本發(fā)明涉及飲用水凈化的，具體而言，涉及飲用水抗菌吸附凈化材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、凈水器滿足了人們對(duì)于潔凈水源的需求。在凈水器出水是否能夠飲用的標(biāo)準(zhǔn)中，微生物指標(biāo)是重中之重，微生物含量的達(dá)標(biāo)與否決定了凈水器出水是否能夠直接飲用。目前，凈水器常用纖維濾膜、載銀活性炭材料進(jìn)行抗菌、殺菌。上述兩者在一定程度上具有一定的缺陷，前者需要一定的壓力且成本較高，后者在水溶狀態(tài)下可能存在金屬溶出的情況，導(dǎo)致不滿足飲用水金屬指標(biāo)。因此，根據(jù)上述的問題，研究一個(gè)既能抗菌、又能保證出水無新污染的濾料尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供抗菌效果好且出水無新污染的飲用水抗菌吸附凈化材料及其制備方法和應(yīng)用。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明首先提供了飲用水抗菌吸附凈化材料的制備方法，技術(shù)方案如下：

3、飲用水抗菌吸附凈化材料的制備方法，包括以下步驟：

4、（1）在碳材料表面引入酸性基團(tuán)，得到第一改性材料；

5、（2）在第一改性材料表面引入氨基，得到第二改性材料；

6、（3）在第二改性材料表面引入鈀，得到第三改性材料；

7、（4）在第三改性材料表面引入銅，得到飲用水抗菌吸附凈化材料。

8、在上述的制備方法中，首先在碳材料表面引入酸性基團(tuán)，增加凈化材料表面的親水性和反應(yīng)活性，為后續(xù)引入氨基和金屬粒子提供了必要的化學(xué)活性位點(diǎn)，提升改性基團(tuán)的附著力，避免新污染；這一步驟還提高了凈化材料與水中污染物（尤其是帶正電的微生物、金屬離子等）的吸附能力，從而為凈化過程提供了良好的基礎(chǔ)。其次，在第一改性材料表面引入氨基可以增加其對(duì)負(fù)電荷污染物的吸附能力；同時(shí)，氨基為后續(xù)的鈀和銅的引入提供了金屬離子的配位位點(diǎn)以及金屬納米粒子的負(fù)載錨定點(diǎn)，使后續(xù)步驟得以順利進(jìn)行。然后，進(jìn)一步引入的鈀具有優(yōu)異的催化性能和一定的抗菌性能，既可以用于降解某些有機(jī)污染物，又可以為后續(xù)銅的沉積提供催化中心。最后引入的銅具有強(qiáng)大的抗菌性能，銅與鈀形成雙金屬體系，產(chǎn)生協(xié)同抗菌效果，且銅相對(duì)便宜，可以降低材料成本。

9、綜上，本發(fā)明通過在碳材料表面引入酸性基團(tuán)、氨基和金屬粒子的逐步改性和彼此增強(qiáng)，所得凈化材料具有以下效果：（1）高效抗菌：鈀-銅雙金屬體系的協(xié)同效應(yīng)賦予材料強(qiáng)效的抗菌性能，能夠在接觸后快速抑制或殺滅水中的細(xì)菌，降低水體微生物污染。（2）優(yōu)異的吸附能力：酸性基團(tuán)和氨基的引入使凈化材料具備吸附帶電雜質(zhì)的能力，能夠去除水中的污染物，包括金屬離子、帶電顆粒等，提升了凈化效果。（3）表面穩(wěn)定性：改性后的碳材料在不同環(huán)境下具有較好的穩(wěn)定性，耐用性強(qiáng)，適合長時(shí)間使用，減少了頻繁更換的需求。（4）三重凈化功能：將吸附、催化降解和抗菌功能有機(jī)結(jié)合，形成一個(gè)多功能復(fù)合材料，滿足飲用水中去菌、去雜質(zhì)的需求，為水質(zhì)安全提供綜合保障。

10、作為上述的飲用水抗菌吸附凈化材料的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：步驟（1）中，采用ph為5.5～6.5的弱酸性溶液對(duì)碳材料進(jìn)行浸泡，碳材料與弱酸性溶液的固液比為1g:(30～50)ml，浸泡時(shí)間為30～60min，浸泡完后收集固體并用純水洗滌固體至中性，即得到具有酸性基團(tuán)的第一改性材料。由此，通過弱酸性溶液浸泡的方式引入酸性基團(tuán)，能夠在較低濃度下緩慢地在凈化材料表面引入酸性基團(tuán)，避免了過度腐蝕或結(jié)構(gòu)損傷。并且，弱酸的反應(yīng)速度較慢，使得引入酸性基團(tuán)的過程更容易控制，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求調(diào)整酸的濃度和浸泡時(shí)間，以獲得適當(dāng)?shù)谋砻婊罨Ч?/p>

11、作為上述的飲用水抗菌吸附凈化材料的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：步驟（2）中，采用ph為10.5～11.5、溶劑為水和乙醇、溶質(zhì)為n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的第一改性溶液對(duì)第一改性材料進(jìn)行浸泡，浸泡完后收集固體并洗滌至ph為7～8，即得到具有氨基的第二改性材料；其中，第一改性溶液中n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、水和乙醇的體積比為1:15:175，采用等體積浸泡，浸泡時(shí)間為60～120min。n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷具有兩個(gè)氨基組(-nh和-nh2)作為活性位點(diǎn)，可以在較溫和的條件下對(duì)第一改性材料進(jìn)行表面修飾，而不需要使用強(qiáng)堿或其他苛刻條件，具有更高的靈活性、多功能性和生物相容性，能夠顯著提升凈化材料的親水性。

12、作為上述的飲用水抗菌吸附凈化材料的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：步驟（3）中，將第二改性材料放入含有氯化鈀和鹽酸的第二改性溶液中浸泡，浸泡完成后收集固體并洗滌至中性，即得到具有鈀離子的第三改性材料；其中，第二改性溶液按照每100ml純水中加入0.01～0.04g氯化鈀、0.8～1.2ml?37%鹽酸的配比進(jìn)行配制，第二改性材料與第二改性溶液的固液比為1g:(6～10)ml，浸泡時(shí)間為20～40min。

13、作為上述的飲用水抗菌吸附凈化材料的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：步驟（4）中，將第三改性材料放入含有硫酸銅、酒石酸鉀鈉和edta的第三改性溶液中，調(diào)整ph為12.5～13.5，然后加入甲醇對(duì)鈀離子和銅離子進(jìn)行還原，反應(yīng)完成后收集固體并洗滌至中性，得到飲用水抗菌吸附凈化材料；其中，第三改性溶液中硫酸銅的濃度為10～20g/l，酒石酸鉀鈉的濃度為15～25g/l，edta的濃度為20～30g/l，第三改性材料與第三改性溶液的固液比為1g:(400～600)ml，反應(yīng)溫度為50～70℃，反應(yīng)時(shí)間為30～120min。其中，酒石酸鉀鈉和edta為絡(luò)合劑，能夠使銅離子以較小的粒度均勻地沉積到第三改性材料表面，沉積的銅層不易脫落。

14、作為上述的飲用水抗菌吸附凈化材料的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：步驟（4）中，在引入銅后，再采用紫外線照射固體，得到飲用水抗菌吸附凈化材料。由此，紫外線(特別是uv-c光)能夠破壞微生物的dna或rna，達(dá)到較好的滅菌效果。

15、作為上述的飲用水抗菌吸附凈化材料的制備方法的進(jìn)一步改進(jìn)：還包括對(duì)碳材料進(jìn)行預(yù)處理，包括步驟：

16、采用有機(jī)溶劑對(duì)碳材料進(jìn)行一次浸泡；

17、采用弱堿性溶液對(duì)碳材料進(jìn)行二次浸泡；

18、采用強(qiáng)酸性溶液對(duì)碳材料進(jìn)行三次浸泡。

19、優(yōu)選地，每次浸泡時(shí)采用超聲進(jìn)行輔助處理；

20、每次浸泡的固液比為1g:(30～50)ml；

21、每次浸泡后收集固體并采用純水洗滌固體至中性；

22、一次浸泡采用丙酮、乙酸乙酯、正己烷中的至少一種，浸泡時(shí)間為30～150min；

23、二次浸泡采用ph為8～8.5的弱堿性溶液，浸泡時(shí)間為15～30min；

24、三次浸泡采用ph為2～2.5的強(qiáng)酸性溶液，浸泡時(shí)間為3～6min。

25、首先，通過一次浸泡去除碳材料表面的油污、雜質(zhì)或吸附的有機(jī)物等可能影響后續(xù)化學(xué)反應(yīng)的雜質(zhì)，顯著改善碳材料的表面物理狀態(tài)，提高反應(yīng)活性。其次，通過二次浸泡去除碳材料表面的部分弱酸性或酸性雜質(zhì)以及有機(jī)溶劑難以清除的微細(xì)雜質(zhì)，并且使碳材料表面產(chǎn)生少量的負(fù)電荷，提高碳材料表面對(duì)后續(xù)酸性基團(tuán)引入的親和力。先進(jìn)行有機(jī)溶劑和弱堿性溶液浸泡能夠在不強(qiáng)烈腐蝕碳材料的情況下去除雜質(zhì)，避免一開始用強(qiáng)酸處理帶來的過度損傷，保證碳材料的機(jī)械強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)完整性。最后使用通過強(qiáng)酸性溶液對(duì)碳材料表面進(jìn)行蝕刻和活化，增加表面粗糙度、親水性和反應(yīng)活性，表面粗糙度的增加可以提升凈化材料的比表面積，從而提升基團(tuán)引入量，進(jìn)而提升抗菌和吸附性能。

26、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明其次提供了飲用水抗菌吸附凈化材料，技術(shù)方案如下：

27、飲用水抗菌吸附凈化材料，采用上述的制備方法制備得到。

28、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明進(jìn)一步提供了飲用水凈化元件，技術(shù)方案如下：

29、飲用水凈化元件，具有上述的制備方法制備得到的飲用水抗菌吸附凈化材料。

30、綜上可知，本發(fā)明的飲用水抗菌吸附凈化材料的制備方法的工藝簡單可控，易于實(shí)施，所得凈化材料具有吸附、催化降解和抗菌三重凈化功能，穩(wěn)定性好，出水無新污染，非常適合于飲用水的凈化應(yīng)用，具有較好的實(shí)用性。

31、下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本說明書提供的發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施例做進(jìn)一步的說明.本說明書提供的發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施例附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本說明書提供的發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施例的實(shí)踐了解到。