一种银改性多孔陶瓷膜及其制备方法与应用

摘要

本发明属于陶瓷膜技术领域，公开了一种银改性多孔陶瓷膜及其制备方法与应用。所述银改性多孔陶瓷膜采用银镜反应将单质银负载于多孔陶瓷表面，具有牢固性好、稳定性好的优势，多孔陶瓷膜为单质银提供载体并得到纳米级的单质银。所得银改性多孔陶瓷膜可用于直饮水净化除菌，使水通过本发明的银改性多孔陶瓷膜，水中微生物的去除率可达到100％。

权利要求

1.一种银改性多孔陶瓷膜的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：(1)制备银氨溶液：将AgNO3和NaOH溶于水中，得到含有絮状沉淀的水溶液，往上述水溶液中滴加氨水，直至絮状沉淀完全溶解，得到透明无色的银氨溶液备用；

(2)往步骤(1)的银氨溶液中加入葡萄糖溶液得到混合溶液；

(3)将多孔陶瓷膜置于步骤(2)中的混合溶液中，静置至单质银负载于多孔陶瓷膜表面，得到用于直饮水净化除菌的银改性多孔陶瓷膜；

所述多孔陶瓷膜的孔径为30～200nm；所述的银氨溶液的浓度为0.02～0.04mol/L；

所述的葡萄糖溶液的浓度为0.02～0.1mol/L。

2.根据权利要求1所述的一种银改性多孔陶瓷膜的制备方法，其特征在于：所述多孔陶瓷膜为氧化铝多孔陶瓷膜。

3.一种银改性多孔陶瓷膜，其特征在于：由权利要求1或2所述的制备方法制备得到。

4.权利要求3所述的银改性多孔陶瓷膜在直饮水净化除菌中的应用，其特征在于具体应用过程为：使水通过所述的银改性多孔陶瓷膜，多孔陶瓷膜对水起到过滤净化的作用，负载在陶瓷膜上的单质银直接杀灭水中的微生物，得到净化除菌后的直饮水。

说明书

一种银改性多孔陶瓷膜及其制备方法与应用

技术领域

[0001] 本发明属于陶瓷膜技术领域，具体涉及一种银改性多孔陶瓷膜及其制备方法与应用。

背景技术

[0002] 世界卫生组织制定的《饮用水水质准则》第三版中明确提出：无论在发展中国家还是发达国家，与饮用水有关的安全问题大多来自于微生物，并将微生物问题列为首位。对于有着十几亿人口的中国这样一个发展中国家来说，这个问题尤其突出。在中国广大的农村地区，净化水系统未能进入老百姓的家里，人们还依然要从河，井，溪流，湖等直接取水。这些水通常含有致病病毒和细菌，如大肠杆菌，粪链球菌，肠道病毒等。每年有很多人因饮用这种水而致病和死亡，在婴儿和孩子中尤甚。将水长时间地煮沸是一种比较常用的方法，但是需要耗费大量的能源，如电，木材等。其它杀菌方法有臭氧消毒，紫外线消毒等，这些方法消毒杀菌效果好，但设备复杂，价格昂贵，存在安全隐患，不利于大范围使用。因此，开发一种能耗小，效果好，价格低，易使用的方法就尤为重要。

[0003] 银杀灭或抑制病原微生物的能力已为许多研究所证实。抗微生物制剂中，银由于其广谱性而独树一帜，它对各种类型的微生物都有效，包括G+菌、G-菌、产孢子菌、真菌、病毒等。据1978年Science Digest报道：“一种抗生素杀灭大约6种病原体，而银可以杀灭650种微生物，而且没有耐药性。”同时银对机体是有益的，银进入机体后，迅速被网状内皮组织摄入，沉积在网状内皮细胞上。网状内皮细胞是免疫系统的一部分，是机体的清道夫，负责清除异物、细胞残骸及入侵的细菌等。网状内皮细胞将银颗粒作为异物摄入，同时也摄入入侵的病原体，于是银和病原体直接接触，发挥作用。

[0004] 基于上述原理，本发明人就考虑将银用于杀灭水中的微生物。如何最大限度地减少银的使用量，而又不影响其杀菌消毒效果，持久稳定地发挥作用，同时又要满足饮用水的通透量，这就需要多方考虑。一般说来，银分散度越高，用量就越少，和水就越能充分地接触，进而可以保证净化效果。从这个层面上考虑，就需要把银负载在载体上，这样银就专门执行杀菌消毒的功能，而载体则承担支撑的作用。把银负载在载体上，如果简单地把单质银和载体混合，通常两者之间不会紧密地结合，而烧结的话，则会出现没有杀菌效果的氧化银。

发明内容

[0005] 为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种银改性多孔陶瓷膜的制备方法。

[0006] 本发明的另一目的在于提供一种由上述制备方法制备得到的银改性多孔陶瓷膜。

[0007] 本发明的又一目的在于提供一种上述银改性多孔陶瓷膜在直饮水净化除菌中的应用。

[0008] 本发明目的通过以下技术方案实现：

[0009] 一种银改性多孔陶瓷膜的制备方法，包括以下操作步骤：

[0010] (1)制备银氨溶液：将AgNO3和NaOH溶于水中，得到含有絮状沉淀的水溶液，往上述水溶液中滴加氨水，直至絮状沉淀完全溶解，得到透明无色的银氨溶液备用；

[0011] (2)往步骤(1)的银氨溶液中加入葡糖糖溶液得到混合溶液；

[0012] (3)将多孔陶瓷膜置于步骤(2)中的混合溶液中，静置至单质银负载于多孔陶瓷膜表面，得到用于直饮水净化除菌的银改性多孔陶瓷膜。

[0013] 所述多孔陶瓷膜优选氧化铝多孔陶瓷膜。

[0014] 所述多孔陶瓷膜的孔径优选30～200nm。

[0015] 步骤(1)中所述的银氨溶液的浓度为0.02～0.04mol/L。

[0016] 步骤(2)中所述的葡萄糖溶液的浓度为0.02～0.1mol/L。

[0017] 一种由上述制备方法制备得到的银改性多孔陶瓷膜。

[0018] 上述银改性多孔陶瓷膜在直饮水净化除菌中的应用，具体应用过程为：使水通过所述的银改性多孔陶瓷膜，多孔陶瓷膜对水起到过滤净化的作用，负载在陶瓷膜上的单质银直接杀灭水中的微生物，得到净化除菌后的直饮水。

[0019] 通过本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：

[0020] (1)选择银镜反应获得单质银具有反应可控，操作简单等优点。反应时，多孔陶瓷膜载体浸泡在溶液中，保证了两者可以充分接触，多孔陶瓷膜载体为单质银的生成提供了附着点，这样银就牢牢地负载于载体上，牢固负载于载体上的银，不会随水而流走，因此可以持久稳定地保持银含量不变；牢固负载的单质银不溶于水，也不会扩散到水中，对人体无害；

[0021] (2)多孔的氧化铝膜不但可以作为银的载体，同时还作为常用的深度处理手段对水进行深度净化，多孔的氧化铝膜的膜孔径范围为30～200nm，这一孔径范围既可以使水和银充分接触，确保净化效果，又可以减小水透过多孔膜的阻力；

[0022] (3)多孔的氧化铝膜在作为银的载体的同时，多孔氧化铝膜的纳米尺寸膜孔又可以避免银颗粒的进一步长大，这样就可以得到纳米尺寸的银，纳米尺寸的银可显著提高银的净化除菌效果，在保证净化除菌效果的同时，可显著降低银的用量，节约成本。

具体实施方式

[0023] 下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

[0024] 实施例1

[0025] 本实施例的银改性多孔陶瓷膜的制备方法，制备步骤如下：

[0026] (1)制备银氨溶液：将AgNO3和NaOH溶于水中，得到含有絮状沉淀的水溶液，往上述水溶液中滴加氨水，直至絮状沉淀完全溶解，得到透明无色的浓度为0.02mol/L的银氨溶液备用；

[0027] (2)往步骤(1)的银氨溶液中加入浓度为0.02mol/L的葡糖糖溶液得到混合溶液；

[0028] (3)将孔径为30nm的多孔氧化铝陶瓷膜置于步骤(2)中的混合溶液中，静置至单质银负载于多孔陶瓷膜表面，得到用于直饮水净化除菌的银改性多孔陶瓷膜。

[0029] 实施例2

[0030] 本实施例的银改性多孔陶瓷膜的制备方法，制备步骤如下：

[0031] (1)制备银氨溶液：将AgNO3和NaOH溶于水中，得到含有絮状沉淀的水溶液，往上述水溶液中滴加氨水，直至絮状沉淀完全溶解，得到透明无色的浓度为0.04mol/L的银氨溶液备用；

[0032] (2)往步骤(1)的银氨溶液中加入浓度为0.02mol/L的葡糖糖溶液得到混合溶液；

[0033] (3)将孔径为100nm的多孔氧化铝陶瓷膜置于步骤(2)中的混合溶液中，静置至单质银负载于多孔陶瓷膜表面，得到用于直饮水净化除菌的银改性多孔陶瓷膜。

[0034] 实施例3

[0035] 本实施例的银改性多孔陶瓷膜的制备方法，制备步骤如下：

[0036] (1)制备银氨溶液：将AgNO3和NaOH溶于水中，得到含有絮状沉淀的水溶液，往上述水溶液中滴加氨水，直至絮状沉淀完全溶解，得到透明无色的浓度为0.02mol/L的银氨溶液备用；

[0037] (2)往步骤(1)的银氨溶液中加入浓度为0.1mol/L的葡糖糖溶液得到混合溶液；

[0038] (3)将孔径为200nm的多孔氧化铝陶瓷膜置于步骤(2)中的混合溶液中，静置至单质银负载于多孔陶瓷膜表面，得到用于直饮水净化除菌的银改性多孔陶瓷膜。

[0039] 对比实施例1

[0040] 将与实施例1生成的银等量的银粉均匀铺洒于与实施例1同样规格的多孔氧化铝陶瓷膜上，得到普通物理吸附银的多孔陶瓷膜。

[0041] 对比实施例2

[0042] 本对比实施例的银改性多孔陶瓷膜的制备方法，制备步骤如下：

[0043] (1)制备银氨溶液：将AgNO3和NaOH溶于水中，得到含有絮状沉淀的水溶液，往上述水溶液中滴加氨水，直至絮状沉淀完全溶解，得到透明无色的浓度为0.002mol/L的银氨溶液备用；

[0044] (2)往步骤(1)的银氨溶液中加入浓度为0.02mol/L的葡糖糖溶液得到混合溶液；

[0045] (3)将孔径为100nm的多孔氧化铝陶瓷膜置于步骤(2)中的混合溶液中，静置至单质银负载于多孔陶瓷膜表面，得到用于直饮水净化除菌的银改性多孔陶瓷膜。

[0046] 对比实施例3

[0047] 本实施例的银改性多孔陶瓷膜的制备方法，制备步骤如下：

[0048] (1)制备银氨溶液：将AgNO3和NaOH溶于水中，得到含有絮状沉淀的水溶液，往上述水溶液中滴加氨水，直至絮状沉淀完全溶解，得到透明无色的浓度为0.02mol/L的银氨溶液备用；

[0049] (2)往步骤(1)的银氨溶液中加入浓度为0.002mol/L的葡糖糖溶液得到混合溶液；

[0050] (3)将孔径为200nm的多孔氧化铝陶瓷膜置于步骤(2)中的混合溶液中，静置至单质银负载于多孔陶瓷膜表面，得到用于直饮水净化除菌的银改性多孔陶瓷膜。

[0051] 直饮水净化除菌效果测试：

[0052] 将未处理的水分别采用实施例1的银改性的多孔陶瓷膜和对比实施例1的多孔陶瓷膜进行处理，处理前后微生物的检测含量如表1所示。

[0053] 表1

[0054]未处理水 实施例1 对比实施例1
大肠菌群(MPN/100mL) 200 0 52
粪链球菌(CFU/250mL) 1021 0 61
孢囊(个/L) 152 0 11

[0055]脊髓灰质炎病毒(pfu/100μL) 1211 0 256

[0056] 上表数据说明通过本方法制得的银改性的多孔陶瓷膜，对微生物的去除率为100％，而直接将单质银通过普通吸附方式置于多孔氧化铝膜上的去除效果则无法达到
100％。

[0057] 将实施例1、2和对比实施例2中的银改性的多孔陶瓷膜分别对未处理的水进行处理，测定处理前后微生物的含量，结果如表2所示。

[0058] 表2 不同银含量的多孔陶瓷膜净化除菌效果对比

[0059]未处理水 实施例1 实施例2 对比实施例2
大肠杆菌(MPN/100mL) 200 0 0 11
粪链球菌(CFU/250mL) 1021 0 0 21
孢囊(个/L) 152 0 0 4
脊髓灰质炎病毒(pfu/100μL) 1211 0 0 26

[0060] 由上表可以看出，当银氨溶液的浓度过低(<0.002mol/L)时，通过银镜反应产生的少量银不足以完全去除水中的微生物。当提高银氨溶液的浓度大于等于0.02mol/L时，其对微生物的去除率能达到100％。

[0061] 银负载效果测试：

[0062] 将实施例1、3和对比实施例3的银负载效果进行对比，结果如表3所示。

[0063] 表3 银负载效果测试结果对比

[0064]观测结果
实施例1 反应速度适中可控，反应在10min内即可完全进行
实施例3 反应速度非常快，反应在几秒钟内即可结束
对比实施例3 反应速度很慢，反应24h后只有很少量的银生成

[0065] 由上表可知，葡萄糖溶液的浓度为0.02～0.1mol/L范围时，银可成功的负载于多孔陶瓷膜上。

[0066] 微生物去除率的稳定性测试：

[0067] 采用实施例1的银改性多孔陶瓷膜应用于直饮水净化除菌处理，其净化除菌效果随时间的变化如图1所示。从图中我们可以看出，在长达6个月的使用后，银改性多孔陶瓷膜依然具有98％的除菌率，显示了本发明的银改性多孔陶瓷膜具有良好稳定的净化除菌效果。

[0068] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。