本發明涉及抗菌材料領域，尤其涉及一種負氫離子復合濾芯的制備工藝。
背景技術：
：無機抗菌劑以其抗菌廣譜性、持久性、化學穩定性、耐熱性、安全性、細菌不易產生耐藥性等突出特點，成為具有潛力和人們樂于選擇的一類抗菌劑。無機抗菌劑由抗菌活性成分和載體組成，抗菌活性成分主要是金屬離子，目前應用最多的抗菌金屬離子為銀、鋅、銅等。比較銀、銅、鋅三種離子的抗菌性能，銀離子抗細菌能力最強，但價格昂貴，在一定程度上限制了其應用；鋅和銅離子抗細菌性能雖弱于銀離子，但比銀離子具有更好的抗真菌性能，且成本低廉，因此，將抗菌性金屬離子聯合使用，在提高綜合抗菌性能的同時，降低成本，取長補短，優勢互補，成為目前無機抗菌成分應用的主流。無機抗菌劑抗菌性能的好壞與金屬離子的緩釋/遷移速度有關，而其穩定性則與載體對金屬離子的吸附強弱有關，因此載體的選擇至關重要。載體一般是具有緩釋作用的無機物，目前被普遍采用的載體有沸石、磷酸鈣、磷酸鋯、羥基磷灰石、可溶性玻璃、納米二氧化硅等。中國專利CN1271523A公開了一種以蛭石為載體的無機抗菌劑及其制備方法，該方法是利用離子交換原理，將銅離子植入蛭石層間，制成含銅0.5～8.5％的銅—蛭石抗菌劑，因其單一地使用銅離子抗菌，其抗細菌效果較差；中國專利CN1404732A公開了一種以素瓷粉為載體的抗菌劑及其制備方法，其抗菌活性組份為硝酸鋅和硝酸銀，并加入一定量的硝酸銨對銀和鋅離子起保護作用，使產品不變色；中國專利CN1339257A公開了一種以坡縷石為載體的無機抗菌劑及其制備方法，該方法首先將坡縷石以酸活化處理，然后通過吸附作為抗菌組分的銀離子或銅離子而制得。以上三種載體均具有層鏈狀或多孔結構，表面積大、吸附性強并且價格相對低廉。技術實現要素：為了解決上述技術問題，本發明提供了一種負氫離子復合濾芯的制備工藝。本發明制得的負氫離子復合濾芯能夠克服上述缺點，本發明的負氫離子復合濾芯利用離子抗菌原理和微磁電場技術原理，能夠有效地提高抗菌性能和使用壽命，避免了傳統抗菌材料的抗菌性低下、使用壽命低和溫度依賴性太強等問題。為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種負氫離子復合濾芯，所述濾芯包括基礎層與裹覆在基礎層表面的包覆層，基礎層由硅藻土、長石與粘土制備而成，包覆層由高嶺土、納米級粉末碳、滑石粉與多元水合還原抗菌劑制成，基礎層的厚度2-5mm，包覆層的厚度為2-5mm。在本技術方案中，負氫離子復合濾芯的工作原理是利用濾芯中各種濾料的孔隙來吸附水中的各種細菌及物質。硅藻土的孔徑過濾精度為0.01-0.2μm，也就是當較大顆粒的雜質在進通過濾芯時，會被硅藻土過濾層攔截，而小于這個顆粒范圍的，會通過硅藻土過濾層，但由納米級粉末碳和抗菌劑組成的微模燒結層會攔截。納米級粉末碳的過濾精度為0.0001μm-0.001μm,即使會更小的細菌，也會因為納米級粉末碳的強大吸附力而攔截，再加之抗菌劑的殺菌作用，會讓各種細菌及金屬離子被吸附攔截。當外表層的過濾材料吸附攔截細菌到飽和狀態時，大量的細菌等會堆積再表面，而這時，機器會自動啟動物理水洗作用，使得外表面的過濾層逐層剝落，厚度為0.2mm,而剝落的物質會通過污水一起排出。之所以會剝落，是因為膜配制液的細密程度不一樣，兩者之間因為細密程度的不同，會有微小的咬合不是很緊密，所以剝落會比一般的要強。在就是因為兩種材料之間的吸附力不強，分層燒結，會造成相對獨立的工作原理，兩種材料并沒有融合，所以兩者之間的吸附力不強。這種濾芯會有特定時間的壽命，且原料簡單，沒有浪費，并且極大的改善了平常濾芯的細菌吸附飽和問題。負氫離子復合濾芯可以有效干擾細胞壁的合成。細菌細胞壁重要組分為肽聚糖，離子抗菌劑對細胞壁的干擾作用，主要抑制多糖鏈與四肽交聯有連結，從而使細胞壁失去完整性，失去了對滲透壓的保護作用，損害菌體而死亡。負氫離子復合濾芯可損傷細胞膜。細胞膜是細菌細胞生命活動重要的組成部分。因此，如細胞膜受損傷、破壞，將導致細菌死亡。負氫離子復合濾芯能夠抑制蛋白質的合成。蛋白質的合成過程變更、停止、使細菌死亡。蛋白質對于細菌來說是物質基礎，是有機大分子，是構成細胞的基本有機物，是生命活動的主要承擔者。沒有蛋白質就沒有生命，而離子交換法破環了蛋白質的合成過程，使整個過程變更或者停止，這樣細菌就停止生長或者死亡。作為優選，所述基礎層的原料包括硅藻土200-500份、長石200-500份與粘土200-500份。作為優選，所述包覆層的原料包括高嶺土100-300份、納米級粉末碳200-600份、滑石粉100-300份與多元水合還原抗菌劑100-300份。作為優選，所述的多元水合還原抗菌劑的制備方法為：分別配置5-15mg/L硝酸銀溶液、硝酸鋅溶液與硫酸鈉溶液，在60-80℃下將三種溶液混合攪拌得到混合溶液A；用40-55mL，質量濃度24％的稀鹽酸溶解16-25g鋁鎂合金，得到氯化鎂與氯化鋁的混合溶液，用50-60mL，質量濃度26％稀鹽酸溶解5-10g金屬鋅與11-15g氧化鎂，得到氯化鎂與氯化鋅的混合溶液，將上述兩種混合溶液以質量比2:1混合在一起，得到混合溶液B；將銅、28-32wt％的過氧化氫溶液、30-35wt％的硫酸溶液按質量比1:2.5-3.5:0.4-0.6混合反應，得到溶液C；在80-140℃下，按體積比將混合溶液A：混合溶液B：混合溶液C為1:2:1的比例混合攪拌5-10min后降溫至20-35℃，加入5g沸石，加熱至120-140℃，保溫30-45min后烘干得到多元水合還原抗菌劑。在本技術方案中，針對于金屬銅的溶解，則要采用對環境無污染的過氧化氫溶液，因為銅位于氫之后，也就是說在過氧化氫溶液中銅不能反應。但可以用氧化還原法。這個方法的原理是：在酸性溶液中加入氧化劑，氧化劑在酸性條件下能夠把銅氧化生成銅離子，從而將金屬銅溶解得到溶液C。反應方程為：Cu+H2SO4+H2O2＝CuSO4+2H2O。沸石具有防爆沸的效果，在材料的添加初始時期添加，可以防止一些易溶解原料在一定熔點和沸點時的產生爆沸。但是需要注意的是，必須在降溫后再添加沸石，若是在實驗過程中加入，如不控制溫度，可能會立即出現爆沸的現象，所以為了保證實驗的安全性，要控制實驗的溫度，在常溫狀態下添加。其次，沸石作為抗菌劑的載體，是用于吸附的作用，能夠將溶液中的各種金屬以及少量的氫氣等物質進行吸附。本發明的通過離子的作用來達到抗菌的效果，在常溫下抗菌性能比一般的抗菌劑要好。這種材料內部能夠形成原電池效應，之所以會形成這種效應的原因是該材料內部含有的幾種金屬離子，這幾種金屬之間的價格差導致它們之間形成了電位差，形成原電池效應，從而提高了抗菌的活性。同時，本發明的多元水合還原抗菌劑由于含有氫氣，其具有強還原性，能夠起到抗氧化作用，提高高分子材料的抗氧化性，延長使用壽命。一種負氫離子復合濾芯的制備工藝，所述制備工藝包括以下步驟：a)基礎層的制備：稱取硅藻土、長石與粘土，粉碎后淘洗除去雜質，沉淀后取出沉淀物，擠壓制成磚狀的泥塊，然后用水調和除去渣質，再次擠壓攪拌，然后制成厚度2-5mm的泥胚，再對泥胚進行燒結；b)稱取高嶺土、納米級粉末碳、滑石粉與多元水合還原抗菌劑攪拌均勻后加入高嶺土、納米級粉末碳、滑石粉與多元水合還原抗菌劑總質量1.5倍的水制成泥漿；c)將步驟b)制得的泥漿裹覆在步驟a)制得的泥胚表面，然后進行燒結；將燒結的表面繼續裹覆步驟b)制得的泥漿，重復50-70次，制得負氫離子復合濾芯。作為優選，步驟a)中燒結的溫度為600-1000℃，保溫時間10-30min。作為優選，步驟c)中燒結的溫度為800-1500℃，保溫時間5-15min。本發明的有益效果是：本發明制備負氫離子復合濾芯的工作原理是利用濾芯中各種濾料的孔隙來吸附水中的各種細菌及物質。硅藻土的孔徑過濾精度為0.01-0.2μm，也就是當較大顆粒的雜質在進通過濾芯時，會被硅藻土過濾層攔截，而小于這個顆粒范圍的，會通過硅藻土過濾層，但由納米級粉末碳和抗菌劑組成的微模燒結層會攔截。納米級粉末碳的過濾精度為0.0001μm-0.001μm,即使會更小的細菌，也會因為納米級粉末碳的強大吸附力而攔截，再加之抗菌劑的殺菌作用，會讓各種細菌及金屬離子被吸附攔截，且原料簡單，沒有浪費，并且極大的改善了平常濾芯的細菌吸附飽和問題。具體實施方式為使本領域技術人員更好地理解本發明的技術方案，但這些闡述并不對本發明做任何形式上的限定。除另有說明，否則本發明所用的所有科學和技術術語具有本發明所屬和相關領域的一般技術人員通常所理解的含義。下面結合具體實施例對本發明做出進一步詳細的闡述，但應當明白，實施例不應理解為對本發明保護范圍的限制。實施例1一種負氫離子復合濾芯的制備工藝，所述制備工藝包括以下步驟：a)基礎層的制備：稱取200份硅藻土、200份長石與200份粘土，粉碎后淘洗除去雜質，沉淀后取出沉淀物，擠壓制成磚狀的泥塊，然后用水調和除去渣質，再次擠壓攪拌，然后制成厚度2mm的泥胚，再對泥胚進行燒結，燒結的溫度為600℃，保溫時間10min；b)稱取100份高嶺土、200份納米級粉末碳、100份滑石粉與100份多元水合還原抗菌劑攪拌均勻后加入高嶺土、納米級粉末碳、滑石粉與多元水合還原抗菌劑總質量1.5倍的水制成泥漿；其中，多元水合還原抗菌劑的制備方法為：分別配置5mg/L硝酸銀溶液、硝酸鋅溶液與硫酸鈉溶液，在60℃下將三種溶液混合攪拌得到混合溶液A；用40mL，質量濃度24％的稀鹽酸溶解16g鋁鎂合金，得到氯化鎂與氯化鋁的混合溶液，用50mL，質量濃度26％稀鹽酸溶解5g金屬鋅與11g氧化鎂，得到氯化鎂與氯化鋅的混合溶液，將上述兩種混合溶液以質量比2:1混合在一起，得到混合溶液B；將銅、28wt％的過氧化氫溶液、30wt％的硫酸溶液按質量比1:2.5:0.4混合反應，得到溶液C；在80℃下，按體積比將混合溶液A：混合溶液B：混合溶液C為1:2:1的比例混合攪拌5min后降溫至20℃，加入5g沸石，加熱至120℃，保溫30min后烘干得到多元水合還原抗菌劑；c)將步驟b)制得的泥漿裹覆在步驟a)制得的泥胚表面，然后進行燒結，燒結的溫度為800℃，保溫時間5min；將燒結的表面繼續裹覆步驟b)制得的泥漿，重復50次，制得負氫離子復合濾芯。實施例2一種負氫離子復合濾芯的制備工藝，所述制備工藝包括以下步驟：a)基礎層的制備：稱取300份硅藻土、300份長石與300份粘土，粉碎后淘洗除去雜質，沉淀后取出沉淀物，擠壓制成磚狀的泥塊，然后用水調和除去渣質，再次擠壓攪拌，然后制成厚度3mm的泥胚，再對泥胚進行燒結，燒結的溫度為800℃，保溫時間20min；b)稱取200份高嶺土、400份納米級粉末碳、200份滑石粉與200份多元水合還原抗菌劑攪拌均勻后加入高嶺土、納米級粉末碳、滑石粉與多元水合還原抗菌劑總質量1.5倍的水制成泥漿；其中，多元水合還原抗菌劑的制備方法為：分別配置10mg/L硝酸銀溶液、硝酸鋅溶液與硫酸鈉溶液，在70℃下將三種溶液混合攪拌得到混合溶液A；用50mL，質量濃度24％的稀鹽酸溶解20g鋁鎂合金，得到氯化鎂與氯化鋁的混合溶液，用55mL，質量濃度26％稀鹽酸溶解8g金屬鋅與12g氧化鎂，得到氯化鎂與氯化鋅的混合溶液，將上述兩種混合溶液以質量比2:1混合在一起，得到混合溶液B；將銅、30wt％的過氧化氫溶液、32wt％的硫酸溶液按質量比1:3:0.5混合反應，得到溶液C；在120℃下，按體積比將混合溶液A：混合溶液B：混合溶液C為1:2:1的比例混合攪拌8min后降溫至25℃，加入5g沸石，加熱至130℃，保溫35min后烘干得到多元水合還原抗菌劑；c)將步驟b)制得的泥漿裹覆在步驟a)制得的泥胚表面，然后進行燒結，燒結的溫度為1200℃，保溫時間10min；將燒結的表面繼續裹覆步驟b)制得的泥漿，重復65次，制得負氫離子復合濾芯。實施例3一種負氫離子復合濾芯的制備工藝，所述制備工藝包括以下步驟：a)基礎層的制備：稱取500份硅藻土、500份長石與500份粘土，粉碎后淘洗除去雜質，沉淀后取出沉淀物，擠壓制成磚狀的泥塊，然后用水調和除去渣質，再次擠壓攪拌，然后制成厚度5mm的泥胚，再對泥胚進行燒結，燒結的溫度為1000℃，保溫時間30min；b)稱取300份高嶺土、600份納米級粉末碳、300份滑石粉與300份多元水合還原抗菌劑攪拌均勻后加入高嶺土、納米級粉末碳、滑石粉與多元水合還原抗菌劑總質量1.5倍的水制成泥漿；其中，多元水合還原抗菌劑的制備方法為：分別配置15mg/L硝酸銀溶液、硝酸鋅溶液與硫酸鈉溶液，在80℃下將三種溶液混合攪拌得到混合溶液A；用55mL，質量濃度24％的稀鹽酸溶解25g鋁鎂合金，得到氯化鎂與氯化鋁的混合溶液，用60mL，質量濃度26％稀鹽酸溶解10g金屬鋅與15g氧化鎂，得到氯化鎂與氯化鋅的混合溶液，將上述兩種混合溶液以質量比2:1混合在一起，得到混合溶液B；將銅、32wt％的過氧化氫溶液、35wt％的硫酸溶液按質量比1:3.5:0.6混合反應，得到溶液C；在140℃下，按體積比將混合溶液A：混合溶液B：混合溶液C為1:2:1的比例混合攪拌10min后降溫至35℃，加入5g沸石，加熱至140℃，保溫45min后烘干得到多元水合還原抗菌劑；c)將步驟b)制得的泥漿裹覆在步驟a)制得的泥胚表面，然后進行燒結，燒結的溫度為1500℃，保溫時間15min；將燒結的表面繼續裹覆步驟b)制得的泥漿，重復70次，制得負氫離子復合濾芯。表1：濾芯的應用：種類MIC(ppm)MIC(ppm)大腸桿菌150青霉菌156金黃色葡萄球菌148黑霉菌152本發明中所用原料、設備，若無特別說明，均為本領域的常用原料、設備；本發明中所用方法，若無特別說明，均為本領域的常規方法。以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制，凡是根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變換，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍。當前第1頁1 2 3