专利名称：一种抗菌活性碳纤维的利记博彩app
技术领域：
本发明所公开的是一种抗菌活性碳纤维及其制备方法，属于新型功能材料技术范畴。
背景技术：
目前生产的活性碳纤维，主要用于过滤和吸附空气中的悬浮颗粒物和有害气体以净化空气，吸附水中重金属离子、细菌和悬浮物净化水质，以及应用于溶液中贵金属回收等场合。活性碳纤维由于具有良好的化学稳定性，很高的比表面积，可通过表面改性接上螯合基团赋予特殊的化学活性和选择性，并且易于制成适合于不同场合使用的各种形状的过滤器材，如活性碳纤维毡、活性碳纤维布等，是一种理想的吸附、过滤材料。
通过吸附和过滤，是目前除去水体、空气中悬浮颗粒物、细菌的主要手段。根据吸附机理，无论是物理吸附还是化学吸附，吸附与解吸是一个可逆过程。即在吸附过程中，有解吸的现象存在；吸附刚开始时，以吸附反应为主，其逆过程解吸现象可以忽略；但当达到一定吸附量后，解吸的速度就比较明显；当吸附与解吸速度相等时，达到吸附平衡。从统计角度来看，离子或悬浮颗粒，从被吸附材料吸着到从吸附材料上完全脱落，有一定的时间尺度；该时间尺度的长短，与吸附质(被吸附的离子或悬浮颗粒)和吸附剂(吸附材料)的性质、吸附质的浓度、吸附剂的比表面积、温度与压力因素有关。当外界环境不变时，对于特定的吸附剂(吸附材料)，较高的比表面积，相对较低的吸附质浓度，增大吸附剂用量，有利于增大吸附质在吸附剂上的平均停留时间，提高过滤效果。
但实际使用中，一味增大吸附剂的使用量是不切实际的。所需过滤的细菌、病毒，有的可能生存能力较强，常温下可以生存很长时间，远远大于在吸附剂上的平均停留时间。因此，单纯通过高比表面积的吸附材料来过滤高浓度的细菌、病毒和悬浮颗粒物，不可避免地会随着吸附量的增大而产生细菌、病毒的解吸，重新进入空气和水体形成污染。
人们希望推出具有抗菌作用的高比表面积的吸附材料，以解决这一问题。专利02115175推出含纳米银颗粒抗菌活性碳纤维，是采用浓磷酸溶液浸泡基体纤维并煮沸溶液，然后在惰性气体保护条件下高温碳化，用水浸泡洗去残酸，再用银离子溶液浸泡使其覆载，赋予杀菌、抗菌功能。这种方法，在其纤维活化过程中，可在纤维基上接上大量磷酸根以吸附和稳定银离子，处理后的纤维在溶液中会缓慢释放银离子，达到杀灭和抑制细菌、病毒的功效。但这种方法制备的抗菌活性碳纤维，加工工艺复杂，其力学强度不能保证，使其成本和实际应用范围受到限制。
专利00127594推出一种广谱抗菌防霉空调过滤网及其所用抗菌防霉聚丙烯丝的制造方法，通过化学反应在硅酸盐粘土的表面及微孔中吸附纳米级的银和银氧化物颗粒，然后通过纺丝的方法纺成在表面存在有纳米级银的聚丙烯丝，再通过织造形成具有抗菌防霉作用的空调过滤网。但不能保证大量的纳米银和银氧化物在纺丝过程中，被高分子所覆盖，从而使抗菌、抑菌效果大为折扣，并且未经活化的纤维其比表面积相对较小，其过滤和吸附效果不高。而专利02111545所推出的载银电气石多功能纤维，通过吸附银离子的电气石与粘胶湿法纺丝，使纤维载银，达到抗菌、抑菌的目的，也存在同样的缺陷。
综上所述，为了提供便于生产的具有抗菌作用的高比表面积的吸附材料，在提高活性碳纤维的杀菌、灭毒效果的同时，不影响其力学性能，成本适宜，工艺简单，特完成本发明。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本适宜、生产工艺简单、具有抗菌作用的的高比表面积的活性碳纤维。
本发明的构思是这样的金属离子Ag+、Cu2+、Zn2+对细菌、病毒有良好的抑制和杀灭效果，尤其是Ag+、Cu2+对细菌、病毒的抑制和杀灭具备广谱性。高比表面活性碳纤维作为吸附材料，在吸附和解吸过程中，由于动力学因素将使细菌、病毒发生解吸前在吸附剂表面有一定的停留时间。如果在活性碳纤维表面覆载至少含有一种金属离子Ag+、Cu2+、Zn2+的盐类，由于活性碳纤维的表面在吸附细菌、病毒的同时，也吸附环境中的水分子，形成溶解有至少含有一种金属离子Ag+、Cu2+、Zn2+的液膜，所溶解的金属离子与吸附和富集在相同活性碳纤维表面的细菌、病毒相互作用，抑制和杀灭细菌和病毒。即保证吸附过滤效果的同时，对所吸附的细菌、病毒有很强的杀灭效果。
由于Ag+在浓度为几个ppb时，就具备抑制和杀灭细菌的能力，考虑到自来水中对Ag+、Cu2+、Zn2+的有严格限制，在高比表面积的活性碳纤维的表面覆载Ag+时，可以采用化学反应形成微溶性盐类吸附在吸附材料表面，然后烘干制成，用于自来水体系的过滤、灭菌材料，Ag+缓慢释放既可以满足长期使用效果，又可以满足自来水水质对Ag+浓度的要求。能够满足这些要求的微溶性盐类有磷酸银、草酸银、硫氰酸银、碳酸银等。
应用于空气过滤和其他水体的吸附过滤灭菌材料，可以采用Ag+、Cu2+、Zn2+的可溶性盐类溶液直接吸附在活性碳纤维表面，或采用化学反应的方式形成微溶性盐类以及金属银、铜的纳米颗粒覆载在活性碳纤维表面，然后烘干制成；这两类制备方法中，在含有Ag+的可溶性盐类溶液或还微溶性盐类体系，不宜与Cu2+、Zn2+的卤化物组合。
从成本考虑，Ag+可溶性盐类以采用柠檬酸银、硝酸银比较合适，Cu2+、Zn2+的可溶性盐类可以采用硝酸盐、硫酸盐、盐酸盐、柠檬酸盐、草酸盐。Cu2+、Zn2+的微溶性盐类可以采用碳酸盐。
实际使用中，可以将吸附金属离子的活性碳纤维与未吸附金属离子的活性碳纤维组合使用，既保证很高的吸附过滤灭菌效果，又可以减少金属银和铜的消耗，降低成本。单一金属离子Zn2+对细菌产生显著抑制和杀灭作用所需的浓度较高，在活性碳纤维表面覆载时，宜采用可溶性盐类溶液直接吸附，然后烘干制成。
通过吸附或化学反应覆载金属离子时，吸附和反应前溶液中相应的金属离子的总浓度不应低于1.0mMol/l，否则将增加吸附或反应时间，不利于减少生产成本。
本发明具有以下特征1.采用在活性碳纤维表面吸附覆载有至少银离子、铜离子和锌离子的一种，然后烘干制成。
2.在活性碳纤维覆载有银离子、铜离子和锌离子时，采用在相应的金属离子的可溶性盐溶液直接吸附，然后烘干制成。
3.在活性碳纤维覆载银离子、铜离子时，可以采用化学反应的方式形成微溶性盐类以及金属银、铜的纳米颗粒覆载在吸附材料表面，然后烘干制成。
4.Ag+可溶性盐类可以采用柠檬酸银、硝酸银；微溶性盐类可以采用磷酸银、草酸银、硫氰酸银、碳酸银。
5.Cu2+、Zn2+的可溶性盐类可以采用硝酸盐、硫酸盐、盐酸盐、柠檬酸盐、草酸盐；Cu2+、Zn2+的微溶性盐类可以采用碳酸盐。
6.在活性碳纤维覆载银离子、铜离子和锌离子处理时，溶液中金属离子的浓度不低于1.0mMol/l。
图(1)为实施例7的活性碳纤维表面覆载金属铜、银复合物的场发射电子扫描照片，放大倍率为100000。被还原的金属铜、银复合物具有纳米尺度。
具体实施例方式
下面结合实施例作进一步说明，并非对本发明的限定。
依照实施例制备的覆载金属离子的高比表面的抗菌活性碳纤维，其杀灭细菌、病毒的性能测试方法参照GB15979，其测试结果见表(1)。
实施例1将80mm×125mm的比表面为1200M2/g、厚度为5～6mm的活性碳纤维毡浸没在200ml0.02M AgNO3水溶液中1小时，取出后，沥干，60～80℃抽真空烘干2小时。
实施例2将80mm×125mm的比表面为1200M2/g、厚度为5～6mm的活性碳纤维毡浸没在200ml0.02M CuSO4和0.1M ZnCl2混合水溶液中1.5小时，取出后，沥干，120～150℃烘干2小时。
实施例3将80mm×125mm的比表面为1000M2/g、厚度为8～10mm的活性碳纤维毡浸没在200ml0.01M AgNO3和0.02M CuSO4混合水溶液中1小时，取出后，沥干，80℃抽真空烘干2小时。
实施例4将80mm×125mm的比表面为700M2/g、厚度为5～8mm的活性碳纤维毡浸没在200ml0.01M柠檬酸银水溶液中1小时，取出后，沥干，100℃抽真空烘干2小时。其中有部分柠檬酸银被还原成纳米银颗粒。
实施例5将120mm×120mm的比表面为1200M2/g的活性碳纤维布浸没在200ml 0.02M AgNO3水溶液中，搅拌下加入0.05M草酸20ml，搅拌20分钟，形成草酸银沉淀(微溶)，过滤，蒸馏水洗涤3次，80℃抽真空烘干2小时。
实施例6将120mm×120mm比表面为1200M2/g的活性碳纤维布浸没在200ml 0.1M ZnSO4水溶液中1小时，过滤，120～150℃烘干2小时。
实施例7将120mm×120mm的比表面为1200M2/g的活性碳纤维布浸没在200ml 0.02M AgNO3和0.20M硝酸铜混合溶液中，在搅拌状态下将50ml 3.0M水合肼加到混合溶液中，搅拌20分钟，过滤，蒸馏水洗涤3次，无水乙醇洗涤2次，100～120℃烘干2小时。
表(1)、覆载金属离子的活性碳纤维的杀菌率(％)
权利要求
1.一种抗菌活性碳纤维及其制备方法，将活性碳纤维浸泡在含有至少是银离子、铜离子和锌离子一种的溶液中，通过吸附、化学反应在活性碳纤维上覆载至少有银离子、铜离子和锌离子的一种，然后烘干制成，其特征在于(a)在活性碳纤维覆载银离子、铜离子和锌离子时，采用在相应的金属离子的可溶性盐溶液直接吸附，然后烘干制成；(b)在活性碳纤维覆载银离子、铜离子时，采用化学反应的方式形成微溶性盐类，然后烘干制成；(c)在活性碳纤维覆载银离子、铜离子时，采用化学反应的方式形成金属银、铜的纳米颗粒覆载在吸附材料表面，然后烘干制成；其中所述的可溶性银盐至少是柠檬酸银、硝酸银的一种；所述的微溶性银盐至少是磷酸银、草酸银、硫氰酸银、碳酸银的一种；所述的Cu2+、Zn2+的可溶性盐类至少是硝酸盐、硫酸盐、盐酸盐、柠檬酸盐、草酸盐的一种；所述的Cu2+、Zn2+的微溶性盐为碳酸盐。
2.如权利要求1所述的一种抗菌活性碳纤维及其制备方法，其特征在于在活性碳纤维覆载银离子、铜离子和锌离子处理时，溶液中总金属离子的浓度不低于1.0mMol/l。
全文摘要
本发明是一种抗菌活性碳纤维及其制备方法，将活性碳纤维浸泡在至少含有一种金属离子Ag
文档编号D06M14/36GK1566513SQ0314786
公开日2005年1月19日 申请日期2003年6月27日 优先权日2003年6月27日
发明者王家君 申请人:王家君