一种纳米银艾炭的制备工艺
技术领域
本发明涉及活性炭杀菌消毒的技术领域，特别是一种纳米银艾炭的制备工艺。
背景技术
在诸多大气处理技术中，活性炭吸附技术是一种立竿见影和廉价的方法。但活性炭吸附技术也存在其弊端，例如，由于活性炭表面的疏水，加上巨大的比表面积，在有效去除空气中有机化合物和部分无机杂质的同时，也为细菌等微生物的繁殖提供了温床，使活性炭本身也成为了污染源，造成空气的二次污染而影响净化效果。为了克服这一缺陷，本专利对活性炭进行载银处理，活性炭载纳米银后成为载纳米银活性炭。载纳米银活性炭不仅可以保持吸附空气中的有机化合物和部分无机物的功能，其搭载的纳米银具有广谱抗菌、强效杀菌、渗透性强、持久等优点，在极低含量下可产生强大的杀菌作用，对超过650多种细菌都有杀灭作用，对大肠杆菌、淋球菌、沙眼衣原体等数十种致病微生物都有强烈的抑制和杀灭作用，而且不会产生耐药性，可有效抑制活性炭中细菌、霉菌甚至病毒的微生物的生长繁殖。研究发现，载纳米银活性炭与普通活性炭相比，不但去污除杂的速度加快，效率也大大得到提升，而且可以有效抑制微生物繁殖，防止活性炭成为二次污染源。
中国专利《一种高负载纳米银活性炭及其制备方法》(公开号：CN105289497A)公开的方法为，选择了比表面积大、孔隙发达且机械性能好的活性炭为载体，优选果壳活性碳作为纳米银载体，通过对活性炭进行活化的方法增加活性炭表面和孔隙内的载银位点来提高载银量(百ppm到万ppm)和减少银流失。但负载纳米银活性炭在进行杀菌消毒时，并非负载量越多越好，负载量过多堵塞活性碳空隙，影响活性炭吸附效果，从而影响其杀菌消毒效果。
本发明提供一种纳米银艾活性炭(简称纳米银艾炭)的制备方法，通过调整活性炭载纳米银的负载量，同时采用艾活性炭作为载体，通过艾活性碳吸附、纳米银杀菌协同净化空气，同时艾活性炭还具有杀菌效果，使得纳米银艾炭能够高效杀菌消毒。
本发明采用现代高科技产品纳米银和传统中医艾草的杆茎做成活性炭技术融合所得的纳米银艾炭的产品，号称“空气疫苗”，可广泛应用于现有各种空调和新风系统的消毒净化改造，未来各类空调和新风系统的滤网升级替代，应用于学校、医院、汽车等各种室内空间环境的消毒杀菌净化。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种纳米银艾炭的制备工艺，以解决上述技术背景中提出的问题。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种纳米银艾炭的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、利用艾梗或艾杆生产生物质活性炭，即得艾活性碳；
步骤二、将步骤一获得的艾活性碳浸泡在纳米银溶胶中，且纳米银溶胶浸没艾活性碳，常温浸泡4-8h，得负载纳米银的艾活性碳，即纳米银艾炭粗品；
步骤三、将步骤二的纳米银艾炭粗品进行分离纯化、烘干，即得纳米银艾炭。
上述技术方案中，步骤一中所述艾活性碳的比表面积在1000m2/g以上。
上述技术方案中，步骤二中纳米银溶胶含有5ppm～5000ppm的纳米银粒子，所述纳米银粒子的粒径为1～50nm。
上述技术方案中，步骤二中纳米银溶胶含有50ppm～500ppm的纳米银粒子。
上述技术方案中，所述艾活性碳浸泡在纳米银溶胶的时间为6-8h。
上述技术方案中，步骤三所得纳米银艾炭中纳米银粒子含量为20-100ppm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提供的方法通过调整艾活性碳浸泡在纳米银溶胶的时间(浸泡时间为4-8h)、并调控纳米银艾炭中纳米银的负载量(纳米银的负载量优选为20-100ppm)得到纳米银艾炭，所得纳米银艾炭采用艾活性炭作为载体，通过艾活性碳吸附、纳米银杀菌协同净化空气，以及艾活性炭自身具有的杀菌效果，使得纳米银艾炭能够高效杀菌消毒。
2、本发明结合现代高科技产品纳米银和传统中医艾草的杆茎做成活性炭的技术，提供一种高效消毒杀菌产品的制备方法，其工艺简单，杀菌消毒效果好，适合工业化生产。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明提供了一种纳米银艾炭的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、利用艾梗或艾杆生产生物质活性炭，即得艾活性碳；艾活性碳采用现有的活性碳成型技术制得，所述艾活性碳的比表面积在1000m2/g以上。
步骤二、将步骤一获得的艾活性碳浸泡在纳米银溶胶中，且纳米银溶胶浸没艾活性碳，常温浸泡4-8h，得负载纳米银的艾活性碳，即纳米银艾炭粗品；其中，纳米银溶胶含有5ppm～5000ppm的纳米银粒子，优选的，纳米银溶胶含有50ppm～500ppm的纳米银粒子；所述纳米银粒子的粒径为1～50nm；纳米银溶胶的制备方法参考中国专利《一种纳米银溶胶及其制备与纯化方法》(公开号CN103586461B)中纳米银溶胶的制备方法。
步骤三、将步骤二的纳米银艾炭粗品进行分离纯化、烘干，即得纳米银艾炭。所得纳米银艾炭中纳米银粒子含量为20-100ppm(ppm指纳米银粒子与纳米银艾炭的质量比，ug/g)，纳米银艾炭中纳米银粒子含量通过原子光谱检测。
本发明中，艾活性碳浸泡在纳米银溶胶的时间为6-8h。
实施例1
一种纳米银艾炭的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、利用艾梗或艾杆生产生物质活性炭，即得艾活性碳；所述艾活性碳的比表面积在1000-1200m2/g之间。
步骤二、将步骤一获得的艾活性碳浸泡在纳米银溶胶中，且纳米银溶胶浸没艾活性碳，常温浸泡4h，得负载纳米银的艾活性碳，即纳米银艾炭粗品；其中，纳米银溶胶含有50ppm～500ppm的纳米银粒子；所述纳米银粒子的粒径为1～50nm；纳米银溶胶的制备方法参考中国专利《一种纳米银溶胶及其制备与纯化方法》(公开号CN103586461B)。
步骤三、将步骤二的纳米银艾炭粗品进行分离纯化、烘干，即得纳米银艾炭。所得纳米银艾炭中纳米银粒子含量为20-30ppm(ppm指纳米银粒子与纳米银艾炭的质量比)，纳米银艾炭中纳米银粒子含量通过原子光谱检测。
实施例2
本实施例与实施例1所述方法类似，区别在于，纳米银溶胶浸没艾活性碳，常温浸泡时间为6h；所得纳米银艾炭中纳米银粒子含量为50-80ppm。
实施例3
本实施例与实施例1所述方法类似，区别在于，纳米银溶胶浸没艾活性碳，常温浸泡时间为8h；所得纳米银艾炭中纳米银粒子含量为100-120ppm。
实施例4
本实施例与实施例2所述方法类似，区别在于，步骤一所用活性碳为木质活性炭，如麦秆，所述艾活性碳的比表面积在1000-1200m2/g之间；所得纳米银木质活性炭(简称纳米银木炭)中纳米银粒子含量为50-80ppm。
实施例5
本实施例与实施例2所述方法类似，区别在于，步骤一所用活性碳为果壳活性炭，如椰壳活性炭，所述艾活性碳的比表面积在1000-1200m2/g之间；所得纳米银椰壳活性炭(简称纳米银椰炭)中纳米银粒子含量为50-80ppm。
对比例1
本实施例与实施例1所述方法类似，区别在于，纳米银溶胶浸没艾活性碳，常温浸泡时间为2h；所得纳米银艾炭中纳米银粒子含量为5-15ppm。
对比例2
本实施例与实施例1所述方法类似，区别在于，纳米银溶胶浸没艾活性碳，常温浸泡时间为12h；所得纳米银艾炭中纳米银粒子含量为200-500ppm。
对比例3
本实施例与实施例1所述方法类似，区别在于，纳米银溶胶浸没艾活性碳，常温浸泡时间为24h；所得纳米银艾炭中纳米银粒子含量为1000-2000ppm。
对比例4
参阅中国专利《一种制作椰炭纳米银活性炭的方法》(公开号：CN104190357A)中实施例1所得载纳米银椰壳活性炭(其载纳米银活性炭的载银量为≥25mg/g，即25000ppm；BET比表面积≥1150m2/g)的制备方法制得纳米银椰壳活性炭，具体为：制备椰壳活性炭AC-0、并用30％双氧水对椰壳活性炭AC-0改性，得椰壳活性炭AC-1，同时将椰壳活性炭AC-1加入预先制得的浓度为1000ppm的纳米银溶胶中，配以超生协助吸附，超声强度0.5W/mL，最后得纳米银椰壳活性炭。
应用实施例1
以空载的艾活性炭作为空白组，研究实施例1至实施例5的杀灭大肠杆菌的效果，发现实施例2所得纳米银艾炭杀灭大肠杆菌效果最佳，杀菌率在99％以上；实施例1、实施例3次之；实施例5所得纳米银椰炭再次之；实施例4所得纳米银木炭最次。
应用实施例2
以空气中甲醛的去除率为考察指标，以空载的艾活性炭作为空白组，研究实施例1至实施例5、对比例1至对比例4作为杀菌过滤核心原料制备的活性炭滤网对空气中甲醛的去除率，结果如表1所示：
表1
根据表1所示，不同浸泡时间，纳米银艾炭中银负载量不同，在浸泡时间为4-8h之间，纳米银艾炭中银负载量为20-100ppm时，纳米银艾炭对甲醛的去除率最高，其甲醛去除率在97％以上；当浸泡时间2h时，其银负载量不足，甲醛去除率在90％，当浸泡时间在12h以上时，时间越长，银负载量越大，但其对甲醛的去除率越低，这是因为银负载量过多占据活性碳空隙表面越大，到一定量时，影响活性炭对甲醛的吸附能力，从而降低其对甲醛的去除效果。
由实施例5与对比例4进行对比可知，采用本发明提供方法制备的纳米银椰炭，其甲醛去除率高于对比例4所得高银负载量的纳米银椰壳活性炭的甲醛去除率。
应用实施例3
采用异味检测管法和嗅闻法对实施例2所得纳米银艾炭、实施例5所得纳米银椰炭和对比例4所得纳米银椰壳活性炭进行除异味测试，具体测试效果见表2。
表2
根据表1所示，采用本专利提供方法制得的纳米银艾炭和纳米银椰炭，其异味气体去除率均高于对比例4所得高银负载量的纳米银椰壳活性炭的甲醛去除率。
杀菌原理说明：
本发明中纳米银艾炭的原理：艾活性炭的多孔结构吸附空气中甲醛、异味、细菌和病毒等，艾活性炭孔内表面附着的纳米银，将附着的甲醛和异味等分解成二氧化碳和水，同时艾活性炭和纳米银均还具有杀菌消毒作用。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
