抗菌净化功能复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 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】
[0002] 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。
[0003] 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宄 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。
[0004] 光催化技术是利用紫外光辐照以1102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。
[0005] 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宄热点， 如CN 1803291A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；CN 101333345A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。
[0006] 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。
[0007] 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。
[0008] 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 净水器来过滤水质，净水器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 以很多净水器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。
[0009] 随着环境科学研宄的不断深入，环境科学的重要组成部分一一环境矿物学应运而 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宄序幕。我国环境矿物学研宄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 境矿物学的研宄进入了新阶段。
[0010] "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。
[0011] 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。
[0012] 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】
[0013] 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。
[0014] 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；
[0015] 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；
[0016] 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；
[0017] 所述稀土无机抗菌材料由氧化锌、氧化铺和氧化银制成；
[0018] 所述添加剂为活性炭、羧甲基纤维素和浮石粉的混合物。
[0019] 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。
[0020] 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。
[0021] 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 %。
[0022] 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%。
[0023] 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%。
[0024] 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%。
[0025] 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：
[0026] 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。
[0027] 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SiO 2为主，可用SiO2 · ηΗ20表示，矿物成分为蛋白石及其变种。
[0028] 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Si0 2、A1203、Fe203、FeO、MgO、CaO、K 20、 Na20、Ti02、P205、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。
[0029] 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?36m 2/g)以及胶质价和膨胀容。这些物化性能与蒙脱石相似。
[0030] 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。
[0031] 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〇. 06毫安，故又称为托玛琳石