[发明专利]抑菌催化还原多孔材料及其制备和在生产还原水上的应用

摘要

本发明属于新材料技术领域，涉及一种抑菌催化还原多孔材料及其制备方法和在生产还原水上的应用。本发明多孔材料为载体，金属铁、铈、钯为催化还原活性组分，纳米银为抑菌组分，采用浸渍、煅烧、原位催化还原沉积、原位光还原沉积等工艺制备出的催化材料，钯和银均匀分散地负载于多孔载体的孔壁和外层等与水气接触充分的位置，最大限度发挥催化还原功效的同时保证抑菌效果。本发明解决还原水的抑菌性和还原性之间的矛盾，在普通灌装(相对于无菌灌装)条件下实现抑菌保鲜，简化还原水生产工艺，降低成本。由于该材料和器件在强还原性条件下工作，银主要以单质形式存在，不仅损耗少、寿命长，而且不会在水中引入过量的银离子，安全性高。

主权项

1.一种抑菌催化还原多孔材料，其特征在于，由多元活性组分和多孔载体组成；多元活性组分包括催化还原活性成分和抑菌活性成分，催化还原活性成分为钯的单质、铁的氧化物和铈的氧化物，抑菌活性成分为单质银；多孔载体为多孔钛骨、多孔镁、多孔锆、多孔锡、活性炭滤芯、陶瓷滤芯、膨胀石墨或活性氧化铝颗粒；抑菌催化还原多孔材料中，钯的重量百分比为0.01～5 wt%，铁的重量百分比为0.1～10wt%，铈的重量百分比为0.05～5 wt%，银的重量百分比为0.01～2 wt%；所述的抑菌催化还原多孔材料的制备方法，包括如下步骤：（1）配制含有铁盐和铈盐的含酸水溶液或有机溶液，铁盐浓度为1 g/L～50 g/L，铈盐浓度为1 g/L～30 g/L，超声或搅拌溶解；（2）配制钯盐的含酸水溶液或有机溶液，钯盐浓度为0.01 g/L～1 g/L，超声或搅拌溶解；（3）将用去离子水清洗并于80～130℃烘干的多孔载体浸渍在铁盐和铈盐的混合溶液中，超声或抽真空除气5～30 min，以利于溶液进入微孔并润湿；（4）将浸渍有铁盐和铈盐的多孔载体在80～130℃烘干，然后在空气或氧气气氛下煅烧，温度为300℃～600℃，时间为0.5～3小时；（5）将煅烧后的含铁氧化物和铈氧化物的多孔载体在去离子水中浸洗干净，然后填充到固定床中，用浓度为0.01 g/L～1 g/L的钯盐溶液循环流过，并采用下面两种方法中的至少一种实现钯在多孔载体上的负载：（a）利用气液混合装置向固定床进水口加入氢气，氢气与水体积比控制在0.2～1：1，反应时间为5～120 min；（b）采用紫外光或可见光使钯在多孔载体表面光还原沉积，光的波长为184～450nm，光强为50～500mW/cm²，光还原时间为5～120min；（6）将步骤（5）中负载钯的多孔材料用清水清洗干净，然后用浓度为0.05 g/L～5 g/L的硝酸银或醋酸银水溶液循环流过，并用气液混合装置向固定床进水口加入氢气，利用钯的催化还原作用原位沉积纳米银；氢气与水体积比控制在0.1～1：1，反应时间为5～60 min；（7）将步骤（6）得到的材料取出清洗，然后在60～120℃烘干，得到具有抑菌性能和催化还原性能的多孔材料；或者，步骤（6）得到的材料不取出烘干，所述材料和固定床整体直接作为处理器使用。