CN110214791A - 一种叠加银量子点的杀菌颗粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于银量子点的杀菌颗粒技术领域，具体涉及一种叠加银量子点的杀菌颗粒及其制备方法。所述叠加银量子点的杀菌颗粒，包括导电颗粒、银量子点，所述导电颗粒表面形成有多孔氧化膜，所述多孔氧化膜层内叠加有杀菌的银量子点，通过将导电颗粒作为阳极，放入酸性电解槽中进行氧化反应，将氧化后的导电颗粒作为阴极浸入含有硝酸银、有机羟基羧酸、草甘膦的水溶液中进行叠加反应，使得多孔氧化膜的孔道中电解叠加银量子点，制得杀菌颗粒，与现有技术相比，本发明方法简单便捷，利于人员操作和进行大规模工业化生产，使得杀菌颗粒叠加的银量子点分布均匀，纯度高，杀菌效果达到99.97％。

Description

一种叠加银量子点的杀菌颗粒及其制备方法
技术领域
本发明属于银量子点的杀菌颗粒技术领域，具体涉及一种叠加银量子点的杀菌颗粒及其制备方法。
背景技术
随着生活水平的提高，人们对健康问题越发重视，特别是涉及到食品安全带来的健康隐患，其中饮用水安全隐患一直成为百姓的关注问题，而饮用水污染中，能够对人体造成潜在危害的就是各种致病细菌。近年来，国内外屡次发生的大肠杆菌等细菌感染导致的集体中毒事故，给人们造成了极大的恐惶，并造成了巨大的经济损失。于是人们想出了很多办法使生活饮用的水更加干净，更加健康，出现了多种类型的饮用水过滤设备，各有特长，也存在不同的缺陷。有的不能够彻底滤除自来水中的细菌、病毒和杂质，有的滤除了自来水中的杂质，但同时滤除了水中的有益的矿物质，难以保证饮用水的安全。
如专利号CN201711387984.3公开了一种量子能量滤芯装置，包括调整机构、清洁机构以及功能机构，两个所述调整机构对称安装在清洁机构上下两端，所述调整机构包括外壳、套筒、连接板、纳米滤网以及水管接头，所述清洁机构内部设有功能机构，所述清洁机构包括滑杆、蜗杆、移动环、伺服电机、蜗轮以及环形清洁块，所述功能机构上下两端对称安装有两个调整机构，所述功能机构包括银离子活性炭颗粒、量子电气矿化石、量子碱性麦饭石、量子高钙硅藻瓷以及罐体，本发明具有如下的有益效果：即可实现清洁功能，也可调整接头位置，便于安装，加大使用范围，提高使用寿命，提高水的活性，但是所述量子能量滤芯装置结构复杂，且杀菌颗粒的抗菌性能不具有持久性。
专利号CN201120096058.2公开了一种一体式前中置抗菌抑垢***，其密闭容器的顶部设置有进水口、反冲洗排污口，滤板下方的容器左侧面上设置有反冲洗入水口，罐体右侧面抗菌抑垢净化桶下部的右侧开有出水口，底部设置有正冲洗排污口，密闭容器中设置有一环形滤板，滤板上遍布渗水孔，滤板的表面自下而上依次设置有细纱过滤器、颗粒活性炭过滤层、多功能复合滤料过滤层、第一激光孔过滤片、卵石滤层，罐体右侧面抗菌抑垢净化桶上部的进料口上设置有密封盖，抗菌抑垢净化桶内设置有硅灵晶净化层、第二激光孔过滤片，罐体和抗菌抑垢净化桶的结合处设置有内置导流孔；所述过滤装置的出水口与高架蓄水塔的进水口连通，但是其所述的抗菌抑垢***的抗菌性能不具有持久性。
发明内容
为了解决上述饮用水过滤设备不能彻底滤除水中细菌、病毒和杂质，杀菌颗粒的抗菌性能不具有持久性，难以保证水质的安全等问题，本发明提供一种叠加银量子点的杀菌颗粒及其制备方法。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种叠加银量子点的杀菌颗粒，包括导电颗粒、银量子点，所述导电颗粒表面形成有多孔氧化膜，所述多孔氧化膜中单位面积上的孔道单元胞数量为20-30×107/cm2，单元胞中的孔道参数为：孔深度3-30μm，孔径为5-50μm，所述多孔氧化膜层内叠加有杀菌的银量子点，银量子点的粒径为1-20nm。
进一步的，导电颗粒包括铝或铝合金构成的空心结构、实心结构中的一种或多种颗粒。
一种叠加银量子点的杀菌颗粒制备方法，制备上述的叠加银量子点的杀菌颗粒，其方法如下
制备导电颗粒，并将导电颗粒放入酸性电解槽中作为阳极，进行氧化反应；
将氧化后的导电颗粒作为阴极浸入量子银电解溶液中进行叠加反应，所述量子银电解溶液中含有硝酸银、有机羟基羧酸、草甘膦，制得叠加银量子点的杀菌颗粒。
进一步的，导电颗粒的制备采用冲压、铸造凿取、蚀刻中的一种或多种方式。
进一步的，导电颗粒放入酸性电解槽前，将导电颗粒通过连接线串联成导电基材，所述导电颗粒的间距为2-10mm。
进一步的，连接线为耐酸碱腐蚀的导电丝材料，所述的导电丝材料包括铜线、铝线中的一种或多种。
进一步的，叠加反应的时间不超过5min，且其反应的电流密度与氧化反应的电流密度之比为1-5:1。
进一步的，量子银电解溶液中硝酸银：有机羟基羧酸：草甘膦的质量比为10-20:5-15:1。
进一步的，酸性电解槽含有180-200g/L硫酸溶液、2-8g/L氯化铝溶液、0.5-1.0g/L氧化锌溶液中的一种或多种。
进一步的，氧化反应前还包括对导电颗粒进行表面预处理，所述表面预处理包括酸性除油、水洗、碱洗中的一种或多种方式。
本发明提供一种叠加银量子点的杀菌颗粒，包括导电颗粒、银量子点，所述导电颗粒表面形成有多孔氧化膜，所述多孔氧化膜层内叠加有杀菌的银量子点，通过将导电颗粒放入酸性电解槽中进行阳极氧化反应，将氧化后的导电颗粒作为阴极浸入含有硝酸银、有机羟基羧酸、草甘膦的水溶液中进行叠加反应，使得多孔氧化膜的孔道中电解叠加银量子点，制得杀菌颗粒，与现有技术相比，制得的杀菌颗粒叠加的银量子点分布均匀，纯度高，杀菌效果达到99.97％。
附图说明
图1为杀菌颗粒表面的结构示意图；
图2为实施例二实心杀菌颗粒的串联结构示意图；
图3为实施例三空心杀菌颗粒的串联结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，一种叠加银量子点的杀菌颗粒，包括银量子点12、导电颗粒1，所述导电颗粒的材质包括铝或铝合金，所述导电颗粒1表面形成有多孔氧化铝膜11，所述多孔氧化铝膜层内叠加有杀菌的银量子点12，多孔氧化铝膜中单位面积上的孔道单元胞数量为20-30×107/cm2，单元胞中的孔道参数为：孔深度3-30μm，孔径为5-50μm，银量子点的粒径为1-100nm。
导电颗粒1的结构包括单面体或多面体，根据需要制作各种规格的颗粒本体；单面体颗粒包括圆球状颗粒、椭圆状颗粒等；多面体颗粒包括圆柱体颗粒、长方体状颗粒、圆锥体状颗粒、六面体状颗粒等。
实施例一
如图1所示，一种叠加银量子点的杀菌颗粒制备方法，
S1：制备导电颗粒1；
采用铸造凿取工艺获得导电颗粒；
S2：将制得的导电颗粒进行表面预处理，所述表面预处理包括酸性除油、水洗、碱洗；
即表面预处理通过将导电颗粒放入硫酸溶液的酸性除油槽中进行清洗，接着在进行用水清洗，用氢氧化钠溶液清洗，最后再用水清洗，便于导电颗粒进行氧化反应；
S3：将表面处理后的导电颗粒放入酸性电解槽中作为阳极，进行氧化反应；
酸性电解槽含有180g/L硫酸、2g/L氯化铝、0.5g/L氧化锌等溶液；氧化反应中电流密度为5ADS；
S4：将氧化后的导电颗粒作为阴极浸入含有硝酸银、有机羟基羧酸、草甘膦的水溶液中进行叠加反应，制得叠加银量子点的杀菌颗粒；
叠加反应的时间为3min，叠加反应中的电流密度为15ADS，所述水溶液中硝酸银10g/L，有机羟基羧酸甘氨酸5g/L，草甘膦1g/L。
S5：制得的杀菌颗粒进行清洗、封孔反应，清洗杀菌颗粒表面残留的附着物，使得其抗菌效果更好，所述封孔反应的封孔剂包括二氧化钛或碘及碘的化合物。
实施例二
如图2所示，一种叠加银量子点的杀菌颗粒制备方法，
S1：制备导电颗粒1，并将导电颗粒1通过连接线2串联成导电基材3；
应用珠串模具进行冲压铝线，获得实心结构的珠串导电基材，珠串导电基材中的每个珠子即导电颗粒的间距为5mm；
S2：对串联完成的导电基材进行表面预处理，所述表面预处理包括酸性除油、水洗、碱洗；
即表面预处理通过将导电基材放入硫酸溶液的酸性除油槽中进行清洗，接着在进行用水清洗，用氢氧化钠溶液清洗，最后再用水清洗，便于导电基材进行氧化反应；
S3：将串联完成的导电基材放入酸性电解槽中作为阳极，进行氧化反应；
酸性电解槽含有180g/L硫酸、2g/L氯化铝、0.5g/L氧化锌等溶液；氧化反应中电流密度为5ADS；
S4：将氧化后的导电基材作为阴极浸入含有硝酸银、有机羟基羧酸、草甘膦的水溶液中进行叠加反应，制得叠加银量子点的杀菌颗粒；
叠加反应的时间为3min，叠加反应中的电流密度为15ADS，所述水溶液中硝酸银10g/L，有机羟基羧酸甘氨酸5g/L，草甘膦1g/L。
S5：制得的杀菌颗粒进行清洗、封孔反应，清洗杀菌颗粒表面残留的附着物，使得其抗菌效果更好，所述封孔反应的封孔剂包括二氧化钛或碘及碘的化合物。
实施例三
如图3所示，本实施例与实施例二的区别在于制备导电颗粒1，并将导电颗粒1通过连接线2串联成导电基材3，即通过铸造凿取圆球状的空心导电颗粒，并将圆球状导电颗粒通过连接线铝线串联成导电基材；导电颗粒间隔设置于连接线铝线上，所述间距为5mm。
实施例四
本实施例与实施例一的区别在于，采用铸造凿取工艺获得50μm的圆球状，实心的导电颗粒，导电颗粒表面处理完成时，放入含有200g/L硫酸、6g/L氯化铝、0.8g/L氧化锌等溶液的酸性电解槽中进行氧化反应，氧化反应中电流密度为8ADS，使得导电颗粒表面形成有多孔氧化铝膜，多孔氧化铝膜中单位面积上的孔道单元胞数量为20-30×107/cm2，单元胞中的孔道参数为：孔深度25-30μm，孔径为40-50μm；
导电颗粒氧化完成后，放入含有硝酸银25g/L，有机羟基羧酸甘氨酸12g/L，草甘膦1.5g/L的水溶液中进行叠加反应，获得杀菌颗粒，叠加反应的时间为4min，叠加反应中的电流密度为24ADS，使得多孔氧化铝膜层内叠加有杀菌的银量子点，银量子点的粒径为90-100nm；
将上述制得的杀菌颗粒进行清洗、封孔反应，清洗杀菌颗粒表面残留的附着物，使得其抗菌效果更好，所述封孔反应的封孔剂包括二氧化钛或碘及碘的化合物。
上述杀菌颗粒进行清洗、封孔完成后制成污水净化罐，所述污水净化罐可用于污水杀菌、游泳池水杀菌、自来水厂的污水杀菌，包括罐体，所述罐体包括单个或多个串联、并联组成，罐体内填充满杀菌颗粒，罐体上、下两端分别开有进水口和出水口，所述游泳池污水从净水口进入罐体内，在罐体内经杀菌颗粒净化后从出水口流出，此外还包括增压泵，罐体的进水口设置于罐体下方、出水口设置于罐体上方、增压泵设置于进水管路上，污水从罐体的底部进入通过增压后从罐体的上方流出，通过调节增压泵的压力控制污水的流速进而可控制污水在罐体内的处理时间，保证杀菌效果；
杀菌颗粒性能测试：如下表1-1所示，通过检测未放入杀菌颗粒的污水净化罐中各细菌浓度(阳性对照样平均活菌浓度)和放入杀菌颗粒的污水净化罐中各细菌浓度(试验样平均活菌浓度)可知，该杀菌颗粒具有明显的杀菌效果，保证了在流量大的水路、污染较大的水路的使用状态下的杀菌效果，保证水质的安全性。
表1-1
实施例五
本实施例与实施例二的区别在于，应用珠串模具进行冲压铝线，获25μm中空结构的珠串导电基材，珠串导电基材中的每个珠子即导电颗粒的间距为1mm，导电基材表面处理完成时，放入含有180g/L硫酸、4g/L氯化铝、0.6g/L氧化锌等溶液的酸性电解槽中进行氧化反应，氧化反应中电流密度为5ADS，使得导电颗粒表面形成有多孔氧化铝膜，多孔氧化铝膜中单位面积上的孔道单元胞数量为20-30×107/cm2，单元胞中的孔道参数为：孔深度20-25μm，孔径为40-45μm；
导电基材氧化完成后，放入含有硝酸银15g/L，有机羟基羧酸甘氨酸8g/L，草甘膦1g/L的水溶液中进行叠加反应，获得杀菌颗粒，叠加反应的时间为3min，叠加反应中的电流密度为15ADS，使得多孔氧化铝膜层内叠加有杀菌的银量子点，银量子点的粒径为80-100nm；
将上述制得的杀菌颗粒进行清洗、封孔反应，清洗杀菌颗粒表面残留的附着物，使得其抗菌效果更好，所述封孔反应的封孔剂包括二氧化钛或碘及碘的化合物。
上述杀菌基材进行清洗、封孔完成后制成***杀菌滤芯，所述***滤芯包括壳体、杀菌颗粒，所述杀菌颗粒设置于壳体中，所述***滤芯包括多级，包括依次串联的PP棉滤芯、颗粒活性炭滤芯和杀菌滤芯，所述杀菌滤芯的壳体中填充有上述制得的杀菌颗粒，通过PP棉滤芯、颗粒活性炭滤芯对自来水前置过滤，一是能净化水质，二是能保证中空的杀菌颗粒不容易被堵塞，此外中空的杀菌颗粒与水的接触面大，杀菌效果和杀菌速度能得到保证，保证在较小空间的***壳体中实现杀菌效果。
杀菌颗粒性能测试：如下表1-2所示，通过检测水经过未设有杀菌颗粒的***滤芯后各细菌浓度(阳性对照样平均活菌浓度)和设有杀菌颗粒的***杀菌滤芯后各细菌浓度(试验样平均活菌浓度)可知，该杀菌颗粒具有明显的杀菌效果，保证了水质的安全性。
表1-2
实施例六
本实施例与实施例三的区别在于，采用铸造凿取工艺获得15μm空心结构的圆球状导电颗粒，将导电颗粒通过连接线铝线串联成导电基材，珠串导电基材中的每个珠子即导电颗粒的间距为0.5mm，导电基材表面处理完成时，放入含有180g/L硫酸、2g/L氯化铝、0.5g/L氧化锌等溶液的酸性电解槽中进行氧化反应，氧化反应中电流密度为3.5ADS，使得导电颗粒表面形成有多孔氧化铝膜，多孔氧化铝膜中单位面积上的孔道单元胞数量为20-30×107/cm2，单元胞中的孔道参数为：孔深度15-20μm，孔径为20-30μm；
导电基材氧化完成后，放入含有硝酸银10g/L，有机羟基羧酸甘氨酸5g/L，草甘膦1g/L的水溶液中进行叠加反应，获得杀菌颗粒，叠加反应的时间为3min，叠加反应中的电流密度为15ADS，使得多孔氧化铝膜层内叠加有杀菌的银量子点，银量子点的粒径为50-60nm；
将上述制得的杀菌颗粒进行清洗、封孔反应，清洗杀菌颗粒表面残留的附着物，使得其抗菌效果更好，所述封孔反应的封孔剂包括二氧化钛或碘及碘的化合物。
上述杀菌基材进行清洗、封孔完成后制成净水水龙头，所述净水水龙头包括水龙头本体、杀菌颗粒，所述水龙头本体包括水路，所述水路上设有填充腔，所述填充腔内填充有杀菌颗粒，所述杀菌颗粒为中空结构使得水龙头不易堵塞，且中空的杀菌颗粒增大了与水的接触面积，保证水经过水龙头水路时能够得到有效的杀菌效果，实现在较小空间和较短时间内快速杀菌。
杀菌颗粒性能测试：如下表1-3所示，通过检测水经过未设有杀菌颗粒的水龙头后各细菌浓度(阳性对照样平均活菌浓度)和设有杀菌颗粒的水龙头后各细菌浓度(试验样平均活菌浓度)可知，该杀菌颗粒具有明显的杀菌效果，保证了水质的安全性。
表1-3
上述仅为本发明的优选具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (10)

1.一种叠加银量子点的杀菌颗粒，其特征在于：包括导电颗粒、银量子点，所述导电颗粒表面形成有多孔氧化膜，所述多孔氧化膜中单位面积上的孔道单元胞数量为20-30×107/cm2，单元胞中的孔道参数为：孔深度3-30μm，孔径为5-50μm，所述多孔氧化膜层内叠加有杀菌的银量子点，银量子点的粒径为1-20nm。
2.根据权利要求1所述的叠加银量子点的杀菌颗粒，其特征在于：所述导电颗粒包括铝或铝合金构成的空心结构、实心结构中的一种或多种颗粒。
3.一种叠加银量子点的杀菌颗粒制备方法，其特征在于：制备权利要求1-2任一所述的叠加银量子点的杀菌颗粒，其方法如下，
制备导电颗粒，并将导电颗粒放入酸性电解槽中作为阳极，进行氧化反应；
将氧化后的导电颗粒作为阴极浸入量子银电解溶液中进行叠加反应，所述量子银电解溶液中含有硝酸银、有机羟基羧酸、草甘膦，制得叠加银量子点的杀菌颗粒。
4.根据权利要求3所述的叠加银量子点的杀菌颗粒制备方法，其特征在于：所述导电颗粒的制备采用冲压、铸造凿取、蚀刻中的一种或多种方式。
5.根据权利要求3所述的叠加银量子点的杀菌颗粒制备方法，其特征在于：所述导电颗粒放入酸性电解槽前，将导电颗粒通过连接线串联成导电基材，所述导电颗粒的间距为2-10mm。
6.根据权利要求5所述的叠加银量子点的杀菌颗粒制备方法，其特征在于：所述连接线为耐酸碱腐蚀的导电丝材料，所述的导电丝材料包括铜线、铝线中的一种或多种。
7.根据权利要求3所述的叠加银量子点的杀菌颗粒制备方法，其特征在于：所述叠加反应的时间不超过5min，且其反应的电流密度与氧化反应的电流密度之比为1-5:1。
8.根据权利要求3所述的叠加银量子点的杀菌颗粒制备方法，其特征在于：所述量子银溶液中硝酸银：有机羟基羧酸：草甘膦的质量比为10-20:5-15:1。
9.根据权利要求3所述的叠加银量子点的杀菌颗粒制备方法，其特征在于：所述酸性电解槽含有180-200g/L硫酸溶液、2-8g/L氯化铝溶液、0.5-1.0g/L氧化锌溶液中的一种或多种。
10.根据权利要求3所述的叠加银量子点的杀菌颗粒制备方法，其特征在于：所述氧化反应前还包括对导电颗粒进行表面预处理，所述表面预处理包括酸性除油、水洗、碱洗中的一种或多种方式。
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