一种用于医疗环境消毒除菌的光触媒制剂及制备方法与流程

本发明涉及光触媒加工技术领域，更具体地说，它涉及一种用于医疗环境消毒除菌的光触媒制剂及制备方法。

背景技术：

由于全球自然环境和生态环境的变化，诸多新的传染病不断出现，加之很多建筑材料和装修材料挥发物造成对生活环境污染。因此，改善环境卫生状况，减少环境污染对人体健康的影响，提高抗病能力是目前预防医学工作者应当高度关注的问题。虽然有了现代空气过滤洁净技术，但这只能解决局部空气净化问题，而且成本较高。传统的化学消毒剂用于环境消毒均存在毒性和刺激性问题，亦不能作到持续性作用。寻求对人和环境完全无害，又可持续对环境空气和表面生物因子和化学污染物具有净化作用的方法，已成为研究的重要课题，纳米光催化技术即是其中之一。

纳米光催化技术也称为光触媒技术于上世纪70年代中期起源于日本，其原理是利用锐钛矿二氧化钛(titaniumdioxide)经纳米技术处理作为光触媒(photocatalysis)，在紫外光作用下产生光氧化还原能力，使微生物和化学污染物彻底分解成二氧化碳和水，以达到对环境污染物的净化作用。经过二十多年的研究与发展，此项技术的研究已经取得很大进展，并在环境净化方面得到应用。光催化技术在空气净化、环境抗菌与除臭等领域的应用，有可能将改变环境净化技术模式，产生一个全新的技术领域。

我国光触媒技术研究起步较晚，但近年来在光触媒材料研究方面已取得很大进展。国内相继研究开发出颗粒直径达5nm的高纯度锐钛矿二氧化钛(tio2)，比表面积高达222m²/g,纯度>99.5％。这种高纯度光触媒材料在紫外光催化下能发挥出超常氧化还原能力。

对于医疗环境的消毒除菌，传统化学消毒剂杀菌、消毒时必须根据各类化学物质的作用特点和需要加以选用，存在毒性较大和耐药性问题，且很多都无法持续杀菌、消毒。

有鉴于此，本发明提供一种用于医疗环境消毒除菌的光触媒制剂及制备方法。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于医疗环境消毒除菌的光触媒制剂及制备方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种用于医疗环境消毒除菌的光触媒制剂，包括以下原料组分及重量份数：

纳米二氧化钛光触媒粉末20-100份；纳米银1-30份；乙醇20-200份；去离子水600-850份；助剂300-500份。

进一步优选为：所述助剂包括成膜剂、成膜助剂和稳定分散剂，所述成膜剂、成膜助剂和稳定分散剂质量比为：：1。

进一步优选为：所述成膜剂、成膜助剂和稳定分散剂质量比为80：10：1。

进一步优选为：所述成膜剂为钛酸酯、硅酸酯中的一种或多种；所述成膜助剂为锌乳液、铝乳液、复合改性乳液中的一种或多种；所述稳定分散剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的一种或多种。

一种用于医疗环境消毒除菌的光触媒制剂的制备方法，包括以下步骤：

s1、按照上述所述的用于医疗环境消毒除菌的光触媒制剂的各原料组分的重量份数称取各原料；

s2、将去离子水倒入制剂设备中，先对去离子水进行加热，然后在去离子水中加入纳米二氧化钛光触媒粉末和纳米银，搅拌均匀，使纳米二氧化钛光触媒粉末和纳米银溶解在去离子水中，得到水分散液；

s3、在步骤2制得的水分散液中加入成膜剂，搅拌混匀后再加入成膜助剂、稳定分散剂和乙醇，搅拌均匀后得到光触媒制剂。

进一步优选为：在步骤s2中，所述制剂设备包括罐体、气缸、加料筒、搅拌机构、加热机构、升降平台和支撑机构；

所述罐体上设置有加料口和出料口，所述加料口位于所述罐体顶部，所述加料筒位于所述罐体内且安装在所述支撑机构上，所述加料筒与所述加料口位置相对应；

所述支撑机构连接在所述升降平台上，所述加热机构位于所述罐体内且安装在所述支撑机构上，所述搅拌机构安装在所述支撑机构和所述升降平台上且用于搅拌所述罐体内的物料。

所述气缸安装在所述罐体外部且用于带动所述升降平台在所述罐体上方上下移动，以使所述搅拌机构、加热机构、加料筒上下移动；

进一步优选为：所述支撑机构包括固定环和支撑杆，所述支撑杆上端固定在所述升降平台上，下端伸入所述罐体内且与所述固定环连接，所述固定环位于所述罐体内，所述固定环中心轴与所述罐体中心轴重合。

进一步优选为：所述搅拌机构包括电机、主轴、底板和桨叶；

所述电机安装在所述升降平台上，所述主轴上端与所述电机输出轴连接，下端伸入所述罐体且与所述底板固定，所述主轴中心轴与所述罐体中心轴重合，所述桨叶位于所述底板下方，所述桨叶上端固定在所述底板上，下端向下竖直延伸；

所述底板上设置有通孔，所述底板位于所述固定环内且与所述固定环侧壁接触，所述底板圆周外壁设置有滑条，所述固定环内侧开设有与所述滑条相适配的滑槽，所述滑条插在所述滑槽内且在所述滑槽内转动。

进一步优选为：所述加料口上方设置有盖板，所述罐体顶部固定有连接块，所述连接块靠近所述加料口，所述盖板盖设在所述加料口上且与所述连接块转动连接；

所述加料筒为圆筒状且底部固定在所述底板上，所述加料筒顶部为敞口状，以在所述加料筒顶部形成用于加入物料的进料口，所述加料筒顶部一侧设置有用于向上撑开所述盖板的盖板撑开部；

所述加料筒侧壁上开设有穿孔。

进一步优选为：所述加热机构包括加热盘管、进气管和出气管；

所述支撑杆设置有两个，两个所述支撑杆分别固定在所述固定环的相对两侧，所述加热盘管绕设在两个所述支撑杆之间且固定在所述固定环上；

所述进气管和所述出气管分别用于蒸汽进出，所述进气管下端与所述加热盘管连接，上端竖直向上且穿过所述罐体顶部，所述出气管下端与所述加热盘管连接，上端竖直向上且穿过所述罐体顶部。

综上所述，本发明具有以下有益效果：光触媒可长期持久地起作用，可以持续杀菌、消毒。纳米银的安全性高，相比于银离子，纳米银在浓度极低(纳摩尔或微摩尔)时就对微生物表现出强烈的抗菌性，而对哺乳动物的毒性较低并且很少出现并发症。另外，纳米银持久性好，不易产生耐药性，经纳米银处理的细菌基本无法存活，可以杜绝细菌产生耐药性。本制备方法工艺简单，全过程都在制剂设备中进行，便于控制设备成本，另外为了制备光触媒制剂，本发明还提供了专用制剂设备。

附图说明

图1是实施例1中的结构示意图，主要用于体现制剂设备的内部结构；

图2是实施例1中的局部结构示意图，主要用于体现搅拌机构、支撑机构和加热机构之间的配合结构；

图3是实施例1中的结构示意图，主要用于体现加料筒的结构；

图4是实施例1中的底板的俯视示意图，主要用于体现底板的结构。

图中，1、罐体；2、支腿；3、出料口；4、气缸；5、加料筒；6、盖板；71、电机；72、主轴；73、底板；74、桨叶；81、固定环；82、支撑杆；91、加热盘管；92、进气管；93、出气管；10、升降平台；11、弹簧；12、固定座；13、加料口；14、通孔；15、滑条；16、穿孔；17、进料口；18、盖板撑开部；19、连接块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：一种用于医疗环境消毒除菌的光触媒制剂及制备方法，由以下原料组分及重量份数配制而成：

纳米二氧化钛光触媒粉末50g；纳米银20g；乙醇100g；去离子水800g；助剂400g。

其中，助剂包括成膜剂、成膜助剂和稳定分散剂，成膜剂、成膜助剂和稳定分散剂质量比为80：10：1。

优选的，成膜剂为钛酸酯、硅酸酯中的一种或多种；成膜助剂为锌乳液、铝乳液、复合改性乳液中的一种或多种；稳定分散剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的一种或多种。

具体的，在本实施例中，成膜剂选用钛酸酯，成膜助剂选用锌乳液，稳定分散剂选用阴离子表面活性剂。

其制备方法，包括以下步骤：

s1、按照上述用于医疗环境消毒除菌的光触媒制剂的各原料组分的重量份数称取各原料；

s2、将去离子水倒入光触媒制剂专用制剂设备中，先对去离子水进行加热，然后在去离子水中加入纳米二氧化钛光触媒粉末和纳米银，搅拌均匀，使纳米二氧化钛光触媒粉末和纳米银完全溶解在去离子水中，得到水分散液；

s3、在步骤2制得的水分散液中加入成膜剂，搅拌混匀后再加入成膜助剂、稳定分散剂和乙醇，搅拌均匀后得到光触媒制剂。

在上述技术方案中，光触媒反应所形成的空穴/电子对与表面和空气中有机物结合而发生氧化还原反应，可彻底将其氧化成水等无害物质；另外空穴/电子对与表面和空气中水反应后可产生活性氧[o]和氢氧自由基[ho]等活性物质。这些活性物质具有极强的氧化作用，不仅能氧化破坏微生物,也可将有机化学污染物完全氧化破坏，从而起到洁净环境和除臭等作用。由于在这种反应过程中光触媒不参与反应，从而使反应可反复进行，所以光触媒可长期持久地起作用，可以持续杀菌、消毒。纳米银的安全性高，相比于银离子，纳米银在浓度极低(纳摩尔或微摩尔)时就对微生物表现出强烈的抗菌性，而对哺乳动物的毒性较低并且很少出现并发症。另外，纳米银持久性好，不易产生耐药性，经纳米银处理的细菌基本无法存活，可以杜绝细菌产生耐药性。

参照图1-4，在步骤s2中，制剂设备包括罐体1、支腿2、气缸4、加料筒5、搅拌机构、加热机构、升降平台10和支撑机构。支腿2焊接在罐体1底部，以用于支撑设备整体，支腿2设置有两个，两个支腿2对称设置在罐体1底部的相对两侧。罐体1上设置有加料口13和出料口3，加料口13位于罐体1顶部，出料口3上可通过设置密封盖或阀门以实现密封。气缸4安装在罐体1外部且用于带动升降平台10在罐体1上方上下移动，以使搅拌机构、加热机构、加料筒5上下移动。升降台位于罐体1上方，优选的，罐体1外壳上固定有固定座12，气缸4安装在固定座12上，气缸4包括活塞杆，气缸4活塞杆上端与升降平台10固定。为提高升降平台10上下移动的平稳性，本发明在升降平台10和管体之间安装了弹簧11，弹簧11上端与升降平台10底部固定，下端与罐体1顶部固定。加热机构位于罐体1内且安装在支撑机构上，搅拌机构安装在支撑机构和升降平台10上且用于搅拌罐体1内的物料。

在上述技术方案中，气缸4启动时，升降平台10在罐体1上方上下移动，如此一来，便可使得搅拌机构、加热机构、加料筒5能移动到罐体1内的上下不同位置，便于充分搅拌和充分加热，提高制剂效率。

参照图1-4，支撑机构连接在升降平台10上，支撑机构包括固定环81和支撑杆82。支撑杆82为竖直设置且上端固定在升降平台10上，下端伸入罐体1内且与固定环81连接，固定环81位于罐体1内，固定环81中心轴与罐体1中心轴重合。支撑杆82设置有两个，两个支撑杆82分别固定在固定环81的相对两侧。加热机构包括加热盘管91、进气管92和出气管93，加热盘管91绕设在两个支撑杆82之间且固定在固定环81顶部。进气管92和出气管93分别用于蒸汽进出，进气管92下端与加热盘管91连接，上端竖直向上且穿过罐体1顶部，出气管93下端与加热盘管91连接，上端竖直向上且穿过罐体1顶部。进气管92和出气管93的长度应大于固定环81上下移动的最大距离。

在上述技术方案中，步骤2中，纳米二氧化钛光触媒粉末和纳米银加入前，先通过进气管92通入蒸汽，以对去离子进行预热，预热时间一般为1-5min，具体视去离子水量而定，预热时间也可通过去离子水水温进行控制，一般去离子水水温超过50℃后，即可加入纳米二氧化钛光触媒粉末和纳米银。气缸4带动升降平台10上下移动时，由于固定环81固定在支撑杆82上，加热盘管91固定在固定环81上，因此加热盘管91能随固定环81一起在罐体1内上下移动，如此一来，加热盘管91就能对罐体1内的去离子水等进行充分且均匀的加热，提高了加热效率和加热质量。传统罐体1加热一般有两种方式，一种是在罐体1外部设置夹套，还有一种是在罐体1底部设置加热箱，由于这两种加热方式都是先通过加热罐体1，再通过罐体1侧壁对罐体1内的物料进行传热，因此不管是采用这两种加热方式的哪一种，都不能起到较为均匀的加热，且通过罐体1侧壁传热，热损失较大。

参照图1-4，搅拌机构包括电机71、主轴72、底板73和桨叶74。底板73为圆盘状且与固定环81侧壁接触。电机71安装在升降平台10上，主轴72为竖直设置且上端与电机71输出轴连接，下端伸入罐体1且与底板73中心固定。主轴72中心轴与罐体1中心轴重合，桨叶74位于底板73下方，桨叶74上端固定在底板73上，下端向下竖直延伸。桨叶74为斜叶式桨叶，桨叶74设置有两组，每组有两个桨叶74且两个桨叶74分别位于底板73中心和底板73侧部边缘之间。为降低阻力，方便溶液穿过底板73，优选的，底板73上设置有通孔14。通孔14为扇形状，通孔14设置有多个，多个通孔14均布在底板73的中心四周，通孔14上下穿过底板73。底板73位于固定环81内，底板73圆周外壁设置有滑条15，固定环81内侧开设有与滑条15相适配的滑槽，滑条15插在滑槽内且在滑槽内转动。

在上述技术方案中，在步骤s2和s3中，都需要通过搅拌机构进行搅拌，搅拌时，气缸4带动升降平台10上下移动，同时启动电机71，此时主轴72将带动底板73绕其中心轴转动，底板73转动时，桨叶74将在底板73下方进行搅拌，从而能起到较好的搅拌作用。传统罐体1的搅拌机构都是无法移动的，因此搅拌效果较差，而本发明的搅拌机构可以在罐体1内上下移动，搅拌较为充分，减少死角。

参照图1-4，加料筒5位于罐体1内且安装在支撑机构上，加料筒5与加料口13位置相对应。优选的，加料口13上方设置有用于封住加料口13的盖板6，罐体1顶部固定有连接块19，连接块19靠近加料口13，盖板6盖设在加料口13上且与连接块19转动连接。加料筒5为圆筒状且底部固定在底板73上，加料口13为圆孔且直径大于加料筒5外径，以使加料筒5能向上插入加料口13中。加料筒5顶部为敞口状，以在加料筒5顶部形成用于加入物料的进料口17，进料口17与加料口13上下对应。加料筒5顶部一侧设置有用于向上撑开盖板6的盖板撑开部18，盖板撑开部18位于加料筒5靠近连接块19一侧。为使加料筒5内的物料快速与罐体1内的物料混合，优选的，加料筒5侧壁上开设有穿孔16，穿孔16设置有若干个，若干个穿孔16均布在加料筒5侧壁上。

在上述技术方案中，加料时，升降平台10带动底板73向上移动，直至加料筒5插入加料口13，盖板撑开部18将盖板6撑开，此时便可将物料加入加料筒5中，然后再通过升降平台10带动底板73和加料筒5下移。由于光触媒制剂制备过程中，先加去离子水，再加入纳米二氧化钛光触媒粉末和纳米银溶解，因此当纳米二氧化钛光触媒粉末和纳米银加入加料筒5后，底板73带动加料筒5同时上下移动和转动，如此一来，加料筒5在上下移动过程中，同时绕主轴72转动，以便去离子水能与加料筒5内的纳米二氧化钛光触媒粉末和纳米银充分接触，提高了溶解效率和混合效率。

实施例2：一种用于医疗环境消毒除菌的光触媒制剂及制备方法，与实施例1的区别在于，光触媒制剂由以下原料组分及重量份数配制而成：

纳米二氧化钛光触媒粉末20g；纳米银1g；乙醇20g；去离子水600g；助剂300g。

其中，助剂包括成膜剂、成膜助剂和稳定分散剂，成膜剂、成膜助剂和稳定分散剂质量比为60：8：1。

具体的，在本实施例中，成膜剂选用硅酸酯，成膜助剂选用锌乳液，稳定分散剂选用阳离子表面活性剂。

其制备方法与实施例1相同。

实施例3：一种用于医疗环境消毒除菌的光触媒制剂及制备方法，与实施例1的区别在于，光触媒制剂由以下原料组分及重量份数配制而成：

纳米二氧化钛光触媒粉末100g；纳米银30g；乙醇200g；去离子水850g；助剂500g。

其中，助剂包括成膜剂、成膜助剂和稳定分散剂，成膜剂、成膜助剂和稳定分散剂质量比为90：12：1。

具体的，在本实施例中，成膜剂选用钛酸酯，成膜助剂选用铝乳液，稳定分散剂选用非离子表面活性剂。

其制备方法与实施例1相同。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和修饰，这些改进和修饰也应视为本发明的保护范围。