專利名稱：：去除細(xì)菌和病毒的納米顆粒凈水材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于廢水、污水凈化領(lǐng)域，具體涉及一系列以石英砂或沸石顆粒為基體，納米鋁(鐵)氧化物或納米鋁(鐵)氧化氫氧化物為改性過濾涂層，能夠?qū)U水、污水中的細(xì)菌、病毒完全有效去除的納米顆粒凈水材料，以及該納米顆粒凈水材料的制備方法。技術(shù)背景進(jìn)入21世紀(jì)，由于經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，工業(yè)化、城市化進(jìn)程的不斷加快，我國(guó)的環(huán)境形勢(shì)發(fā)展到非常嚴(yán)峻的地步。環(huán)境污染在較高的水平上繼續(xù)富集，生態(tài)破壞繼續(xù)加重，一些地區(qū)環(huán)境污染和生態(tài)破壞已經(jīng)阻礙了經(jīng)濟(jì)的持續(xù)、健康發(fā)展，甚至對(duì)人們的健康構(gòu)成了直接的威脅。其中水污染狀況尤為突出，尤其是水源地的污染導(dǎo)致飲用水中有毒有害物質(zhì)明顯增加，水中日益增多的致病微生物、細(xì)菌、病毒，嚴(yán)重影響了人們的日常生活與工作。據(jù)世界衛(wèi)生組織調(diào)查資料表明，全球80%的疾病和50%的兒童死亡率都與水質(zhì)不良有關(guān)，此外還發(fā)現(xiàn)，飲用氯消毒水的人與癌癥死亡率密切相關(guān)，即使是某些豐水地區(qū)，也發(fā)現(xiàn)自來水加氯消毒后致突變活性增加，Ames(沙門氏菌誘變性試驗(yàn))為陽性?；瘜W(xué)藥劑消毒(加氯消毒為代表)的缺點(diǎn)和危害近些年來已經(jīng)受到了廣泛的關(guān)注，消毒產(chǎn)生的副產(chǎn)物(有機(jī)氯化物等)危害人體健康，甚至引發(fā)人體組織癌變。紫外線消毒雖然殺菌效率強(qiáng)，但沒有持續(xù)消毒作用，并且穿透力弱，目前主要用于空氣消毒殺菌。目前，水處理技術(shù)主要有蒸餾技術(shù)、"混凝-沉淀-過濾"技術(shù)、殺菌消毒技術(shù)、碳濾技術(shù)，生物處理技術(shù)、離子交換技術(shù)、膜分離技術(shù)以及光化學(xué)處理技術(shù)等等。這些水處理技術(shù)已經(jīng)能夠使水質(zhì)凈化達(dá)到了較高的指標(biāo)，但他們卻存在很多缺點(diǎn)效率低、成本高、再生困難、存在二次污染等問題。細(xì)菌直徑一般在0.1微米到十幾微米之間，病毒更細(xì)小，一般在十幾納米到幾百納米之間，對(duì)于如此細(xì)小的顆粒，人們通過研究發(fā)現(xiàn)各種過濾凈化材料通過機(jī)械篩濾和吸附截留作用起到凈化水質(zhì)的效果。過濾是利用介質(zhì)將懸浮液體或氣體中的固體物質(zhì)截留，而液體或氣體則穿過介質(zhì)被澄清或凈化。人們?cè)谏a(chǎn)、生活中利用過濾技術(shù)已有幾千年的歷史了，用過濾材料濾除病毒、細(xì)菌是近幾十年來伴隨著新型材料的發(fā)展而興起的新方向，也是近年來的研究熱點(diǎn)。隨著人們的環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng)，對(duì)生活品質(zhì)的要求日益提高，過濾除菌用凈化材料也得到了快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。利用過濾方法去除病毒細(xì)菌在飲用水、食品消毒、醫(yī)療、制藥行業(yè)中具有其他技術(shù)所不具備的優(yōu)越性。在飲用水消毒方面，利用過濾技術(shù)，如膜過濾技術(shù)能有效地將微生物截留住，達(dá)到消毒的目的。生產(chǎn)的純凈水完全可以達(dá)到飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。在血液處理方面，過濾技術(shù)能有效去除病毒細(xì)菌，而其他技術(shù)就有可能破壞血液中的血細(xì)胞。在制藥行業(yè)中也是如此，加熱或紫外線會(huì)破壞藥物成分，此時(shí)過濾除菌技術(shù)是最好的選擇。過濾細(xì)菌用凈化材料的來源豐富，而且隨著現(xiàn)代人們生活水平的提高，環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，作為一種高效、無污染的除菌技術(shù)在人們的日常生活、生產(chǎn)中會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用，伴隨著新技術(shù)、新工藝的不斷開發(fā)，越來越多的新型除菌凈化材料也會(huì)被制備出來滿足人們的需要。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一系列以石英砂或沸石顆粒等為基體、納米纖維狀A(yù)IO(OH)(FeOOH)粒子或納米鋁(鐵)的氧化物為改性過濾涂層且能夠?qū)λ械牟《竞图?xì)菌有效去除的納米顆粒凈水材料，并提供上述納米顆粒凈水材料的制備方法。本發(fā)明所述的納米顆粒凈水材料，其是以40~100目石英砂或60~120目的沸石為基體濾料，在其上有厚度為0.3~3.3|jm(掃描電鏡測(cè)厚度)的納米纖維狀A(yù)I0(0H)粒子或納米Y-Al203改性過濾涂層，改性過濾涂層的質(zhì)量占濾料及涂層總質(zhì)量的0.5~5%，納米纖維狀A(yù)IO(OH)粒子或納米Y-AI2Cb的粒徑為15~120納米，比表面積200~550m2/g;本發(fā)明所述的納米顆粒凈水材料，其是以40~100目石英砂或60~120目的沸石為基體濾料，在其上有厚度為0.1~3.7pm的納米纖維狀FeOOH粒子或納米Fe203改性過濾涂層，改性過濾涂層的質(zhì)量占濾料及涂層總質(zhì)量的1~10%，納米纖維狀FeOOH粒子或納米Fe203的粒徑為15~120納米，比表面積200~550m2/g。制備大粒徑、大比表面積、大質(zhì)量含量、大厚度的改性過濾涂層需要加入更多的鋁粉和正硅酸四乙酯，恒溫保存更長(zhǎng)時(shí)間，以利產(chǎn)物生長(zhǎng)。納米鋁粉(或鐵粉)本身水解成纖維狀A(yù)IO(OH)或FeOOH，擔(dān)載到石英砂或沸石上后就會(huì)有一些聚集，形成纖維狀結(jié)構(gòu)。納米粒子粒徑與制備方法有關(guān)，如水解溫度、水解時(shí)間、擔(dān)載載體、水解溶液(中性水、酸性的水、堿性的水)、外加溶劑(如正規(guī)酸四乙酯)等實(shí)驗(yàn)條件及參數(shù)均有關(guān)系，另外與所加鋁粉或鐵粉的粒徑也有關(guān)系，粒徑越小，反應(yīng)越徹底，完全，而且納米金屬粉的純度要越高越好，而表面積與粒徑有關(guān)，粒徑越小，表面積越大。掃描電子顯微鏡測(cè)粒徑，JSM-6480-L型，產(chǎn)地日本；氮吸附法比表面積分析儀(MicrometricsASAP2010，產(chǎn)地日本)，測(cè)定比表面積。本發(fā)明所述納米顆粒凈水材料的制備方法如下1.改性前對(duì)基體濾料的預(yù)處理石英砂為自來水公司水廠濾池用砂，沸石為市售鞏義市海宇填料廠生產(chǎn)的高硅斜發(fā)沸石。由于石英砂、沸石在自然環(huán)境中表面受到了污染或遭受了破壞，從而改變了原來的表面性質(zhì)，需要對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，去除表面的雜質(zhì)，恢復(fù)石英砂、沸石本來的表面性能，使改性劑粘附效果更佳。表面預(yù)處理方法將從自來水廠取回的石英砂用自來水反復(fù)沖洗，篩分出粒徑為40~100目的顆粒，置烘箱中，在8012(TC下烘干；用0.81.5mol/L硝酸溶液浸泡20~24小時(shí)后取出，再用自來水反復(fù)沖洗，然后用蒸餾水沖洗多遍以去除表面可能粘附的有機(jī)物，直到?jīng)_洗出水的pH值近中性，再將石英砂在烘箱中110~120'C烘干，儲(chǔ)存?zhèn)溆?。斜發(fā)沸石經(jīng)破碎篩分出粒徑為60~120目的顆粒，自來水沖洗，充分?jǐn)嚢瑁匀コ?xì)末、粘土以及其它雜質(zhì)，蒸餾水中浸泡48~60小時(shí)，每隔3~6小時(shí)更換一次水，以降低沸石的堿性。然后，在烘箱中120'C烘干5~10小時(shí)，得到水洗沸石，儲(chǔ)存?zhèn)溆?。處理后的石英沙的成份Si02，占97.5~98.3%，其余成分為Al203，占0.8~1.0%，F(xiàn)e203，占0.7~1.2%，其它為微量的MgO、CaO和K2。;天然斜發(fā)沸石的成份Si02，占69.3~70.2%，Al203，占9.7~10.1%，H20占9.1~12.4%。其余為微量的MgO，CaO，K20，Na20。2.改性涂層的制備1)將2(M00g表面處理后的石英砂(或斜發(fā)沸石)和濃度為0.1~6g/L、10~100mL的酸性溶液(硼酸或水楊酸鈉)投放到150~350毫升二次去離子水中，混合均勻后加熱到80~100度；2)然后向其中投入2~12g粒徑為15~150nm的電爆炸絲法制得的納米鋁粉、氮化鋁粉或鐵粉，置于超聲發(fā)生器中，強(qiáng)烈攪拌，在8010(TC溫度下超聲0.2~1.5小時(shí)；3)之后加入1.5~8g/L的正硅酸四乙酯的乙醇溶液40~100mL，乙醇和正硅酸四乙酯的體積比為6.5~1.5:1，繼續(xù)超聲攪拌處理10~30分鐘，關(guān)閉超聲，隨槽保溫2~6小時(shí)；4)將制得的固液混合物用布氏漏斗進(jìn)行過濾，將濾料用二次去離子水清洗多次至洗液中無濾渣后，在6080'C溫度下在干燥箱中干燥5~12小時(shí)即得到以納米纖維狀A(yù)IO(OH)粒子或納米纖維狀FeOOH粒子為過濾涂層的顆粒凈水材料；5)將步驟4)制得的材料進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到馬弗爐中在400~600度焙燒2~5小時(shí)，即得到納米鋁氧化物(y-AI203)為過濾涂層的顆粒凈水材料；或在300~500度焙燒2~6小時(shí)，即得到納米鐵氧化物(Fe203)為過濾涂層的顆粒凈水材料。效果實(shí)驗(yàn)表1為用本發(fā)明的納米顆粒凈水材料處理含有細(xì)菌的污水過程中，細(xì)菌總數(shù)隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)。由于在水的細(xì)菌學(xué)測(cè)定中，直接檢查水中各種病原微生物，方法較復(fù)雜，難度大，而且檢查結(jié)果為陰性也不能保證絕對(duì)安全。所以，在實(shí)際工作中經(jīng)常以檢查水的細(xì)菌總數(shù)來間接判斷水的衛(wèi)生學(xué)質(zhì)量。我國(guó)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-85)中規(guī)定細(xì)菌總數(shù)的出水標(biāo)準(zhǔn)為100個(gè)/ml。表中前40min所有材料的去除效率為100%,隨后材料對(duì)水中細(xì)菌的去除效率逐漸降低，在550min，材料2、4、5、6細(xì)菌總數(shù)開始超標(biāo)，材料1在610min，材料3在670min細(xì)菌總數(shù)超標(biāo)。在920min左右各材料對(duì)水中細(xì)菌的處理能力達(dá)最大，由此可見，本發(fā)明的納米凈水材料去除效率高，處理能力強(qiáng)，具有相當(dāng)大的飽和吸附量。表1:去除細(xì)菌總數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(濃度個(gè)/ml)<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>注采用柱吸附實(shí)驗(yàn)柱直徑2.0cm;柱高30cm;裝填濾料質(zhì)量30g;裝填高度5.4cm;初始溶液細(xì)菌濃度450個(gè)/L(顯微鏡目測(cè)計(jì)數(shù))流速4.6—5.3ml/min。從長(zhǎng)春市南湖公園水體采的水樣，經(jīng)水樣瓶密閉后放在陰涼處保存。所測(cè)得的結(jié)果只包括一群能在營(yíng)養(yǎng)瓊脂上發(fā)育的嗜中溫的需氧的細(xì)菌菌落總數(shù)。包括大腸埃氏桿菌、傷寒桿菌、幽門螺桿菌、變形桿菌、克雷伯氏桿菌等。以無菌操作方法吸取1mL充分混勻的水樣，注入盛有9mL滅菌生理鹽水的試管中，混勻成1:10稀釋液。吸取1:10的稀釋液1mL注入盛有9mL滅菌生理鹽水的試管中，混勻成1:100稀釋液。按同法依次稀釋成1:1000，1:10000稀釋液等備用。如此遞增稀釋一次，必須更換一支1mL滅菌吸管。用滅菌吸管取23個(gè)適宜稀釋度的水樣1mL，分別注入滅菌平皿內(nèi)。傾注約15mL已融化并冷卻到45i:左右的營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基，并立即旋搖平皿，使水樣與培養(yǎng)基充分混勻。每次檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)做一平行接種，同時(shí)另用一個(gè)平皿只傾注營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基作為空白對(duì)照。待冷卻凝固后，翻轉(zhuǎn)平皿，使底面向上，置于36士1'C培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)24h，進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)，即為水樣1mL中的細(xì)菌總數(shù)。在擴(kuò)大1000倍即得到1L水樣中的菌落數(shù)。用顯微鏡可直接進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)。表2為用再生過的納米顆粒凈水材料處理含有細(xì)菌的污水過程中，細(xì)菌總數(shù)隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)。將使用過的納米顆粒凈水材料用0.41.0mol/LHNO3再生，(流經(jīng)吸附柱，經(jīng)過3h再生后)然后將再生后的濾料再次應(yīng)用于處理含細(xì)菌的污水中。表中前40min材料的去除效率為100%，隨后材料對(duì)水中細(xì)菌的去除效率逐漸降低，在530min左右細(xì)菌總數(shù)開始超標(biāo)，在920min左右材料對(duì)水中細(xì)菌的處理能力均達(dá)最大飽和。由此可見，本發(fā)明的納米顆粒凈水材料再生簡(jiǎn)單，再生后的材料凈化效果幾乎不變，可重復(fù)使用。表2:再生后的材料去除細(xì)菌總數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>510min628935959394530min679644999896550min7710449108102109570min8810955114111119590min9511963129119121610min11213173147125129630min12114682159136138650min12817889163145149670min14219393178158158690min153213118199172179740min183286146232207219790min262352227308275290840min366383328329321357860min388411359351346371880min413447378362365385900min446412386384410920min421409426430940min443433444960min448452980min478注采用柱吸附實(shí)驗(yàn)柱直徑2.0cm;柱高30cm;裝填濾料質(zhì)量30g;裝填高度5.4cm;初始溶液細(xì)菌濃度450個(gè)/L;流速4.6—5.3ml/min。綜上所述，將本發(fā)明的納米顆粒凈水材料用于處理含細(xì)菌和病毒的廢水和污7X，與巳有的水處理技術(shù)相比具有如下的優(yōu)點(diǎn)1.制備方法簡(jiǎn)單，使用方便，使用壽命長(zhǎng)；2.去除能力強(qiáng)，除凈度高，對(duì)水中的細(xì)菌、病毒短時(shí)間內(nèi)就可達(dá)到100%的去除效果，并具有相當(dāng)大的飽和吸附量；3.可重復(fù)利用，再生簡(jiǎn)單，并且沒有二次污染。本發(fā)明的納米顆粒凈水材料由于其除凈度高，故可廣泛應(yīng)用于深度處理各種污水。圖1:實(shí)驗(yàn)用石英砂顆粒的SEM形貌；圖2:實(shí)驗(yàn)用石英砂表面黏附過濾涂層AIO(OH)的SEM形貌；圖3:AIO(OH)粒子標(biāo)準(zhǔn)XRD衍射譜圖；圖4:(a)石英砂(60~80目)XRD衍射譜圖；(b)改性顆粒凈水材料的XRD衍射譜圖；圖5:Y-Al203粒子標(biāo)準(zhǔn)XRD衍射譜圖；圖6:(a)石英砂表面黏附AIO(OH)在400度焙燒后的產(chǎn)物XRD衍射譜圖；(b)石英砂表面黏附AIO(OH)在450度焙燒后的產(chǎn)物XRD衍射譜圖；(c)石英砂表面黏附AIO(OH)在500度焙燒后的產(chǎn)物XRD衍射譜圖；(d)石英砂表面黏附AIO(OH)在600度焙燒后的產(chǎn)物XRD衍射譜圖圖7:AIO(OH)的熱失重曲線。圖2-圖7均為實(shí)施例1條件下制備的樣品。如圖3所示，根據(jù)JCPDS-83-2384表明，AIO(OH)粒子標(biāo)準(zhǔn)XRD衍射的特征峰為14.492°，28.213°，38.361°，48.940'，具有斜方晶系結(jié)構(gòu)，晶包參數(shù)為a-3.693，b=12.21，c:2.867;如圖4(b)所示，和圖3的AIO(OH)的標(biāo)準(zhǔn)XRD衍射圖譜，改性顆粒凈水材料涂層的XRD衍射峰位為14.38°，28.19°，38.27°，48.89°，與標(biāo)準(zhǔn)圖譜相差無幾，可見石英砂表面涂覆的涂層為AIO(OH)，而在石英砂上的XRD譜圖上則沒有該特征峰；如圖5所示，根據(jù)JCPDS-77-0396表明，丫^1203粒子標(biāo)準(zhǔn)XRD衍射的特征峰為37.707°，45.875。，66.893°，具有立方晶系結(jié)構(gòu)，晶包參數(shù)為a=7.906;如圖6所示，不同焙燒溫度下，石英砂表面黏附焙燒產(chǎn)物的三強(qiáng)峰出現(xiàn)的位置分別為37.57°,45.84'，66.87°，與標(biāo)準(zhǔn)y-AI203XRD衍射譜圖三強(qiáng)峰的位置相差無幾，參照石英砂本身的XRD衍射譜圖(圖4a)可見在400~600度之間，石英砂表面焙燒產(chǎn)物是y-AI203。如圖7所示，熱重TG曲線有兩次失水，對(duì)應(yīng)的DTA曲線上有兩處吸熱峰(分別在78.86"和390.38°0，第一次失水(78.86°C)是該樣品的物理吸附水及結(jié)晶水的失去，第二次失水(390.38°C)是樣品中相鄰的AI-OH基團(tuán)的濃縮，即相結(jié)構(gòu)的變化。具體實(shí)施方式本專利是用實(shí)施例來闡述本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制，凡是一種能夠在石英砂或沸石上，采用納米金屬粉體水解的方法，在上述的基體上沉淀過濾涂層的方法，凡是涉及以金屬氧化氫氧化物或金屬氧化物為主要過濾組分，并且按照此方法制備的過濾涂層，均為我們權(quán)利保護(hù)范圍。實(shí)施例1:取30g預(yù)處理后的石英砂(60~80目)投入到200mL二次去離子水中混合均勻后，加入1.5g/L的硼酸10mL，混合均勻20min后，在8(TC下，加入納米鋁粉(由電爆炸絲法制得，平均粒徑45nm)2.6g，置于超聲槽中超聲振蕩(K-100型超聲波清洗器，超聲頻率235KHz)30min;然后向混合物中加入2g/L正硅酸四已酯的乙醇(醇、酯體積比2.5:1)溶液50mL，繼續(xù)超聲攪拌處理20min，停止超聲，隨槽保溫3小時(shí)；將制得的固液混合物用布氏漏斗過濾，濾料用二次去離子水清洗多次至洗液中無濾渣后，將濾料移至干燥箱中，6(TC溫度下干燥10h，即得到30.8gAIO(OH)納米顆粒凈水材料。過濾涂層成分是AIO(OH)，涂層占基體及涂層總重量的2.59%，涂層平均粒徑為71nm，比表面積為382m2/g，涂層厚度為1.81pm。實(shí)施例2:將實(shí)施例1制備的樣品移至馬弗爐中，以10°C/min的升溫速率升到450°C，焙燒2.5小時(shí)，之后隨爐冷卻到室溫，即得到30.6g^^203納米凈水材料。過濾涂層成分是Y_AI203，涂層占基體和涂層總重量的1.96%，涂層平均粒徑為92nm，比表面積為205m2/g，涂層厚度為1.42|jm。實(shí)施例3:取30g預(yù)處理后的石英砂(40~60目)投入到200ml二次去離子水中混合均勻后，加入4g/L的水楊酸鈉20ml，混合均勻30min后，在溫度85'C下，加入4.56g納米鐵粉(由電爆炸絲法制得，平均粒徑85nm)，置于超聲槽中超聲振蕩(超聲頻率235KHz)45min，然后向混合物中加入4.5g/L正硅酸四已酯的乙醇溶液(醇、酯體積比3:1)55mL，繼續(xù)超聲振蕩30min，關(guān)閉超聲，隨槽保溫5h;將上述制得的固液混合物用布氏漏斗過濾，將濾料用二次去離子水清洗多次至洗液中無濾渣后，將濾料在干燥箱中于溫度8(TC下干燥10h，即得到30.88gFeOOH納米顆粒凈水材料。過濾涂層成分是FeOOH，涂層占基體和涂層總重量的2.86%，涂層平均粒徑為95nm，比表面積為348m2/g，涂層厚度為2.11|jm。實(shí)施例4:將實(shí)施例3制備的樣品移至馬弗爐中，以8°C/min的升溫速率升到400°C，焙燒4小時(shí)，之后隨爐冷卻到室溫，即得到30.79gFe2O3納米凈水材料。過濾涂層成分是Fe203，涂層占基體和涂層總重量的2.57%，涂層平均粒徑為113nm，比表面積為269m2/g,涂層厚度為2.01|jm。實(shí)施例5:取30g預(yù)處理后的斜發(fā)沸石(80~100目)，投入到230mL的二次去離子水中混合均勻，加入6.0g/L的水楊酸鈉20mL，在溫度85。C下，加入4.5g納米鋁粉(由電爆炸絲法制得，平均粒徑60nm)，然后置于超聲槽中超聲振蕩(超聲頻率235KHz)0.7h，然后向混合物中加入5.5g/L正硅酸四已酯的乙醇溶液(醇、酯體積比4:1)40mL，繼續(xù)超聲振蕩20min，隨后關(guān)閉超聲，隨槽保溫6h;將上述制得的兩種固液混合物過濾，將濾料用二次去離子水清洗多次至洗液中無濾渣后，在干燥箱中于溫度7(TC下干燥8h，即得到30.76gAIO(OH)納米顆粒凈水材料。過濾涂層成分是AIO(OH)，涂層占基體和涂層總重量的2.47%，涂層平均粒徑為69nm，比表面積為401m2/g，涂層厚度為1.96|jm。實(shí)施例6:取30g預(yù)處理后的斜發(fā)沸石(60~80目)，投入到180mL的二次去離子水中混合均勻，加入1.5g/L的水楊酸鈉30mL，在溫度85"下，加入3.7g納米鐵粉(由電爆炸絲法制得，平均粒徑65nm)，置于超聲槽中超聲振蕩(超聲頻率235KHz)0.6h，然后向混合物中加入5.5g/L正硅酸四己酯的乙醇溶液(醇、酯體積比4.5:1)50mL，繼續(xù)超聲振蕩30min，隨后關(guān)閉超聲，隨槽保溫6h;將上述制得的兩種固液混合物過濾，將濾料用二次去離子水清洗多次至洗液中無濾渣后，在干燥箱中于溫度60。C下干燥12h，即得到30.93gFeOOH納米顆粒凈水材料。過濾涂層成分是FeOOH，涂層占基體和涂層總重量的3.01%，涂層平均粒徑為91nm，比表面積為392m2/g，涂層厚度為2.19pm。實(shí)施例7:取20g預(yù)處理后的石英砂(80~100目)，投入到180mL的二次去離子水中混合均勻，加入5.5g/L的水楊酸鈉70mL，在溫度85'C下，加入10g納米鋁粉(由電爆炸絲法制得，平均粒徑35nm),置于超聲槽中超聲振蕩(超聲頻率235KHz)1.0h，然后向混合物中加入7g/L正硅酸四己酯的乙醇溶液(醇、酯體積比1.5:1)80mL，繼續(xù)超聲振蕩30min，隨后關(guān)閉超聲，隨槽保溫6h;將上述制得的兩種固液混合物過濾，將濾料用二次去離子水清洗多次至洗液中無濾渣后，在干燥箱中于溫度60'C下干燥12h，即得到20.60gAIO(OH)納米顆粒凈水材料。過濾涂層成分是AIO(OH)，涂層占基體和涂層總重量的2.92%，涂層平均粒徑為51nm，比表面積為522m2/g，涂層厚度為3.06|jm實(shí)施例8:取20g預(yù)處理后的斜發(fā)沸石(100~120目)，投入到200mL的二次去離子水中混合均勻，加入5.5g/L的水楊酸鈉80mL,在溫度85。C下，加入10g納米鐵粉(由電爆炸絲法制得，平均粒徑25nm)，置于超聲槽中超聲振蕩(超聲頻率235KHz)1.0h，然后向混合物中加入7.5g/L正硅酸四已酯的乙醇溶液(醇、酯體積比1.5:1)80mL，繼續(xù)超聲振蕩30min，隨后關(guān)閉超聲，隨槽保溫6h;將上述制得的兩種固液混合物過濾，將濾料用二次去離子水清洗多次至洗液中無濾渣后，在干燥箱中于溫度6CTC下干燥12h，即得到20.76gFeOOH納米顆粒凈水材料。過濾涂層成分是FeOOH，涂層占基體和涂層總重量的3.65%，涂層平均粒徑為43nm，比表面積為539m2/g，涂層厚度為3.19|jm。權(quán)利要求1、去除病毒和細(xì)菌的納米顆粒凈水材料，其特征在于以40～100目石英砂或60～120目的沸石為基體濾料，在其上有厚度為0.3～3.3μm的納米纖維狀A(yù)lO(OH)粒子或納米γ-Al2O3改性過濾涂層，改性過濾涂層的質(zhì)量占濾料及涂層總質(zhì)量的0.5～5％，納米纖維狀A(yù)lO(OH)粒子或納米γ-Al2O3的粒徑為15～120納米，比表面積200～550m2/g。2、去除病毒和細(xì)菌的納米顆粒凈水材料，其特征在于以40100目石英砂或60~120目的沸石為基體濾料，在其上有厚度為0.1~3.7|jm的納米纖維狀FeOOH粒子或納米Fe203改性過濾涂層，改性過濾涂層的質(zhì)量占濾料及涂層總質(zhì)量的1~10%，納米纖維狀FeOOH粒子或納米Fe203的粒徑為15~120納米，比表面積200~550m2/g。3、權(quán)利要求1或2所述去除病毒和細(xì)菌的納米顆粒凈水材料的制備方法，其步驟如下1)將20~100g表面處理后的石英砂或斜發(fā)沸石和濃度為0.1~6g/L、10~100mL的酸性溶液投放到150~350毫升二次去離子水中，混合均勻后加熱到80100度；2)然后向其中投入2~12g粒徑為15~150nm的納米鋁粉、氮化鋁粉或鐵粉，置于超聲發(fā)生器中，強(qiáng)烈攪拌，在8010(TC溫度下超聲0.21.5小時(shí)；3)之后加入1.5~8g/L的正硅酸四乙酯的乙醇溶液40100mL，乙醇和正硅酸四乙酯的體積比為6.51.5:1，繼續(xù)超聲攪拌處理10~30分鐘，關(guān)閉超聲，隨槽保溫26小時(shí)；4)將制得的固液混合物用布氏漏斗進(jìn)行過濾，將濾料用二次去離子水清洗多次至洗液中無濾渣后，在608(TC溫度下在干燥箱中干燥5~12小時(shí)即得到以納米纖維狀A(yù)IO(OH)粒子或納米纖維狀FeOOH粒子為過濾涂層的顆粒凈水材料；5)將步驟4)制得的材料進(jìn)一步轉(zhuǎn)移到馬弗爐中在400~600度焙燒2~5小時(shí)，即得到納米鋁氧化物Y-AI203為過濾涂層的顆粒凈水材料；或在300~500度焙燒2~6小時(shí)，即得到納米鐵氧化物Fe203為過濾涂層的顆粒凈水材料。4、如權(quán)利要求3所述的去除病毒和細(xì)菌的納米顆粒凈水材料的制備方法，其特征在于石英砂的表面處理是將石英砂用自來水反復(fù)沖洗，篩分出粒徑為40~100目的顆粒，置烘箱中，在8012(TC下烘干；用0.8~1.5mol/L硝酸溶液浸泡20~24小時(shí)后取出，再用自來水反復(fù)沖洗，然后用蒸餾水沖洗多遍，直到?jīng)_洗出水的pH值近中性，再將石英砂在烘箱中110120'C烘干，儲(chǔ)存?zhèn)溆胦5、如權(quán)利要求3所述的去除病毒和細(xì)菌的納米顆粒凈水材料的制備方法，其特征在于沸石的表面處理是將斜發(fā)沸石經(jīng)破碎篩分出粒徑為60~120目的顆粒，自來水沖洗，充分?jǐn)嚢瑁匀コ?xì)末、粘土以及其它雜質(zhì)，蒸餾水中浸泡48~60小時(shí)，每隔3~6小時(shí)更換一次水，然后在烘箱中12(TC烘干510小時(shí)，得到水洗沸石，儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?、如權(quán)利要求3所述的去除病毒和細(xì)菌的納米顆粒凈水材料的制備方法，其特征在于酸性溶液為硼酸或水楊酸鈉。全文摘要本發(fā)明涉及一系列以石英砂或沸石顆粒為基體，納米鋁(鐵)氧化物或納米鋁(鐵)氧化氫氧化物為改性過濾涂層，能夠?qū)U水、污水中的細(xì)菌、病毒完全有效去除的納米顆粒凈水材料，以及該納米顆粒凈水材料的制備方法。其是將40～100目石英砂或60～120目斜發(fā)沸石的酸性溶液投放到二次去離子水中，混合均勻后加熱，然后向其中投入納米鋁粉、氮化鋁粉或鐵粉，超聲攪拌，之后加入酯的乙醇溶液，繼續(xù)超聲攪拌，過濾、干燥即得納米纖維狀A(yù)lO(OH)或FeOOH為過濾涂層的顆粒凈水材料；進(jìn)一步焙燒即得γ-Al₂O₃或Fe₂O₃為過濾涂層的顆粒凈水材料。本專利顆粒凈水材料具有去除能力強(qiáng)、除凈度高、具有大的飽和吸附量等優(yōu)特性。文檔編號(hào)B01D39/06GK101274173SQ200710300309公開日2008年10月1日申請(qǐng)日期2007年12月25日優(yōu)先權(quán)日2007年12月25日發(fā)明者瓊劉,劉光輝,躍徐,王培培,煒韓申請(qǐng)人:吉林大學(xué)