?5°C /min升溫速率燒結，800?1050°C以I?2°C /min升溫速率燒結，在1050°C時保溫2h?5h。
[0012]作為優選，所述步驟(2)中，用于載銀處理硅藻土的硝酸銀溶液濃度為0.3?
0.5g/L，制得納米銀硅藻土抗菌濾芯中納米銀的附載量為0.1%?0.3%。
[0013]本發明應用硅藻土的多孔結構而具有良好的過濾吸附性能，將其附載納米銀燒結成型后應用于生活用水除菌除濁，不僅能保證水質微生物安全，而且為后續凈水膜功能發揮提供安全保障。
【具體實施方式】
[0014]下面通過實施例，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。
[0015]實施例1:一種納米銀硅藻土抗菌濾芯，其制作組分和配比為:娃藻土 60%，致孔劑10%，燒結助劑10%，粘結劑10%，水10%，其中致孔劑為植物淀粉、植物纖維、炭粉、氯化鈉、氯化銨、氯化鉀中的一種或多種，燒結助劑為高嶺土、蛭石粉、氧化鋁粉、膨潤土、石英粉、蒙脫土中的一種或多種，粘結劑為羧甲基纖維素、羥甲基纖維素、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種。使用上述原料制備納米銀硅藻土抗菌濾芯的方法為:(I)提純精處理硅藻土，用2%?10%濃度的鹽酸或硝酸或硫酸浸泡酸溶硅藻土 Ih?3h，過濾后用清水洗至近中性，于80°C?100°C干燥，于600°C?800°C煅燒Ih?2h ;⑵載銀處理經步驟(I)提純精處理所得的硅藻土，用濃度為0.3?0.5g/L硝酸銀溶液浸潰提純精處理過的硅藻土，硝酸銀用量為硅藻土質量的0.16%?0.5%，經充分吸附和離子交換后，攪拌并滴加氨水溶液或氫氧化鈉溶液過量至3%?5%，陳化0.5h?2h后過濾洗滌，將固體物于100°C干燥，于400°C?600°C煅燒Ih ; (3)按比例稱取各原料；(4)混合并研磨固相的各原料，研磨至D5tl = I?10 μ m ; (5)用液相原料混煉步驟⑷研磨過的原料；(6)陳腐處理步驟(5)所得的產物，陳腐處理4h?6h ;(7)將陳腐處理過的原料壓鑄或擠壓成濾芯毛坯；
(8)干燥濾芯毛坯，自然干燥2h?3h，于45°C干燥lh，于60°C干燥lh，于80°C干燥lh，于105°C干燥Ih ； (9)燒結濾芯毛坯，O?300°C以I?2°C /min升溫速率燒結，300?800°C以3?5°C /min升溫速率燒結，800?1050°C以I?2°C /min升溫速率燒結，在1050°C時保溫2h?5h，然后自然冷卻出爐，即可制得納米銀硅藻土抗菌濾芯，制得納米銀硅藻土抗菌濾芯中納米銀的附載量為0.1 %?0.3%。
[0016]實施例2:—種納米銀硅藻土抗菌濾芯，其制作組分和配比為:娃藻土 75%，致孔齊[J 3 %，燒結助劑8 %，粘結劑3.5 %，水10 %，增塑劑0.5%，其中致孔劑為植物淀粉、植物纖維、炭粉、氯化鈉、氯化銨、氯化鉀中的一種或多種，燒結助劑為高嶺土、蛭石粉、氧化鋁粉、膨潤土、石英粉、蒙脫土中的一種或多種，粘結劑為羧甲基纖維素、羥甲基纖維素、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種，增塑劑為乙二醇或丙三醇。使用上述原料制備納米銀硅藻土抗菌濾芯的方法參考實施例1。
[0017]實施例3:—種納米銀硅藻土抗菌濾芯，其制作組分和配比為:娃藻土 66.4%，致孔劑5 %，燒結助劑9 %，粘結劑7 %，水12 %，增塑劑0.6%，其中致孔劑為植物淀粉、植物纖維、炭粉、氯化鈉、氯化銨、氯化鉀中的一種或多種，燒結助劑為高嶺土、蛭石粉、氧化鋁粉、膨潤土、石英粉、蒙脫土中的一種或多種，粘結劑為羧甲基纖維素、羥甲基纖維素、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種，增塑劑為乙二醇或丙三醇。使用上述原料制備納米銀硅藻土抗菌濾芯的方法參考實施例1。
[0018]實施例4:一種納米銀硅藻土抗菌濾芯，其制作組分和配比為:娃藻土 70%，致孔齊[J 3 %，燒結助劑7 %，粘結劑3 %，水16.3 %，增塑劑0.7%，其中致孔劑為植物淀粉、植物纖維、炭粉、氯化鈉、氯化銨、氯化鉀中的一種或多種，燒結助劑為高嶺土、蛭石粉、氧化鋁粉、膨潤土、石英粉、蒙脫土中的一種或多種，粘結劑為羧甲基纖維素、羥甲基纖維素、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種，增塑劑為乙二醇或丙三醇。使用上述原料制備納米銀硅藻土抗菌濾芯的方法參考實施例1。
[0019]制作例1，以制作圖1所示圓筒狀濾芯來詳細說明制作過程:
[0020](I)將硅藻土原料用2%濃度的稀鹽酸溶液浸泡酸溶2h，過濾后用清水洗至pH =6.5?7.5，于85°C干燥，于750°C煅燒2h ；
[0021](2)稱取經提純精處理過的硅藻土 10kg，稱取硝酸銀16g，配制成45L硝酸銀溶液，將硅藻土加入硝酸銀溶液中攪拌浸泡5h，待充分吸附和離子交換后，邊攪拌邊滴加500mL濃度為0.8%的稀氫氧化鈉溶液，陳化靜置1.5h后過濾洗滌，將固體物于100°C干燥，于450°C煅燒lh，制得納米銀附載量為0.1 %的抗菌硅藻土 ；
[0022](3)稱取載銀娃藻土 10kg、500X800目炭粉430g、高嶺土和膨潤土 1.15kg,混合并研磨至D5tl = 5 μ m,加入聚乙烯醇1.2kg、水1.6kg、乙二醇10g,攪拌混煉均勻，陳腐5h,采用壓鑄成型方法做成圓筒狀濾芯毛坯，自然干燥2h，于45°C干燥lh，于60°C干燥lh，于80°C干燥lh，于105°C干燥Ih ；
[0023](4)將干燥濾芯毛坯放入燒結爐，O?300°C以2 °C/min升溫速率燒結，300?8000C以3°C /min升溫速率燒結，800?1050°C以1°C /min升溫速率燒結，在1050°C時保溫5h，然后自然冷卻出爐，即可制得納米銀硅藻土抗菌濾芯。
[0024]制作例2，以制作圖2所示空心管狀濾芯來詳細說明制作過程:
[0025](I)將娃藻土原料用5%濃度的稀鹽酸溶液浸泡酸溶1.5h,過濾后用清水洗至pH=6.5 ?7.5，于 100°C干燥，于 800°C煅燒 2h ；
[0026](2)稱取經過提純精處理的硅藻土 10kg，稱取硝酸銀35g，配制成70L硝酸銀溶液，將硅藻土加入硝酸銀溶液中攪拌浸泡3h，待充分吸附和離子交換后，邊攪拌邊滴加600mL濃度為0.75mol/L的稀氨水溶液，陳化靜置2h后過濾洗滌，將固體物于100°C干燥，于600°C煅燒Ih，制得納米銀附載量為0.2%的抗菌硅藻土 ；
[0027](3)稱取載銀硅藻土 10kg、800X 1000目氯化鈉770g、石英粉和氧化鋁粉L 84kg，混合并研磨至D5tl = 8 μ m,加入聚乙烯醇1.23kg、水1.54kg、丙三醇10g,攪拌混煉均勻，陳腐5h，采用擠壓成型方法做成空心管狀濾芯毛坯，自然干燥3h，于45°C干燥lh，于60°C干燥Ih,于80°C干燥lh，于105°C干燥lh。
[0028](4)將干燥濾芯毛坯放入燒結爐，O?300°C以1.5 V /min升溫速率燒結，300?800°C以4°C /min升溫速率燒結，800?1050°C以1.5°C /min升溫速率燒結，在1050°C時保溫4h，然后自然冷卻出爐，即可制得納米銀硅藻土抗菌濾芯。
[0029]最后，應當指出，以上實施例僅是本發明較有代表性的例子。顯然，本發明的技術方案并不限于上述實施例，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種納米銀硅藻土抗菌濾芯，其特征在于所述濾芯的制作組分和重量配比為:提純精處理和載銀處理過的硅藻土 60%?75%，致孔劑2%?10%，燒結助劑7%?20%，粘結劑3%?10%，水8%?25%。
2.根據權利要求1所述的一種納米銀硅藻土抗菌濾芯，其特征在于所述致孔劑為植物淀粉、植物纖維、炭粉、氯化鈉、氯化銨、氯化鉀中的一種或多種，所述燒結助劑為高嶺土、蛭石粉、氧化鋁粉、膨潤土、石英粉、蒙脫土中的一種或多種，所述粘結劑為羧甲基纖維素、羥甲基纖維素、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的一種納米銀硅藻土抗菌濾芯，其特征在于所述制作組分中還含有0.1%?0.8%重量配比的增塑劑，增塑劑選用乙二醇或丙三醇。
4.一種納米銀硅藻土抗菌濾芯的制備方法，其特征在于所述制備方法為: (1)提純精處理硅藻土； (2)載銀處理經步驟(I)提純精處理所得的硅藻土； (3)按比例稱取權利要求1?3任一所述的各原料； (4)混合并研磨固相的各原料,研磨至D5tl= I?10 μ m ; (5)用液相原料混煉步驟(4)研磨過的原料； (6)陳腐處理4h?6h步驟(5)所得的產物； (7)將陳腐處理過的原料壓鑄或擠壓成濾芯毛坯； (8)干燥濾芯毛坯； (9)燒結濾芯毛坯，制得納米銀硅藻土抗菌濾芯。
5.根據權利要求4所述一種納米銀硅藻土抗菌濾芯的制備方法，其特征在于所述步驟(I)具體為:用2%?10%濃度的鹽酸或硝酸或硫酸浸泡酸溶硅藻土 Ih?3h，過濾后用清水洗至近中性,于80°C?100°C干燥，于600°C?800°C煅燒Ih?2h。
6.根據權利要求4所述一種納米銀硅藻土抗菌濾芯的制備方法，其特征在于所述步驟(2)具體為:用硝酸銀溶液浸潰提純精處理過的硅藻土，硝酸銀用量為硅藻土質量的0.16%?0.5%，經充分吸附和離子交換后，攪拌并滴加氨水溶液或氫氧化鈉溶液過量至3%?5%，陳化0.5h?2h后過濾洗滌，將固體物于100°C干燥，于400°C?600°C煅燒Ih。
7.根據權利要求4所述一種納米銀硅藻土抗菌濾芯的制備方法，其特征在于所述步驟(8)具體為:自然干燥2h?3h，于45°C干燥lh，于60°C干燥lh，于80°C干燥lh，于105°C干燥Ih。
8.根據權利要求4所述一種納米銀硅藻土抗菌濾芯的制備方法，其特征在于所述步驟(9)具體為:0?300°C以I?2°C/min升溫速率燒結，300?800°C以3?5°C /min升溫速率燒結，800?1050°C以I?2°C /min升溫速率燒結，在1050°C時保溫2h?5h。
9.權利要求6所述一種納米銀硅藻土抗菌濾芯的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中，用于載銀處理硅藻土的硝酸銀溶液濃度為0.3?0.5g/L，制得納米銀硅藻土抗菌濾芯中納米銀的附載量為0.1%?0.3%。
【文檔編號】B01D39/14GK104043288SQ201410215058
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月20日 優先權日:2014年5月20日
【發明者】王瑞, 劉朝軍, 劉玉桂, 沈祺 申請人:浙江朝暉過濾技術股份有限公司