一種負(fù)載納米多元金屬的硅材料的制備方法
【專利摘要】一種負(fù)載納米多元金屬的硅材料的制備方法，涉及硅材料【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的目的在于提供一種可將納米多元金屬有效地負(fù)載于硅材料上的方法，其特征在于：將硅材料加入去離子水中，并加入銀、銅、鋅和鐵的有機(jī)或無機(jī)化合物中的至少兩種，混合均勻后浸泡1～24h，然后在惰性氣體、還原性氣體或真空環(huán)境中進(jìn)行150-1200℃熱處理；所述硅材料為介孔二氧化硅、微孔二氧化硅、有機(jī)功能化二氧化硅、稻殼灰硅材料、石英砂或陶瓷材料。本發(fā)明提供的負(fù)載納米多元金屬的硅材料的制備方法工藝簡單，易操作，無需投加還原試劑，零廢水排放，無污染，用該方法制備得到的硅材料可用于飲用水的凈化處理。
【專利說明】一種負(fù)載納米多元金屬的硅材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水處理用娃材料【技術(shù)領(lǐng)域】,特別涉及一種負(fù)載納米多元金屬的娃材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水是生命之源，人類離開了水便無法生存。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的不斷提高，人們對飲用水的要求也不斷提高。但是，據(jù)《中青報(bào)》2012年5月報(bào)道，中國約有3億農(nóng)村人口和5千萬城市人口的飲用水目前還達(dá)不到安全標(biāo)準(zhǔn)。《2010年中國農(nóng)村貧困監(jiān)測報(bào)告》顯示，截止2009年，飲用自來水的農(nóng)戶僅占全部農(nóng)戶的32%，其余直飲水源的農(nóng)戶均存在不同程度的健康問題。由于農(nóng)村無集中供水，再加上工礦企業(yè)導(dǎo)致的水源污染以及政府在飲水安全性宣傳力度的不足，致使農(nóng)村介水傳染疾病頻發(fā)。由于農(nóng)村改水、飲水、集中供水工程需逐步完成，從集中供水端或用戶終端對飲用水進(jìn)行安全保障目前不失為一種可行、廉價(jià)且高效的途徑。
[0003]納米金屬是將粒徑做到納米級或亞微米級的金屬單質(zhì)，納米金屬粒徑大多在25-200nm之間，研究發(fā)現(xiàn)，金屬在納米狀態(tài)下的化學(xué)反應(yīng)活性及殺菌能力產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。以納米銀、納米銅為例，極低含量的納米銀、銅可產(chǎn)生強(qiáng)大的殺菌作用，可在數(shù)分鐘內(nèi)殺死650多種細(xì)菌，對大腸桿菌、淋球菌、沙眼衣原體等數(shù)十種致病微生物都有強(qiáng)烈的抑制和殺滅作用，而且不會(huì)產(chǎn)生耐藥性。動(dòng)物試驗(yàn)表明，這種納米單質(zhì)銀、銅即使使用量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)劑量的幾百倍，受試動(dòng)物也無中毒表現(xiàn)。此外，以納米單質(zhì)鐵、鋅為例，納米零價(jià)鐵、鋅具有極強(qiáng)的化學(xué)還原能力，可將毒性強(qiáng)、溶解度高的高價(jià)態(tài)重金屬化合物迅速還原成毒性低、溶解度低的低價(jià)態(tài)重金屬化合物。研究發(fā)現(xiàn)，納米金屬粒徑越小，比表面積越大，化學(xué)還原性能、殺菌性能越強(qiáng)。然而，由于納米尺寸的金屬顆粒具有較高的表面能，很容易發(fā)生聚集，從而降低其反應(yīng)活性與殺菌能力，所以如何保持其穩(wěn)定性依舊是比較困難的問題。此外，納米金屬顆粒難以從水中分離致使其在水處理的應(yīng)用中舉步維艱。
[0004]硅材料廣泛用于環(huán)保行業(yè)，其具有比表面積大、孔隙率高、吸附性強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。若能將納米多元金屬有效地負(fù)載于硅材料上，既可防止納米金屬的聚集也可使納米金屬易于從水中分離，從而得到一種既能還原吸附水中的重金屬、微量有機(jī)物又能高效地殺滅水中細(xì)菌及病毒的新型材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種可將納米多元金屬有效地負(fù)載于硅材料上的方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了這樣一種負(fù)載納米多元金屬的硅材料的制備方法，其特征在于:將硅材料加入去離子水中，并加入銀、銅、鋅和鐵的有機(jī)或無機(jī)化合物中的至少兩種，混合均勻后浸泡I?24h，然后在惰性氣體、還原性氣體或真空環(huán)境中進(jìn)行150-120(TC熱處理；所述硅材料為介孔二氧化硅、微孔二氧化硅、有機(jī)功能化二氧化硅、稻殼灰硅材料、石英砂或陶瓷材料。[0007]所謂還原性氣體是指在空氣中能被氧化的氣體，如氫氣、一氧化碳等。
[0008]進(jìn)一步地，混合之前先向去離子水中加入絡(luò)合劑。
[0009]進(jìn)一步地，所述絡(luò)合劑為氨水、甲殼素、聚氨基葡萄糖、檸檬酸鈉、L-賴氨酸、絡(luò)氨酸、十二烷基硫酸鹽、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或聚乙烯油胺。
[0010]有益效果:
1、本發(fā)明提供的負(fù)載納米多元金屬的硅材料的制備方法工藝簡單，易操作，無需投加還原試劑，零廢水排放，無污染。
[0011]2、采用本發(fā)明的方法制備負(fù)載納米多元金屬的硅材料，能將負(fù)載其上的納米金屬的直徑控制在50-1000nm之間，該材料既能還原吸附水中的重金屬、微量有機(jī)物又能高效地殺滅水中細(xì)菌及病毒。與現(xiàn)有技術(shù)中簡單吸附有金屬顆粒的硅材料所不同的是，該負(fù)載納米多元金屬的硅材料中的金屬顆粒牢牢附著在硅材料的表面及微孔中，附著力極強(qiáng)，在水中的釋放率極低，參照GBT17219《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料衛(wèi)生安全評價(jià)規(guī)范》中記載的檢測方法對其進(jìn)行衛(wèi)生安全性檢測，檢測結(jié)果為:鐵的浸泡溶出量小于0.02mg/I，銅的溶出量小于0.017mg/l，鋅的溶出量小于0.015mg/l，銀的溶出量小于0.003mg/l，均達(dá)到浸泡試驗(yàn)基本項(xiàng)目的衛(wèi)生要求，符合《規(guī)范》中對飲用水處理材料的要求，因此使用該材料凈化后的飲用水直接飲用對身體不會(huì)造成任何危害。故采用本發(fā)明的方法制備得到負(fù)載納米多元金屬的硅材料可用于飲用水的凈化處理，使用方法可以是以該負(fù)載納米多元金屬的硅材料為核心濾料，將其裝填入微孔過濾器中作為凈水器使用。若用戶可飲用自來水，此凈水器可與自來水龍頭相連；若用戶無集中供水，此凈水器可與桶裝原水相連。
[0012]3、應(yīng)用本發(fā)明的方法制備得到的負(fù)載納米多元金屬的硅材料還可用于對游泳池水、景觀水進(jìn)行過濾消毒，可用于處理生活污水、工業(yè)廢水以及中高濃度重金屬廢水等污水以使其達(dá)標(biāo)排放，可用于地下水、地表水重金屬污染的應(yīng)急保障中。
[0013]4、本發(fā)明的方法將多元納米金屬原子同時(shí)負(fù)載在硅材料上，使得到的負(fù)載納米多元金屬的硅材料同時(shí)具有多種不同納米金屬的性質(zhì)。更為重要的是，納米多元金屬相互之間具有協(xié)同殺菌性能，與單金屬相比，大大增強(qiáng)了滅菌效果；同時(shí)不同金屬之間的原電池反應(yīng)，大大增強(qiáng)了去除重金屬的能力。另外，采用陶瓷材料作為基體還具有使多元金屬涂層不易在PH值、水質(zhì)、流速變化時(shí)脫落的優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實(shí)施例是對本發(fā)明的解釋，本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。
[0015]實(shí)施例1
取500g市售多孔二氧化硅，將其加入IL去離子水中，同時(shí)加入IOg硝酸鋅、IOg硝酸鐵、IOg硝酸銅和20ml聚乙烯醇，攪拌混合3h，氮?dú)獗Ｗo(hù)下700°C的高溫處理，從而得到負(fù)載納米鋅鐵的微孔二氧化硅。
[0016]實(shí)施例2
取500g石英砂，將其加入2L去離子水中，同時(shí)加入5g醋酸鋅、5g醋酸鐵、5g醋酸銅和2g甲殼素，攪拌混合10h，真空氣氛下600°C的高溫處理，從而得到負(fù)載納米鋅鐵銅的石英砂。[0017]實(shí)施例3
取500g多孔氧化鋁二氧化硅復(fù)合陶瓷板，將其浸泡至IOL去離子水中，同時(shí)加入5g硝酸銀、5g醋酸銅和2g檸檬酸鈉，浸泡24h，在0.5%的氮?dú)浠旌蠚夥障?00°C的高溫處理，從而得到負(fù)載納米銀銅的多孔氧化鋁陶瓷板。
[0018]實(shí)施例4
取2000g稻殼灰硅材料，將其浸泡至15L去離子水中，同時(shí)加入5g醋酸銀、5g硝酸鋅，浸泡24h，在1%的氮?dú)浠旌蠚夥障?00°C的高溫處理，從而得到負(fù)載納米銀鋅的稻殼灰硅材料。
[0019]實(shí)施例5
取IOOOg氧化鋁陶瓷球，將其浸泡至IOL去離子水中，同時(shí)加入15g醋酸銀、15g醋酸鋅、15g醋酸鐵，浸泡6h，在氬氣氣氛下900°C的高溫處理，從而得到負(fù)載納米銀鋅鐵的氧化鋁陶瓷球材料。
[0020]參照GBT17219《生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料衛(wèi)生安全評價(jià)規(guī)范》中記載的檢測方法對上述實(shí)施例中的水過濾材料進(jìn)行衛(wèi)生安全性檢測，檢測結(jié)果為:鐵的浸泡溶出量小于0.02mg/l，銅的溶出量小于0.017mg/l，鋅的溶出量小于0.015mg/l，銀的溶出量小于0.003mg/l，均達(dá)到浸泡試驗(yàn)基本項(xiàng)目的衛(wèi)生要求，符合《規(guī)范》中對飲用水處理材料的要求。
【權(quán)利要求】
1.一種負(fù)載納米多兀金屬的娃材料的制備方法,其特征在于:將娃材料加入去離子水中，并加入銀、銅、鋅和鐵的有機(jī)或無機(jī)化合物中的至少兩種,混合均勻后浸泡I?24h，然后在惰性氣體、還原性氣體或真空環(huán)境中進(jìn)行150-1200°C熱處理；所述硅材料為介孔二氧化硅、微孔二氧化硅、有機(jī)功能化二氧化硅、稻殼灰硅材料、石英砂或陶瓷材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:混合之前向去離子水中加入絡(luò)合劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于:所述絡(luò)合劑為氨水、甲殼素、聚氨基葡萄糖、檸檬酸鈉、L-賴氨酸、絡(luò)氨酸、十二烷基硫酸鹽、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇或聚乙烯油胺。
【文檔編號】B01J20/30GK103691392SQ201310730402
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】趙建樹, 徐劍暉 申請人:趙建樹, 徐劍暉