專利名稱：一種水處理用過濾殺菌沙石的制備及其應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理和水資源保護(hù)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水處理用過濾殺菌沙石的制備及其應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
自《斯德哥爾摩國際公約》之后，全球?qū)τ袡C(jī)化學(xué)污染與排放越來越關(guān)注，特別對地下水資源和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)日趨重視。據(jù)不完全統(tǒng)計，全球每天消耗各類化學(xué)殺菌劑約10萬噸，多數(shù)為一次性使用的、帶有殘留排放的溶水性殺菌劑，品種多達(dá)100余種，常用的有季銨鹽、二氧化氯等，其中耗
用量最大是油田回注水殺菌、自來水廠、污水處理、游泳池及工業(yè)循環(huán)用水，使用方法多采用直接投加方式，當(dāng)殺菌結(jié)束后，含殘留的化學(xué)殺菌劑的污水即直接排放，一部分滲透到地下，使地下水資源受到污染；一部分排放到江河、湖泊，使水和生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重污染。眾所周知，傳統(tǒng)水的殺菌方式及技術(shù)為二氧化氯。沙石很早以前就被人們用于自來水廠的水過濾與凈化。但是，沙石本身只有過濾作用，并不具備殺菌作用。用“硅藻土”作關(guān)鍵詞在中國國家知識產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站檢索過濾殺菌材料，見硅藻土專利文獻(xiàn)1497件，涉及水凈化、過濾、脫色、污水處理、載體及濾芯的應(yīng)用，具有表面殺菌的硅藻土材料較少。除公開的中國江蘇迅揚(yáng)環(huán)保新材料有限公司和王雪平共同發(fā)明的CN 102388910A無殘留硅藻土殺菌材料外的制備方法及其應(yīng)用，另有申請?zhí)枮?00880118002. 3美國3M創(chuàng)新有限公司發(fā)明的季銨鹽與硅藻土表面鍵合的“抗微生物基質(zhì)和過濾系統(tǒng)”專利，經(jīng)技術(shù)比對分析發(fā)現(xiàn)，美國3M創(chuàng)新有限公司發(fā)明的“抗微生物基質(zhì)和過濾系統(tǒng)”專利所述季銨鹽與本發(fā)明所用季銨鹽具有本質(zhì)上的區(qū)別，具體如下
(I)本發(fā)明所用的載體與美國3M創(chuàng)新有限公司的CN101918327A發(fā)明和江蘇迅揚(yáng)環(huán)保新材料公司的CN 102388910A無殘留硅藻土殺菌材料外的制備方法及其應(yīng)用不同，本發(fā)明所用載體為河沙、海沙或沙石，CN101918327A和CN 102388910A所用載體均為硅藻土。(2)本發(fā)明所用有機(jī)硅季銨鹽與CN101918327A “抗微生物基質(zhì)和過濾系統(tǒng)”專利中所述(所用)的聚(甲基二烯丙基胺環(huán)氧氯丙烷)完全不同，本發(fā)明所用的是三甲氧基硅烷基季銨鹽，分子式為[(CH3O) 3Si-(CH2) 3-N (CH3) 2-C14H29] +Cl —和[(CH3O) 3Si_ (CH2) 3_N (CH3) 2_CI8H37]+Cl
;公開的CN101918327A “抗微生物基質(zhì)和過濾系統(tǒng)”專利所用的是聚(甲基二烯丙基胺
環(huán)氧氯丙烷)季銨鹽。(3)選用的殺菌活性基團(tuán)及鍵合機(jī)理也不同。“抗微生物基質(zhì)和過濾系統(tǒng)”專利中所用的聚(甲基二烯丙基胺環(huán)氧氯丙烷)鍵合活性基團(tuán)是環(huán)氧丙基，與基質(zhì)表面的羥基發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，從而達(dá)到與基質(zhì)表面形成化學(xué)鍵合，而本發(fā)明所用的活性基團(tuán)是有機(jī)硅甲氧基(Si-OCH3)與載體表面的羥基(-0H)發(fā)生反應(yīng)形成化學(xué)鍵合。(4)本發(fā)明所用的季銨鹽與CN101918327A “抗微生物基質(zhì)和過濾系統(tǒng)”專利中所述(所用)的聚(甲基二烯丙基胺環(huán)氧氯丙烷)季銨鹽另一個不同點(diǎn)是，所用有機(jī)硅季銨鹽為十四和十八兩個不同碳鏈的組合物，化學(xué)式為[(CH3O)3Si-(CH2)3-N(CH3)2-C14H29]+Cl—和[(CH3O) 3Si-(CH2) 3-N (CH3) 2-C18H37] +Cl —。中國發(fā)明專利申請?zhí)枮?00910116063. 2“耐高溫?zé)o機(jī)抗菌材料及其制備方法”，經(jīng)技術(shù)比對分析發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)是以硅藻土為載體負(fù)載金屬離子類抗菌劑，與本發(fā)明無關(guān)。由北京仁創(chuàng)科技集團(tuán)有限公司申請的中國發(fā)明專利200910166349. 1，其發(fā)明內(nèi)容涉及透水過濾沙及透水磚，但是，沙子表面沒有殺菌功能。除外，中國CCTV-走近科學(xué)欄目曾播出《水池里的蹊蹺事》報道北京仁創(chuàng)科技集團(tuán)有限公司生產(chǎn)新型透水磚，以及中華工商時報2011年9月20日報道《秦升益讓山里人喝上干凈的水》，其中涉及用透水沙過濾水，讓水體保鮮……。但是，經(jīng)技術(shù)比對和分析，北京仁創(chuàng)科技集團(tuán)有限公司所研制和生產(chǎn)的透水材料或透水磚及蓄水材料、蓄水池沒有殺菌功能，不能阻止微生物的滋生，所以，無法實(shí)現(xiàn)水體的長期“保鮮”。 綜上所述，經(jīng)專利查新和互聯(lián)網(wǎng)查新，至今未見有“抗菌沙石”制備水體過濾殺菌材料的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是通過在河沙、海沙(石)表面有機(jī)硅季銨鹽殺菌分子，使沙(石)表面產(chǎn)生不溶于水的過濾殺菌作用，主要用于飲用水、工業(yè)循環(huán)水、水產(chǎn)養(yǎng)殖水、污水的深度凈化及家庭觀賞魚(水)過濾殺菌與凈化，以解決水處理用化學(xué)殺菌劑的殘留難題。本發(fā)明的另一個目的是提供一種沙(石)表面鍵合有機(jī)硅季銨鹽C14、C18殺菌分子的制備方法及應(yīng)用。本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)
一種水處理用過濾殺菌沙石的制備方法，其步驟如下
(一)載體的選用與制備，
載體為沙石，所述的沙石為河沙、海沙或者河卵石，沙石的粒徑和級配范圍在O. 07毫米 20毫米，將沙石沖洗干凈，去除泥土雜質(zhì)，然后加熱干燥，控制沙石含水率不大于1%，備用;
(二)載體表面殺菌分子的選用與制備，
選用碳鏈為十四和十八的有機(jī)硅季銨鹽，C14有機(jī)硅季銨鹽化學(xué)式為[(CH3O)3Si-(CH2)3-N (CH3) 2-C14H29] +Cl — ;C18 有機(jī)硅季銨鹽化學(xué)式為[(CH3O) 3Si_ (CH2) 3_N (CH3) 2_C18H37] +Cl —，兩者的使用配合重量比為1:0. 5-1，然后用去離子水或蒸餾水稀釋至O. 3-1%濃度，用電位滴定法標(biāo)定，制成有機(jī)硅季銨鹽組合物作為殺菌劑，備用，碳鏈為十四和十八的有機(jī)硅季銨鹽為江蘇迅揚(yáng)環(huán)保新材料有限公司生產(chǎn)；
(三)殺菌劑與載體的用量比，
有機(jī)硅季銨鹽組合物的用量為沙石重量的5-20% ;即IOOKg沙石使用5-10Kg濃度為O. 3-1%的有機(jī)硅季銨鹽組合物；
(四)載體表面預(yù)處理劑及方法，
將洗凈并干燥后的沙石放入攪拌機(jī)內(nèi)，使攪拌容器處于旋轉(zhuǎn)攪拌狀態(tài)，再用噴槍將商品名為KH-550 Y -氨丙基三乙氧基硅烷樹脂、有效濃度為O. 2-1%的稀釋液均勻噴入攪拌機(jī)內(nèi)，對沙石表面進(jìn)行樹脂預(yù)處理，再經(jīng)100-140°C干燥固化5-15min，備用，每100公斤沙子耗用KH-550 y -氨丙基三乙氧基硅烷樹脂、有效濃度為O. 2-1%的稀釋液20-40公斤；
(五)載體表面殺菌分子的負(fù)載(鍵合)，
將經(jīng)樹脂預(yù)處理后的沙石投放到攪拌容器內(nèi)，使攪拌容器處于旋轉(zhuǎn)攪拌狀態(tài)，然后將有機(jī)硅季銨鹽組合物噴到攪拌容器內(nèi)，使沙石表面獲得均勻的有機(jī)硅季銨鹽組合物分子膜，取出干燥，溫度為80-100°C，時間為5-20min，控制含水率在彡1% ;之后，再于90_120°C進(jìn)行交聯(lián)固化，時間為3-10min，即得本發(fā)明過濾殺菌沙石初級品；
(六)表面洗脫，
將所得過濾殺菌沙石初級品置于超聲波容器中，加入去離子水，以淹沒沙石為宜，超聲波的頻率為45-lOOKHz，時間為3-10min，通過超聲洗脫，再用去離子水沖洗2遍，再經(jīng)超聲洗脫干燥后即得本發(fā)明所述過濾殺菌沙石成品。
所述的制備方法,對過濾殺菌沙石成品進(jìn)行級配,將O. 07mm 20mm的沙石由細(xì)至粗分層排列，其中，粒徑為5_20mm的沙石為I級過濾層，5mm占40%, 20mm占60% ;2mm IOmm的沙石為2級過濾層，2mm占40%, IOmm占60% ；0. 5mm 5mm的沙石為3級過濾層，O. 5mm占70%, 5mm 占 30% ；0. 07mm O. 5mm 的沙子為 4 級過濾層，O. 07mm 占 600%，O. 5mm 占 40%。所述的水處理用過濾殺菌沙石的應(yīng)用方法，以待處理的水容量計算過濾殺菌沙石的用量，用量為1-3%重量比，即每IOOKg水加入l_3Kg過濾殺菌沙石。使用1-6個月后,可將表面殺菌沙石材料取出，經(jīng)反沖洗后繼續(xù)使用，一般情況下，本發(fā)明的沙石殺菌材料可重復(fù)使用2-3年，使用成本低廉。所述的水處理用過濾殺菌沙石的應(yīng)用方法，水與過濾殺菌沙石表面接觸，即可實(shí)現(xiàn)無殘留殺菌的目的。所述的水處理用過濾殺菌沙石的應(yīng)用方法，將過濾殺菌沙石鋪放在高出水底面Im的支撐濾網(wǎng)上，可對水中的細(xì)菌起到抑制和殺滅作用。該方法尤其適用于水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)。所述的水處理用過濾殺菌沙石的應(yīng)用方法，將過濾殺菌沙石置于循環(huán)水容器中，循環(huán)水容器中配置震動器，震動頻率40-100KHZ，每隔3h開機(jī)震動20-40min，即可達(dá)到無殘留殺菌的目的。經(jīng)超聲洗脫和稱重分析，可證明有機(jī)硅季銨鹽組合物中的C14、C18分子已接枝(鍵合)到沙石的表面，形成穩(wěn)定的殺菌分子膜，接枝率為50 % 150%。本發(fā)明所制表面殺菌沙石材料的顯著特點(diǎn)是，沙石表面上的殺菌分子不易脫落，無殘留。通過合理的級配，沙石既具有高效的殺菌作用，同時又具有凈水功能，可重復(fù)使用，由此可替代傳統(tǒng)的水處理用化學(xué)殺菌劑及使用方法。本發(fā)明與金屬銀離子抗菌材料的性能對比
取金屬銀離子抗菌材料10 g ;取本發(fā)明O. 07mm表面殺菌沙石材料10g，分別放入兩個50L容器內(nèi)并加入30L無菌蒸餾水，同時加入Iml大腸桿菌菌懸液，將兩個對比容器同時放在磁力攪拌器上，轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/min,攪拌時間30min,然后檢測兩個容器內(nèi)的細(xì)菌減少率，結(jié)果為金屬銀離子的殺菌率為27% ;本發(fā)明的表面殺菌沙石材料的殺菌率為99. 99%。本發(fā)明與普通季銨鹽的殘留對比
取1227季銨鹽殺菌劑10ml，有效含量O. 3% ;取本發(fā)明表面殺菌沙石材料10g，有效含量O. 3%，分別放入兩個50L容器內(nèi)并加入30L無菌蒸餾水，同時加入Iml大腸桿菌菌懸液，將兩個對比容器同時放在磁力攪拌器上，轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/min，時間30min，然后檢測兩個容器內(nèi)的細(xì)菌減少率，結(jié)果為1227季銨鹽的殺菌率為99. 99%，本發(fā)明的表面殺菌沙石材料的殺菌率同為99. 90%。二者的殺菌效果相當(dāng)。但是，用電位滴定法對容器內(nèi)的水進(jìn)行了氯離子滴定測試，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，經(jīng)表面殺菌沙石材料處理后的水溶液中未檢測到季銨鹽氯離子，而經(jīng)1227季銨鹽殺菌處理后的水溶液中檢測到O. 27%殘留季銨鹽。本發(fā)明是一種無殘留的沙石表面殺菌材料，它是在沙石表面鍵合有機(jī)硅季銨鹽C14、C18殺菌分子。鑒于本發(fā)明無殘留的特點(diǎn)，本發(fā)明可廣泛用于自來水、飲用水、工業(yè)循環(huán)水、污水深度處理、游泳池、水產(chǎn)養(yǎng)殖的無殘留殺菌，對減少化學(xué)殺菌劑的使用量和保護(hù)水資源具有重要和現(xiàn)實(shí)的意義。
具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。無殘留河沙石殺菌材料制備方法實(shí)施例I : 第一步清洗沙子。用孔徑O. 07毫米 I毫米網(wǎng)篩，篩取IOOKg河沙，先用自來水沖洗沙子，去除泥土雜質(zhì)，然后放入帶鼓風(fēng)加熱爐中干燥，控制沙子的含水率小于1%，備用。第二步表面預(yù)處理。取清洗并干燥后的河沙100公斤放入攪拌機(jī)內(nèi)，使攪拌容器處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，再用噴槍將商品名為KH-550 Y -氨丙基三乙氧基硅烷樹脂、有效濃度為O. 5%的稀釋液噴入攪拌機(jī)內(nèi)，用量為20公斤，攪拌混合均勻后，取出，然后放入帶旋轉(zhuǎn)的電加熱干燥機(jī)內(nèi)，經(jīng)120°C加溫固化15min，備用。第三步制備表面用殺菌分子。將碳鏈為十四和十八的有機(jī)硅季銨鹽，按I :0. 5的重量比混合，即IKg碳鏈為十四的有機(jī)硅季銨鹽混合O. 5Kg碳鏈為十八的有機(jī)硅季銨鹽，然后用蒸餾水稀釋至O. 5%濃度,用電位滴定法滴定,備用。第四步將預(yù)處理后的沙子放入帶電加熱和攪拌的容器內(nèi)，用O. 5%濃度的有機(jī)硅季銨鹽組合物10公斤，用噴槍噴入旋轉(zhuǎn)式混合容器內(nèi)，使沙子表面獲得均勻的有機(jī)硅季銨鹽組合物分子膜，旋轉(zhuǎn)攪拌15min，取出，再放入溫度為80°C的鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥20min，含水率控制在< 1%。然后，再將溫度升到120°C，交聯(lián)固化lOmin，即得本發(fā)明初級產(chǎn)品，備用。第五步將所得無殘留過濾殺菌沙初級品加入一個超聲波容器中，加入去離子水，以淹沒沙子為宜，超聲波的頻率為45KHz，時間為lOmin。通過超聲波洗脫，再用去離子水沖洗2遍，以洗脫表面結(jié)合不穩(wěn)定的殺菌分子，避免使用時在水中產(chǎn)生殘留。經(jīng)超聲洗脫干燥后，即得本發(fā)明所述無殘留過濾殺菌沙成品。采用電子天平稱重法測定，證明有機(jī)硅季銨鹽中的殺菌分子已接枝到沙石表面，接枝率達(dá)60%。采用電位滴定法檢測水溶液，水中無氯離子。采用AATCC-100《燒瓶震蕩試驗(yàn)法》試驗(yàn)本發(fā)明表面殺菌河沙的效果，震蕩作用5min，震蕩頻率為每分鐘45KHz，對水中大腸桿菌殺滅率達(dá)100%。
無殘留海沙(石)殺菌材料制備方法實(shí)施例2
第一步清洗沙子。用孔徑O. 08mm、0. 5mm、5. Omm> 10mm>20mm網(wǎng)篩，分別制備O. 08mm、O. 5mm、I. Omm海沙；粒徑5mm、20mm為河卵石，其中，粒徑為O. 08mm沙子占40%, O. 5mm沙子占20%, 5mm沙子占5%, I. Omm沙子占5%, 5mm>20mm河卵石各占15%。篩取IOOKg河沙，先用自來水沖洗，去除泥土雜質(zhì)，然后放入帶鼓風(fēng)加熱爐中干燥，控制沙石的含水率小不大于1%，備用。第二步表面預(yù)處理。取清洗并干燥后的沙石100公斤放入攪拌機(jī)內(nèi)，使攪拌容器處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，用噴槍將KH-550 Y -氨丙基三乙氧基硅烷樹脂、有效濃度為O. 5%的稀釋液噴入攪拌機(jī)內(nèi)，用量為20公斤，攪拌混合均勻后取出，然后放入帶旋轉(zhuǎn)的電加熱干燥機(jī)內(nèi)，經(jīng)120°C加溫固化15min，備用。第三步制備表面用殺菌分子。將碳鏈為十四和十八的有機(jī)硅季銨鹽，按I :1的重量比混合，即IKg碳鏈為十四的有機(jī)硅季銨鹽混合IKg碳鏈為十八的有機(jī)硅季銨鹽，然后用蒸餾水稀釋至O. 4%的濃度，用電位滴定法滴定，備用。第四步將預(yù)處理后的沙石放入帶電加熱和攪拌的容器內(nèi)，用O. 4%濃度的有機(jī)硅季銨鹽組合物10公斤，用噴槍噴入混合容器內(nèi)，使沙石表面獲得均勻的有機(jī)硅季銨鹽組合物，旋轉(zhuǎn)攪拌15min，取出，再轉(zhuǎn)入溫度為90°C的鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥20min，含水率控制在(1%。然后，再將溫度升到120°C，交聯(lián)固化lOmin，即得本發(fā)明初級產(chǎn)品，備用。第五步將所得無殘留過濾殺菌沙石初級品加入一個超聲波容器中，加入去離子 水，以淹沒沙石為宜，超聲波的頻率為80KHz，時間為4min，通過超聲波洗脫，用去離子水沖洗2遍，洗脫表面結(jié)合不穩(wěn)定的殺菌分子，避免使用時在水中產(chǎn)生殘留。經(jīng)超聲洗脫和干燥后，即得本發(fā)明所述無殘留過濾殺菌沙石混合物成品。采用電子天平稱重法測定，證明有機(jī)硅季銨鹽中的殺菌分子已接枝到沙石表面，接枝率達(dá)65%。采用電位滴定法檢測放有沙石的水溶液，水中無氯離子。采用AATCC-100《燒瓶震蕩試驗(yàn)法》試驗(yàn)本發(fā)明表面殺菌沙石材料的效果，震蕩作用3min，震蕩頻率為每分鐘45KHz，對水中金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的殺滅率達(dá)100%。無殘留河沙石殺菌材料制備方法實(shí)施例3
第一步清洗沙子。用孔徑O. 07毫米 I毫米網(wǎng)篩，篩取IOOKg河沙，先用自來水沖洗沙子，去除泥土雜質(zhì)，然后放入帶鼓風(fēng)加熱爐中干燥，控制沙子的含水率小于1%，備用。第二步表面預(yù)處理。取清洗并干燥后的河沙100公斤放入攪拌機(jī)內(nèi)，使攪拌容器處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，再用噴槍將商品名為KH-550 Y -氨丙基三乙氧基硅烷樹脂、有效濃度為O. 2%的稀釋液噴入攪拌機(jī)內(nèi)，用量為40公斤，攪拌混合均勻后，取出，然后放入帶旋轉(zhuǎn)的電加熱干燥機(jī)內(nèi)，經(jīng)100°c加溫固化lOmin，備用。第三步制備表面用殺菌分子。將碳鏈為十四和十八的有機(jī)硅季銨鹽，按I :1的重量比混合，即IKg碳鏈為十四的有機(jī)硅季銨鹽混合IKg碳鏈為十八的有機(jī)硅季銨鹽，然后用蒸餾水稀釋至1%濃度，用電位滴定法滴定，備用。第四步將預(yù)處理后的沙子放入帶電加熱和攪拌的容器內(nèi)，用1%濃度的有機(jī)硅季銨鹽組合物5公斤，用噴槍噴入旋轉(zhuǎn)式混合容器內(nèi)，使沙子表面獲得均勻的有機(jī)硅季銨鹽組合物分子膜，旋轉(zhuǎn)攪拌lOmin，取出，再放入溫度為100°C的鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干lOmin，含水率控制在< 1%。然后，再將溫度升到100°C，交聯(lián)固化3min，即得本發(fā)明初級產(chǎn)品，備用。第五步將所得無殘留過濾殺菌沙初級品加入一個超聲波容器中，加入去離子水，以淹沒沙子為宜，超聲波的頻率為ΙΟΟΚΗζ，時間為5min。通過超聲波洗脫，再用去離子水沖洗2遍，以洗脫表面結(jié)合不穩(wěn)定的殺菌分子，避免使用時在水中產(chǎn)生殘留。經(jīng)超聲洗脫干燥后，即得本發(fā)明所述無殘留過濾殺菌沙成品。采用電子天平稱重法測定，證明有機(jī)硅季銨鹽中的殺菌分子已接枝到沙石表面，接枝率達(dá)60%。采用電位滴定法檢測水溶液，水中無氯離子。采用AATCC-100《燒瓶震蕩試驗(yàn)法》試驗(yàn)本發(fā)明表面殺菌河沙的效果，震蕩作用5min，震蕩頻率為每分鐘45KHz，對水中大腸桿菌殺滅率達(dá)100%。無殘留海沙(石)殺菌材料制備方法實(shí)施例4
第一步清洗沙子。用孔徑O. 08mm、0. 5mm、5. Omm> 10mm>20mm網(wǎng)篩，分別制備O. 08mm、O. 5mm、I. Omm海沙；粒徑5mm、20mm為河卵石，其中，粒徑為O. 08mm沙子占40%, O. 5mm沙子占20%, 5mm沙子占5%, I. Omm沙子占5%, 5mm>20mm河卵石各占15%。篩取IOOKg河沙，先用自來水沖洗，去除泥土雜質(zhì)，然后放入帶鼓風(fēng)加熱爐中干燥，控制沙石的含水率小不大于1%，備用。第二步表面預(yù)處理。取清洗并干燥后的沙石100公斤放入攪拌機(jī)內(nèi)，使攪拌容器處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，用噴槍將KH-550 Y -氨丙基三乙氧基硅烷樹脂、有效濃度為1%的稀釋液噴入攪拌機(jī)內(nèi)，用量為30公斤，攪拌混合均勻后取出，然后放入帶旋轉(zhuǎn)的電加熱干燥機(jī)內(nèi)，經(jīng)140°C加溫固化5min，備用。 第三步制備表面用殺菌分子。將碳鏈為十四和十八的有機(jī)硅季銨鹽，按I :0. 8的重量比混合，即IKg碳鏈為十四的有機(jī)硅季銨鹽混合O. SKg碳鏈為十八的有機(jī)硅季銨鹽，然后用蒸餾水稀釋至O. 3%的濃度，用電位滴定法滴定，備用。第四步將預(yù)處理后的沙石放入帶電加熱和攪拌的容器內(nèi)，用O. 3%濃度的有機(jī)硅季銨鹽組合物20公斤，用噴槍噴入混合容器內(nèi)，使沙石表面獲得均勻的有機(jī)硅季銨鹽組合物，旋轉(zhuǎn)攪拌IOmin,取出，再轉(zhuǎn)入溫度為80°C的鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥5min,含水率控制在(1%。然后，再將溫度升到90°C，交聯(lián)固化8min，即得本發(fā)明初級產(chǎn)品，備用。第五步將所得無殘留過濾殺菌沙石初級品加入一個超聲波容器中，加入去離子水，以淹沒沙石為宜，超聲波的頻率為ΙΟΟΚΗζ，時間為3min，通過超聲波洗脫，用去離子水沖洗2遍，洗脫表面結(jié)合不穩(wěn)定的殺菌分子，避免使用時在水中產(chǎn)生殘留。經(jīng)超聲洗脫和干燥后，即得本發(fā)明所述無殘留過濾殺菌沙石混合物成品。采用電子天平稱重法測定，證明有機(jī)硅季銨鹽中的殺菌分子已接枝到沙石表面，接枝率達(dá)65%。采用電位滴定法檢測放有沙石的水溶液，水中無氯離子。采用AATCC-100《燒瓶震蕩試驗(yàn)法》試驗(yàn)本發(fā)明表面殺菌沙石材料的效果，震蕩作用3min，震蕩頻率為每分鐘45KHz，對水中金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的殺滅率達(dá)100%。應(yīng)用實(shí)施例I :
試驗(yàn)組樣品的制備取表面殺菌河沙材料lOOKg，粒徑O. 1-0. 8，裝入一直徑為I米的筒狀容器里，備用?？瞻讓φ战M樣品的制備取普通河沙lOOKg，非殺菌性能，粒徑O. 1-0. 8，裝入直徑為200mm、高度500mm的筒狀容器底部，備用。按照中國GB15979-2002《一次性衛(wèi)生用品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》附錄3殺菌試驗(yàn)方法，將Iml大腸桿菌菌懸液加入到1000毫升無菌蒸懼水中，制成含大腸桿菌的混合水溶液,500ml倒入筒狀容器表面殺菌河沙材料上，500ml倒入空白對照組樣品(普通河沙上)，讓含菌的水溶液分別透過表面殺菌河沙和非殺菌性河沙，流入一三角燒瓶內(nèi)，每分鐘流速100，然后用吸管從燒瓶內(nèi)吸取水溶液，作為試樣樣品。結(jié)果表明，表面殺菌河沙的過濾殺菌率為99. 99% ;空白對照為非抗菌的普通沙，殺菌率為0，見表I。表I
權(quán)利要求
1.一種水處理用過濾殺菌沙石的制備方法，其特征在于步驟如下 (一)載體的選用與制備， 載體為沙石，所述的沙石為河沙、海沙或者河卵石，沙石的粒徑和級配范圍在O. 07毫米 20毫米，將沙石沖洗干凈，去除泥土雜質(zhì)，然后加熱干燥，控制沙石含水率不大于1%，備用; (二)載體表面殺菌分子的選用與制備， 選用碳鏈為十四和十八的有機(jī)硅季銨鹽，C14有機(jī)硅季銨鹽化學(xué)式為[(CH3O)3Si-(CH2)3-N (CH3) 2-C14H29] +Cl — ;C18 有機(jī)硅季銨鹽化學(xué)式為[(CH3O) 3Si_ (CH2) 3_N (CH3) 2_C18H37] +Cl —，兩者的使用配合重量比為1:0. 5-1，然后用去離子水或蒸餾水稀釋至O. 3-1%濃度，用電位滴定法標(biāo)定，制成有機(jī)硅季銨鹽組合物作為殺菌劑，備用； (三)殺菌劑與載體的用量比， 有機(jī)娃季銨鹽組合物的用量為沙石重量的5-20% ； (四)載體表面預(yù)處理劑及方法， 將洗凈并干燥后的沙石放入攪拌機(jī)內(nèi)，使攪拌容器處于旋轉(zhuǎn)攪拌狀態(tài)，再用噴槍將商品名為KH-550 Y -氨丙基三乙氧基硅烷樹脂、有效濃度為O. 2-1%的稀釋液均勻噴入攪拌機(jī)內(nèi)，對沙石表面進(jìn)行樹脂預(yù)處理，再經(jīng)100-140°C干燥固化5-15min，備用，每100公斤沙子耗用KH-550 Y -氨丙基三乙氧基硅烷樹脂、有效濃度為O. 2-1%的稀釋液20-40公斤； (五)載體表面殺菌分子的負(fù)載， 將經(jīng)樹脂預(yù)處理后的沙石投放到攪拌容器內(nèi)，使攪拌容器處于旋轉(zhuǎn)攪拌狀態(tài)，然后將有機(jī)硅季銨鹽組合物噴到攪拌容器內(nèi)，使沙石表面獲得均勻的有機(jī)硅季銨鹽組合物分子膜，取出干燥，溫度為80-100°C，時間為5-20min，控制含水率在彡1% ;之后，再于90_120°C進(jìn)行交聯(lián)固化，時間為3-10min，即得本發(fā)明過濾殺菌沙石初級品； (六)表面洗脫， 將所得過濾殺菌沙石初級品置于超聲波容器中，加入去離子水，以淹沒沙石為宜，超聲波的頻率為45-lOOKHz，時間為3-10min，通過超聲洗脫，再用去離子水沖洗2遍，再經(jīng)超聲洗脫干燥后即得本發(fā)明所述過濾殺菌沙石成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水處理用過濾殺菌沙石的制備方法，其特征在于對過濾殺菌沙石成品進(jìn)行級配，將O. 07mm 20mm的沙石由細(xì)至粗分層排列，其中，粒徑為5_20mm的沙石為I級過濾層，5mm占40%, 20mm占60% ；2mm IOmm的沙石為2級過濾層，2mm占40%,10mm 占 60% ；0. 5mm 5mm 的沙石為 3 級過濾層，O. 5mm 占 70%, 5mm 占 30% ；0. 07mm O. 5mm的沙子為4級過濾層，O. 07mm占600%，O. 5mm占40%。
3.—種水處理用過濾殺菌沙石的應(yīng)用方法，其特征在于以待處理的水容量計算過濾殺菌沙石的用量，用量為1-3%重量比，即每IOOKg水加入l-3Kg過濾殺菌沙石。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水處理用過濾殺菌沙石的應(yīng)用方法，其特征在于水與過濾殺菌沙石表面接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水處理用過濾殺菌沙石的應(yīng)用方法，其特征在于將過濾殺菌沙石鋪放在高出水底面Im的支撐濾網(wǎng)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水處理用過濾殺菌沙石的應(yīng)用方法，其特征在于將過濾殺菌沙石置于循環(huán)水容器中，循環(huán)水容器中配置震動器，震動頻率40-100KHZ，每隔3h開機(jī)震動20——40min。
全文摘要
本發(fā)明屬于水處理和水資源保護(hù)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種水處理用過濾殺菌沙石的制備及其應(yīng)用方法，解決了水處理用化學(xué)殺菌劑的殘留難題。制備方法步驟載體的選用與制備，載體表面殺菌分子的選用與制備，載體表面預(yù)處理，載體表面殺菌分子的負(fù)載，表面洗脫。應(yīng)用方法，每100Kg水加入1-3Kg過濾殺菌沙石。本的顯著特點(diǎn)是，沙石表面上的殺菌分子不易脫落，無殘留。通過合理的級配，沙石既具有高效的殺菌作用，同時又具有凈水功能，可重復(fù)使用，由此可替代傳統(tǒng)的水處理用化學(xué)殺菌劑及使用方法。
文檔編號B01D39/02GK102897877SQ20121036468
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者石云峰, 王雪平 申請人:石云峰