CN104607039A - 抗菌净化功能复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗菌净化功能复合材料及其制备方法，属于环保材料技术领域。本发明所述的抗菌净化功能复合材料由以下重量份数的原料制成：矿物复合吸附材料70-95份，光催化降解材料3-25份，稀土无机抗菌材料2-15份，添加剂1-10份；所述矿物复合吸附材料由海泡石、硅藻土、麦饭石和凹凸棒石制成；所述光催化降解材料由氧化钛、电气石和远红外陶瓷粉制成；所述稀土无机抗菌材料由氧化锌、氧化铈和氧化银制成；所述添加剂为活性炭、羧甲基纤维素和浮石粉的混合物。本发明所述的抗菌净化功能复合材料吸附性和分解率高，能防水防潮，抗菌效果优异；同时本发明提供了一种成本低、产生的废水量少、粉体应用简单便捷的制备方法。

Description

抗菌净化功能复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种抗菌净化功能复合材料及其制备方法，属于环保材料技术领域。

背景技术

室内污染已经成为人们家居健康生活的重要威胁，中国环境保护协会有关数据统计表明：90％白血病患儿家中曾进行过豪华装修，每年210万儿童死于豪华装修；80％的家庭装修甲醛超标；70％孕妇流产和环境污染有关；每年中国因室内环境污染引起的死亡人数高达11.1万人，平均每天304人死亡。室内环境污染已经成为严重影响现代人类健康的杀手之一。

采用吸附材料对室内污染空气进行净化是应用最广泛的方法之一。近年来，一些天然矿物材料作为新型的吸附材料，具有资源丰富、价格低廉、吸附性强、产品对环境友好等特点，受到了广泛的关注，如凹凸棒土具有较高的吸附净化处理能力。对天然矿物材料进行提纯、改性等深加工改造，或者进行多种天然矿物材料的复合，已成为环境矿物材料研究的重点。如CN 200310112788.7公开了一种“超细活化复合吸附型室内空气净化剂”，将经过活化处理和超细加工后的凹凸棒石粘土和沸石按适当配比混匀，进行组合造粒并烘干，再与颗粒状活性炭按一定的比例混合，即得到超细活化复合吸附型室内空气净化剂。文献《环境矿物材料在污染治理中的应用》[翟斌，北方环境，2005，30(2)：69-72]中指出，沸石经NaCl改性后，对氨氮的吸附效果更佳。

光催化技术是利用紫外光辐照以TiO₂为代表的光催化剂材料，形成具有极强氧化能力的羟基自由基，降解空气中的有机污染物。近年来，其发展的方向之一是通过改性使其能够直接利用太阳光等可见光进行激发，产生净化能力。如CN 1583252A公开了一种“可见光响应型二氧化钛光触媒室内空气净化剂的制备方法”，在充分保证二氧化钛光催化活性的条件下对其改性，改性后的二氧化钛在室内光线下具有光活性。

将吸附材料与光催化剂材料进行复合提高其空气净化能力是近年来的研究热点，如CN1803291A公开了“一种二氧化钛/活性炭纤维光催化剂及其制备方法和在空气净化中的应用”，CN 101121124A公开了“一种凹凸棒土复合光催化剂的合成方法”，以钛酸正丁脂为原料，通过其水解制备出溶胶，再经过陈化、煅烧等步骤得到凹凸棒土复合材料；CN 101117780A公开了“一种用于造纸填料的改性凹凸棒土粉的制备方法”，所用的原料为无机钛盐；CN101333345A公开了“一种纳米二氧化钛/凹凸棒土复合材料的制备方法”，先将凹凸棒土加入到去离子水中配制成浆体，再向纳米二氧化钛前躯体中加入凹凸棒土浆体，形成纳米二氧化钛/凹凸棒土复合粒子组成的蓝白色胶液，最后用碱性溶液调节pH值、过滤洗涤、滤饼干燥，制备成纳米二氧化钛/凹凸棒土复合材料粉体。

但上述方法均存在一些诸如成本高、产生的废水量大、粉体应用难等缺点，得到的空气净化剂净化效率低。由于空气净化材料自身吸附有机污染物，且放置于室内空间等环境中，很容易滋生细菌，容易造成二次污染。

全球每年因与水有关的传染病而死亡的人数高达320万，约占所有死亡人数的6％。因供水不足、卫生设施恶劣和不良卫生习惯所造成的疾病总负担为死亡人数180万和7500万以上的健康生命年损失。每人每天需要20至50升无有害化学和微生物污染的饮用水和卫生用水。

自来水到家庭终端水龙头过程中，也会受到管道及余氯的污染。一般家庭会采用***来过滤水质，***滤芯的净化材料一般采用活性炭和陶粒居多。因这些活性炭和陶粒只是起到了粗过滤作用，还存在吸附容量小导致时效短、在水中易滋生细菌等问题，所以很多***生产厂家一直在寻找具有抗菌效果的新型过滤材料来替代现有的活性炭和陶粒。

随着环境科学研究的不断深入，环境科学的重要组成部分——环境矿物学应运而生。1998年，在加拿大多伦多召开的第17届国际矿物学大会增设了环境矿物学，从此拉开了国际环境矿物学研究序幕。我国环境矿物学研究几乎与国际上该学科的发展同步，2004年经民政部批准成立了中国矿物岩石地球化学学会环境矿物学专业委员会，标志着国内环境矿物学的研究进入了新阶段。

“呼吸干净的空气，喝上干净的水”是政府和每个人的愿望。解决空气和水质污染的方法也很多，各种技术方案都为环保产业做出了积极贡献。上世纪90年代开始，一种利用天然矿石精加工制成的复合型功能瓷球产品在水质净化和空气净化产业独树一帜，越来越成为环保产业的重要解决方案。

功能瓷球在饮用水净化及空气净化产业已有10多年发展历史，大多数企业坚守品质路线，为水净化和空气净化产业作出了贡献。但也有小部分企业走低价倾销路线，甚至有个别企业用水泥球充当电气石球，用粘土球充当远红外球等产品，不仅不利于产业发展，反而导致产业无序发展。

综上所述，用于空气净化和水质净化的矿物类产品，同时具有高吸附分解和高效抗菌功能，且可同时用于水质净化和空气净化的产品和技术还没有研发出来。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗菌净化功能复合材料，其吸附性和分解率高，能防水防潮，抗菌效果优异，既能用于空气净化也能用于水质净化；同时本发明提供了一种成本低、产生的废水量少、粉体应用简单便捷的抗菌净化功能复合材料的制备方法。

所述的抗菌净化功能复合材料，由以下重量份数的原料制成：矿物复合吸附材料70-95份，光催化降解材料3-25份，稀土无机抗菌材料2-15份，添加剂1-10份；

所述矿物复合吸附材料由海泡石、硅藻土、麦饭石和凹凸棒石制成；

所述光催化降解材料由氧化钛、电气石和远红外陶瓷粉制成；

所述稀土无机抗菌材料由氧化锌、氧化铈和氧化银制成；

所述添加剂为活性炭、羧甲基纤维素和浮石粉的混合物。

优选地，所述的抗菌净化功能复合材料由以下重量份数的原料制成：矿物复合吸附材料70份，光催化降解材料3份，稀土无机抗菌材料2份，添加剂1份。

优选地，所述的抗菌净化功能复合材料由以下重量份数的原料制成：矿物复合吸附材料95份，光催化降解材料25份，稀土无机抗菌材料15份，添加剂10份。

所述矿物复合吸附材料由以下重量百分含量的原料制成：海泡石35-60％，硅藻土10-30％，麦饭石10-30％，凹凸棒石10％-30％。

所述光催化降解材料由以下重量百分含量的原料制成：氧化钛50-80％，电气石10-30％，远红外陶瓷粉10-30％。

所述稀土无机抗菌材料由以下重量百分含量的原料制成：氧化锌80-95％，氧化铈3-15％，氧化银2-10％。

所述添加剂由以下重量百分含量的原料组成：活性碳50-75％、羧甲基纤维素10-30％、浮石粉10-30％。

所述抗菌净化功能复合材料中相关原料的性质和功效如下：

海泡石：是一种具层链状结构的含水富镁硅酸盐黏土矿物。斜方晶系或单斜晶系，一般呈块状、土状或纤维状集合体。颜色呈白色、浅灰色、暗灰、黄褐色、玫瑰红色、浅蓝绿色。新鲜面为珍珠光泽,风化后为土状光泽。硬度2～3，密度2～2.5g/cm³，具有滑感和涩感，粘舌。干燥状态下性脆。收缩率低，可塑性好，比表面大,吸附性强。溶于盐酸、质轻。海泡石还具有脱色、隔热、绝缘、抗腐蚀、抗辐射及热稳定等性能。

硅藻土：pH值中性，无毒，悬浮性能好，吸附性能强，容重轻，吸油率115％，是一种硅质岩石。是一种生物成因的硅质沉积岩，它主要由古代硅藻的遗骸所组成。其化学成分以SiO₂为主，可用SiO₂·nH₂O表示，矿物成分为蛋白石及其变种。

麦饭石：是一种对生物无毒、无害并具有一定生物活性的复合矿物或药用岩石。麦饭石的主要化学成分是无机的硅铝酸盐。其中包括SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、MgO、CaO、K₂O、Na₂O、TiO₂、P₂O₅、MnO等，还含有动物所需的全部常量元素，如：K、Na、Ca、Mg、Cu、Mo等微量元素和稀土元素，约58种之多。

凹凸棒石：又称坡缕石(Palygorskite)或坡缕缟石，是一种具链层状结构的含水富镁硅酸盐粘土矿物。由于凹凸棒石独特的晶体结构，使之具有许多特殊的物化及工艺性能。主要物化性能和工艺性能有：阳离子可交换性、吸水性、吸附脱色性，大的比表面积(9.6～36m²/g)以及胶质价和膨胀容。这些物化性能与蒙脱石相似。

氧化钛：以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体，在光线的作用下，产生强烈催化降解功能：能有效地降解空气中有毒有害气体；能有效杀灭多种细菌，并能将细菌或真菌释放出的毒素分解及无害化处理；同时还具备除臭、抗污、净化空气等功能。

电气石：含有大量对人体有益的微量元素如锌、镁、锰、钙等，是一种超细单晶矿石，电气石可以产生与人体相匹配的微电流0.06毫安，故又称为托玛琳石。电气石的能量通过加温很快释放出远红外线、负离子、亚离子、生物电、生物磁，它们共同构成的综合能量场可直接或间接地通过空气向人体提供能量和人自身吸收能量，使人体细胞由休眠状态转化为运动状态，加快人体的血液循环及新陈代谢；同时人体细胞内的水由大分子团变成小分子团呈弱碱性，能及时排出体内毒素，平衡人体酸碱度，从而起到保健和治疗的作用。

远红外陶瓷粉：是一种白色粉末。远红外陶瓷粉以能够辐射出比正常物体更多的远红外线(红外辐射率更高)为主要特征功能。远红外陶瓷粉具有催化氧化功能，在太阳光(尤其是紫外线)照射下，生成OH^-，能有效除去室内的苯、甲醛、硫化物、氨和臭味物质，并具有杀菌功能。

氧化锌：是锌的一种氧化物。氧化锌的能带隙和激子束缚能较大，透明度高，在半导体领域的液晶显示器、薄膜晶体管、发光二极管等产品中均有应用。此外，微颗粒的氧化锌作为一种纳米抗菌材料也开始在相关领域发挥作用。

稀土氧化铈：氧化铈呈微黄略带红色，还有粉红色，其性能是做抛光材料、催化剂、催化剂载体(助剂)、紫外线吸收剂、燃料电池电解质、汽车尾气吸收剂、电子陶瓷等。

氧化银：氧化银是黑色的粉末。受热易分解成单质。在空气中会吸收二氧化碳变为碳酸银。银是最好的抗菌金属离子之一，常与其它无机材料复合制成无机抗菌剂，具有广泛的应用。

矿物复合吸附材料配方中的海泡石、硅藻土和凹凸棒石都是天然多孔矿物材料，但它们的孔径和比表面积各不相同，将以上三种混合后可充分融合三种材料的吸附作用，便于吸附空气中和水中的多种污染物质；添加麦饭石是因麦饭石具有置换重金属元素功能。麦饭石含有丰富的常量和微量元素，在水中浸泡后能够与水中的重金属进行置换，将自身的常量和微量元素置换到水中，将水中的重金属元素置换到自身的微孔中，从而实现净化水中重金属元素的功效。

光催化降解材料配方中的主要成分是氧化钛超细粉，氧化钛作为半导体材料，其降解有机物性能会受到光线中紫外光多少的影响。配方中添加远红外陶瓷粉和电气石超细粉是为了提高氧化钛的禁带宽，能够吸收更广范围的光线能量，提高光解性能。同时电气石和远红外陶瓷粉也有一定的降解有机物的作用。将以上光催化降解材料中的原料组合后，克服了现有技术中光催化材料降解效率低的弊端。

稀土无机抗菌材料配方中的主要成分是氧化锌，通过添加稀土氧化铈和氧化银，可显著激活氧化锌的抗菌性能。氧化铈和氧化银是较好的无机抗菌材料，特别是在高温烧结后具有更强的杀菌性能。

添加剂中的活性炭和羧甲基纤维素都是成孔材料，现有技术中成孔多为开放式大通道微孔，不利于空气净化。添加浮石粉是为了在烧结时将活性炭和羧甲基纤维素全部高温挥发掉，浮石粉在烧结后可留在材料中形成开放式小通道微孔，这样更有利于捕捉和吸附有害气体。该添加剂解决了常规配方材料形成的大通道微孔多而小通道微孔少的晶体结构，可实现更大吸附面积并牢固捕捉有害气体。

所述的抗菌净化功能复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将海泡石、硅藻土、麦饭石和凹凸棒石混合研磨6-10h，至粉体粒径＜50μm，制得矿物复合吸附材料，再加入添加剂进行混合；

(2)将氧化钛、电气石和远红外陶瓷粉混合研磨10-12h，至粉体粒径＜10μm，制得光催化降解材料；

(3)将氧化锌、氧化铈和氧化银混合研磨10-12h，然后在800-1300℃烧成至熔块，再将熔块粉碎研磨，至粉体粒径＜10μm，制得稀土无机抗菌材料；

(4)将步骤(1)制备的矿物复合吸附材料造粒，同时加入步骤(2)制备的光催化降解材料和步骤(3)制备的稀土无机抗菌材料，制备成功能材料；

(5)将步骤(4)制备的功能材料在300-1000℃下焙烧活化；

(6)将步骤(5)焙烧后的功能材料冷却，加水清洗浮灰，晾干、筛分、检测及包装，即得抗菌净化功能复合材料。

步骤(4)中，优选地，制备成1-30mm的功能球体。

本发明利用天然环境矿物材料的天然特性，结合超微孔吸附技术、光催化降解技术和稀土金抗菌技术成功开发制备了抗菌净化功能复合材料。所述复合材料除了具备高吸附性和分解率高的优点外，其显著优势在于添加了稀土无机抗菌材料，将银、锌等金属(或其离子)固定在海泡石、硅藻土和凹凸棒石等多孔材料的表面，使其具有抗菌功能，能够杀灭和抑制接触到的细菌，避免在水体和空气中的二次污染，使得该复合材料既能用于空气净化还可用于水质净化。

本发明制备的复合材料成为继活性炭吸附和膜法过滤技术之后研发的又一新材料，为水质净化和空气净化产业提供了新的全方位解决方案。本发明制备的复合材料与其他产品的区别见表1。

表1 本发明制备的抗菌净化功能复合材料与其它产品的区别

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)制备的抗菌净化功能复合材料吸附性和分解率高，能防水防潮，既能用于空气净化也能用于水质净化；

(2)添加了稀土无机抗菌材料，使得制备的抗菌净化功能复合材料抗菌效果优异；

(3)抗菌净化功能复合材料的制备方法成本低、产生的废水量少、粉体应用简单便捷，利于实现工业化。

附图说明

图1是本发明中制备的抗菌净化功能复合材料在高分辨透射电镜下的外表面微观结构；

图2(a)是本发明中制备的抗菌净化功能复合材料的横切面微观结构；

(b)是对(a)中部分区域的放大图；

图3是本发明中制备的抗菌净化功能复合材料的孔径分布曲线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但其并不限制本发明的实施。

所用原料均为市售产品。

实施例1

所述的抗菌净化功能复合材料，由以下重量份数的原料制成：矿物复合吸附材料700g，光催化降解材料30g，稀土无机抗菌材料20g，添加剂10g。

所述矿物复合吸附材料由245g海泡石、70g硅藻土、210g麦饭石和175g凹凸棒石制成；

所述光催化降解材料由15g氧化钛、9g电气石和6g远红外陶瓷粉制成；

所述稀土无机抗菌材料由16g氧化锌、3g氧化铈和1g氧化银制成；

所述添加剂为5g活性炭、3g羧甲基纤维素和2g浮石粉的混合物。

所述的抗菌净化功能复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将海泡石、硅藻土、麦饭石和凹凸棒石混合研磨8h，至粉体粒径为45μm，制得矿物复合吸附材料，再加入添加剂进行混合；

(2)将氧化钛、电气石和远红外陶瓷粉混合研磨12h，至粉体粒径为8μm，制得光催化降解材料；

(3)将氧化锌、氧化铈和氧化银混合研磨12h，然后在800℃烧成至熔块，再将熔块粉碎研磨，至粉体粒径为8μm，制得稀土无机抗菌材料；

(4)将步骤(1)制备的矿物复合吸附材料造粒，同时加入步骤(2)制备的光催化降解材料和步骤(3)制备的稀土无机抗菌材料，制备成1mm的功能球体；

(5)将步骤(4)制备的功能球体在300℃下焙烧活化；

(6)将步骤(5)焙烧后的功能球体冷却，加水清洗浮灰，晾干、筛分、检测及包装，即得抗菌净化功能复合材料。

实施例2

所述的抗菌净化功能复合材料，由以下重量份数的原料制成：矿物复合吸附材料950g，光催化降解材料250g，稀土无机抗菌材料150g，添加剂100g。

所述矿物复合吸附材料由570g海泡石、190g硅藻土、95g麦饭石和95g凹凸棒石制成；

所述光催化降解材料由200g氧化钛、25g电气石和25g远红外陶瓷粉制成；

所述稀土无机抗菌材料由138g氧化锌、4.5g氧化铈和3g氧化银制成；

所述添加剂为75g活性炭、10g羧甲基纤维素和15g浮石粉的混合物。

所述的抗菌净化功能复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将海泡石、硅藻土、麦饭石和凹凸棒石混合研磨6h，至粉体粒径为30μm，制得矿物复合吸附材料，再加入添加剂进行混合；

(2)将氧化钛、电气石和远红外陶瓷粉混合研磨10h，至粉体粒径为5μm，制得光催化降解材料；

(3)将氧化锌、氧化铈和氧化银混合研磨10h，然后在1300℃烧成至熔块，再将熔块粉碎研磨，至粉体粒径为6μm，制得稀土无机抗菌材料；

(4)将步骤(1)制备的矿物复合吸附材料造粒，同时加入步骤(2)制备的光催化降解材料和步骤(3)制备的稀土无机抗菌材料，制备成30mm的功能球体；

(5)将步骤(4)制备的功能球体在1000℃下焙烧活化；

(6)将步骤(5)焙烧后的功能球体冷却，加水清洗浮灰，晾干、筛分、检测及包装，即得抗菌净化功能复合材料。

实施例3

所述的抗菌净化功能复合材料，由以下重量份数的原料制成：矿物复合吸附材料800g，光催化降解材料100g，稀土无机抗菌材料100g，添加剂50g。

所述矿物复合吸附材料由400g海泡石、240g硅藻土、40g麦饭石和120g凹凸棒石制成；

所述光催化降解材料由60g氧化钛、25g电气石和25g远红外陶瓷粉制成；

所述稀土无机抗菌材料由90g氧化锌、5g氧化铈和5g氧化银制成；

所述添加剂为30g活性炭、5g羧甲基纤维素和15g浮石粉的混合物。

所述的抗菌净化功能复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将海泡石、硅藻土、麦饭石和凹凸棒石混合研磨10h，至粉体粒径为25μm，制得矿物复合吸附材料，再加入添加剂进行混合；

(2)将氧化钛、电气石和远红外陶瓷粉混合研磨11h，至粉体粒径为6μm，制得光催化降解材料；

(3)将氧化锌、氧化铈和氧化银混合研磨11h，然后在1000℃烧成至熔块，再将熔块粉碎研磨，至粉体粒径为6μm，制得稀土无机抗菌材料；

(4)将步骤(1)制备的矿物复合吸附材料造粒，同时加入步骤(2)制备的光催化降解材料和步骤(3)制备的稀土无机抗菌材料，制备成15mm的功能球体；

(5)将步骤(4)制备的功能球体在800℃下焙烧活化；

(6)将步骤(5)焙烧后的功能球体冷却，加水清洗浮灰，晾干、筛分、检测及包装，即得抗菌净化功能复合材料。

实施例4

所述的抗菌净化功能复合材料，由以下重量份数的原料制成：矿物复合吸附材料700g，光催化降解材料30g，稀土无机抗菌材料20g，添加剂10g。

所述矿物复合吸附材料由280g海泡石、140g硅藻土、140g麦饭石和140g凹凸棒石制成；

所述光催化降解材料由21g氧化钛、4.5g电气石和4.5g远红外陶瓷粉制成；

所述稀土无机抗菌材料由18g氧化锌、0.6g氧化铈和1.4g氧化银制成；

所述添加剂为7g活性炭、2g羧甲基纤维素和1g浮石粉的混合物。

所述的抗菌净化功能复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将海泡石、硅藻土、麦饭石和凹凸棒石混合研磨6h，至粉体粒径为25μm，制得矿物复合吸附材料，再加入添加剂进行混合；

(2)将氧化钛、电气石和远红外陶瓷粉混合研磨10h，至粉体粒径为6μm，制得光催化降解材料；

(3)将氧化锌、氧化铈和氧化银混合研磨11h，然后在1000℃烧成至熔块，再将熔块粉碎研磨，至粉体粒径为8μm，制得稀土无机抗菌材料；

(4)将步骤(1)制备的矿物复合吸附材料造粒，同时加入步骤(2)制备的光催化降解材料和步骤(3)制备的稀土无机抗菌材料，制备成12mm的功能球体；

(5)将步骤(4)制备的功能球体在700℃下焙烧活化；

(6)将步骤(5)焙烧后的功能球体冷却，加水清洗浮灰，晾干、筛分、检测及包装，即得抗菌净化功能复合材料。

实施例5

所述的抗菌净化功能复合材料，由以下重量份数的原料制成：矿物复合吸附材料700g，光催化降解材料30g，稀土无机抗菌材料20g，添加剂10g。

所述矿物复合吸附材料由420g海泡石、140g硅藻土、70g麦饭石和70g凹凸棒石制成；

所述光催化降解材料由21g氧化钛、4.5g电气石和4.5g远红外陶瓷粉制成；

所述稀土无机抗菌材料由18g氧化锌、0.6g氧化铈和1.4g氧化银制成；

所述添加剂为7g活性炭、2g羧甲基纤维素和1g浮石粉的混合物。

所述的抗菌净化功能复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将海泡石、硅藻土、麦饭石和凹凸棒石混合研磨7h，至粉体粒径为40μm，制得矿物复合吸附材料，再加入添加剂进行混合；

(2)将氧化钛、电气石和远红外陶瓷粉混合研磨11h，至粉体粒径为7μm，制得光催化降解材料；

(3)将氧化锌、氧化铈和氧化银混合研磨12h，然后在900℃烧成至熔块，再将熔块粉碎研磨，至粉体粒径为6μm，制得稀土无机抗菌材料；

(4)将步骤(1)制备的矿物复合吸附材料造粒，同时加入步骤(2)制备的光催化降解材料和步骤(3)制备的稀土无机抗菌材料，制备成3mm的功能球体；

(5)将步骤(4)制备的功能球体在500℃下焙烧活化；

(6)将步骤(5)焙烧后的功能球体冷却，加水清洗浮灰，晾干、筛分、检测及包装，即得抗菌净化功能复合材料。

实施例6

所述的抗菌净化功能复合材料，由以下重量份数的原料制成：矿物复合吸附材料700g，光催化降解材料30g，稀土无机抗菌材料20g，添加剂10g。

所述矿物复合吸附材料由350g海泡石、210g硅藻土、35g麦饭石和105g凹凸棒石制成；

所述光催化降解材料由24g氧化钛、3g电气石和3g远红外陶瓷粉制成；

所述稀土无机抗菌材料由18g氧化锌、1g氧化铈和1g氧化银制成；

所述添加剂为5g活性炭、3g羧甲基纤维素和2g浮石粉的混合物。

所述的抗菌净化功能复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将海泡石、硅藻土、麦饭石和凹凸棒石混合研磨8h，至粉体粒径为35μm，制得矿物复合吸附材料，再加入添加剂进行混合；

(2)将氧化钛、电气石和远红外陶瓷粉混合研磨12h，至粉体粒径为5μm，制得光催化降解材料；

(3)将氧化锌、氧化铈和氧化银混合研磨10h，然后在1000℃烧成至熔块，再将熔块粉碎研磨，至粉体粒径为7μm，制得稀土无机抗菌材料；

(4)将步骤(1)制备的矿物复合吸附材料造粒，同时加入步骤(2)制备的光催化降解材料和步骤(3)制备的稀土无机抗菌材料，制备成5mm的功能球体；

(5)将步骤(4)制备的功能球体在600℃下焙烧活化；

(6)将步骤(5)焙烧后的功能球体冷却，加水清洗浮灰，晾干、筛分、检测及包装，即得抗菌净化功能复合材料。

实施例7

所述的抗菌净化功能复合材料，由以下重量份数的原料制成：矿物复合吸附材料700g，光催化降解材料30g，稀土无机抗菌材料20g，添加剂10g。

所述矿物复合吸附材料由420g海泡石、140g硅藻土、70g麦饭石和70g凹凸棒石制成；

所述光催化降解材料由24g氧化钛、3g电气石和3g远红外陶瓷粉制成；

所述稀土无机抗菌材料由19g氧化锌、0.6g氧化铈和0.4g氧化银制成；

所述添加剂为7.5g活性炭、1g羧甲基纤维素和1.5g浮石粉的混合物。

所述的抗菌净化功能复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将海泡石、硅藻土、麦饭石和凹凸棒石混合研磨9h，至粉体粒径为25μm，制得矿物复合吸附材料，再加入添加剂进行混合；

(2)将氧化钛、电气石和远红外陶瓷粉混合研磨10h，至粉体粒径为9μm，制得光催化降解材料；

(3)将氧化锌、氧化铈和氧化银混合研磨10h，然后在1100℃烧成至熔块，再将熔块粉碎研磨，至粉体粒径为8μm，制得稀土无机抗菌材料；

(4)将步骤(1)制备的矿物复合吸附材料造粒，同时加入步骤(2)制备的光催化降解材料和步骤(3)制备的稀土无机抗菌材料，制备成22mm的功能球体；

(5)将步骤(4)制备的功能球体在400℃下焙烧活化；

(6)将步骤(5)焙烧后的功能球体冷却，加水清洗浮灰，晾干、筛分、检测及包装，即得抗菌净化功能复合材料。

实施例8

所述的抗菌净化功能复合材料，由以下重量份数的原料制成：矿物复合吸附材料950g，光催化降解材料250g，稀土无机抗菌材料150g，添加剂100g。

所述矿物复合吸附材料由380g海泡石、190g硅藻土、190g麦饭石和190g凹凸棒石制成；

所述光催化降解材料由175g氧化钛、37.5g电气石和37.5g远红外陶瓷粉制成；

所述稀土无机抗菌材料由138g氧化锌、4.5g氧化铈和3g氧化银制成；

所述添加剂为75g活性炭、10g羧甲基纤维素和15g浮石粉的混合物。

所述的抗菌净化功能复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将海泡石、硅藻土、麦饭石和凹凸棒石混合研磨10h，至粉体粒径为49μm，制得矿物复合吸附材料，再加入添加剂进行混合；

(2)将氧化钛、电气石和远红外陶瓷粉混合研磨11h，至粉体粒径为7μm，制得光催化降解材料；

(3)将氧化锌、氧化铈和氧化银混合研磨12h，然后在1000℃烧成至熔块，再将熔块粉碎研磨，至粉体粒径为5μm，制得稀土无机抗菌材料；

(4)将步骤(1)制备的矿物复合吸附材料造粒，同时加入步骤(2)制备的光催化降解材料和步骤(3)制备的稀土无机抗菌材料，制备成25mm的功能球体；

(5)将步骤(4)制备的功能球体在900℃下焙烧活化；

(6)将步骤(5)焙烧后的功能球体冷却，加水清洗浮灰，晾干、筛分、检测及包装，即得抗菌净化功能复合材料。

实施例9

所述的抗菌净化功能复合材料，由以下重量份数的原料制成：矿物复合吸附材料950g，光催化降解材料250g，稀土无机抗菌材料150g，添加剂100g。

所述矿物复合吸附材料由570g海泡石、190g硅藻土、95g麦饭石和95g凹凸棒石制成；

所述光催化降解材料由175g氧化钛、37.5g电气石和37.5g远红外陶瓷粉制成；

所述稀土无机抗菌材料由138g氧化锌、4.5g氧化铈和3g氧化银制成；

所述添加剂为60g活性炭、10g羧甲基纤维素和30g浮石粉的混合物。

所述的抗菌净化功能复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将海泡石、硅藻土、麦饭石和凹凸棒石混合研磨6h，至粉体粒径为32μm，制得矿物复合吸附材料，再加入添加剂进行混合；

(2)将氧化钛、电气石和远红外陶瓷粉混合研磨12h，至粉体粒径为4μm，制得光催化降解材料；

(3)将氧化锌、氧化铈和氧化银混合研磨11h，然后在800℃烧成至熔块，再将熔块粉碎研磨，至粉体粒径为6μm，制得稀土无机抗菌材料；

(4)将步骤(1)制备的矿物复合吸附材料造粒，同时加入步骤(2)制备的光催化降解材料和步骤(3)制备的稀土无机抗菌材料，制备成8mm的功能球体；

(5)将步骤(4)制备的功能球体在800℃下焙烧活化；

(6)将步骤(5)焙烧后的功能球体冷却，加水清洗浮灰，晾干、筛分、检测及包装，即得抗菌净化功能复合材料。

实施例10

所述的抗菌净化功能复合材料，由以下重量份数的原料制成：矿物复合吸附材料950g，光催化降解材料250g，稀土无机抗菌材料150g，添加剂100g。

所述矿物复合吸附材料由475g海泡石、285g硅藻土、47.5g麦饭石和142.5g凹凸棒石制成；

所述光催化降解材料由200g氧化钛、25g电气石和25g远红外陶瓷粉制成；

所述稀土无机抗菌材料由120g氧化锌、22.5g氧化铈和7.5g氧化银制成；

所述添加剂为75g活性炭、10g羧甲基纤维素和15g浮石粉的混合物。

所述的抗菌净化功能复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将海泡石、硅藻土、麦饭石和凹凸棒石混合研磨7h，至粉体粒径为28μm，制得矿物复合吸附材料，再加入添加剂进行混合；

(2)将氧化钛、电气石和远红外陶瓷粉混合研磨10h，至粉体粒径为6μm，制得光催化降解材料；

(3)将氧化锌、氧化铈和氧化银混合研磨12h，然后在900℃烧成至熔块，再将熔块粉碎研磨，至粉体粒径为5μm，制得稀土无机抗菌材料；

(4)将步骤(1)制备的矿物复合吸附材料造粒，同时加入步骤(2)制备的光催化降解材料和步骤(3)制备的稀土无机抗菌材料，制备成10mm的功能球体；

(5)将步骤(4)制备的功能球体在1000℃下焙烧活化；

(6)将步骤(5)焙烧后的功能球体冷却，加水清洗浮灰，晾干、筛分、检测及包装，即得抗菌净化功能复合材料。

实施例11

所述的抗菌净化功能复合材料，由以下重量份数的原料制成：矿物复合吸附材料950g，光催化降解材料250g，稀土无机抗菌材料150g，添加剂100g。

所述矿物复合吸附材料由332.5g海泡石、95g硅藻土、285g麦饭石和237.5g凹凸棒石制成；

所述光催化降解材料由200g氧化钛、25g电气石和25g远红外陶瓷粉制成；

所述稀土无机抗菌材料由138g氧化锌、4.5g氧化铈和3g氧化银制成；

所述添加剂为70g活性炭、20g羧甲基纤维素和10g浮石粉的混合物。

所述的抗菌净化功能复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将海泡石、硅藻土、麦饭石和凹凸棒石混合研磨8h，至粉体粒径为38μm，制得矿物复合吸附材料，再加入添加剂进行混合；

(2)将氧化钛、电气石和远红外陶瓷粉混合研磨11h，至粉体粒径为6μm，制得光催化降解材料；

(3)将氧化锌、氧化铈和氧化银混合研磨10h，然后在1000℃烧成至熔块，再将熔块粉碎研磨，至粉体粒径为8μm，制得稀土无机抗菌材料；

(4)将步骤(1)制备的矿物复合吸附材料造粒，同时加入步骤(2)制备的光催化降解材料和步骤(3)制备的稀土无机抗菌材料，制备成12mm的功能球体；

(5)将步骤(4)制备的功能球体在500℃下焙烧活化；

(6)将步骤(5)焙烧后的功能球体冷却，加水清洗浮灰，晾干、筛分、检测及包装，即得抗菌净化功能复合材料。

实施例12

所述的抗菌净化功能复合材料，由以下重量份数的原料制成：矿物复合吸附材料800g，光催化降解材料100g，稀土无机抗菌材料100g，添加剂50g。

所述矿物复合吸附材料由320g海泡石、160g硅藻土、160g麦饭石和160g凹凸棒石制成；

所述光催化降解材料由60g氧化钛、25g电气石和25g远红外陶瓷粉制成；

所述稀土无机抗菌材料由90g氧化锌、5g氧化铈和5g氧化银制成；

所述添加剂为30g活性炭、5g羧甲基纤维素和15g浮石粉的混合物。

所述的抗菌净化功能复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将海泡石、硅藻土、麦饭石和凹凸棒石混合研磨9h，至粉体粒径为46μm，制得矿物复合吸附材料，再加入添加剂进行混合；

(2)将氧化钛、电气石和远红外陶瓷粉混合研磨10h，至粉体粒径为9μm，制得光催化降解材料；

(3)将氧化锌、氧化铈和氧化银混合研磨11h，然后在850℃烧成至熔块，再将熔块粉碎研磨，至粉体粒径为6μm，制得稀土无机抗菌材料；

(4)将步骤(1)制备的矿物复合吸附材料造粒，同时加入步骤(2)制备的光催化降解材料和步骤(3)制备的稀土无机抗菌材料，制备成异形状的功能材料；

(5)将步骤(4)制备的功能材料在700℃下焙烧活化；

(6)将步骤(5)焙烧后的功能材料冷却，加水清洗浮灰，晾干、筛分、检测及包装，即得抗菌净化功能复合材料。

实施例13

所述的抗菌净化功能复合材料，由以下重量份数的原料制成：矿物复合吸附材料800g，光催化降解材料100g，稀土无机抗菌材料100g，添加剂50g。

所述矿物复合吸附材料由400g海泡石、240g硅藻土、40g麦饭石和120g凹凸棒石制成；

所述光催化降解材料由80g氧化钛、10g电气石和10g远红外陶瓷粉制成；

所述稀土无机抗菌材料由90g氧化锌、5g氧化铈和5g氧化银制成；

所述添加剂为30g活性炭、5g羧甲基纤维素和15g浮石粉的混合物。

所述的抗菌净化功能复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将海泡石、硅藻土、麦饭石和凹凸棒石混合研磨10h，至粉体粒径为20μm，制得矿物复合吸附材料，再加入添加剂进行混合；

(2)将氧化钛、电气石和远红外陶瓷粉混合研磨11h，至粉体粒径为3μm，制得光催化降解材料；

(3)将氧化锌、氧化铈和氧化银混合研磨12h，然后在950℃烧成至熔块，再将熔块粉碎研磨，至粉体粒径为6μm，制得稀土无机抗菌材料；

(4)将步骤(1)制备的矿物复合吸附材料造粒，同时加入步骤(2)制备的光催化降解材料和步骤(3)制备的稀土无机抗菌材料，制备成20mm厚的片状功能材料；

(5)将步骤(4)制备的功能材料在880℃下焙烧活化；

(6)将步骤(5)焙烧后的功能材料冷却，加水清洗浮灰，晾干、筛分、检测及包装，即得抗菌净化功能复合材料。

实施例14

所述的抗菌净化功能复合材料，由以下重量份数的原料制成：矿物复合吸附材料800g，光催化降解材料100g，稀土无机抗菌材料100g，添加剂50g。

所述矿物复合吸附材料由320g海泡石、160g硅藻土、160g麦饭石和160g凹凸棒石制成；

所述光催化降解材料由60g氧化钛、25g电气石和25g远红外陶瓷粉制成；

所述稀土无机抗菌材料由80g氧化锌、15g氧化铈和5g氧化银制成；

所述添加剂为30g活性炭、5g羧甲基纤维素和15g浮石粉的混合物。

所述的抗菌净化功能复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将海泡石、硅藻土、麦饭石和凹凸棒石混合研磨6h，至粉体粒径为34μm，制得矿物复合吸附材料，再加入添加剂进行混合；

(2)将氧化钛、电气石和远红外陶瓷粉混合研磨12h，至粉体粒径为3μm，制得光催化降解材料；

(3)将氧化锌、氧化铈和氧化银混合研磨10h，然后在980℃烧成至熔块，再将熔块粉碎研磨，至粉体粒径为6μm，制得稀土无机抗菌材料；

(4)将步骤(1)制备的矿物复合吸附材料造粒，同时加入步骤(2)制备的光催化降解材料和步骤(3)制备的稀土无机抗菌材料，制备成5mm厚的片状功能材料；

(5)将步骤(4)制备的功能材料在600℃下焙烧活化；

(6)将步骤(5)焙烧后的功能材料冷却，加水清洗浮灰，晾干、筛分、检测及包装，即得抗菌净化功能复合材料。

实施例15

所述的抗菌净化功能复合材料，由以下重量份数的原料制成：矿物复合吸附材料800g，光催化降解材料100g，稀土无机抗菌材料100g，添加剂50g。

所述矿物复合吸附材料由480g海泡石、160g硅藻土、80g麦饭石和80g凹凸棒石制成；

所述光催化降解材料由60g氧化钛、25g电气石和25g远红外陶瓷粉制成；

所述稀土无机抗菌材料由90g氧化锌、5g氧化铈和5g氧化银制成；

所述添加剂为25g活性炭、15g羧甲基纤维素和10g浮石粉的混合物。

所述的抗菌净化功能复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将海泡石、硅藻土、麦饭石和凹凸棒石混合研磨7h，至粉体粒径为39μm，制得矿物复合吸附材料，再加入添加剂进行混合；

(2)将氧化钛、电气石和远红外陶瓷粉混合研磨10h，至粉体粒径为5μm，制得光催化降解材料；

(3)将氧化锌、氧化铈和氧化银混合研磨11h，然后在1200℃烧成至熔块，再将熔块粉碎研磨，至粉体粒径为4μm，制得稀土无机抗菌材料；

(4)将步骤(1)制备的矿物复合吸附材料造粒，同时加入步骤(2)制备的光催化降解材料和步骤(3)制备的稀土无机抗菌材料，制备成30mm的功能球体；

(5)将步骤(4)制备的功能球体在400℃下焙烧活化；

(6)将步骤(5)焙烧后的功能球体冷却，加水清洗浮灰，晾干、筛分、检测及包装，即得抗菌净化功能复合材料。

对实施例制备的抗菌净化功能复合材料进行表征，结果如下：

如图1所示，可以看出抗菌净化功能复合材料外表面存在大量的凹凸结构。从体积上看，这些凹凸结构大小基本相同；从分布上看，这些凹凸结构分布在抗菌净化功能复合材料表面较为均匀。这些凹凸结构的存在使得抗菌净化功能复合材料外比表面积较大。

为了观察抗菌净化功能复合材料内部孔道的显微结构，用透射电子显微镜直接观察抗菌净化功能复合材料的横切面。由图2(a)可以看出，图中四周黑色区域是包埋抗菌净化功能复合材料所用基体金属，中间如区域1所示部位为抗菌净化功能复合材料的横切面。其中，灰色部位为纳米纤维壁，其内部白色部位为抗菌净化功能复合材料内部孔道。为进一步观察抗菌净化功能复合材料微观结构特点，对其中区域1进行放大观察，如图2(b)所示。

由图2(b)可以看出，抗菌净化功能复合材料内部结构明显分成内外两部分，其中内部白色部位所示孔道呈不规则的形状,区域6可以估测得到内径值约为26nm。

此外，由图2(b)可以明显看到抗菌净化功能复合材料的内侧壁上存在如区域2、区域3以及如区域4、区域5所示的大量孔结构；从体积上看，这些内侧壁上孔结构大小不等，差别较大；从分布上看，这些孔结构分布在抗菌净化功能复合材料内侧壁上，呈现不均匀分布。

如图3所示，图中1代表烧结前抗菌净化功能复合材料，图中2代表烧结后的抗菌净化功能复合材料，通过对比来看，抗菌净化功能复合材料烧结后的孔容积(0.28cm³/g)比烧结前(0.16cm³/g)有明显提高。

对实施例制备的抗菌净化功能复合材料进行功能测试，结果如下：

(1)吸附能力：能高效吸附甲醛、苯、氨气、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物等影响人类身体健康的有害有机物。经国家环保产品质量监督检验中心检测，24小时对甲醛的去除率达到93.5％以上。

(2)降解能力：对甲醛、苯、氨等TVOC(总挥发性有机化合物)具有很高的降解率，测试数据如下：

对甲醛的降解率：12小时70.9％、24小时91.1％、36小时94.3％；

对苯的降解率：12小时78.1％、24小时95.7％、36小时97.2％；

对氨的降解率：12小时66.7％、24小时88.3％、36小时92％；

(3)负氧离子：可激活空气中氧离子，释放出负氧离子；使用日本COM公司产的矿石专用负离子浓度测试仪(型号：COM-3010PRO)检测，抗菌净化功能复合材料释放负氧离子的数量为：每立方厘米1266个。

(4)抗菌性能：能避免滋生细菌。经国家建筑材料工业监督检验中心检测，将抗菌净化功能复合材料研磨成小于50μm的超细粉体，对金黄色葡萄球菌和大肠杠菌检测，抗菌率达到98％以上。

(5)安全性：经山东省疾病预防控制中心检测，根据《生活饮用水输配水设备及防护材料卫生安全评价规范》(2001)，检验方法采用《生活饮用水检验规范》(2001)，将抗菌净化功能复合材料浸泡时间24±1h，浸泡温度25±5℃。结果表明：颜色、浑浊度、臭和味、肉眼可见物、pH、溶解性总固体、耗氧量、砷、镉、铅、汞、三氯甲烷、挥发酚类等指标均符合标准规范要求。

Claims (10)

1.一种抗菌净化功能复合材料，其特征在于由以下重量份数的原料制成：矿物复合吸附材料70-95份，光催化降解材料3-25份，稀土无机抗菌材料2-15份，添加剂1-10份；

所述矿物复合吸附材料由海泡石、硅藻土、麦饭石和凹凸棒石制成；

所述光催化降解材料由氧化钛、电气石和远红外陶瓷粉制成；

所述稀土无机抗菌材料由氧化锌、氧化铈和氧化银制成；

所述添加剂为活性炭、羧甲基纤维素和浮石粉的混合物。

2.根据权利要求1所述的抗菌净化功能复合材料，其特征在于由以下重量份数的原料制成：矿物复合吸附材料70份，光催化降解材料3份，稀土无机抗菌材料2份，添加剂1份。

3.根据权利要求1所述的抗菌净化功能复合材料，其特征在于由以下重量份数的原料制成：矿物复合吸附材料95份，光催化降解材料25份，稀土无机抗菌材料15份，添加剂10份。

4.根据权利要求1所述的抗菌净化功能复合材料，其特征在于：矿物复合吸附材料由以下重量百分含量的原料制成：海泡石35-60％，硅藻土10-30％，麦饭石10-30％，凹凸棒石10％-30％。

5.根据权利要求1所述的抗菌净化功能复合材料，其特征在于：光催化降解材料由以下重量百分含量的原料制成：氧化钛50-80％，电气石10-30％，远红外陶瓷粉10-30％。

6.根据权利要求1所述的抗菌净化功能复合材料，其特征在于：稀土无机抗菌材料由以下重量百分含量的原料制成：氧化锌80-95％，氧化铈3-15％，氧化银2-10％。

7.根据权利要求1所述的抗菌净化功能复合材料，其特征在于：添加剂由以下重量百分含量的原料组成：活性碳50-75％、羧甲基纤维素10-30％、浮石粉10-30％。

8.一种权利要求1-7任一所述的抗菌净化功能复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将海泡石、硅藻土、麦饭石和凹凸棒石混合研磨6-10h，至粉体粒径＜50μm，制得矿物复合吸附材料，再加入添加剂进行混合；

(2)将氧化钛、电气石和远红外陶瓷粉混合研磨10-12h，至粉体粒径＜10μm，制得光催化降解材料；

(3)将氧化锌、氧化铈和氧化银混合研磨10-12h，然后烧成至熔块，再将熔块粉碎研磨，至粉体粒径＜10μm，制得稀土无机抗菌材料；

(4)将步骤(1)制备的矿物复合吸附材料造粒，同时加入步骤(2)制备的光催化降解材料和步骤(3)制备的稀土无机抗菌材料，制备成功能材料；

(5)将步骤(4)制备的功能材料焙烧活化；

(6)将步骤(5)焙烧后的功能材料冷却，加水清洗浮灰，晾干、筛分、检测及包装，即得抗菌净化功能复合材料。

9.根据权利要求8所述的抗菌净化功能复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，功能材料为1-30mm的功能球体。

10.根据权利要求8所述的抗菌净化功能复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(5)中，焙烧温度为300-1000℃。