[发明专利]一种聚氨酯泡沫强化的载银凝胶抗菌材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种聚氨酯泡沫强化的载银凝胶抗菌材料，属于水净化处理领域，其制备方法是先将海藻酸钠与聚氨酯泡沫结合，再通过高价金属离子对海藻酸钠的凝胶作用，形成聚氨酯泡沫强化的凝胶材料，将其浸泡在乙醇‑甘油混合水溶液中使其获得一定的柔韧性，再通过海藻酸凝胶的吸附作用均匀吸附Ag⁺，最后将吸附有Ag⁺的聚氨酯泡沫强化的凝胶材料置于乙醇‑甘油混合水溶液中并加热干燥，利用甘油的还原性和增塑性，将Ag⁺原位还原成单质Ag纳米粒子并沉积在聚氨酯泡沫上，获得负载单质Ag纳米粒子和具有一定柔韧性的聚氨酯泡沫材料，可通过简单的“吸水‑挤压脱水”方式即可获得无微生物污染的洁净水，具有较好的实用价值。

技术领域

本发明涉及水净化处理领域，具体涉及一种聚氨酯泡沫强化的载银凝胶抗菌材料及其制备方法和应用。

背景技术

饮用水源的微生物污染是对公众健康的主要威胁之一，尤其在一些农村和偏远地区，许多人因微生物污染无法获得清洁安全的淡水。传统的饮用水消毒方法包括氯化、臭氧化等，是集中式水处理中控制微生物病原体和水传播流行病的主要步骤。然而，这些强氧化剂可能会与水中天然有机物发生反应产生有害的消毒副产物(DBPs)，其中一些被认定为致癌物。因此，寻找一种能快速和有效地消毒水且产生尽可能少的DBPs的消毒方法引起了研究者们的广泛兴趣。

银纳米粒子(AgNPs)已被证实对各种微生物具有优异的抗菌性能，而且具有使用浓度低、效果持久等特点。AgNPs的抗菌机理主要有以下三个方面的作用：(1)释放出Ag⁺；(2)通过直接接触破坏微生物细胞膜；(3)产生活性氧。然而，由于分散和溶解的问题。游离AgNPs在实际应用受到限制，需要将其稳定在各种无机或有机的基质材料中，包括陶瓷滤料、凝胶、离子交换剂、纸、聚氨酯泡沫(PUF)以及聚合物球等。虽然，目前基于AgNPs的消毒方法在传统水处理过程中存在成本和运行方式等问题，但是这些挑战在使用点(POU)饮用水消毒系统的开发中容易被克服。这种方式特别适合应用在一些无法使用集中式饮用水设施的地方。

现有技术中，P.Jain等(P.Jain and T.Pradeep，Potential of silvernanoparticle-coated polyurethane foam as an antibacterial water filter，Biotechnology and Bioengineering，2005，90(1)，59-63)提供了一种负载AgNPs的聚氨酯泡沫(PUF)饮用水过滤器，具体是将PUF放在含有柠檬酸钠修饰的银纳米粒子Ag@citrate)溶液中浸泡一夜制得，虽然试验结果证实这种材料具有良好的抗菌性能，但这种未经修饰的聚氨酯泡沫存在柔韧性较差以及吸水能力有限等问题，不利于后续通过轻微挤压刺激实现快速脱水再生，影响实际应用。

发明内容

针对现有载纳米银聚氨酯泡沫材料由于柔韧性较差以及吸水能力有限的问题，本发明提出了一种具有高吸水性、良好柔韧性、可通过轻微挤压刺激实现脱水再生的一种聚氨酯泡沫强化的载银凝胶抗菌材料。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

一种聚氨酯泡沫强化的载银凝胶抗菌材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将聚氨酯泡沫材料加入到海藻酸钠溶液中，挤压浸透，得到饱和聚氨酯泡沫材料；

S2、将所述保护聚氨酯泡沫材料加入到高价金属离子溶液中，得到聚氨酯泡沫强化的凝胶材料；

S3、将所述聚氨酯泡沫强化的凝胶材料浸泡在乙醇-甘油混合水溶液中，浸泡完成后加热干燥，得到干燥的聚氨酯泡沫强化的凝胶材料；

S4、将所述干燥的聚氨酯泡沫强化的凝胶材料依次转入硝酸银溶液和乙醇-甘油混合水溶液中浸泡，浸泡完成后加热干燥，制得所述聚氨酯泡沫强化的载银凝胶抗菌材料。