本发明属于复合材料技术领域，尤其涉及一种组合物、制备方法及其在饮用水净化领域的应用。
背景技术：
全世界在谋求经济快速发展的同时，一系列环境问题也日益引起全世界重视，其中，水资源的污染和净化问题是本领域技术人员亟待深入研究和解决的。随着社会不断进步和发展，人们的生活水平日益提高，对生活质量的要求更加严格，特别是对饮用水方面引起的健康问题愈加关注。湖泊水、河水以及井水受到工业、农业以及居民生活的影响所带来的水体污染问题不断加剧，有的地区，饮用水污染已经严重影响人们的正常生活，因此有越来越多的饮用水净化剂不断推出。
现有技术中，大多数传统的饮用水净化剂，如活性炭、丙烯酰胺等吸附剂只是进行单纯的物理或者化学吸附，净化单一，且效果不太理想，需要用袋子包装或者直接撒进水中，不好回收，饮用水净化工作量大、成本高。
因此，研发出一种组合物、制备方法及其在饮用水净化领域的应用，用于解决现有技术中，饮用水净化剂存在着净化效果差、成本高以及回收不便的技术缺陷，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种组合物、制备方法及其在饮用水净化领域的应用，用于解决现有技术中，饮用水净化剂存在着净化效果差、成本高以及回收不便的技术缺陷。
本发明提供了一种组合物，所述组合物的原料包括：海藻酸钠、碳酸钙、葡萄糖酸内酯、次氯酸钠、过氧剂、絮凝剂、纳米杀菌剂以及乙基纤维素。
优选地，以质量份计，所述组合物的原料包括：海藻酸钠1～3份、碳酸钙0.3～1份、葡萄糖酸内酯0.2～0.5份、次氯酸钠3～7份、过氧剂12～20份、絮凝剂10～15份、纳米杀菌剂0.5～2份以及乙基纤维素1～2份。
优选地，所述过氧剂选自：过氧化镁、过氧化钠、过氧化钙以及过氧化钾中的任意一种或多种。
优选地，所述纳米杀菌剂选自：纳米二氧化钛、纳米铜粉以及纳米氧化锌中的任意一种或多种；
所述絮凝剂选自：聚合硫酸铝、聚合氯化铝、聚合硫酸铝铁以及聚丙烯酰胺中的任意一种或多种。
本发明还提供了一种包括以上任意一项所述组合物的制备方法，所述制备方法为：
步骤一、乙基纤维素溶于环己烷中，与过氧剂混合后搅拌，冷却后依次经抽滤、洗涤和干燥后，得过氧剂微囊；
步骤二、碳酸钙与纳米杀菌剂溶于水，超声震荡得悬浊液，所述悬浊液与海藻酸钠、次氯酸钠以及絮凝剂混合后搅拌，得第二产物；
步骤三、所述过氧剂微囊、所述第二产物与葡萄糖酸内酯混合后搅拌，干燥得产品。
优选地，步骤一中，所述乙基纤维素的溶解方法为65～80℃加热回流溶解，所述过氧剂为研磨20～30min所得过氧剂微粒；
步骤一中，所述搅拌的转速为200～300rpm，所述搅拌的时间为0.5～1h，所述搅拌的温度为70～85℃；
步骤一中，所述洗涤的方法为环己烷清洗3～5次，所述干燥的温度为40～55℃。
优选地，步骤二中，所述超声震荡的时间为0.5～0.8h，所述超声震荡的温度为25～37℃，所述超声震荡的频率为40khz；
步骤二中，所述搅拌的转速为1000～1200rpm，所述搅拌的时间为6～12h，所述搅拌的温度为25～40℃。
优选地，步骤三中，所述搅拌的转速为1100～1400rpm，所述搅拌的时间为30～60s，所述搅拌的温度为25～40℃；
步骤三中，所述干燥的方法为：于-88～-92℃条件下冷冻干燥30～48h。
优选地，所述产品的形状为球形，所述产品的直径为5～15cm。
本发明还提供了一种包括以上任意一项所述的组合物或以上任意一项所述制备方法得到的产品在饮用水净化领域的应用。
综上所述，本发明提供了一种组合物，所述组合物的原料包括：海藻酸钠、碳酸钙、葡萄糖酸内酯、次氯酸钠、过氧剂、絮凝剂、纳米杀菌剂以及乙基纤维素。本发明还提供了一种上述组合物的制备方法，本发明还提供了一种上述组合物或上述制备方法得到的产品在饮用水净化领域的应用。本发明提供的技术方案所制得的产品，含有过氧剂、杀菌剂、絮凝剂等活性净化成分，具有吸附、絮凝、杀菌消毒的作用；经实验检测，对样品河水净化后，cod、bod及ss均显著降低，杀菌率显著提高，且对样品ph影响不大，净化效果良好；净化过程中产生气体会使得产品漂浮在水表面便于回收。本发明提供的一种组合物、制备方法及其在饮用水净化领域的应用，解决了现有技术中，饮用水净化剂存在着净化效果差、成本高以及回收不便的技术缺陷。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种组合物、制备方法及其在饮用水净化领域的应用，用于解决现有技术中，饮用水净化剂存在着净化效果差、成本高以及回收不便的技术缺陷。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了更详细说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种组合物、制备方法及其在饮用水净化领域的应用，进行具体地描述。
实施例1
本实施例为制备饮用水净化产品1的具体实施例。
步骤一、1g乙基纤维素溶于50ml环己烷中，65℃加热回流溶解，使得乙基纤维素充分溶解于环己烷中。将12g过氧剂研磨20min后，与乙基纤维素溶液混合，混合后于70℃、以200rpm的转速搅拌0.5h。搅拌完成后，冷却至室温，使反应体系固化，减压抽滤后用环己烷清洗抽滤所得固体3次，洗涤所得固体于40℃干燥，得过氧剂微1。本实施例中，过氧剂为过氧化镁。
步骤二、0.3g碳酸钙与0.5g纳米杀菌剂溶于50ml去离子水中，于25℃、以40khz的频率超声震荡0.5h，得悬浊液1。悬浊液1与1g海藻酸钠、3g次氯酸钠以及10g絮凝剂混合后，25℃、以1000rpm的转速高速搅拌6h，得第二产物1。本实施例中，絮凝剂为聚合硫酸铝，纳米杀菌剂为纳米二氧化钛。
步骤三、过氧剂微囊1、第二产物1与0.2g葡萄糖酸内酯混合后，于25℃、以1100rpm的转速搅拌30s，于-88℃条件下冷冻干燥30h，得产品1。
在实际制备过程中，为有效提高产品的净化效果，将产品于步骤三搅拌完成后、干燥之前，用模具制成球形，以提高产品的比表面积，优化净化效果。经实际测试，在兼顾以产品的净化效果及回收便捷的设计需求，产品1的直径为5～15cm。
实施例2
本实施例为制备饮用水净化产品2的具体实施例。
步骤一、1.5g乙基纤维素溶于50ml环己烷中，72℃加热回流溶解，使得乙基纤维素充分溶解于环己烷中。将16g过氧剂研磨25min后，与乙基纤维素溶液混合，混合后于85℃、以250rpm的转速搅拌0.75h。搅拌完成后，冷却至室温，使反应体系固化，减压抽滤后用环己烷清洗抽滤所得固体4次，洗涤所得固体于48℃干燥，得过氧剂微2。本实施例中，过氧剂为过氧化钠。
步骤二、0.6g碳酸钙与1.2g纳米杀菌剂溶于50ml去离子水中，于37℃、以40khz的频率超声震荡0.6h，得悬浊液2。悬浊液2与2g海藻酸钠、5g次氯酸钠以及12.5g絮凝剂混合后，40℃、以1100rpm的转速高速搅拌9h，得第二产物2。本实施例中，絮凝剂为聚合氯化铝，纳米杀菌剂为纳米铜粉。
步骤三、过氧剂微囊2、第二产物2与0.35g葡萄糖酸内酯混合后，于40℃、以1400rpm的转速搅拌60s，于-92℃条件下冷冻干燥39h，得产品2。
在实际制备过程中，为有效提高产品的净化效果，将产品于步骤三搅拌完成后、干燥之前，用模具制成球形，以提高产品的比表面积，优化净化效果。经实际测试，在兼顾以产品的净化效果及回收便捷的设计需求，产品2的直径为5～15cm。
实施例3
本实施例为制备饮用水净化产品3的具体实施例。
步骤一、2g乙基纤维素溶于50ml环己烷中，80℃加热回流溶解，使得乙基纤维素充分溶解于环己烷中。将20g过氧剂研磨30min后，与乙基纤维素溶液混合，混合后于78℃、以300rpm的转速搅拌1h。搅拌完成后，冷却至室温，使反应体系固化，减压抽滤后用环己烷清洗抽滤所得固体5次，洗涤所得固体于55℃干燥，得过氧剂微3。本实施例中，过氧剂为过氧化钙。
步骤二、1g碳酸钙与2g纳米杀菌剂溶于50ml去离子水中，于31℃、以40khz的频率超声震荡0.8h，得悬浊液3。悬浊液3与3g海藻酸钠、7g次氯酸钠以及15g絮凝剂混合后，32℃、以1200rpm的转速高速搅拌12h，得第二产物3。本实施例中，絮凝剂为聚合硫酸铝，纳米杀菌剂为纳米氧化锌。
步骤三、过氧剂微囊3、第二产物3与0.5g葡萄糖酸内酯混合后，于32℃、以1250rpm的转速搅拌45s，于-90℃条件下冷冻干燥48h，得产品3。
在实际制备过程中，为有效提高产品的净化效果，将产品于步骤三搅拌完成后、干燥之前，用模具制成球形，以提高产品的比表面积，优化净化效果。经实际测试，在兼顾以产品的净化效果及回收便捷的设计需求，产品3的直径为5～15cm。
实施例4
本实施例为制备饮用水净化产品4的具体实施例。
步骤一、1g乙基纤维素溶于50ml环己烷中，80℃加热回流溶解，使得乙基纤维素充分溶解于环己烷中。将20g过氧剂研磨20min后，与乙基纤维素溶液混合，混合后于70℃、以200rpm的转速搅拌1h。搅拌完成后，冷却至室温，使反应体系固化，减压抽滤后用环己烷清洗抽滤所得固体3次，洗涤所得固体于55℃干燥，得过氧剂微4。本实施例中，过氧剂为过氧化钾。
步骤二、0.3g碳酸钙与0.5g纳米杀菌剂溶于50ml去离子水中，于37℃、以40khz的频率超声震荡0.5h，得悬浊液4。悬浊液4与3g海藻酸钠、3g次氯酸钠以及15g絮凝剂混合后，25℃、以1000rpm的转速高速搅拌12h，得第二产物4。本实施例中，絮凝剂为聚丙烯酰胺，纳米杀菌剂为纳米二氧化钛。
步骤三、过氧剂微囊4、第二产物4与0.5g葡萄糖酸内酯混合后，于25℃、以1400rpm的转速搅拌60s，于-92℃条件下冷冻干燥48h，得产品4。
在实际制备过程中，为有效提高产品的净化效果，将产品于步骤三搅拌完成后、干燥之前，用模具制成球形，以提高产品的比表面积，优化净化效果。经实际测试，在兼顾以产品的净化效果及回收便捷的设计需求，产品4的直径为5～15cm。
实施例5
本实施例为制备饮用水净化产品5的具体实施例。
步骤一、2g乙基纤维素溶于50ml环己烷中，65℃加热回流溶解，使得乙基纤维素充分溶解于环己烷中。将12g过氧剂研磨30min后，与乙基纤维素溶液混合，混合后于85℃、以300rpm的转速搅拌0.5h。搅拌完成后，冷却至室温，使反应体系固化，减压抽滤后用环己烷清洗抽滤所得固体5次，洗涤所得固体于40℃干燥，得过氧剂微5。本实施例中，过氧剂为过氧化镁。
步骤二、1g碳酸钙与2g纳米杀菌剂溶于50ml去离子水中，于25℃、以40khz的频率超声震荡0.8h，得悬浊液5。悬浊液5与1g海藻酸钠、7g次氯酸钠以及10g絮凝剂混合后，40℃、以1200rpm的转速高速搅拌6h，得第二产物5。本实施例中，絮凝剂为聚合硫酸铝铁，纳米杀菌剂为纳米铜粉。
步骤三、过氧剂微囊5、第二产物5与0.2g葡萄糖酸内酯混合后，于40℃、以1100rpm的转速搅拌30s，于-88℃条件下冷冻干燥30h，得产品5。
在实际制备过程中，为有效提高产品的净化效果，将产品于步骤三搅拌完成后、干燥之前，用模具制成球形，以提高产品的比表面积，优化净化效果。经实际测试，在兼顾以产品的净化效果及回收便捷的设计需求，产品5的直径为5～15cm。
实施例6
本实施例为测定实施例1～5所制得的产品1～5水净化效果的具体实施例。
本实施例中，待净化样本为河水饮用水，实验组1～5分别使用实施例1～5制得的产品1～5作为净化剂，对照组1使用市售饮用水净化剂，对照组2为不做任何处理的河水饮用水样本空白对照。其中，水的各项指标可以采用化学需氧量(cod)gb11914-89重铬酸钾法以及生化需氧量(bod)gb/t7488稀释法测定，悬浮固体(ss)可将水样通过滤膜进行烘干称重而得。
所得处理效果请参阅表1。
表1
从表1中可以得出，本发明所制得的产品处理后，河水饮用水中的化学需氧量(cod)、生化需氧量(bod)以及悬浮固体(ss)都显著减少，杀菌率也有提高，且对水质的ph影响不大，偏于中性，净化效果明显。
从上述技术方案可以得出，本发明实施例提供的一种组合物、制备方法及其在饮用水净化领域的应用，具有如下的优点和有益效果：
(1)、本发明实施例制得的产品，利用海藻酸钠混合包裹过氧剂微囊，并结合次氯酸钠、絮凝剂和纳米杀菌剂等辅料得到具有质轻多孔的饮用水净化小球，投到水中进行净化时，该小球具有吸附、絮凝、杀菌消毒等优点，净化效果好，净化后的水质可达到饮用标准；在净化过程中，水可缓慢通过小球小孔进入小球内部，与过氧剂微囊进行接触反应，从而产生气体使小球漂浮，最终会漂浮在水面，以致达到既净化水又可快速回收的效果。
(2)、本发明提供的制备工艺简单，处理范围广泛，成本较低，易于推广，且原料绿色无毒，对环境友好。
(3)、本发明制备的产品用于饮用水净化时，使用方法简单，只需直接把净化小球复合材料投加水中，吸附量大，效率高，无需用小袋子或其他物品进行包装，节省人工，使用后，直接打捞起来便可，回收方便快捷。
综上所述，本发明提供了一种组合物，所述组合物的原料包括：海藻酸钠、碳酸钙、葡萄糖酸内酯、次氯酸钠、过氧剂、絮凝剂、纳米杀菌剂以及乙基纤维素。本发明还提供了一种上述组合物的制备方法，本发明还提供了一种上述组合物或上述制备方法得到的产品在饮用水净化领域的应用。本发明提供的技术方案所制得的产品，含有过氧剂、杀菌剂、絮凝剂等活性净化成分，具有吸附、絮凝、杀菌消毒的作用；经实验检测，对样品河水净化后，cod、bod及ss均显著降低，杀菌率显著提高，且对样品ph影响不大，净化效果良好；净化过程中产生气体会使得产品漂浮在水表面便于回收。本发明提供的一种组合物、制备方法及其在饮用水净化领域的应用，解决了现有技术中，饮用水净化剂存在着净化效果差、成本高以及回收不便的技术缺陷。
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。