本发明涉及一种自来水净化材料及其制备方法，具体涉及一种魔芋葡甘聚糖基自来水净化多孔硅及其制备方法。
背景技术：
自来水是指通过自来水处理厂净化、消毒后生产出来的符合相应标准的供人们生活、生产使用的水。现在自来水消毒大都采用氯化法，公共给水氯化的主要目的就是防止水传播疾病，但经过对理论资料了解、研究，发现氯气用于自来水消毒还是有在一定的弊端，自来水在消毒的过程中，是利用漂白粉（剂）进行消毒，即使在努力的进行过滤，但是还是有少量或者微量的氯（漂白粉），在水加热100℃就会产生三氯甲烷，是一种致癌物质。此外，中国约50%水源受到污染，上百种有机化合物、重金属离子进入水源，地下水源中存在氟、砷、铁、锰等超标现象。全国县以上4000多家自来水厂中，98%仍使用传统水处理工艺，如果水源被重金属离子和有机化合物所污染，传统工艺就显得力不从心。二次污染的频发也造成自来水的严重污染，虽然二次污染物主要为微生物，烧开水可以灭杀，但是无法去除有机污染物和重金属离子。不少有机污染物在人体内积累到一定程度，可能致癌、致畸、致突变。
申请号为200810029638.2的发明专利“一种自来水净化方法及其装置”（申请日：2008.07.17）介绍了一种自来水净化方法及其装置，该发明采用物理净化方法，通过高压直流电能有效的杀灭自来水中各龄段的摇蚊幼虫，且不会对水体造成化学药物污染。但是，此装置需要消耗电能，且无法实现对自来水中化学污染物的处理。
申请号为201410733894.5的发明专利“一种多层自来水净化装置”（申请日：2014.12.01）介绍了一种多层自来水净化装置，该发明分别使用活性炭和碱性颗粒等为净化剂制备出结构简单、滤网拆洗容易，净化剂更换方便的自来水净化装置。这种装置除氯效果好，家庭购买后可自行加装。但是，该多层自来水净化装置仅考虑到自来水中的氯残留，对重金属和二次有机污染物的过滤性能不佳。
申请号为201410619448.1的发明专利“改进的自来水净化器滤芯”（申请日：2014.11.07）介绍了一种改进的自来水净化器滤芯及其制造方法。该发明采用了纳米级磁性陨石颗粒等多种材料，结构合理，过滤功能多，能够去除水中的悬浮物、胶体和异味，还可以去除自来水中的氟、砷、氯和微生物，保证净化水的质量。但是，此净化器滤芯制作工艺复杂，成本较高。
多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。典型的孔结构是由大量多边形孔在平面上聚集形成的二维结构；由于其形状类似于蜂房的六边形结构而被称为“蜂窝”材料； 更为普遍的是由大量多面体形状的孔洞在空间聚集形成的三维结构。由于每种液体分子的直径不同, 其运动的自由程度不同, 所以不同孔径的多孔材料对不同液体的吸附能力就不同。可以利用这种性质制作出用于水净化的高效液体分离材料, 这种分离材料甚至还可重复使用。因此，利用多孔材料的超强的吸附性能，制备高效、廉价的自来水净化多孔材料成为了一个新的发展趋势。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种与现有自来水净化材料不同的魔芋葡甘聚糖基自来水净化多孔硅及其制备方法。
本发明以纯天然魔芋葡甘聚糖为有机模板诱导剂，结合硅酸钠，通过溶胶凝胶过程和相分离技术，利用其纳米级微孔结构和超强的吸附过滤性能，制得净化效果好、安全性高、工艺简单的环境友好和高强度多孔自来水净化材料。
本发明一种魔芋葡甘聚糖基自来水净化多孔硅的制备方法，其特征在于制备步骤如下：
（1）制备魔芋葡甘聚糖凝胶：按重量份数，在室温下，将1~2份魔芋葡甘聚糖溶解于50~60份重量浓度为2%的乙酸水溶液中，磁力搅拌不少于12小时，制得魔芋葡甘聚糖凝胶；
（2）制备混合凝胶：取4~5份硅酸钠溶于10~12份去离子水中，得硅酸钠溶液，并将硅酸钠溶液加入到步骤（1）搅拌中的魔芋葡甘聚糖凝胶中，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为6±0.02，制得混合凝胶；
（3）制备老化凝胶：将步骤（2）的混合凝胶在40~45℃条件下搅拌不少于24小时后，倒入一个特氟隆容器，在140~150℃下于高压釜不锈钢反应器老化24小时，制得老化凝胶；
（4）制备干凝胶：取步骤（3）制得的老化凝胶在水浴中浸泡不少于9天，每天换一次水，制得湿凝胶；将湿凝胶于室温下干燥不少于7天，然后于80℃下干燥至恒重，制成干凝胶；
（5）制备魔芋葡甘聚糖基自来水净化多孔硅：将步骤（4）的干凝胶在600~650℃下煅烧4小时，加热速率2℃/分钟，制得魔芋葡甘聚糖基自来水净化多孔硅。
本发明以纯天然魔芋葡甘聚糖为有机模板诱导剂，结合硅酸钠，通过溶胶凝胶过程和相分离技术，制得了纳米级的多孔材料。多孔材料无论是对自来水中的重金属离子、有机污染物还是微生物，都能起到很强的过滤作用。本发明制备的多孔材料涉及的材料简单易得，且无毒无害，能最大限度保证净化后自来水的安全性，杜绝了二次污染。本发明以天然高分子多糖——魔芋葡甘聚糖作为有机模板诱导剂，它比其它模板有几个优势：低成本、易制备、可生物降解和无毒。以魔芋葡甘聚糖为有机模板诱导剂，以硅酸钠为原料制备多孔材料在获得高性能产品同时，还可以解决其他材料的高成本、工序复杂、普遍适用性差等缺点。
表1 本发明的魔芋葡甘聚糖基自来水净化多孔硅与市面上已有自来水净化材料相关性能测试对比结果
经过上述测试对比，本发明的魔芋葡甘聚糖基自来水净化多孔硅，在净化性能、工序复杂性、原料价格和潜在市场等指标上都较市面上其他自来水净化设备更优，可成为广大消费者选择的优质自来水净化材料。
具体实施方式
为了充分公开本发明魔芋葡甘聚糖基自来水净化多孔硅，下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1、一种魔芋葡甘聚糖基自来水净化多孔硅的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备魔芋葡甘聚糖凝胶：按重量份数，在室温下，将1份魔芋葡甘聚糖溶解于50份重量浓度为2%的乙酸水溶液中，磁力搅拌12小时，制得魔芋葡甘聚糖凝胶；
（2）制备混合凝胶：取5份硅酸钠溶于10份去离子水中，得硅酸钠溶液，并将硅酸钠溶液加入到步骤（1）搅拌中的魔芋葡甘聚糖凝胶中，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为6±0.02，制得混合凝胶；
（3）制备老化凝胶：将步骤（2）的混合凝胶在40℃条件下搅拌24小时后，倒入一个特氟隆容器，在140℃下于高压釜不锈钢反应器老化24小时，制得老化凝胶；
（4）制备干凝胶：取步骤（3）制得的老化凝胶在水浴中浸泡9天，每天换一次水，制得湿凝胶；将湿凝胶室温下干燥7天，然后于80℃下干燥至恒重，制成干凝胶；
（5）制备魔芋葡甘聚糖基自来水净化多孔硅：将步骤（4）的干凝胶在600℃下煅烧4小时，加热速率2℃/分钟，制得魔芋葡甘聚糖基自来水净化多孔硅。
实施例2、一种魔芋葡甘聚糖基自来水净化多孔硅的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备魔芋葡甘聚糖凝胶：按重量份数，在室温下，将1.5份魔芋葡甘聚糖溶解于60份重量浓度为2%的乙酸水溶液中，磁力搅拌12小时，制得魔芋葡甘聚糖凝胶；
（2）制备混合凝胶：取4.5份硅酸钠溶于12份去离子水中，得硅酸钠溶液，并将硅酸钠溶液加入到步骤（1）搅拌中的魔芋葡甘聚糖凝胶中，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为6±0.02，制得混合凝胶；
（3）制备老化凝胶：将步骤（2）的混合凝胶在45℃条件下搅拌24小时后，倒入一个特氟隆容器，在150℃下于高压釜不锈钢反应器老化24小时，制得老化凝胶；
（4）制备干凝胶：取步骤（3）制得的老化凝胶在水浴中浸泡9天，每天换一次水，制得湿凝胶；将湿凝胶室温下干燥一周后于80℃下干燥至恒重，制成干凝胶；
（5）制备魔芋葡甘聚糖基自来水净化多孔硅：将步骤（4）的干凝胶在650℃下煅烧4小时，加热速率2℃/分钟，制得魔芋葡甘聚糖基自来水净化多孔硅。
实施例3、一种魔芋葡甘聚糖基自来水净化多孔硅的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备魔芋葡甘聚糖凝胶：按重量份数，在室温下，将2份魔芋葡甘聚糖溶解于55份重量浓度为2%的乙酸水溶液中，磁力搅拌不少于12小时，制得魔芋葡甘聚糖凝胶；
（2）制备混合凝胶：取5份硅酸钠溶于11份去离子水中，得硅酸钠溶液，并将硅酸钠溶液加入到步骤（1）搅拌中的魔芋葡甘聚糖凝胶中，用0.1mol/L的氢氧化钠溶液调节pH为6±0.02，制得混合凝胶；
（3）制备老化凝胶：将步骤（2）的混合凝胶在40℃条件下搅拌24小时后，倒入一个特氟隆容器，在140℃下于高压釜不锈钢反应器老化24小时，制得老化凝胶；
（4）制备干凝胶：取步骤（3）制得的老化凝胶在去离子水浴中浸泡9天，每天换一次水，制得湿凝胶；将湿凝胶室温下干燥7天后于80℃下干燥至恒重，制成干凝胶；
（5）制备魔芋葡甘聚糖基自来水净化多孔硅：将步骤（4）的干凝胶在630℃下煅烧4小时，加热速率2℃/分钟，制得魔芋葡甘聚糖基自来水净化多孔硅。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。