多孔性固态材料的制造方法
多孔性固态材料的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多孔性固态材料的制造方法，特别是有关于一种以聚乙烯醇为原料的多孔性固态材料的制造方法。
【背景技术】
[0002]聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol, PVA)固态高分子材料由于具有良好的生物兼容性(B1compatibility),因此可以施用于生物体,例如人工关节或者人工皮肤的材料；另外，经过处理而具有多孔性的聚乙烯醇固态高分子材料可以作为生物源(例如:细菌、真菌、病毒、酵素等)的担体(Carrier)，举例而言，多孔性聚乙烯醇固态材料结合前述生物源可应用于污水处理。
[0003]现有固定有生物源的多孔性聚乙烯醇固态材料的制备方式为，将生物源与选定比例的聚乙烯醇溶液混合后，置于饱和硼酸溶液中，使其于短时间内形成球体，随后将球体与磷酸盐接触，使其充分硬化而可以制成固定有微生物或酵素的聚乙烯醇高分子材料。然而，现有方法使用了对生物具有高毒性的化学物质(如前述的硼酸、磷酸盐等)，在制造过程中会造成生物源的活性降低或者失活，从而减低其应用性；另一方面，由于环境对于这些化学物质耐受度并不高，若是这些化学物质后续没有再经过缜密的降解处理，会造成严重的环境污染；举例而言，若过多磷酸盐未经适当处置即被排放至河川、湖泊中，会导致优养化Eutrophicat1n)造成水中藻类过量繁殖因而造成其它水中生物无法存活。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种多孔性固态材料的制造方法，使其通过使用较少化学物质的工艺制备聚乙烯醇多孔性固态材料，以达成环保、减少污染的目的。
[0005]为实现上述目的，本发明提供一种多孔性固态材料的制造方法，包括以下步骤:制备一混合液，该混合液由聚乙烯醇与一溶剂混合而成；加热混合液而使聚乙烯醇溶解于溶剂；降温混合液至溶剂的凝固点以下以固化成为一块材；于溶剂的凝固点以上浸置块材于一盐类溶液中而借由渗透压的差异以使溶剂自块材内部扩散至盐类溶液中；以及自盐类溶液取出块材。因此，本发明借由使用较为环保的化学物质进行多孔性聚乙烯醇固态材料的制备，进而可以有效减少对环境的污染与危害；另外，其所制成的多孔性固态材料所具有多孔性可将污水中的杂质进行初步的过滤。
[0006]本发明还提供一种多孔性固态材料的制造方法，包括以下步骤:制备一混合液，该混合液由聚乙烯醇与溶剂混合而成；加热混合液而使聚乙烯醇溶解于溶剂；降温混合液至一生物源可存活温度并混合至少一生物源(举例而言，生物源可以是细菌、真菌、病毒、酵素等)至前述混合液而成为一前驱混合物；降温前驱混合物至溶剂的凝固点以下以固化成为块材；于溶剂的凝固点以上浸置块材于一盐类溶液中而借由渗透压的差异使溶剂自块材内部扩散至盐类溶液中；以及自盐类溶液取出块材。因此，本发明借由使用较为环保的化学物质进行多孔性聚乙烯醇固态材料的制备，进而可以有效减少对环境的污染与危害；另外，其所制成的多孔性固态材料除了具有多孔性而可将污水中的杂质进行初步的过滤以外，多孔性材料内含的生物源更可以对污水进行降解，进而达到污水处理的功效。
[0007]于一些实施态样中，于该制备一混合液的步骤中，溶剂选自于下列物质所构成的群组:水、乙醇、苯酚及甘油。
[0008]于一些实施态样中，于浸置该块材的步骤中，盐类溶液的浓度在10%至50%重量百分比之间；较佳地，在10%至30%重量百分比之间。
[0009]于一些实施态样中，聚乙烯醇的聚合度(Degree of polymerizat1n)介于1500至2000的范围之间；较佳地，介于1700至2000的范围之间。
[0010]于一些实施态样中，聚乙烯醇与该混合液的重量百分比介于7%至12%的范围之间；较佳地，介于8%至10%的范围之间。
[0011]于一些实施态样中，于该浸置该块材的步骤中，浸置时间介于30分钟至2小时的范围之间；较佳地，浸置时间为I小时。
[0012]于一些实施态样中，降温混合液的步骤中的降温温度在0°C至-20°C的范围中；较佳地，在-4°C。
[0013]于一些实施态样中，降温前驱混合物的步骤中的降温温度在O°C至-20°C的范围中；较佳地，在_4°C。
[0014]以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【附图说明】
[0015]图1为本发明第一实施例的多孔性固态材料的制造方法的流程示意图。
[0016]图2为本发明第二实施例的多孔性固态材料的制造方法的流程示意图。
[0017]图3为根据本发明的制造方法所制备而成的多孔性聚乙烯醇固态材料的扫描式电子显微镜影像。
[0018]其中，附图标记:
[0019]步骤SOl 制备一混合液，其由聚乙烯醇与一溶剂混合而成
[0020]步骤S02 加热混合液而使聚乙烯醇溶解于溶剂
[0021]步骤S03 降温混合液至溶剂的凝固点以下以固化成为一块材
[0022]步骤S04 于溶剂的凝固点以上浸置块材于一盐类溶液中而借由渗透压的差异以使溶剂自块材内部扩散至盐类溶液中
[0023]步骤S05 自盐类溶液取出块材
[0024]步骤TOl 制备一混合液，其由聚乙烯醇与一溶剂混合而成
[0025]步骤T02 加热混合液而使聚乙烯醇溶解于溶剂
[0026]步骤T03 降温混合液至一生物源可存活温度并混合至少一生物源至混合液而成为一前驱混合物
[0027]步骤T04 降温前驱混合物至溶剂的凝固点以下以固化成为一块材
[0028]步骤T05 于溶剂的凝固点以上浸置块材于一盐类溶液中而借由渗透压的差异使溶剂自块材内部扩散至盐类溶液中
[0029]步骤T06 自盐类溶液取出块材
【具体实施方式】
[0030]请参阅图1，为本发明第一实施例的多孔性固态材料的制造方法的流程示意图。所述方法包括:步骤SOl:制备一混合液，其由聚乙烯醇与一溶剂混合而成；步骤S02:加热混合液而使聚乙烯醇溶解于溶剂；步骤S03:降温混合液至溶剂的凝固点以下以固化成为一块材；步骤S04:于溶剂的凝固点以上浸置块材于一盐类溶液中而借由渗透压的差异以使溶剂自块材内部扩散至盐类溶液中；以及步骤S05:自盐类溶液取出块材。
[0031]步骤SOl为制备一混合液，混合液由聚乙烯醇与溶剂混合而成。于本实施例中，使用聚乙烯醇粉末，但本发明并不以此为限；有关于聚乙烯醇材料的型态亦为颗粒状或者凝胶状等。于本实施例的一实施态样中，选用聚合度(Degree of polymerizat1n)介于1500至2000的范围之间的聚乙烯醇制备前述的混合液；又于某些实施态样中，则是选用聚合度介于1700至2000的范围之间的聚乙烯醇制备混合液。另外，于本实施例的某些实施态样中，是使用水做为聚乙烯醇的溶剂，但本发明并不以此为限制；于另些实施态样中，溶剂为选自由乙醇、苯酚及甘油所构成的群组。于某些实施态样中，聚乙烯醇与混合液的重量百分比介于7%至12%的范围之间；于某些实施态样中，聚乙烯醇与混合液的重量百分比介于8%至10%的范围之间。需要说明的是，当聚乙烯醇与混合液的重量百分比过低时，可能会导至最终产出的多孔性材料孔洞虽多，但机械强度太差因而降低其应用性；又或，当聚乙烯醇与混合液的重量百分比过高时，可能会导致需要花费大量时间进行混合的工序，进而导致工艺的成本提高。在本实施例中，混合液借由将聚乙烯醇与其溶剂混合而制备而成。在此，可以于机械式搅拌槽、电磁搅拌槽或者超音波震荡槽等设备中进行所述的混合工艺，进而取得前述混合液。
[0032]步骤S02为加热混合液而使聚乙烯醇溶解于溶剂。在此步骤中，借由加热而提高溶剂对于聚乙烯醇的溶解度，进而使得聚乙烯醇能够有效地溶解于溶剂中。在此需要说明的是，溶解的意思是指将溶质均匀地分散于溶剂中，而使溶质成为个别的分子、离子或原子状态；换句话说，当前述混合液加热时，聚乙烯醇实质上均匀分散于溶剂中而使整体呈现均匀性(Homogeneity)。于本实施例中溶剂为水的某些实施态样，加热温度在70°C至100°C的范围中。需要说明的是，加热过程中仍然可以持续进行搅拌、混合工艺，以加快聚乙烯醇的溶解。于溶剂为水的某些实施态样中，加热温度在80°C至90°C的范围中。
[0033]步骤S03为降温混合液至溶剂的凝固点以下以固化成为一块材。于此步骤中，混合液被静置于冰箱、冰柜或是可降温的温控设备中，而使混合液降温至溶剂的凝固点以下并固化成为一块材；此时，原本存在于混合液的溶剂会一并被固化；换句话说，于本实施例中溶剂为水的情况，当温度降温至水的凝固点(0°c)以下时，混合液当中的水会开始进行相变化(Phase transit1n),也就是开始结冰,而聚乙烯醇也随之固化，水分在块材内部占据了空间，进而使得块材的内部产生大小不一的多孔性结构。于一些实施态样中，降温的温度为0°C至_20°C的范围中。另外，于某些实施态样中，降温的温度设定为-4°C，因而具有迅速降温以及符合设备耗能考虑的优点。
[0034]步骤S04为于溶剂的凝固点以上浸置块材于一盐类溶液中而借由渗透压的差异以使溶剂自块材内部扩散至盐类溶液中。于此步骤中，为将前述连溶 剂一同冻结成固态的块材置于室温环境，并且浸置于盐类溶液中。需要说明的是，在此步骤中，操作温度条件为于溶剂的凝固点以上，因为此时原本固化的溶剂会开始熔化并且盐类溶液可以液态形式存在。于本实施例中，此步骤的操作温度可以是室温，而室温的用语指的是25°C左右的温度，而非仅限定于25°C。盐类溶液的溶质可以是有机酸与有机碱反应生成的盐，例如可以是醋酸铵(Ammonium acetate)、卩比唳乙酸(Pyridylacetic acid)等,但并不以此为限；盐类溶液的溶质亦可以为无机酸与无机碱反应生成的盐，举例而言可以是氯化钠(Sodiumchloride)、碳酸钾(Potassium carbonate)等,但同样并不以此为限；盐类溶液的溶质亦可以是有机酸与无机碱反应生成的盐(例如:醋酸钠(Sodium acetate))或者无机酸与有机碱反应生成的盐(例如:氯化铵(Ammonium chloride))。需要说明的是,在此所使用的盐类必须符合以下条件。第一点:相较于硝酸盐、硼酸盐以及磷酸盐，对于环境的危害较低。第二点:盐类溶液的溶剂与前述混合液的溶剂必须相同；也就是说，在混合液的溶剂为水的实施例中，盐类溶液的溶剂亦为水。在此情况下，才可以利用渗透压差异进行盐析作用而将存储于块材内部的溶剂扩散至盐类溶液中；进一步地说，此处所称的盐析作用是将块材内部渗透压较低的溶剂析出至渗透压较高的盐类溶液，因而造成原本块材中用以存储溶剂的部分因为溶剂不复存在而形成大小不一的孔隙，进而制备出多孔性聚乙烯醇固态材料(如图3所示)。另外，于某些实施态样中，盐类溶液的浓度在10%至50%重量百分比之间；于某些实施态样中，考虑到成本、后续应用等因素，盐类溶液的浓度在10%至30%重量百分比之间。再者，于本发明的一些实施态样中，为了要使溶剂有效地脱出多孔性结构，浸置于盐类溶液的时间介于30分钟至2小时的范围之间；某些实施态样中，浸置时间为I小时。
[0035]步骤S05为自盐类溶液取出块材。通过前述步骤，可以制备出多孔性聚乙烯醇固态材料，进而应用于污水中的杂质过滤，但本发明的多孔性聚乙烯醇固态材料的应用方式并不以此为限；举例而言，亦可以做为包装材料、弹性材料的应用。
[0036]请参阅图2，为本发明第二实施例的多孔性固态材料的制造方法的流程示意图。所述方法包括:步骤TOl:制备一混合液，其由聚乙烯醇与一溶剂混合而成；步骤T02:加热混合液而使聚乙烯醇溶解于溶剂；步骤T03:降温混合液至一生物源可存活温度并混合至少一生物源至混合液而成为一前驱混合物；步骤T04:降温前驱混合物至溶剂的凝固点以下以固化成为一块材；步骤T05:于溶剂的凝固点以上浸置块材于一盐类溶液中而借由渗透压的差异使溶剂自块材内部扩散至盐类溶液中；以及步骤T06:自盐类溶液取出块材。
[0037]在此，本实施例与第一实施例主要的差异在于，于加热混合液的步骤(即步骤T02)后，进行步骤T03:降温混合液至一生物源可存活温度并混合至少一生物源至混合液而成为一前驱混合物。需要说明的是，生物源可以是微生物，诸如细菌(单一菌源或者混合菌群)、真菌、病毒，亦可以是酵素，本发明并不以此为限。而生物源可存活温度指的是生物源可以存活并且具有活性(Activity)的温度；在此，生物源可存活温度可以为室温，但本发明并不以此为限。之后，进行步骤T04:降温前驱混合物至溶剂的凝固点以下以固化成为一块材。换句话说，当混合物降温至生物源可存活温度并与生物源混合形成前驱混合物后，继续进行降温至溶剂的凝固点以下而使前驱混合物固化成为一块材；相同地，原本存在于前驱混合物当中的溶剂也会一并被固化。同样地，类似第一实施例，于本实施例的某些实施态样中，降温的温度在0°C至_20°C的范围中；于某些实施态样中，降温的温度在_4°C。
[0038]于步骤T04之后，进行步骤T05，其操作方式及使用原理类似前述第一实施例的步骤S04 ;换句话说，于步骤T05中，将前述含有生物源的块材浸置于盐类溶液，通过渗透压的差异进行盐析作用而使块材内部的溶剂扩散至盐类溶液中，进而使块材内部产生如图3所示的多孔结构(图3为根据本发明的制造方法制备而成的多孔性聚乙烯醇固态材料的扫描式电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)影像,从图中可以看出具有大小不一的孔径)。需要说明的是，类似本发明第一实施例所述，在此所使用的盐类必须符合以下条件。第一点:相较于硝酸盐、硼酸盐以及磷酸盐，对于环境的危害较低。第二点:盐类溶液的溶剂与前述混合液的溶剂必须相同；也就是说，在混合液的溶剂为水的实施例中，盐类溶液的溶剂亦为水。在此情况下，才可以利用渗透压差异进行盐析作用而将存储于块材内部的溶剂扩散至盐类溶液中，另外，为了避免材料中的生物源在浸置于盐类溶液的过程中发生失活、死亡的情况，于本实施例的某些实施态样中，盐类溶液的浓度较佳地被调整于10%重量百分比至50%重量百分比之间；又于某些实施态样中，考虑到成本、后续应用等因素，盐类溶液的浓度在10%至30%重量百分比之间。最后，于步骤T06中，将脱除溶剂的块材自前述盐类溶液取出。
[0039]综上所述，本发明借由使用较为环保的化学物质进行多孔性聚乙烯醇固态材料的制备，进而可以有效地减少对环境的污染与危害；另外，其所制成的多孔性固态材料除了具有多孔性而可将污水中的杂质进行初步的过滤以外，多孔性固态材料内含的生物源更可以对污水进行降解，进而达到污水处理的功效。
[0040]当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，该方法包括: 制备一混合液，该混合液由聚乙烯醇与一溶剂混合而成； 加热该混合液而使聚乙烯醇溶解于该溶剂； 降温该混合液至该溶剂的凝固点以下以固化成为一块材； 于该溶剂的凝固点以上浸置该块材于一盐类溶液中而借由渗透压的差异以使该溶剂自该块材内部扩散至该盐类溶液中；以及自该盐类溶液取出该块材。2.一种多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，该方法包括: 制备一混合液，该混合液由聚乙烯醇与一溶剂混合而成； 加热该混合液而使聚乙烯醇溶解于该溶剂； 降温该混合液至一生物源可存活温度并混合至少一生物源至该混合液而成为一前驱混合物； 降温该前驱混合物至该溶剂的凝固点以下以固化成为一块材； 于该溶剂的凝固点以上浸置该块材于一盐类溶液中而借由渗透压的差异使该溶剂自该块材内部扩散至该盐类溶液中；以及自该盐类溶液取出该块材。3.根据权利要求1或2所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，于该制备一混合液的步骤中，该溶剂选自于下列所构成的群组:水、乙醇、苯酚及甘油。4.根据权利要求1或2所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，于浸置该块材的步骤中，该盐类溶液的浓度在10%至50%重量百分比之间。5.根据权利要求4所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，于浸置该块材的步骤中，该盐类溶液的浓度在10%至30%重量百分比之间。6.根据权利要求1或2所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，聚乙烯醇的聚合度介于1500至2000的范围之间。7.根据权利要求6所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，聚乙烯醇的聚合度介于1700至2000的范围之间。8.根据权利要求1或2所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，该聚乙烯醇与该混合液的重量百分比介于7%至12%的范围之间。9.根据权利要求8所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，该聚乙烯醇与该混合液的重量百分比介于8%至10%的范围之间。10.根据权利要求1或2所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，于该浸置该块材的步骤中，浸置时间介于30分钟至2小时的范围之间。11.根据权利要求10所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，于该浸置该块材的步骤中，浸置时间为I小时。12.根据权利要求1所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，于降温该混合液的步骤中，降温的温度在0°C至-20°C的范围中。13.根据权利要求12所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，于降温该混合液的步骤中，降温的温度在_4°C。14.根据权利要求2所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，于降温该前驱混合物的步骤中，降温的温度在O°C至-20°c之范围中。15.根据权利要求14所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，于降温该前驱混合物的步骤中，降温的温度在_4°C。
【专利摘要】本发明为一种多孔性固态材料的制造方法，包括以下步骤：制备一混合液，其由聚乙烯醇与溶剂混合而成；加热混合液而使聚乙烯醇溶解于溶剂；降温混合液至溶剂的凝固点以下以固化成为一块材；于溶剂的凝固点以上浸置块材于一盐类溶液中而借由渗透压的差异以使溶剂自块材内部扩散至盐类溶液中；以及自盐类溶液取出块材。
【IPC分类】C02F3/34, B01D39/16
【公开号】CN104888538
【申请号】CN201410083964
【发明人】谭发祥, 谢奇旭, 颜维志
【申请人】崇越科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月7日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种多孔性固态材料的制造方法，特别是有关于一种以聚乙烯醇为原料的多孔性固态材料的制造方法。
【背景技术】
[0002]聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol, PVA)固态高分子材料由于具有良好的生物兼容性(B1compatibility),因此可以施用于生物体,例如人工关节或者人工皮肤的材料；另外，经过处理而具有多孔性的聚乙烯醇固态高分子材料可以作为生物源(例如:细菌、真菌、病毒、酵素等)的担体(Carrier)，举例而言，多孔性聚乙烯醇固态材料结合前述生物源可应用于污水处理。
[0003]现有固定有生物源的多孔性聚乙烯醇固态材料的制备方式为，将生物源与选定比例的聚乙烯醇溶液混合后，置于饱和硼酸溶液中，使其于短时间内形成球体，随后将球体与磷酸盐接触，使其充分硬化而可以制成固定有微生物或酵素的聚乙烯醇高分子材料。然而，现有方法使用了对生物具有高毒性的化学物质(如前述的硼酸、磷酸盐等)，在制造过程中会造成生物源的活性降低或者失活，从而减低其应用性；另一方面，由于环境对于这些化学物质耐受度并不高，若是这些化学物质后续没有再经过缜密的降解处理，会造成严重的环境污染；举例而言，若过多磷酸盐未经适当处置即被排放至河川、湖泊中，会导致优养化Eutrophicat1n)造成水中藻类过量繁殖因而造成其它水中生物无法存活。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种多孔性固态材料的制造方法，使其通过使用较少化学物质的工艺制备聚乙烯醇多孔性固态材料，以达成环保、减少污染的目的。
[0005]为实现上述目的，本发明提供一种多孔性固态材料的制造方法，包括以下步骤:制备一混合液，该混合液由聚乙烯醇与一溶剂混合而成；加热混合液而使聚乙烯醇溶解于溶剂；降温混合液至溶剂的凝固点以下以固化成为一块材；于溶剂的凝固点以上浸置块材于一盐类溶液中而借由渗透压的差异以使溶剂自块材内部扩散至盐类溶液中；以及自盐类溶液取出块材。因此，本发明借由使用较为环保的化学物质进行多孔性聚乙烯醇固态材料的制备，进而可以有效减少对环境的污染与危害；另外，其所制成的多孔性固态材料所具有多孔性可将污水中的杂质进行初步的过滤。
[0006]本发明还提供一种多孔性固态材料的制造方法，包括以下步骤:制备一混合液，该混合液由聚乙烯醇与溶剂混合而成；加热混合液而使聚乙烯醇溶解于溶剂；降温混合液至一生物源可存活温度并混合至少一生物源(举例而言，生物源可以是细菌、真菌、病毒、酵素等)至前述混合液而成为一前驱混合物；降温前驱混合物至溶剂的凝固点以下以固化成为块材；于溶剂的凝固点以上浸置块材于一盐类溶液中而借由渗透压的差异使溶剂自块材内部扩散至盐类溶液中；以及自盐类溶液取出块材。因此，本发明借由使用较为环保的化学物质进行多孔性聚乙烯醇固态材料的制备，进而可以有效减少对环境的污染与危害；另外，其所制成的多孔性固态材料除了具有多孔性而可将污水中的杂质进行初步的过滤以外，多孔性材料内含的生物源更可以对污水进行降解，进而达到污水处理的功效。
[0007]于一些实施态样中，于该制备一混合液的步骤中，溶剂选自于下列物质所构成的群组:水、乙醇、苯酚及甘油。
[0008]于一些实施态样中，于浸置该块材的步骤中，盐类溶液的浓度在10%至50%重量百分比之间；较佳地，在10%至30%重量百分比之间。
[0009]于一些实施态样中，聚乙烯醇的聚合度(Degree of polymerizat1n)介于1500至2000的范围之间；较佳地，介于1700至2000的范围之间。
[0010]于一些实施态样中，聚乙烯醇与该混合液的重量百分比介于7%至12%的范围之间；较佳地，介于8%至10%的范围之间。
[0011]于一些实施态样中，于该浸置该块材的步骤中，浸置时间介于30分钟至2小时的范围之间；较佳地，浸置时间为I小时。
[0012]于一些实施态样中，降温混合液的步骤中的降温温度在0°C至-20°C的范围中；较佳地，在-4°C。
[0013]于一些实施态样中，降温前驱混合物的步骤中的降温温度在O°C至-20°C的范围中；较佳地，在_4°C。
[0014]以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【附图说明】
[0015]图1为本发明第一实施例的多孔性固态材料的制造方法的流程示意图。
[0016]图2为本发明第二实施例的多孔性固态材料的制造方法的流程示意图。
[0017]图3为根据本发明的制造方法所制备而成的多孔性聚乙烯醇固态材料的扫描式电子显微镜影像。
[0018]其中，附图标记:
[0019]步骤SOl 制备一混合液，其由聚乙烯醇与一溶剂混合而成
[0020]步骤S02 加热混合液而使聚乙烯醇溶解于溶剂
[0021]步骤S03 降温混合液至溶剂的凝固点以下以固化成为一块材
[0022]步骤S04 于溶剂的凝固点以上浸置块材于一盐类溶液中而借由渗透压的差异以使溶剂自块材内部扩散至盐类溶液中
[0023]步骤S05 自盐类溶液取出块材
[0024]步骤TOl 制备一混合液，其由聚乙烯醇与一溶剂混合而成
[0025]步骤T02 加热混合液而使聚乙烯醇溶解于溶剂
[0026]步骤T03 降温混合液至一生物源可存活温度并混合至少一生物源至混合液而成为一前驱混合物
[0027]步骤T04 降温前驱混合物至溶剂的凝固点以下以固化成为一块材
[0028]步骤T05 于溶剂的凝固点以上浸置块材于一盐类溶液中而借由渗透压的差异使溶剂自块材内部扩散至盐类溶液中
[0029]步骤T06 自盐类溶液取出块材
【具体实施方式】
[0030]请参阅图1，为本发明第一实施例的多孔性固态材料的制造方法的流程示意图。所述方法包括:步骤SOl:制备一混合液，其由聚乙烯醇与一溶剂混合而成；步骤S02:加热混合液而使聚乙烯醇溶解于溶剂；步骤S03:降温混合液至溶剂的凝固点以下以固化成为一块材；步骤S04:于溶剂的凝固点以上浸置块材于一盐类溶液中而借由渗透压的差异以使溶剂自块材内部扩散至盐类溶液中；以及步骤S05:自盐类溶液取出块材。
[0031]步骤SOl为制备一混合液，混合液由聚乙烯醇与溶剂混合而成。于本实施例中，使用聚乙烯醇粉末，但本发明并不以此为限；有关于聚乙烯醇材料的型态亦为颗粒状或者凝胶状等。于本实施例的一实施态样中，选用聚合度(Degree of polymerizat1n)介于1500至2000的范围之间的聚乙烯醇制备前述的混合液；又于某些实施态样中，则是选用聚合度介于1700至2000的范围之间的聚乙烯醇制备混合液。另外，于本实施例的某些实施态样中，是使用水做为聚乙烯醇的溶剂，但本发明并不以此为限制；于另些实施态样中，溶剂为选自由乙醇、苯酚及甘油所构成的群组。于某些实施态样中，聚乙烯醇与混合液的重量百分比介于7%至12%的范围之间；于某些实施态样中，聚乙烯醇与混合液的重量百分比介于8%至10%的范围之间。需要说明的是，当聚乙烯醇与混合液的重量百分比过低时，可能会导至最终产出的多孔性材料孔洞虽多，但机械强度太差因而降低其应用性；又或，当聚乙烯醇与混合液的重量百分比过高时，可能会导致需要花费大量时间进行混合的工序，进而导致工艺的成本提高。在本实施例中，混合液借由将聚乙烯醇与其溶剂混合而制备而成。在此，可以于机械式搅拌槽、电磁搅拌槽或者超音波震荡槽等设备中进行所述的混合工艺，进而取得前述混合液。
[0032]步骤S02为加热混合液而使聚乙烯醇溶解于溶剂。在此步骤中，借由加热而提高溶剂对于聚乙烯醇的溶解度，进而使得聚乙烯醇能够有效地溶解于溶剂中。在此需要说明的是，溶解的意思是指将溶质均匀地分散于溶剂中，而使溶质成为个别的分子、离子或原子状态；换句话说，当前述混合液加热时，聚乙烯醇实质上均匀分散于溶剂中而使整体呈现均匀性(Homogeneity)。于本实施例中溶剂为水的某些实施态样，加热温度在70°C至100°C的范围中。需要说明的是，加热过程中仍然可以持续进行搅拌、混合工艺，以加快聚乙烯醇的溶解。于溶剂为水的某些实施态样中，加热温度在80°C至90°C的范围中。
[0033]步骤S03为降温混合液至溶剂的凝固点以下以固化成为一块材。于此步骤中，混合液被静置于冰箱、冰柜或是可降温的温控设备中，而使混合液降温至溶剂的凝固点以下并固化成为一块材；此时，原本存在于混合液的溶剂会一并被固化；换句话说，于本实施例中溶剂为水的情况，当温度降温至水的凝固点(0°c)以下时，混合液当中的水会开始进行相变化(Phase transit1n),也就是开始结冰,而聚乙烯醇也随之固化，水分在块材内部占据了空间，进而使得块材的内部产生大小不一的多孔性结构。于一些实施态样中，降温的温度为0°C至_20°C的范围中。另外，于某些实施态样中，降温的温度设定为-4°C，因而具有迅速降温以及符合设备耗能考虑的优点。
[0034]步骤S04为于溶剂的凝固点以上浸置块材于一盐类溶液中而借由渗透压的差异以使溶剂自块材内部扩散至盐类溶液中。于此步骤中，为将前述连溶 剂一同冻结成固态的块材置于室温环境，并且浸置于盐类溶液中。需要说明的是，在此步骤中，操作温度条件为于溶剂的凝固点以上，因为此时原本固化的溶剂会开始熔化并且盐类溶液可以液态形式存在。于本实施例中，此步骤的操作温度可以是室温，而室温的用语指的是25°C左右的温度，而非仅限定于25°C。盐类溶液的溶质可以是有机酸与有机碱反应生成的盐，例如可以是醋酸铵(Ammonium acetate)、卩比唳乙酸(Pyridylacetic acid)等,但并不以此为限；盐类溶液的溶质亦可以为无机酸与无机碱反应生成的盐，举例而言可以是氯化钠(Sodiumchloride)、碳酸钾(Potassium carbonate)等,但同样并不以此为限；盐类溶液的溶质亦可以是有机酸与无机碱反应生成的盐(例如:醋酸钠(Sodium acetate))或者无机酸与有机碱反应生成的盐(例如:氯化铵(Ammonium chloride))。需要说明的是,在此所使用的盐类必须符合以下条件。第一点:相较于硝酸盐、硼酸盐以及磷酸盐，对于环境的危害较低。第二点:盐类溶液的溶剂与前述混合液的溶剂必须相同；也就是说，在混合液的溶剂为水的实施例中，盐类溶液的溶剂亦为水。在此情况下，才可以利用渗透压差异进行盐析作用而将存储于块材内部的溶剂扩散至盐类溶液中；进一步地说，此处所称的盐析作用是将块材内部渗透压较低的溶剂析出至渗透压较高的盐类溶液，因而造成原本块材中用以存储溶剂的部分因为溶剂不复存在而形成大小不一的孔隙，进而制备出多孔性聚乙烯醇固态材料(如图3所示)。另外，于某些实施态样中，盐类溶液的浓度在10%至50%重量百分比之间；于某些实施态样中，考虑到成本、后续应用等因素，盐类溶液的浓度在10%至30%重量百分比之间。再者，于本发明的一些实施态样中，为了要使溶剂有效地脱出多孔性结构，浸置于盐类溶液的时间介于30分钟至2小时的范围之间；某些实施态样中，浸置时间为I小时。
[0035]步骤S05为自盐类溶液取出块材。通过前述步骤，可以制备出多孔性聚乙烯醇固态材料，进而应用于污水中的杂质过滤，但本发明的多孔性聚乙烯醇固态材料的应用方式并不以此为限；举例而言，亦可以做为包装材料、弹性材料的应用。
[0036]请参阅图2，为本发明第二实施例的多孔性固态材料的制造方法的流程示意图。所述方法包括:步骤TOl:制备一混合液，其由聚乙烯醇与一溶剂混合而成；步骤T02:加热混合液而使聚乙烯醇溶解于溶剂；步骤T03:降温混合液至一生物源可存活温度并混合至少一生物源至混合液而成为一前驱混合物；步骤T04:降温前驱混合物至溶剂的凝固点以下以固化成为一块材；步骤T05:于溶剂的凝固点以上浸置块材于一盐类溶液中而借由渗透压的差异使溶剂自块材内部扩散至盐类溶液中；以及步骤T06:自盐类溶液取出块材。
[0037]在此，本实施例与第一实施例主要的差异在于，于加热混合液的步骤(即步骤T02)后，进行步骤T03:降温混合液至一生物源可存活温度并混合至少一生物源至混合液而成为一前驱混合物。需要说明的是，生物源可以是微生物，诸如细菌(单一菌源或者混合菌群)、真菌、病毒，亦可以是酵素，本发明并不以此为限。而生物源可存活温度指的是生物源可以存活并且具有活性(Activity)的温度；在此，生物源可存活温度可以为室温，但本发明并不以此为限。之后，进行步骤T04:降温前驱混合物至溶剂的凝固点以下以固化成为一块材。换句话说，当混合物降温至生物源可存活温度并与生物源混合形成前驱混合物后，继续进行降温至溶剂的凝固点以下而使前驱混合物固化成为一块材；相同地，原本存在于前驱混合物当中的溶剂也会一并被固化。同样地，类似第一实施例，于本实施例的某些实施态样中，降温的温度在0°C至_20°C的范围中；于某些实施态样中，降温的温度在_4°C。
[0038]于步骤T04之后，进行步骤T05，其操作方式及使用原理类似前述第一实施例的步骤S04 ;换句话说，于步骤T05中，将前述含有生物源的块材浸置于盐类溶液，通过渗透压的差异进行盐析作用而使块材内部的溶剂扩散至盐类溶液中，进而使块材内部产生如图3所示的多孔结构(图3为根据本发明的制造方法制备而成的多孔性聚乙烯醇固态材料的扫描式电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)影像,从图中可以看出具有大小不一的孔径)。需要说明的是，类似本发明第一实施例所述，在此所使用的盐类必须符合以下条件。第一点:相较于硝酸盐、硼酸盐以及磷酸盐，对于环境的危害较低。第二点:盐类溶液的溶剂与前述混合液的溶剂必须相同；也就是说，在混合液的溶剂为水的实施例中，盐类溶液的溶剂亦为水。在此情况下，才可以利用渗透压差异进行盐析作用而将存储于块材内部的溶剂扩散至盐类溶液中，另外，为了避免材料中的生物源在浸置于盐类溶液的过程中发生失活、死亡的情况，于本实施例的某些实施态样中，盐类溶液的浓度较佳地被调整于10%重量百分比至50%重量百分比之间；又于某些实施态样中，考虑到成本、后续应用等因素，盐类溶液的浓度在10%至30%重量百分比之间。最后，于步骤T06中，将脱除溶剂的块材自前述盐类溶液取出。
[0039]综上所述，本发明借由使用较为环保的化学物质进行多孔性聚乙烯醇固态材料的制备，进而可以有效地减少对环境的污染与危害；另外，其所制成的多孔性固态材料除了具有多孔性而可将污水中的杂质进行初步的过滤以外，多孔性固态材料内含的生物源更可以对污水进行降解，进而达到污水处理的功效。
[0040]当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
【主权项】
1.一种多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，该方法包括: 制备一混合液，该混合液由聚乙烯醇与一溶剂混合而成； 加热该混合液而使聚乙烯醇溶解于该溶剂； 降温该混合液至该溶剂的凝固点以下以固化成为一块材； 于该溶剂的凝固点以上浸置该块材于一盐类溶液中而借由渗透压的差异以使该溶剂自该块材内部扩散至该盐类溶液中；以及自该盐类溶液取出该块材。2.一种多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，该方法包括: 制备一混合液，该混合液由聚乙烯醇与一溶剂混合而成； 加热该混合液而使聚乙烯醇溶解于该溶剂； 降温该混合液至一生物源可存活温度并混合至少一生物源至该混合液而成为一前驱混合物； 降温该前驱混合物至该溶剂的凝固点以下以固化成为一块材； 于该溶剂的凝固点以上浸置该块材于一盐类溶液中而借由渗透压的差异使该溶剂自该块材内部扩散至该盐类溶液中；以及自该盐类溶液取出该块材。3.根据权利要求1或2所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，于该制备一混合液的步骤中，该溶剂选自于下列所构成的群组:水、乙醇、苯酚及甘油。4.根据权利要求1或2所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，于浸置该块材的步骤中，该盐类溶液的浓度在10%至50%重量百分比之间。5.根据权利要求4所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，于浸置该块材的步骤中，该盐类溶液的浓度在10%至30%重量百分比之间。6.根据权利要求1或2所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，聚乙烯醇的聚合度介于1500至2000的范围之间。7.根据权利要求6所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，聚乙烯醇的聚合度介于1700至2000的范围之间。8.根据权利要求1或2所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，该聚乙烯醇与该混合液的重量百分比介于7%至12%的范围之间。9.根据权利要求8所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，该聚乙烯醇与该混合液的重量百分比介于8%至10%的范围之间。10.根据权利要求1或2所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，于该浸置该块材的步骤中，浸置时间介于30分钟至2小时的范围之间。11.根据权利要求10所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，于该浸置该块材的步骤中，浸置时间为I小时。12.根据权利要求1所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，于降温该混合液的步骤中，降温的温度在0°C至-20°C的范围中。13.根据权利要求12所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，于降温该混合液的步骤中，降温的温度在_4°C。14.根据权利要求2所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，于降温该前驱混合物的步骤中，降温的温度在O°C至-20°c之范围中。15.根据权利要求14所述的多孔性固态材料的制造方法，其特征在于，于降温该前驱混合物的步骤中，降温的温度在_4°C。
【专利摘要】本发明为一种多孔性固态材料的制造方法，包括以下步骤：制备一混合液，其由聚乙烯醇与溶剂混合而成；加热混合液而使聚乙烯醇溶解于溶剂；降温混合液至溶剂的凝固点以下以固化成为一块材；于溶剂的凝固点以上浸置块材于一盐类溶液中而借由渗透压的差异以使溶剂自块材内部扩散至盐类溶液中；以及自盐类溶液取出块材。
【IPC分类】C02F3/34, B01D39/16
【公开号】CN104888538
【申请号】CN201410083964
【发明人】谭发祥, 谢奇旭, 颜维志
【申请人】崇越科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月7日
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