CN111714965A - 一种杀菌消毒复合滤料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于空气净化领域。本发明提供了一种杀菌消毒滤料和杀菌消毒复合滤料制备方法，通过分步制备得到了杀菌消毒滤料和多孔吸附剂，再以混合的方式得到杀菌消毒复合滤料。本发明还提供了所述方法得到的杀菌消毒滤料和杀菌消毒复合滤料，所述滤料因多孔载体具有较大的比表面积和孔容，能最大限度的负载氧化剂，从而实现对空气中细菌、真菌和病毒的高效消杀。本发明还提供了所述杀菌消毒滤料和杀菌消毒复合滤料在空气净化中的应用，在消杀过程中对人体无影响，解决了臭氧或紫外线消毒或喷洒消毒液时人机难以共存的问题，消除细菌、真菌和病毒种类多而且杀灭效率高，为空气净化带来了新的方向。

Description

一种杀菌消毒复合滤料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及空气净化技术领域，尤其涉及一种杀菌消毒复合滤料及其制备方法和应用。

背景技术

病毒和细菌对人体的危害很大，其主要的传播途径包括接触传播和飞沫传播。切断传播途径是防止传染的有效阻断方法。目前，最主要的消杀方法是采用紫外线和臭氧消毒或喷洒消毒液来去除空气中的细菌和病毒等病原体，但是由于臭氧和紫外线对人体有一定的危害性，因此这些设备在消杀的时候需要清空现场人员，不能人机共存，难以实现持续消杀。此外，负载银离子的高效过滤网也被用于去除病毒等，但是纤维上负载的阴离子容易被空气中的颗粒物覆盖遮蔽从而失去杀病毒能力，使用寿命较短。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种杀菌消毒复合滤料及其制备方法和应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种杀菌消毒滤料的制备方法，制备方法如下：将氧化剂、溶剂和氧化剂载体混合后进行加热处理，即得所述杀菌消毒滤料。

作为优选，所述氧化剂为高锰酸钾、高锰酸钠、氯酸钾、氯酸钠、氯化铁、铋酸钠、高铁酸钠、钾锰矿和重铬酸钾中的一种或几种；所述溶剂为水；所述氧化剂和溶剂的用量比为1g∶(2.5～30)mL；所述氧化剂载体为活性氧化铝、硅胶、分子筛、活性炭、海泡石、凹凸棒土、硅藻土或活性白土；所述氧化剂的质量分数为氧化剂载体的0.05～50％。

作为优选，所述混合的方式为喷淋、浸泡或造粒；所述加热处理的温度为50～120℃，所述加热处理的时间为1～12h。

本发明还提供了所述制备方法得到的杀菌消毒滤料。

本发明还提供了由所述杀菌消毒滤料得到的杀菌消毒复合滤料的制备方法，包含下列步骤：

(1)将功能化合物、溶剂和吸附剂载体混合后进行加热处理，得到多孔吸附剂；

(2)将杀菌消毒滤料和多孔吸附剂混合，即得所述复合滤料。

作为优选，所述步骤(1)中功能化合物为磷酸、氢氧化钠或氢氧化钾；所述溶剂为水；所述功能化合物和溶剂的用量比为1g∶(3～17.5)mL；所述吸附剂载体为多孔树脂或活性炭；所述功能化合物的质量分数为吸附剂载体的0.05～50％。

作为优选，所述步骤(1)中混合的方式为喷淋、浸泡或造粒；所述加热处理的温度为50～120℃，所述加热处理的时间为1～12h。

作为优选，所述步骤(2)中杀菌消毒滤料和多孔吸附剂的体积比为(1～9)∶(9～1)。

本发明还提供了所述制备方法得到的杀菌消毒复合滤料。

本发明还提供了所述杀菌消毒滤料或所述杀菌消毒复合滤料在空气净化中的应用；

所述空气净化包含杀灭空气中的细菌、真菌和病毒。

本发明提供了一种杀菌消毒滤料的制备方法，将氧化剂、溶剂和氧化剂载体混合加热处理后，即可得所述杀菌消毒滤料，制备工艺简单，无需苛刻的反应条件即可制备，效率得到了大幅提高。

本发明提供了一种杀菌消毒复合滤料的制备方法，通过分步制备得到了杀菌消毒滤料和多孔吸附剂，再以混合的方式得到复合滤料。本发明提供的制备方法，简单有效，只需混合和加热处理，对工艺条件要求较低。因此适合在工业中大规模的生产制造。

本发明还提供了所述制备方法得到的杀菌消毒滤料和杀菌消毒复合滤料，本发明提供的两种滤料，因多孔载体具有较大的比表面积和孔容，能有效增加氧化剂与细菌、真菌和病毒接触面积，从而实现对空气中细菌、真菌和病毒的高效消杀。

本发明还提供了所述杀菌消毒滤料和杀菌消毒复合滤料在净化空气中的应用，在消杀过程中对人体无影响，解决了臭氧或紫外线消毒或喷洒消毒液时人机难以共存的问题，消除细菌、真菌和病毒种类多而且杀灭效率高，为空气净化带来了新的方向。

具体实施方式

一种杀菌消毒滤料的制备方法，制备方法如下：将氧化剂、溶剂和氧化剂载体混合后进行加热处理，即得所述杀菌消毒滤料。

在本发明中，所述氧化剂优选为高锰酸钾、高锰酸钠、氯酸钾、氯酸钠、氯化铁、铋酸钠、高铁酸钠、钾锰矿和重铬酸钾中的一种或几种，更优选为高锰酸钾、高锰酸钠、氯酸钾或高铁酸钠；所述溶剂优选为水；所述氧化剂和溶剂的用量比优选为1g∶(2.5～30)mL，进一步优选为1g∶(5～25)mL，更优选为1g∶(7～20)mL；所述氧化剂载体优选为活性氧化铝、硅胶、分子筛、活性炭、海泡石、凹凸棒土、硅藻土或活性白土，更优选为活性氧化铝、硅胶、分子筛、活性炭、凹凸棒土或活性白土；所述氧化剂的质量分数优选为氧化剂载体的0.05～50％，进一步优选为0.5～30％，更优选为1～20％。

在本发明中，所述步骤(1)中混合的方式优选为喷淋、浸泡或造粒；所述喷淋优选为氧化剂溶解于水中，通过喷淋方式，将氧化剂水溶液喷洒于多孔载体上，从而将水、氧化剂和多孔载体混合；所述浸泡优选为氧化剂溶解于水中，将多孔载体浸泡于氧化剂水溶液中，从而将水、氧化剂和多孔载体混合；所述喷淋或浸泡用氧化剂载体的粒径优选为0.5～10mm，进一步优选为1～9mm，更优选为3～7mm；所述造粒优选为将氧化剂溶解于水中，通过喷淋方式，将氧化剂水溶液喷洒于多孔载体粉末上，通过倾斜圆盘滚动，造出含有氧化剂和水的多孔氧化剂颗粒；所述造粒用氧化剂载体的粒径优选为10～100μm，更优选为20～50μm；所述加热处理的温度优选为50～120℃，进一步优选为60～110℃，更优选为70～100℃；所述加热处理的时间优选为1～12h，进一步优选为3～7h，更优选为4～6h。所述造粒工艺中还可以添加粘合剂。

本发明还提供了所述制备方法得到的杀菌消毒滤料。

在本发明中，因为氧化剂载体具有较大的比表面积，能有效增加氧化剂与细菌、病毒的接触面积，提高了杀毒灭菌的效率；使用强氧化剂能使蛋白质快速变性，病毒主要由蛋白质和核酸构成，使用强氧化剂能使病毒细菌快速失活，实现长时间的消杀，达到杀菌消毒的目的。

一种由杀菌消毒滤料得到的杀菌消毒复合滤料的制备方法，包含下列步骤：

(1)将功能化合物、溶剂和吸附剂载体混合后进行加热处理，得到多孔吸附剂；

(2)将杀菌消毒滤料和多孔吸附剂混合，即得所述复合滤料。

在本发明中，所述步骤(1)中功能化合物优选为磷酸、氢氧化钠或氢氧化钾，进一步优选为磷酸和氢氧化钠；所述溶剂优选为水；所述功能化合物和溶剂的用量比优选为1g∶(3～17.5)mL，进一步优选为1g∶(5～15)mL，更优选为1g∶(8～12)mL；所述吸附剂载体优选为多孔树脂或活性炭，更优选为活性炭；所述吸附剂载体的粒径优选为0.5～10mm，进一步优选为2～8mm，更优选为4～6mm；所述功能化合物的质量分数优选为吸附剂载体的0.05～50％，进一步优选为0.5～30％，更优选为1～20％。

在本发明中，所述步骤(1)中混合的方式优选为喷淋、浸泡或造粒；所述喷淋优选为功能化合物溶解于水中，通过喷淋方式，将功能化合物水溶液喷洒于多孔载体上，从而将水、功能化合物和多孔载体混合；所述浸泡优选为功能化合物溶解于水中，将多孔载体浸泡于功能化合物水溶液中，从而将水、功能化合物和多孔载体混合；所述造粒优选为将功能化合物溶解于水中，通过喷淋方式，将功能化合物水溶液喷洒于多孔载体粉末上，通过倾斜圆盘滚动，造出含有功能化合物和水的多孔吸附剂颗粒；所述加热处理的温度优选为50～120℃，进一步优选为60～110℃，更优选为70～100℃；所述加热处理的时间优选为1～12h，进一步优选为3～9h，更优选为4～8h。所述造粒工艺中还可以添加粘合剂。

在本发明中，将功能化合物负载到吸附剂载体上，得到了多孔吸附剂。多孔吸附剂能高效吸附空气中的甲醛、苯系物、VOC等气态污染物，快速提升空气质量，净化空气。

在本发明中，所述步骤(2)中杀菌消毒滤料和多孔吸附剂的体积比优选为(1～9)∶(9～1)，进一步优选为(2～8)∶(8～2)，更优选为(3～7)∶(7～3)。

本发明还提供了所述制备方法得到的杀菌消毒复合滤料。

本发明还提供了所述的杀菌消毒滤料或杀菌消毒复合滤料在净化空气中的应用，将杀菌消毒滤料或杀菌消毒复合滤料装填进可用于空气净化器、空调***或新风***的过滤模块或过滤网。

在本发明中，所述空气净化优选包含杀死空气中的细菌、真菌和病毒，所述细菌优选为白色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、鲍曼不动杆菌、结核杆菌、肺炎链球菌和铜绿假单胞菌，更优选为金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌和铜绿假单胞菌；所述真菌优选为念珠菌和曲霉菌，更优选为白色念珠菌、黄曲霉和黑曲霉；所述病毒优选为新型冠状病毒、非典病毒、流感病毒、肝炎病毒、埃博拉病毒、塞卡病毒、中东呼吸症病毒和腺病毒，更优选为新型冠状病毒、非典病毒和流感病毒。

下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

将1kg高锰酸钾分散于10L蒸馏水中；取19kg粒径为3～5mm的活性氧化铝球，将其浸泡于配制好的高锰酸钾水溶液中，搅拌均匀后放入真空干燥箱，110℃干燥8小时得到负载5％高锰酸钾的氧化铝球杀菌消毒滤料。

将75g氢氧化钠分散于500mL蒸馏水中；取1425g粒径为5～10mm的活性炭，将其浸泡于配制好的氢氧化钠水溶液中，搅拌均匀后放入真空干燥箱，120℃干燥6小时，即得到负载5％氢氧化钠的活性炭多孔吸附剂。

将上述制备得到多孔氧化剂和多孔吸附剂按照体积比9∶1混合均匀，即得到杀菌消毒复合滤料。

取10kg本实施例制备的复合滤料，填入W型金属网箱，搭载于空气净化器中。经广东省微生物分析检测中心测试，空气净化器的甲醛去除效率达到F4级别，氯化氢、二氧化硫、苯、甲苯、二甲苯的去除效率＞99％，对白色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌杀灭率＞99％，对甲型流感病毒H₃N₂杀灭率＞99.9％。所述测试试剂、病菌和病毒，均由检测中心提供。

实施例2

将6kg高锰酸钠分散于30L蒸馏水中，在圆盘造粒机种铺上一层粒径为20～50um的活性氧化铝粉，在转动的圆盘上喷淋高锰酸钠水溶液，活性氧化铝粉沾湿后混动成球，收集适合粒径的颗粒50kg，放入鼓风干燥箱，80℃干燥8小时，即得到负载12％高锰酸钠的多孔氧化铝微球杀菌消毒滤料。

将40kg氢氧化钾分散于12L蒸馏水中；取96kg粒径为4～8mm的活性炭，将其配制好的氢氧化钾水溶液喷淋于活性炭中，浸渍均匀后放入鼓风干燥箱，70℃干燥5小时，即得到负载4％氢氧化钾的多孔活性炭吸附剂。

将上述制备得到多孔氧化剂和多孔吸附剂按照体积比6∶4混合均匀，即得到杀菌消毒复合滤料。

取10kg本实施例制备的复合滤料，填入W型金属网箱，搭载于空气净化器中。经广东省微生物分析检测中心测试，空气净化器的甲醛去除效率达到F4级别，氯化氢、二氧化硫、苯、甲苯、二甲苯的去除效率＞99％，对白色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌杀灭率＞99％，对甲型流感病毒H₃N₂杀灭率＞99.9％。所述测试试剂、病菌和病毒，均由检测中心提供。

实施例3

将5kg高锰酸钾分散于50L蒸馏水中；在圆盘造粒机种铺上一层粒径为20～50um的凹凸棒土，在转动的圆盘上喷淋高锰酸钾水溶液，凹凸棒土沾湿后混动成球，收集适合粒径的颗粒100kg，放入鼓风干燥箱，80℃干燥8小时，即得到负载5％高锰酸钾的多孔凹凸棒土球杀菌消毒滤料。

将7.5kg氢氧化钠分散于50L蒸馏水中；取142.5kg粒径为5～10mm的活性炭，将其浸泡于配制好的氢氧化钠水溶液中，搅拌均匀后放入真空干燥箱，120℃干燥6小时，即得到负载5％氢氧化钠的活性炭多孔吸附剂。

将上述制备得到多孔氧化剂和多孔吸附剂按照体积比1∶9混合均匀，即得到杀菌消毒复合滤料。

取10kg本实施例制备的复合滤料，填入W型金属网箱，搭载于空气净化器中。经广东省微生物分析检测中心测试，空气净化器的甲醛去除效率达到F4级别，氯化氢、二氧化硫、苯、甲苯、二甲苯的去除效率＞99％，对白色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌杀灭率＞99％，对甲型流感病毒H₃N₂杀灭率＞99.9％。所述测试试剂、病菌和病毒，均由检测中心提供。

实施例4

将4kg氯酸钾分散于70L蒸馏水中；取196kg粒径为0.5～1mm的多孔树脂，将其配制好的氯酸钾水溶液喷淋于多孔树脂中，浸渍均匀后放入真空干燥箱，70℃干燥8小时，即得到负载2％氯酸钾的多孔树脂杀菌消毒滤料。

将10L 85％磷酸加入50L蒸馏水中；取76.5kg粒径为0.5～1mm的活性炭，将其浸泡于配制好的磷酸水溶液中，搅拌均匀后放入真空干燥箱，120℃干燥8小时，即得到负载10％磷酸的多孔活性炭吸附剂。

按照多孔氧化剂和多孔吸附剂的体积比5∶5混合均匀得到杀菌消毒复合滤料。在两层无纺布中间夹此复合滤料，得到“夹碳布”形式滤膜材料，再经折叠成型，即得到空气净化滤芯。

将得到的空气净化滤芯搭载于空气净化器中。经上海市环境保护产品质量监督检验总站测试，甲醛去除效率达到F4级别，氯化氢、二氧化硫、苯、甲苯、二甲苯的去除效率＞98％，对白色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌杀灭率＞97％，对甲型流感病毒H₃N₂杀灭率＞99％。

实施例5

将100g高锰酸钾分散于1000mL蒸馏水中；取1900g粒径为3～5mm的活性氧化铝球，将其浸泡于配制好的高锰酸钾水溶液中，搅拌均匀后放入真空干燥箱，110℃干燥8小时得到负载5％高锰酸钾的氧化铝球杀菌消毒滤料。

取本实施例制备得到杀菌消毒滤料5kg，填入W型金属网箱，搭载于空气净化器中。经广东省微生物分析检测中心测试，空气净化器对白色葡萄球菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌杀灭率＞99％，对甲型流感病毒H₃N₂杀灭率＞99.9％。

取本实施例制备的杀菌消毒滤料20g，浸泡在100mL纯水中，并加以搅拌，浸泡1小时后所得的溶液，经过滤稀释后得到100g/L，50g/L，25g/L及12.5g/L的稀释液。经江苏省疾病预防控制中心检测，所有样品稀释液对新型冠状病毒SARS-CoV-2的病毒灭活率＞99.99％。

实施例6

将5g铋酸钠分散于150mL蒸馏水中；取500g粒径为1～2mm的分子筛，将其浸泡于配制好的铋酸钠水溶液中，搅拌均匀后放入真空干燥箱，120℃干燥6小时，得到负载1％铋酸钠的分子筛杀菌消毒滤料。

取本实施例制备的杀菌消毒滤料50g，浸泡在250mL纯水中，并加以搅拌，浸泡1小时后过滤得到浸出液，用于测试浸出液杀灭白色葡萄球菌性能。经广东省微生物分析检测中心检测，浸出液对白色葡萄球菌的杀灭率＞99.9999％。

实施例7

将20g重铬酸钾分散于50mL蒸馏水中；取80g粒径为2～3mm的活性白土球，将其浸泡于配制好的重铬酸钾水溶液中，搅拌均匀后放入鼓风干燥箱，100℃干燥2小时，得到负载20％重铬酸钾的白土球杀菌消毒滤料。

取本实施例制备的杀菌消毒滤料5g，浸泡在250mL纯水中，并加以搅拌，浸泡1小时后过滤得到浸出液，用于测试浸出液杀灭甲型流感病毒H₃N₂性能。经广东省微生物分析检测中心检测，浸出液对甲型流感病毒H₃N₂的病毒灭活率＞99.99％。

由以上实施例可知，本发明提供了杀菌消毒滤料和杀菌消毒复合滤料，能有效的杀灭空气中的自然菌和病毒，对白色葡萄球菌的杀灭率达到了99.9999％，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌杀灭率能达到99％；对新型冠状病毒SARS-CoV-2的病毒灭活率达到了99.99％，对甲型流感病毒H₃N₂杀灭率达到了99.9％；同时能吸收空气中的有害气体，空气中甲醛去除效率可以达到F4级别，氯化氢、二氧化硫、苯、甲苯、二甲苯的去除效率达到了99％。本发明提供的滤料和复合滤料达到了高效杀菌消毒，提升空气质量的目的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种杀菌消毒滤料的制备方法，其特征在于，制备方法如下：将氧化剂、溶剂和氧化剂载体混合后进行加热处理，即得所述杀菌消毒滤料。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化剂为高锰酸钾、高锰酸钠、氯酸钾、氯酸钠、氯化铁、铋酸钠、高铁酸钠、钾锰矿和重铬酸钾中的一种或几种；所述溶剂为水；所述氧化剂载体为活性氧化铝、硅胶、分子筛、活性炭、海泡石、凹凸棒土、硅藻土或活性白土；所述氧化剂的质量分数为氧化剂载体的0.05～50％。

3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述混合的方式为喷淋、浸泡或造粒；所述加热处理的温度为50～120℃，所述加热处理的时间为1～12h。

4.权利要求1～3任意一项所述制备方法得到的杀菌消毒滤料。

5.一种由权利要求4所述杀菌消毒滤料得到的杀菌消毒复合滤料的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：

(1)将功能化合物、溶剂和吸附剂载体混合后进行加热处理，得到多孔吸附剂；

(2)将杀菌消毒滤料和多孔吸附剂混合，即得所述复合滤料。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中功能化合物为磷酸、氢氧化钠或氢氧化钾；所述溶剂为水；所述吸附剂载体为多孔树脂或活性炭；所述功能化合物的质量分数为吸附剂载体的0.05～50％。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中混合的方式为喷淋、浸泡或造粒；所述加热处理的温度为50～120℃，所述加热处理的时间为1～12h。

8.如权利要求5～7任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中杀菌消毒滤料和多孔吸附剂的体积比为(1～9)∶(9～1)。

9.权利要求5～8任意一项所述制备方法得到的杀菌消毒复合滤料。

10.权利要求4所述的杀菌消毒滤料或权利要求9所述杀菌消毒复合滤料在空气净化中的应用；

所述空气净化包含杀灭空气中的细菌、真菌和病毒。