一種活性炭纖維基吸附材料的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種活性炭纖維基吸附材料的制備方法，將0.01?100g/L的硝酸銀乙醇溶液與1?100g/L的六水合硝酸鋅乙醇溶液混合攪拌均勻，緩慢加入青蒿素類藥物，攪拌均勻，然后將粘膠纖維浸漬在混合溶液中30?300min，置于1000瓦的微波爐中加熱1?10min，用去離子水反復沖洗干凈后烘干，在700?800℃的氮氣氣氛中炭化處理60分鐘最終得到活性炭纖維基吸附材料。本發明采用先負載納米銀?氧化鋅技術，不會影響活性炭纖維的吸附性能，且經高溫炭化、活化的負載納米銀?氧化鋅活性炭纖維雜質含量低，納米顆粒與活性碳纖維結合更加牢固。本發明制備的活性炭纖維基吸附材料在污水治理和空氣凈化領域有著廣闊的應用前景。
【專利說明】
一種活性炭纖維基吸附材料的制備方法
技術領域
[0001]本發明屬于納米材料領域，特別涉及一種活性炭纖維基吸附材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著我國經濟、社會的快速發展，人口數量的不斷增長，工業化和城鎮化的加快推進，水體污染、空氣污染事件頻發，給環境和人們的健康帶來了嚴重的損害。因此，污水治理和空氣凈化已經成為一項刻不容緩的任務。
[0003]污染水體的治理技術有多種，其中吸附法因容易制備、成本低、吸附效果好而被大規模使用。常用的吸附材料有活性炭、殼聚糖等高分子吸附劑、微生物吸附劑、礦物類吸附劑等。其中活性炭因來源廣泛，價格適中等特點，成為最常用的吸附材料。但是，由于普通活性炭存在灰分高、孔容小、微孔分布過寬、比表面積小和吸附選擇性能差等特點，加上其表面官能團及電化學性質的一些限制，使其對污染物的吸附去除作用有限，遠遠不能滿足國內外市場的要求。
[0004]人的一生大約有80%以上的時間是在室內度過的，因此室內空氣質量的好壞直接影響到人們的身體健康。隨著室外空氣污染的日益嚴重，加上許多室內裝修和裝飾材料的污染以及大量化學用品進入家庭日常生活，使得室內空氣同樣不斷惡化。而空調的廣泛使用又使得室內生存空間越來越趨于封閉，導致室內空氣的自我凈化能力越來越差。人們呼吸了不新鮮的室內空氣，有可能導致多種呼吸道疾病。隨著人們健康意識的增強和生活水平的提高，越發認識到清潔空氣對人體健康的重要性。因此，空氣凈化器正逐漸走入家庭和各種辦公場所。在歐美發達國家，空氣凈化產品已經普遍用于家居、辦公生活場所。調查數據顯示，空氣凈化器在美國的普及率達到27%，日本17%，歐洲42%，韓國70%，而中國卻不到1%。
[0005]目前，國內外空氣凈化器普遍采用的凈化技術主要有:紫外線凈化、光觸媒凈化、等離子體凈化、過濾凈化、靜電集塵、吸附凈化、負離子凈化、臭氧凈化、分子絡合等方法。在這些空氣凈化技術中，使用吸附原理凈化空氣是一項歷史悠久的技術。活性炭是最常用的吸附劑，對室內多種有害氣體都有一定的吸附作用，但它存在吸附量小、易飽和、易解吸等缺點，而且對室內主要污染物甲醛吸附效果有限，并且不能殺菌。
[0006]納米銀具有優良的傳熱性、導電性、表面活性和催化性能，在光學、催化、微電子、生物傳感、抗菌等領域具有巨大的應用價值。傳統的納米銀的制備分為物理法和化學法。物理法對儀器設備要求較高，生產費用昂貴。化學法多采用水合肼、甲醛、多元醇、有機胺等做還原劑，雖然這些還原劑具有高活性，但對環境有害，并且制得的納米銀易發生團聚現象。
[0007]近年來，采用綠色、環保、高效和廉價的方法制備納米銀逐漸成為研究的熱點(電鍍與環保，2011，02:4_7)。目前已采用的綠色還原劑主要包括:維生素、檸檬酸鈉、焦掊酸、對苯二酚、茶多酚、葡萄糖、果糖、蔗糖、植物及果皮提取物、微生物等。
[0008]納米氧化鋅是一種重要的光電半導體材料，在室溫下具有較寬的禁帶寬度(3.37eV)和較大的激子束縛能(60meV)。其具有許多優良的物理和化學性能，如較高的化學穩定性，無毒和非迀移性，低介電常數，光催化性能，熒光性，壓電性，吸收和散射紫外線的能力等，因此納米氧化鋅在許多領域都具有重要的研究意義，并表現出誘人的應用前景。近年來納米氧化鋅已作為催化劑，氣體傳感器，半導體器件，壓敏電阻，壓電器件，場致發射顯示器和紫外遮光材料等而被廣泛應用。(張起，馬勇，鄧泉，王寅，付宏偉.納米氧化鋅制備及應用研究進展[J].中國西部科技，2011,33:19-20;張楠.納米Ag/ZnO的制備研究進展[J].科技創新與應用，2015，34:84;張德鎖.超支化聚合物納米材料的制備及對紡織品的改性研究[D].蘇州大學，2013)。
[0009]納米氧化鋅同樣可以作為吸附材料，姜虎生等采用原子吸收分光光度法并結合納米技術測定納米氧化鋅對水中重金屬的去除效果，與傳統的去除方法(沉淀法、電解法、離子交換法等)相比較，具有操作簡單、選擇性好、吸附效率高、分析速度快、經濟、污染少，結果準確等特點(姜虎生，吳南.納米氧化鋅對廢水中Cu2+、Cd2+吸附性能研究[J].長春理工大學學報(自然科學版)，2008，01:139-141;姚超，劉敏，李為民，陳志剛，張躍，李峰，陳天虎.凹凸棒石/氧化鋅納米復合材料對亞甲基藍的吸附性能[J].環境科學學報，2010，06:1211-1219;詹國慶，譚龍，岳華，黃君潔.納米氧化鋅的制備表征及其對&1(11)、(:0(11)、？6(m)的吸附[J].中南民族大學學報(自然科學版)，2007,02:19-21;郝燕，馬雪蓮，郭貴寶，賈義績，畢欣，黃江東.炭吸附納米氧化鋅的制備及其光催化性能研究[J].無機鹽工業，2015，02:71-74;李麗，王雅萍，丁亞平，趙東升，張芬芬.納米氧化鋅的合成及其在去除水中銅離子的應用[J].功能材料與器件學報，2011，06:533-537)。
[0010]青蒿素是從植物黃花蒿葉中提取的有過氧基團的倍半萜內酯藥物。以青蒿素類藥物為主的聯合療法已經成為世界衛生組織推薦的抗瘧疾標準療法。世衛組織認為，青蒿素聯合療法是目前治療瘧疾最有效的手段，也是抵抗瘧疾耐藥性效果最好的藥物，中國作為抗瘧藥物青蒿素的發現方及最大生產方，在全球抗擊瘧疾進程中發揮了重要作用。尤其在瘧疾重災區非洲，青蒿素已經拯救了上百萬生命。根據世衛組織的統計數據，自2000年起，撒哈拉以南非洲地區約2.4億人口受益于青蒿素聯合療法，約150萬人因該療法避免了瘧疾導致的死亡。2015年10月，中國女藥學家屠呦呦因創制新型抗瘧藥青蒿素和雙氫青蒿素的貢獻，與另外兩位科學家共享2015年度諾貝爾生理學或醫學獎。這是中國生物醫學界迄今為止獲得的世界級最高級大獎。
[0011]青蒿素一個含過氧基團的倍半萜內酯化合物，分子式為C15H22O5，15個碳有7個是手性碳。分子量282.33，組分含量:C 63.81%,H 7.85%, O 28.33%，無色針狀晶體，味苦。在丙酮、醋酸乙酯、氯仿、苯及冰醋酸中易溶，在乙醇和乙醇、乙醚及石油醚中可溶解，在水中幾乎不溶。熔點:156-157°C。
[0012]活性炭纖維是通過有機纖維制得的新型活性炭材料，是繼粉狀、顆粒狀活性炭之后的第三代活性炭材料，這種吸附材料具有大的比表面積，一般可達到1000-2000m2/g，微孔含量豐富且制備工藝靈活，可方便地加工成紙、布、氈、紗等不同的形狀，吸附再生后仍具有良好的吸附效果，在環境領域具有廣闊的應用前景。(陶玥，張峰，陳思宇，陳宇岳，喬志.載銀活性炭纖維的結構表征與抗菌性能研究[J].紡織導報，2014，12:47-50;張峰，竇榮娟，陶玥，馬建峰.載銀活性炭纖維的制備及應用性能[J].印染，2014,10:17-20;陶玥，張峰，陳宇岳.載銀活性炭纖維的制備及其應用現狀[J].沙洲職業工學院學報，2013，04:12-15+19;黃麗，劉石彩，朱光真，楊華.活性炭對揮發性有機化合物的吸附回收研究進展[J].生物質化學工程，2016,01:50-56;毛肖娟，席琛，文朝霞，裴潤芳.活性炭纖維吸附性能的研究新進展[J].材料導報,2016,07:49-53+73)ο
【發明內容】
[0013]本發明針對現有技術存在的不足，旨在提供一種活性炭纖維基吸附材料的制備方法。
[0014]本發明通過下述技術方案予以實現:
將0.01-100g/L的硝酸銀乙醇溶液與l-100g/L的六水合硝酸鋅乙醇溶液混合攪拌均勻，緩慢加入青蒿素類藥物，攪拌均勻，然后將粘膠纖維浸漬在混合溶液中30-300min，其中所述硝酸銀與六水合硝酸鋅的質量比為I: 1-1: 50，所述納米銀與粘膠纖維的質量比為1:1-1:100，然后置于1000瓦的微波爐中加熱Ι-lOmin，用去離子水反復沖洗干凈后烘干，在700-800°C的氮氣氣氛中炭化處理60分鐘得到活性炭纖維基吸附材料。
[0015]作為一種優選方案，所述青蒿素類藥物包括青蒿素及其衍生物。
[0016]作為一種優選方案，所述青蒿素衍生物包括二氫青蒿素、蒿甲醚、青蒿琥酯等。
[0017]作為一種優選方案，所述青蒿素類藥物與硝酸銀的質量比為10:1-1:1。
[0018]本發明具有如下有益效果:
與現有技術相比，本發明的優點是:
(1)本發明采用青蒿素類藥物作為還原劑，微波一步法制得負載納米銀-氧化鋅的粘膠纖維，具備工藝簡單、原料來源廣泛、反應溫和、綠色環保等優點；
(2)采用先負載納米銀-氧化鋅技術，不影響負載納米銀-氧化鋅活性炭纖維的吸附性能，且經高溫炭化、活化的負載納米銀-氧化鋅活性炭纖維雜質含量低，納米顆粒與活性碳纖維結合更加牢固，具本發明制備的活性炭纖維基吸附材料在污水治理和空氣凈化領域有著廣闊的應用前景；
(3)由于納米銀、氧化鋅的協同作用，本發明制備得到的活性炭纖維基吸附材料能夠有效地去除PM2.5、甲醛、病毒、細菌、螨蟲等在內的多種空氣污染源和污水中的重金屬離子、染料等多種污染源。在污水治理和空氣凈化領域有著廣闊的應用前景。
【具體實施方式】
[0019]下面結合【具體實施方式】，進一步闡述本發明。
[0020]實施例1:
將Ig硝酸銀溶解于1mL的乙醇中配置100g/L的硝酸銀溶液，Ig六水合硝酸鋅溶解于1mL的乙醇中配置100g/L的硝酸銀溶液，然后緩慢加入2g青蒿素，攪拌均勻，然后將1g粘膠纖維浸漬在混合溶液中30min，置于1000瓦的微波爐中加熱lmin，用去離子水反復沖洗干凈后烘干，在700°C的氮氣氣氛中炭化處理60分鐘得到活性炭纖維基吸附材料。
[0021]實施例2:
將Ig硝酸銀溶解于1mL的乙醇中配置100g/L的硝酸銀溶液，1g六水合硝酸鋅溶解于200mL的乙醇中配置50g//L的硝酸銀溶液，然后緩慢加入4g青蒿素，攪拌均勻，然后將50g粘膠纖維浸漬在混合溶液中10min，置于1000瓦的微波爐中加熱5min，用去離子水反復沖洗干凈后烘干，在800°C的氮氣氣氛中炭化處理60分鐘得到活性炭纖維基吸附材料。
[0022]實施例3:
將Ig硝酸銀溶解于1mL的乙醇中配置100g/L的硝酸銀溶液，20g六水合硝酸鋅溶解于100mL的乙醇中配置20g/L的硝酸銀溶液，然后緩慢加入1g青蒿素，攪拌均勻，然后將10g粘膠纖維浸漬在混合溶液中300min，置于1000瓦的微波爐中加熱I Omin，用去離子水反復沖洗干凈后烘干，在750°C的氮氣氣氛中炭化處理60分鐘得到活性炭纖維基吸附材料。
[0023]顯然，本發明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實施方式予以窮舉。凡是屬于本發明的技術方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之列。
【主權項】
1.一種活性炭纖維基吸附材料的制備方法，其特征在于: 將0.0 Ι-lOOg/L的硝酸銀乙醇溶液與1-100g/L的六水合硝酸鋅乙醇溶液混合攪拌均勻，緩慢加入青蒿素類藥物，攪拌均勻，然后將粘膠纖維浸漬在混合溶液中30-300min，其中所述硝酸銀與六水合硝酸鋅的質量比為I: 1-1: 50，所述納米銀與粘膠纖維的質量比為1:1-1:100，然后置于1000瓦的微波爐中加熱Ι-lOmin，用去離子水反復沖洗干凈后烘干，在700-800°C的氮氣氣氛中炭化處理得到活性炭纖維基吸附材料。2.根據權利要求1所述的一種活性炭纖維基吸附材料的制備方法，其特征在于，所述青蒿素類藥物包括青蒿素及其衍生物。3.根據權利要求1所述的一種活性炭纖維基吸附材料的制備方法，其特征在于，所述青蒿素衍生物包括二氫青蒿素、蒿甲醚、青蒿琥酯等。4.根據權利要求1所述的一種活性炭纖維基吸附材料的制備方法，其特征在于，所述青蒿素類藥物與硝酸銀的質量比為10:1-1:1。5.根據權利要求1所述的一種活性炭纖維基吸附材料的制備方法，其特征在于，所述炭化處理時間為60min。
【文檔編號】B01J20/30GK106040171SQ201610401520
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月10日
【發明人】林澤兵, 賀民強, 周裕
【申請人】蘇州巨聯環保科研有限公司