專利名稱：一種銅鋅合金金屬納濾膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型凈水材料，特別是涉及一種銅鋅合金金屬納濾膜及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的發(fā)展和生活水平的提高，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求越來越高，清潔安全 的飲用水對(duì)人們的生活質(zhì)量的影響是不容忽視的。水是各類病菌傳播的主要載體，人類所 患疾病的80%與水污染有關(guān)。獲得干凈安全的飲用水已成為世界范圍內(nèi)的熱門議題。而另 一方面，水的污染卻是日趨嚴(yán)重，江河湖泊等地表水及部分地區(qū)的地下水都存在不同程度 的污染，水質(zhì)性的缺水問題已弓丨起人們的廣泛關(guān)注。飲用水中的主要污染物有可溶性的重金屬離子、砷離子、微量有機(jī)污染物、消毒副 產(chǎn)物、硝酸鹽、亞硝酸鹽及病原菌、病毒和病原微生物等。目前，被廣泛采用的凈水材料主要 有活性炭、分子篩、凱得菲(KDF)和納米濾膜等?；钚蕴渴且环N多孔徑的炭化物，有極豐富的孔隙構(gòu)造，具有良好的吸附特性，它的 吸附作用由物理及化學(xué)的吸附力而形成的，其外觀色澤呈黑色。活性炭的主要功能是去除 部分余氯及吸附異味，能凈化水質(zhì)，令水質(zhì)口感清甜?；钚蕴康闹饕煞莩颂恳酝?，還包 含了少量的氫、氮、氧，其結(jié)構(gòu)外形似以一個(gè)六邊形，由于不規(guī)則的六邊形結(jié)構(gòu)，確定了其多 體積及高表面積的特點(diǎn)，每克活性炭所具有的有比表面相當(dāng)于IOOOm2之多。凱得菲是高純度的銅/鋅合金顆粒，它通過微電化學(xué)氧化_還原反應(yīng)進(jìn)行水處理 工作，當(dāng)與水接觸時(shí)，合金中的兩種金屬在亞微觀尺度上構(gòu)成無數(shù)小的原電池系統(tǒng)，這種材 料在水中具有強(qiáng)大的反應(yīng)能力和極快的反應(yīng)速度，可以清除水中高達(dá)99%的氯和水中溶解 的鉛、汞、鎳、鉻等金屬離子和化合物。對(duì)抑制細(xì)菌、真菌、污垢、水藻的滋生效果卓著。中國專利ZL200610034167. 5公開一種多元金屬簇凈水材料及其制備方法和應(yīng) 用，將金屬銀、銅、鋅、稀土等金屬的化合物配置為水溶液后，將其加入到多孔材料中形成結(jié) 合體，再將結(jié)合體焙燒后，通入還原劑而獲得凈水材料的方法。該發(fā)明的不足之處在于引入 金屬源為這些金屬的化合物如硝酸銀，硫酸銅等容易將大量的有害的陰離子載留在多孔材 料中，將這種凈水材料去凈化水時(shí)，會(huì)使凈化后的水中NOf1、SO4-2等離子溶度大幅增加，使 凈化后的水質(zhì)變壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種銅鋅合金金屬納濾膜及其制備方法。本發(fā)明所述銅鋅合金金屬納濾膜的組分及其按質(zhì)量百分比的含量為銅40% 50%、鋅 50% 60% ；或銅80% 90%、鋅 20% 10%。本發(fā)明所述銅鋅合金金屬納濾膜的制備方法包括以下步驟1)將基材放入物理氣相沉積(PVD)真空設(shè)備中，抽真空，對(duì)基材清洗與活化；
在步驟1)中，所述基材可選自活性炭或陶瓷材料等；所述活性炭可選自顆粒、片 狀、碳棒或碳纖維等活性炭；所述陶瓷材料可選自陶瓷球、陶瓷片、陶瓷膜或陶瓷管等；所 述對(duì)基材清洗與活化，最好是抽真空至真空度達(dá)到KT2Pa時(shí)，對(duì)基材清洗與活化；所述活 化可采用等離子輝光進(jìn)行活化，活化的工藝條件可為離子源電流0. 3 0. 5A，偏壓80 150V，占空比50% 80%，氬氣流速10 100SCCM，氧氣流速10 150SCCM，爐內(nèi)真空壓力 0. 1 0. 3Pa，活化時(shí)間5 lOmin，以達(dá)到清潔及化活化基材表面的目的，提高抗菌除氯膜 與基材間的結(jié)合力。2)對(duì)基材進(jìn)行物理氣相沉積，在基材上鍍銅鋅合金納濾膜。在步驟2)中，所述進(jìn)行物理氣相沉積的方法可采用電弧法或中頻濺法等，所述電 弧法的工藝條件可為靶電源電流60 100A，偏壓80 150V，氬氣流速20 IOOSCCMjj^ 內(nèi)真空壓力0. 1 0. 3Pa，鍍膜時(shí)間10 20min ；所述中頻濺射法的工藝條件可為中頻電 源功率6 9kW，偏壓80 150V，氬氣流速20 100SCCM，爐內(nèi)真空壓力0. 1 0. 3Pa，鍍膜 時(shí)間10 20min ；所獲得的銅鋅合金納濾膜的厚度可為0. 1 0. 5 μ m，孔徑為10 20nm。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點(diǎn)1)本發(fā)明所制備的銅鋅合金金屬納濾膜具有抗菌除氯等功能，是一種新型的凈水 材料，不存在NCV1、SO4-2等離子，不會(huì)對(duì)水造成二次污染；對(duì)去除水中的余氯和有害重金屬 離子如鉛離子、汞離子、六價(jià)鉻、砷離子等效率高，效果好。通過標(biāo)準(zhǔn)加標(biāo)測試，余氯去除率 高達(dá)95%以上，重金屬離子Pb2+，Hg2+，Cd2+，Cr6+，As5+除去率高達(dá)99%以上，除菌抗菌率高 達(dá)99. 99%以上。2)本發(fā)明的生產(chǎn)工藝對(duì)環(huán)境友好，不會(huì)有廢水排放。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1以普通過濾陶瓷管為基材，一種銅鋅合金金屬納濾膜的制備工藝如下1)將普通過濾陶瓷管放入PVD真空設(shè)備中，進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到10_2時(shí)， 對(duì)普通過濾陶瓷管實(shí)施清洗與活化(等離子輝光)，其工藝條件為離子源電流0. 3A，偏壓 150V，占空比80%，氬氣流速100SCCM，氧氣流速150SCCM，爐內(nèi)真空壓力0. 3Pa，活化時(shí)間 lOmin，以達(dá)到清潔及化活化基材表面之目的，提高抗菌除氯膜與基材間的結(jié)合力。2)對(duì)普通過濾陶瓷片進(jìn)行PVD (物理氣相沉積)鍍具有抗菌除氯性能的銅鋅合金 納濾膜，其電弧法工藝條件靶電源電流60A，偏壓150V，氬氣流速30SCCM，爐內(nèi)真空壓力 0. lPa，鍍膜時(shí)間5min)；所獲得的抗菌除氯膜厚為200nm，孔徑為50 lOOnm。銅鋅合金納 濾膜的質(zhì)量組分為銅50%、鋅60%。此種新型銅鋅合金金屬納濾膜通過標(biāo)準(zhǔn)加標(biāo)測試，余氯去除率高達(dá)95 %以上，重 金屬離子Pb2+，Hg2+，Cd2+，Cr6+，As5+除去率高達(dá)99%以上，除菌抗菌率高達(dá)99. 99%以上。實(shí)施例2以普通過濾陶瓷片為基材，一種銅鋅合金金屬納濾膜的制備工藝如下1)將普通過濾陶瓷片放入PVD真空設(shè)備中，進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到10_2時(shí)，對(duì) 普通陶瓷管實(shí)施清洗與活化(等離子輝光)，其工藝條件為離子源電流0. 5A，偏壓150V，占 空比80%，氬氣流速10SCCM，氧氣流速50SCCM，爐內(nèi)真空壓力0. IPa,活化時(shí)間5min，以達(dá)到
4清潔及化活化基材表面之目的，提高抗菌除氯膜與基材間的結(jié)合力。2)對(duì)普通過濾陶瓷片進(jìn)行PVD (物理氣相沉積)鍍具有抗菌除氯性能的銅鋅合金 納濾膜，其電弧法工藝條件靶電源電流100A，偏壓80V，氬氣流速100SCCM，爐內(nèi)真空壓力 0. 3Pa，鍍膜時(shí)間20min)；所獲得的抗菌除氯膜厚為900nm，孔徑為50 lOOnm。銅鋅合金 納濾膜的質(zhì)量組分為銅82%、鋅18%。此種新型銅鋅合金金屬納濾膜通過標(biāo)準(zhǔn)加標(biāo)測試，余氯去除率高達(dá)95 %以上，重 金屬離子Pb2+，Hg2+，Cd2+，Cr6+，As5+除去率高達(dá)99%以上，除菌抗菌率高達(dá)99. 99%以上。實(shí)施例3以普通過濾陶瓷片為基材，一種銅鋅合金金屬納濾膜的制備工藝如下1)將普通過濾陶瓷片放入PVD真空設(shè)備中，進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到10_2時(shí)，對(duì) 普通陶瓷管實(shí)施清洗與活化(等離子輝光)，其工藝條件為離子源電流0. 3A，偏壓120V，占 空比70%，氬氣流速20SCCM，氧氣流速100SCCM，爐內(nèi)真空壓力0. 2Pa，活化時(shí)間8min，以達(dá) 到清潔及化活化基材表面之目的，提高抗菌除氯膜與基材間的結(jié)合力。2)對(duì)普通過濾陶瓷片進(jìn)行PVD (物理氣相沉積)鍍具有抗菌除氯性能的銅鋅銀合 金納濾膜，其頻濺射法工藝條件中頻電源功率6KW，偏壓100V，氬氣流速90SCCM，爐內(nèi)真空 壓力0. 2Pa，鍍膜時(shí)間5min)；所獲得的抗菌除氯膜厚為50nm，孔徑為20 50nm。銅鋅合金 納濾膜的質(zhì)量組分為銅48. 0%、鋅52. 0%。此種新型銅鋅合金金屬納濾膜通過標(biāo)準(zhǔn)加標(biāo)測試，余氯去除率高達(dá)95 %以上，重 金屬離子Pb2+，Hg2+，Cd2+，Cr6+，As5+除去率高達(dá)99%以上，除菌抗菌率高達(dá)99. 99%以上。實(shí)施例4以普通活性炭碳棒為基材，一種銅鋅合金金屬納濾膜的制備工藝如下1)將普通活性炭碳棒放入PVD真空設(shè)備中，進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到10_2時(shí)， 對(duì)普通活性炭碳棒實(shí)施清洗與活化(等離子輝光)，其工藝條件為離子源電流0. 4A，偏壓 100V，占空比70%，氬氣流速50SCCM，氧氣流速100SCCM，爐內(nèi)真空壓力0. 25Pa，活化時(shí)間 8min，以達(dá)到清潔及化活化基材表面之目的，提高抗菌除氯膜與基材間的結(jié)合力。2)對(duì)普通活性炭碳棒進(jìn)行PVD (物理氣相沉積)鍍具有抗菌除氯性能的銅鋅銀合 金納濾膜，其電弧法工藝條件靶電源電流80A，偏壓120V，氬氣流速40SCCM，爐內(nèi)真空壓力 0. 2Pa，鍍膜時(shí)間15min)；所獲得的抗菌除氯膜厚為300nm，孔徑為50 80nm。銅鋅合金納 濾膜的質(zhì)量組分為銅90%、鋅10%。此種新型銅鋅合金金屬納濾膜通過標(biāo)準(zhǔn)加標(biāo)測試，余氯去除率高達(dá)95 %以上，重 金屬離子Pb2+，Hg2+，Cd2+，Cr6+，As5+除去率高達(dá)99%以上，除菌抗菌率高達(dá)99. 99%以上。實(shí)施例5以普通活性炭碳片為基材，一種銅鋅合金金屬納濾膜的制備工藝如下1)將普通活性炭碳片放入PVD真空設(shè)備中，進(jìn)行抽真空，當(dāng)真空度達(dá)到10_2時(shí)，對(duì) 普通活性炭碳棒實(shí)施清洗與活化(等離子輝光)，其工藝條件為離子源電流0. 3A，偏壓90V， 占空比80%，氬氣流速30SCCM，氧氣流速90SCCM，爐內(nèi)真空壓力0. 2Pa，活化時(shí)間lOmin，以 達(dá)到清潔及化活化基材表面之目的，提高抗菌除氯膜與基材間的結(jié)合力。2)對(duì)普通活性炭碳片進(jìn)行PVD (物理氣相沉積)鍍具有抗菌除氯性能的銅鋅合 金，其中頻濺射法工藝條件中頻電源功率6KW，偏壓100V，氬氣流速90SCCM，爐內(nèi)真空壓力0. 2Pa，鍍膜時(shí)間lOmin)；所獲得的抗菌除氯膜厚為120nm，孔徑為20 70nm。銅鋅合金納 濾膜的質(zhì)量組分為銅48. 0%、鋅52. 0%。 此種新型銅鋅合金金屬納濾膜通過標(biāo)準(zhǔn)加標(biāo)測試，余氯去除率高達(dá)95 %以上，重 金屬離子Pb2+，Hg2+，Cd2+，Cr6+，As5+除去率高達(dá)99%以上，除菌抗菌率高達(dá)99. 99%以上。
權(quán)利要求
1.一種銅鋅合金金屬納濾膜，其特征在于其組分及其按質(zhì)量百分比的含量為銅40% 50%、鋅50% 60% ；或銅 80% 90%、鋅 20% 10%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種銅鋅合金金屬納濾膜的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)將基材放入物理氣相沉積真空設(shè)備中，抽真空，對(duì)基材清洗與活化；2)對(duì)基材進(jìn)行物理氣相沉積，在基材上鍍銅鋅合金納濾膜。
3.如權(quán)利要求2所述的一種銅鋅合金金屬納濾膜的制備方法，其特征在于在步驟1) 中，所述基材選自活性炭或陶瓷材料。
4.如權(quán)利要求3所述的一種銅鋅合金金屬納濾膜的制備方法，其特征在于所述活性炭 選自顆?；钚蕴?、片狀活性炭、碳棒活性炭或碳纖維活性炭。
5.如權(quán)利要求3所述的一種銅鋅合金金屬納濾膜的制備方法，其特征在于所述陶瓷材 料選自陶瓷球、陶瓷片、陶瓷膜或陶瓷管。
6.如權(quán)利要求2所述的一種銅鋅合金金屬納濾膜的制備方法，其特征在于在步驟1) 中，所述對(duì)基材清洗與活化，是抽真空至真空度達(dá)到10-2 時(shí)，對(duì)基材清洗與活化。
7.如權(quán)利要求6所述的一種銅鋅合金金屬納濾膜的制備方法，其特征在于所述活化 采用等離子輝光進(jìn)行活化，活化的工藝條件為離子源電流0. 3 0. 5A，偏壓80 150V，占 空比50% 80%，氬氣流速10 100SCCM，氧氣流速10 150SCCM，爐內(nèi)真空壓力0. 1 0. 3Pa，活化時(shí)間5 lOmin。
8.如權(quán)利要求2所述的一種銅鋅合金金屬納濾膜的制備方法，其特征在于在步驟2) 中，所述進(jìn)行物理氣相沉積的方法采用電弧法或中頻濺法。
9.如權(quán)利要求8所述的一種銅鋅合金金屬納濾膜的制備方法，其特征在于所述電弧法 的工藝條件為靶電源電流60 100A，偏壓80 150V，氬氣流速20 100SCCM，爐內(nèi)真空 壓力0. 1 0. 3Pa，鍍膜時(shí)間10 20min。
10.如權(quán)利要求8所述的一種銅鋅合金金屬納濾膜的制備方法，其特征在于所述中頻 濺射法的工藝條件為中頻電源功率6 9kW，偏壓80 150V，氬氣流速20 100SCCM，爐 內(nèi)真空壓力0. 1 0. 3Pa，鍍膜時(shí)間10 20min ；所獲得的銅鋅合金納濾膜的厚度為0. 1 0. 5 μ m，孔徑為 10 20nm。
全文摘要
一種銅鋅合金金屬納濾膜及其制備方法，涉及一種新型凈水材料。其組分為銅40％～50％、鋅50％～60％；或銅80％～90％、鋅20％～10％。制備時(shí)，將基材放入物理氣相沉積真空設(shè)備中抽真空，對(duì)基材清洗與活化；對(duì)基材進(jìn)行物理氣相沉積，在基材上鍍銅鋅合金納濾膜。具有抗菌除氯等功能，不存在NO3-1、SO4-2等離子，不會(huì)對(duì)水造成二次污染；對(duì)去除水中的余氯和有害重金屬離子如鉛離子、汞離子、六價(jià)鉻、砷離子等效率高，效果好。余氯去除率高達(dá)95％以上，重金屬離子Pb2+，Hg2+，Cd2+，Cr6+，As5+除去率高達(dá)99％以上，除菌抗菌率高達(dá)99.99％以上。生產(chǎn)工藝對(duì)環(huán)境友好，不會(huì)有廢水排放。
文檔編號(hào)C23C14/32GK102145261SQ20111002105
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2011年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月18日
發(fā)明者余水, 李明仁, 鄧小輝 申請(qǐng)人:廈門建霖工業(yè)有限公司