[发明专利]去除细菌和病毒的纳米颗粒净水材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于废水、污水净化领域，具体涉及一系列以石英砂或沸石颗粒为基体，纳米铝(铁)氧化物或纳米铝(铁)氧化氢氧化物为改性过滤涂层，能够对废水、污水中的细菌、病毒完全有效去除的纳米颗粒净水材料，以及该纳米颗粒净水材料的制备方法。

技术背景

进入21世纪，由于经济社会的快速发展，工业化、城市化进程的不断加快，我国的环境形势发展到非常严峻的地步。环境污染在较高的水平上继续富集，生态破坏继续加重，一些地区环境污染和生态破坏已经阻碍了经济的持续、健康发展，甚至对人们的健康构成了直接的威胁。其中水污染状况尤为突出，尤其是水源地的污染导致饮用水中有毒有害物质明显增加，水中日益增多的致病微生物、细菌、病毒，严重影响了人们的日常生活与工作。据世界卫生组织调查资料表明，全球80％的疾病和50％的儿童死亡率都与水质不良有关，此外还发现，饮用氯消毒水的人与癌症死亡率密切相关，即使是某些丰水地区，也发现自来水加氯消毒后致突变活性增加，Ames(沙门氏菌诱变性试验)为阳性。化学药剂消毒(加氯消毒为代表)的缺点和危害近些年来已经受到了广泛的关注，消毒产生的副产物(有机氯化物等)危害人体健康，甚至引发人体组织癌变。紫外线消毒虽然杀菌效率强，但没有持续消毒作用，并且穿透力弱，目前主要用于空气消毒杀菌。

目前，水处理技术主要有：蒸馏技术、“混凝-沉淀-过滤”技术、杀菌消毒技术、碳滤技术，生物处理技术、离子交换技术、膜分离技术以及光化学处理技术等等。这些水处理技术已经能够使水质净化达到了较高的指标，但他们却存在很多缺点：效率低、成本高、再生困难、存在二次污染等问题。细菌直径一般在0.1微米到十几微米之间，病毒更细小，一般在十几纳米到几百纳米之间，对于如此细小的颗粒，人们通过研究发现各种过滤净化材料通过机械筛滤和吸附截留作用起到净化水质的效果。过滤是利用介质将悬浮液体或气体中的固体物质截留，而液体或气体则穿过介质被澄清或净化。人们在生产、生活中利用过滤技术已有几千年的历史了，用过滤材料滤除病毒、细菌是近几十年来伴随着新型材料的发展而兴起的新方向，也是近年来的研究热点。随着人们的环保意识日益增强，对生活品质的要求日益提高，过滤除菌用净化材料也得到了快速发展和广泛应用。利用过滤方法去除病毒细菌在饮用水、食品消毒、医疗、制药行业中具有其他技术所不具备的优越性。在饮用水消毒方面，利用过滤技术，如膜过滤技术能有效地将微生物截留住，达到消毒的目的。生产的纯净水完全可以达到饮用水的标准。在血液处理方面，过滤技术能有效去除病毒细菌，而其他技术就有可能破坏血液中的血细胞。在制药行业中也是如此，加热或紫外线会破坏药物成分，此时过滤除菌技术是最好的选择。过滤细菌用净化材料的来源丰富，而且随着现代人们生活水平的提高，环保意识的增强，作为一种高效、无污染的除菌技术在人们的日常生活、生产中会得到更加广泛的应用，伴随着新技术、新工艺的不断开发，越来越多的新型除菌净化材料也会被制备出来满足人们的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一系列以石英砂或沸石颗粒等为基体、纳米纤维状AlO(OH)(FeOOH)粒子或纳米铝(铁)的氧化物为改性过滤涂层且能够对水中的病毒和细菌有效去除的纳米颗粒净水材料，并提供上述纳米颗粒净水材料的制备方法。

本发明所述的纳米颗粒净水材料，其是以40～100目石英砂或60～120目的沸石为基体滤料，在其上有厚度为0.3～3.3μm(扫描电镜测厚度)的纳米纤维状AlO(OH)粒子或纳米γ-Al₂O₃改性过滤涂层，改性过滤涂层的质量占滤料及涂层总质量的0.5～5％，纳米纤维状AlO(OH)粒子或纳米γ-Al₂O₃的粒径为15～120纳米，比表面积200～550m²/g；

本发明所述的纳米颗粒净水材料，其是以40～100目石英砂或60～120目的沸石为基体滤料，在其上有厚度为0.1～3.7μm的纳米纤维状FeOOH粒子或纳米Fe₂O₃改性过滤涂层，改性过滤涂层的质量占滤料及涂层总质量的1～10％，纳米纤维状FeOOH粒子或纳米Fe₂O₃的粒径为15～120纳米，比表面积200～550m²/g。

制备大粒径、大比表面积、大质量含量、大厚度的改性过滤涂层需要加入更多的铝粉和正硅酸四乙酯，恒温保存更长时间，以利产物生长。