[发明专利]一种多功能净水沙及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种多功能净水沙，包括沙粒A、生物粘附剂B、银纳米粒子和生物粘附剂C，其重量份数比为100:2～20：0～19：0～10；沙粒A选自沙漠沙、河滩沙、海滩沙、二氧化硅微球中的一种或几种；生物粘附剂B选自邻苯二酚、多巴胺、白藜芦醇、壳聚糖、单宁酸中的一种或几种；生物粘附剂C选自多巴胺、壳聚糖、石墨烯中的一种或几种。本发明提出的多功能净水沙解决了现有净水材料除污功能单一，不能循环利用，易产生二次污染的问题；可以实现重金属的回收与净水沙的循环利用；对重金属离子和农药有机物的吸附率超过95％，灭菌率达到99.9％，除油率同样能到99.9％。

技术领域

本发明涉及净水材料技术领域。更具体地，涉及一种多功能净水沙及其制备方法和应用。

背景技术

随着工业的发展，各种污水(重金属、农药、细菌、石油)迅猛增加，严重威胁着人类的饮水安全。据统计，全球每年有近7亿人由于缺乏最基本的净水设备，而喝不到纯净的水，造成了难以计数的疾病与死亡。污水处理是关系到人类生存的重要课题。

目前，虽然多种技术手段已经应用到污水处理领域，但这些技术往往只能处理单一种类的污水，并且都存在一些缺陷。其中，以活性污泥处理技术为代表的生物处理技术往往需要大规模基础建设与用地面积，在偏僻地区无法普及，而且处理后的污泥不易清理、易形成二次污染；以液氯、重金属捕捉剂等化学试剂为代表的化学净水技术，易产生对人体有害的化学物质；以膜技术为代表的物理净水技术，耗能较高，成本较高，膜材料不可重复利用，寿命较短。

自然界中，生物蛋白或大分子具有多重的吸附作用。例如，牛奶中的β-乳球蛋白对水中的重金属离子，放射性物质，甚至是细菌都具有净化功能(专利号WO2015140074A1；Amyloid–carbon hybrid membranes for universal water purification.NatureNanotechnology,2016,11,365)，对于重金属离子也能进行回收再利用。但是，这种牛乳蛋白需要进一步合成为纤维，并加工成膜材料，制备工艺复杂。

沙漠，海滩中的沙子，是世界上最廉价的资源。沙粒粒径小，往往在微米级，具有较大的比表面积，可以成为较好的吸附载体。同时，湿润的沙子具有优异的疏油性(Oil-WaterSeparation:A Gift from the Desert.Adv.Mater.Interfaces 2016,3,1500650)，能够将石油污水进行油水分离，实现对石油的回收。

因此，本发明提出一种多功能净水沙，解决了现有净水材料除污功能单一，不能循环利用，易产生二次污染的问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种多功能净水沙。

本发明的另一个目的在于提供一种多功能净水沙的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种多功能净水沙的应用。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种多功能净水沙，包括沙粒A、生物粘附剂B、银纳米粒子和生物粘附剂C，其重量份数比为100：2～20：0～19：0～10；所述沙粒A选自沙漠沙、河滩沙、海滩沙、二氧化硅微球中的一种或几种；所述生物粘附剂B选自邻苯二酚、多巴胺、白藜芦醇、壳聚糖、单宁酸中的一种或几种；所述生物粘附剂C选自多巴胺、壳聚糖、石墨烯中的一种或几种。本发明采用的生物粘附剂，具有较强的粘附作用，有利于包裹在沙粒表面，且生物相容性较好，能够吸附污水中大部分重金属离子和农药有机物。

优选地，所述沙粒A的粒径为10～200μm。本发明采用廉价的沙子，成本低，易工业化；且沙粒粒径小，具有较大的比表面积，可以成为较好的吸附载体；湿润的沙子具有优异的疏油性，能够将石油污水进行油水分离，实现对石油的回收。

优选地，所述银纳米粒子的粒径为5～20nm。