[发明专利]一种纳米纤维素/玻璃纤维/固定化纳米银持久抗菌过滤材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种纳米纤维素/玻璃纤维/固定化纳米银持久抗菌过滤材料及其制备方法与应用。该方法包括：将木质素为还原剂，锂皂石为固定化模板，制备得到固定化纳米银复合抗菌剂；以玻璃纤维作为滤材基底，纳米纤维素和氧化纳米纤维素作为柔性、孔径调节剂和分散剂，并与固定化纳米银抗菌剂混合，抽滤、冻干得到过滤材料。该方法工艺简单，易于工业化，得到的过滤材料具有层次结构差异的孔道分布、较高的孔隙率及相对致密的纤维堆垛密度。该过滤材料中，作为抗菌剂的固定化纳米银30天释放比例低于15wt％，抗菌剂缓慢释放保证其抗菌持久性。该材料在应用于过滤系统中时，所构建的层次孔道结构具有分级过滤效果，可提高污染物的过滤效率。

技术领域

本发明属于过滤领域，具体涉及一种纳米纤维素/玻璃纤维/固定化纳米银持久抗菌过滤材料及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，工业生产、汽车尾气、日常燃烧产生的大量废气引起了严重的空气污染问题，尤其是直径小于2.5μm的细小颗粒(PM2.5)会随着人的呼吸系统进入人体内部，对人类健康造成严重威胁。传统的玻璃纤维过滤材料虽然能实现对污染颗粒物的有效过滤，但其形成过滤材料的孔道结构为均相，截留更细小颗粒时压阻较大；且玻璃纤维本身力学性能差，易脆，耐磨性较差，不利于加工(Building and Environment，2020，183，107182-107193)。

纳米纤维素为带负电荷的柔性纳米材料，其能够增强玻璃纤维表面的负电性，提高玻璃纤维过滤材料的柔韧性，改善其力学性能。另外，未改性纳米纤维素不溶于水，TEMPO氧化纳米纤维素具有亲水性，通过调整两种不同特性纳米纤维素的配比，设计层次微纳米结构，可以达到分级过滤的效果，实现对空气高效低阻的过滤目的。

然而，致病菌、病毒经常附着于空气颗粒物，过滤介质能阻挡空气颗粒物进入人体，但留存在过滤材料中的致病菌、病毒还具有侵害、传染人的机会，尤其，当前新冠病毒在全球肆意爆发，提升了人们对抗菌、抗病毒性能的重视和需求。因此，具有长效杀菌、杀病毒的空气过滤材料更符合人类健康的需求。纳米银结合了无机抗菌材料与纳米抗菌材料的双重优势，是一种广谱抗菌抗菌剂，无耐药性。其作为抗菌剂添加到纳米纤维素/玻璃纤维过滤材料中，可以增强过滤材料的持久抗菌活性。但纳米银与滤材基底的结合力较弱，直接添加时容易泄露或过多释放。锂皂石是一种二维纳米黏土，其表面带有负电荷，边缘带有正电荷，可作为纳米银与纤维滤材基地的桥梁，将纳米银固定于滤材基底中，达到持久抗菌的效果。此外，一维、二维纳米材料的相互交织有助于过滤材料层次结构的形成，从而可进一步促进滤材的过滤效率。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种纳米纤维素/玻璃纤维/固定化纳米银持久抗菌过滤材料及其制备方法与应用。

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种纳米纤维素/玻璃纤维/固定化纳米银持久抗菌过滤材料，具体为无毒且具有持久抗菌活性的、高效和高精度过滤的纳米纤维素/玻璃纤维/固定化纳米银过滤材料。

本发明的目的还在于提供一种纳米纤维素/玻璃纤维/固定化纳米银持久抗菌过滤材料的制备方法。该制备方法采用木质素为还原剂，锂皂石为固定化模板，制得固定化纳米银复合抗菌剂；然后以玻璃纤维作为滤材基底，纳米纤维素和氧化纳米纤维素作为柔性、孔调节剂和分散剂，并与固定化纳米银抗菌剂混合，抽滤、冻干，制备得到纳米纤维素/玻璃纤维/固定化纳米银持久抗菌过滤材料。该纳米纤维素/玻璃纤维/固定化纳米银持久抗菌过滤材料是一种无毒且有持久抗菌活性的抗菌过滤材料。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的纳米纤维素/玻璃纤维/固定化纳米银持久抗菌过滤材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)在搅拌状态下将银氨溶液加入锂皂石溶液中，混合均匀，得到锂皂石-银氨混合溶液；