[发明专利]一种铜锌合金金属纳滤膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型净水材料，特别是涉及一种铜锌合金金属纳滤膜及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展和生活水平的提高，人们对生活质量的要求越来越高，清洁安全的饮用水对人们的生活质量的影响是不容忽视的。水是各类病菌传播的主要载体，人类所患疾病的80％与水污染有关。获得干净安全的饮用水已成为世界范围内的热门议题。而另一方面，水的污染却是日趋严重，江河湖泊等地表水及部分地区的地下水都存在不同程度的污染，水质性的缺水问题已引起人们的广泛关注。

饮用水中的主要污染物有可溶性的重金属离子、砷离子、微量有机污染物、消毒副产物、硝酸盐、亚硝酸盐及病原菌、病毒和病原微生物等。目前，被广泛采用的净水材料主要有活性炭、分子筛、凯得菲(KDF)和纳米滤膜等。

活性炭是一种多孔径的炭化物，有极丰富的孔隙构造，具有良好的吸附特性，它的吸附作用由物理及化学的吸附力而形成的，其外观色泽呈黑色。活性炭的主要功能是去除部分余氯及吸附异味，能净化水质，令水质口感清甜。活性炭的主要成份除了炭以外，还包含了少量的氢、氮、氧，其结构外形似以一个六边形，由于不规则的六边形结构，确定了其多体积及高表面积的特点，每克活性炭所具有的有比表面相当于1000m²之多。

凯得菲是高纯度的铜/锌合金颗粒，它通过微电化学氧化-还原反应进行水处理工作，当与水接触时，合金中的两种金属在亚微观尺度上构成无数小的原电池系统，这种材料在水中具有强大的反应能力和极快的反应速度，可以清除水中高达99％的氯和水中溶解的铅、汞、镍、铬等金属离子和化合物。对抑制细菌、真菌、污垢、水藻的滋生效果卓著。

中国专利ZL200610034167.5公开一种多元金属簇净水材料及其制备方法和应用，将金属银、铜、锌、稀土等金属的化合物配置为水溶液后，将其加入到多孔材料中形成结合体，再将结合体焙烧后，通入还原剂而获得净水材料的方法。该发明的不足之处在于引入金属源为这些金属的化合物如硝酸银，硫酸铜等容易将大量的有害的阴离子载留在多孔材料中，将这种净水材料去净化水时，会使净化后的水中NO₃^-1、SO₄^-2等离子溶度大幅增加，使净化后的水质变坏。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铜锌合金金属纳滤膜及其制备方法。

本发明所述铜锌合金金属纳滤膜的组分及其按质量百分比的含量为：

铜40％～50％、锌50％～60％；或

铜80％～90％、锌20％～10％。

本发明所述铜锌合金金属纳滤膜的制备方法包括以下步骤：

1)将基材放入物理气相沉积(PVD)真空设备中，抽真空，对基材清洗与活化；

在步骤1)中，所述基材可选自活性炭或陶瓷材料等；所述活性炭可选自颗粒、片状、碳棒或碳纤维等活性炭；所述陶瓷材料可选自陶瓷球、陶瓷片、陶瓷膜或陶瓷管等；所述对基材清洗与活化，最好是抽真空至真空度达到10^-2Pa时，对基材清洗与活化；所述活化可采用等离子辉光进行活化，活化的工艺条件可为离子源电流0.3～0.5A，偏压80～150V，占空比50％～80％，氩气流速10～100SCCM，氧气流速10～150SCCM，炉内真空压力0.1～0.3Pa，活化时间5～10min，以达到清洁及化活化基材表面的目的，提高抗菌除氯膜与基材间的结合力。

2)对基材进行物理气相沉积，在基材上镀铜锌合金纳滤膜。

在步骤2)中，所述进行物理气相沉积的方法可采用电弧法或中频溅法等，所述电弧法的工艺条件可为：靶电源电流60～100A，偏压80～150V，氩气流速20～100SCCM，炉内真空压力0.1～0.3Pa，镀膜时间10～20min；所述中频溅射法的工艺条件可为：中频电源功率6～9kW，偏压80～150V，氩气流速20～100SCCM，炉内真空压力0.1～0.3Pa，镀膜时间10～20min；所获得的铜锌合金纳滤膜的厚度可为0.1～0.5μm，孔径为10～20nm。

与现有的技术相比，本发明具有以下突出优点：