[发明专利]一种具有抗菌和微量元素缓释功能的高分子聚合物材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子聚合物材料技术领域，具体涉及一种具有抗菌和微量元素缓释功能的高分子聚合物材料及其制备方法，更具体地说是一类同时载有金属离子和碘的高分子聚合物。 

背景技术

水污染和人口增长所导致的清洁饮用水缺乏是世界上许多国家所面临的头号挑战。在中国国内，随着经济的快速发展和工业化进程的不断加快，工业废水、城乡生活污水排放量和农药、化肥用量都急剧增加，而同时大部分地区的污水处理能力相对滞后，这导致许多地方的饮用水源受到污染，水中有机物，重金属和微生物污染严重超标。这些受到严重污染的原水即使经过自来水厂的处理也很难达到健康饮用水的标准。这就是为什么自上世纪八九十年代起在世界范围内掀起了一场饮用水的革命，饮用水的二次净化作为一个新型的朝阳产业被逐步培育起来并得到非常迅速的发展。 

饮用水的二次净化是使用符合生活饮用水卫生标准的水为原水，采用蒸馏法、离子交换法、活性炭吸附法和膜过滤法等除去水中的矿物质、有机成分、有害杂质及微生物等。在膜过滤法中，反渗透膜（R O）过滤技术得到了广泛应用。目前，反渗透纯水机正逐渐成为现代家用净水产品的主 流，它采用的是反渗透过滤技术，核心元件是反渗透膜，只有水分子才能透过反渗透膜并保留下来供饮用；细菌、病毒、水垢、重金属离子、有机污染物质、以及溶解性的盐离子均不能透过膜，而是成为浓缩水排出。反渗透纯水机保证了出水水质的安全可靠，并且不存在水源污染的问题。但是，通过反渗透技术来净化原水，在去除水中有害杂质的同时，也去除了几乎所有对人体有益的微量元素和矿物质。这种水口感很差，不仅不能对人体补充有益的微量元素和矿物质，而且因其具有极强的溶解各种微量元素、化合物、营养物质的能力，饮用后将迅速溶解体内的微量元素，并排出体外，使体内物质失去平衡，若不及时加以补充可能致病。另外，反渗透纯水机的储水桶在使用一段时间后会出现微生物的二次污染问题，从而使得从储水桶出来的水中的微生物可能超标。因此，为了使反渗透纯水机的出水能够更加符合人们健康饮用水的要求，对储水桶的水进行微量元素补充和消毒显得很有必要。美国专利US561162采用大孔交联聚苯乙烯树脂作原料，通过傅克反应、成环反应以及卤代反应获得大孔交联的聚[1,3-二氯-5-甲基-5-(4′-乙烯基苯基)乙内酰脲]和聚[1,3-二溴-5-甲基-5-(4′-乙烯基苯基)乙内酰脲]球状树脂以及它们的单卤化碱金属盐和质子化衍生物。该类杀菌消毒球状树脂非常适用于滤水器的消毒应用，但在它们的制备过程中会产生大量的有机废液和含氰废水，这就使得该类杀菌消毒树脂的生产成本很高，而且规模化生产面临着很大的环保压力。考虑到这些不利因素以后，美国专利US7687072B2采用氯甲基化的大孔交联聚苯乙烯树脂作原料，通过在二甲基甲酰胺（DMF）溶剂中和5,5-二甲基海因等卤胺前置体反应制备卤胺聚合物前置体，然后通过和次氯酸钠及次溴酸钠等卤化试剂反应制 备水不溶性杂环卤胺高分子杀菌消毒树脂材料如1-氯-5,5-二甲基-3-(对乙烯基苯基亚甲基)海因聚合物和1-溴-5,5-二甲基-3-(对乙烯基苯基亚甲基)海因聚合物。该类产品的合成路线简单，产品后处理方便，但其有效氯或有效溴含量低于采用美国专利US561162所述方法制备的杀菌消毒球状树脂的有效氯或有效溴含量。以上专利技术生产的树脂材料仅仅具有消毒功能，没有微量元素缓释功能。为了更加经济有效地对反渗透纯水机储水桶的水进行微量元素补充和消毒，我们认为开发能够具有同时消毒和微量元素缓释功能的高分子树脂材料很有价值。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有饮用水净化过程中，特别是反渗透膜法净化水过程中存在的一些问题，提供一类化学结构新颖、消毒高效快速、同时具有微量元素缓释功能、合成路线简单的高分子树脂材料及其技术。