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MKJ微孔抗菌球在净水器上的应用
来源氢分子产业网发表时间2016-7-12 15:18:31阅读7184

山东木齐健康科?#21152;?#38480;公司  王家胜  [email protected]

1微孔抗菌球介绍

1.1 研发背景

净水器以其改善水?#24066;?#26524;明显解决自来水末端污染问题逐步得到消费者认可近?#25913;?#21576;快速发展态势但净水器厂家众多产?#20998;?#37327;参差不齐很多厂家有意或无意受到配件及耗材的质量影响制出水达不?#28966;?#23478;饮用水标准特别是微生物超标严重又带来了二次污染从而影响消费者的健康2014年7月国家质检总局执法司组织上海江苏浙江广东福建等地的质监部门对33家净水器生产企业开展了执法检查发现四成的净水器不合格问题主要集中在出水有活性炭粉末和细菌超标等问题给净水器厂家和消费者都带来了风险和健康隐患

现有载银抗菌材料大多以活性炭为载体由于活性炭与银固化结合技术尚存在问题导致载银碳的抗菌?#38405;?#21644;持久性都到影响不能满足净水器的要求开发新型抗菌滤料就成为当务之急基于国内多家净水器厂家的要求山东木齐研发团队在原载银抗菌陶瓷的基础上提出利用沸石等多种天然环境矿物材料与稀土/金属抗菌材料和光催化材?#32454;?#21512;采用梯度二次高温烧制工艺技术开发出新型的抗菌滤料实现净水抗菌的新思路这个设计思路也是建立在无机抗菌材料和光催化材料的不断发展成熟的条件下

2015年3月份山东木齐公司研发成功新型抗菌滤料-微孔抗菌球MKJ微孔抗菌球利用了天然矿物材料微孔吸附和自极化特性辐射强远红外?#38405;G案?#21512;抗菌材料的抗菌?#38405;ܣ?#21487;?#34892;?#25233;制水中细菌滋生和微生物生长而导致的水质粘稠变色变质细菌超标等问题同时还有吸附净水和改变水分子团功能微孔抗菌球的诞生对解决净水器制水细菌超标问题和活性炭粉末沉淀问题提供了较好的技术解决方案

1.2 功能原理

微孔抗菌球具有超微孔性球体微孔形成的比表面积达到近350平方米/克这使得无机抗菌剂呈弥散状态分布于整个球体外表面和球体内部形成了上千万个抗菌抑菌触点当球体与水接触时水会由球体表面进入球体内部孔道根据接触性抗菌原理接触面积越大抗菌效果越好经测算微孔抗菌球比普通载银抗菌类材?#26174;?#21152;了近万倍的抗菌触点所以微孔抗菌球具有高效抗菌?#38405;?#19988;持久

微孔抗菌球按材料?#38405;?#21644;制备工艺要求通过引入抗菌金属离子金属化合物和电极性矿物材料并加入其它可以增强抗菌?#38405;?#30340;组分其中添加的Ce+4/Ce+3?#35748;?#22303;元素具有?#32454;?#30340;电极电位稀土元素可以减轻银铜?#24247;?#25239;菌性金属离子因容易被氧化而降低抗菌效力的倾向并可使抗菌元素在材?#29616;?#21576;弥散分布状态提高材料的抗菌效率从而可以提高抗菌?#38405;ܡ?#24494;孔抗菌球的抗菌?#38405;?#20027;要来自于材?#29616;?#38134;锌铜等抗菌金属和光催化效应产生超氧化能力的羟基离子共同抗菌作用

微孔抗菌球相比其它载银抗菌滤料在制备工艺上采用二次高温烧制工艺即抑制抗菌金属在高温易挥发的缺点又将抗菌金属离子与天然矿物材料瓷化使其牢固耐用同时微孔抗菌球自身辐射的远红外线与水分子团协同震荡?#23665;?#20302;水分子缔合度促进羟基自由基的产生从而强化材料的抗菌?#38405;ܡ?#21516;时达到改善水分子团活性效果

1.3 微观分析

1.3.1扫描电镜分析

用荷兰Philips公司XL30-TMP型扫描电镜分析微孔抗菌球形?#24067;?#22270;1发现球体内存在大量的凹凸微孔结构从体积上看这些凹凸结构大小基本相同从分布上看这些凹凸结构分布较为均匀这些凹凸结构的存在使得球体比表面积较大由图2可以看出球体孔径分别呈纳?#20934;?#19988;多数由孔道和微孔组成

     

1.3.2 透射电镜分析

为进一步研究球体内部结构采用金属包埋-切割技术将球体包埋在金属中然后将样品切割开用日本电子珠式会社生产的JEOL JEM-2010FEF型透射电子显微镜直接观察微观结构由图3可以看出图中四周黑色区域是所用基体金属中间如区域1所示部位为横切面球体横切面孔道呈椎体?#30784;?/P>

    

1.4指标?#21592;?/STRONG>

目前市售大多是载银抗菌材料因厂家不同而叫法不同比如纳米银抗菌球银离子抗菌球高效银抗菌球等产品它们多以粘土高岭土等陶瓷材料为基材通过添加银粉或银化物等材料经高温烧制而成的实体球银离子抗菌球抗菌触面有限抗菌效果并不理想微孔抗菌球与银离子球各项指标?#21592;?#35265;表1

    

2微孔抗菌球功能

2.1抗菌功能

微孔抗菌球是利用稀土/金属复合耐高温抗菌材料优良的抗菌?#38405;ܣ?#19982;天然矿物材料的自化电极性辐射的远红外线协同作用通过降低水分子团的缔合度促进羟基自由基的产生从而强化材料的抗菌?#38405;ܡ?#32435;米复合抗菌剂中含有Ce+4/Ce+3?#35748;?#22303;元素具有?#32454;?#30340;电极电位可以减轻银铜?#24247;?#25239;菌性金属离子因容易被氧化而降低抗菌效力的倾向并可使抗菌元素在材?#29616;?#21576;弥散分布状态提高材料的抗菌效率

微孔抗菌陶瓷球的特点是球体具有超微孔性这使得无机抗菌剂呈弥散状态分布整个球体表面和内部微孔内形成了无数个?#34892;?#25239;菌点当球体与水接触时水会进入到球体内部微孔根据接触性抗菌原理球体微孔可大大加强抗菌效果经测算微孔抗菌球比普通银离子抗菌球增大了近万倍的抗菌接触点所以微孔抗菌球具有高效抗菌?#38405;?#19988;持久微孔抗菌球MKJ经ӣǣ和国?#21307;?#31569;材料工业环境监测?#34892;?#26816;验产品?#28304;?#32928;杆菌和金黄色葡萄球菌24小时杀?#33268;?#36798;到95%以上经山东省医学科学研究院基础研?#20811;?#36827;行卫生安全性检测完全合格

2.2净化功能

微孔抗菌球比表面积可达到500平方米/克当水流经微孔球体时水会进入微孔球孔道和微孔内微孔球可吸附水中余氯等有机物和微生物同时与水中重金属离子置换从而起到去除重金属离子的作用微孔抗菌球对各种重金属离子细菌亚硝酸盐有机余氯?#26579;?#26377;显著的吸附?#38405;ܡ?#20854;吸附?#21592;?#29616;在具有多孔状和海绵状结构比表面积大对极性?#32454;?#30340;分子如CO2 NH4+等也具有较强的吸附能力微孔抗菌球除了自身微孔的吸附净化功能外还可与水中重金属离子?#25442;?#36215;到双重净化效果

2.3改善水分子团功能

普通的水为络合大分子团水见图4水的O-H键间的角约为105㡣外界作用时它们之间的键角容易发生变化由于大分子簇团的水参与体内生物化学反应差脂质代谢差这种水即使再纯也不能被人体及生物体内的细胞和染色体很好的吸收同时这种?#27832;文?#32858;结构的水很容易包藏有毒有害的有机物使人体的健康遭受损害

微孔抗菌球具有较强的远红外线辐射当普通水分子与其接触的?#24067;?#35813;产品辐射的强远红外线对水分子团结构进行激?#33402;?#33633;使其氢键破坏断裂大的水分子团簇变成只含56个水分子的小水分子团见图5微孔抗菌球对水进行活化后水的外观晶莹剔?#31119;?#21475;感好而且因其分子结?#36141;?#27963;化指标独特而有很强的渗透力扩散力溶解力代谢力排毒力和补氧功能饮用活化水能快速调节人体电介质平衡易解渴能解酒解油腻同时还能开?#31119;?#21161;消化促进新陈代谢

    

?#26412;?#22823;学测试?#34892;?#23545;微孔抗菌球进行不同数量和不同时间浸泡后分别测试其O17的半峰宽并在浸泡5分钟后取出球测试水经过150h后的小分子还原性共测试九组数据最高值为91.17Hz最小值为66.62Hz普通自来水的半峰宽为124.2 Hz证实该产品能够使普通自来水在短时间内活化变成小分子水至少保持150小时以上不还原

    

3微孔抗菌球试验

为了更?#23186;?#34892;测试数据分析和?#21592;x?#25105;们选取木齐牌微孔抗菌球市售载银抗菌球和载银颗粒活性炭一起测试其中微孔抗菌球外观呈金黄色载银抗菌球呈白色载银颗粒活性炭为灰黑色三种材?#29616;本?#22343;为4-5毫米

3.1抗菌?#38405;?#27979;试

净水器制出水中细菌是否超标是衡量净水器合格与否的重要指标我国生活饮用水卫生标准中规定生活饮用水的细菌菌落总数1mL中不得超过100CFU我们称取微孔抗菌球载银抗菌球和载银活性炭各300克分别装入3台同样型号的超滤净水器后置滤芯内接入同等压力状态下的自来水分别检测三台净水器制出水的细菌菌落数量具体水中细菌检测方法如下

3.1.1材料营养琼脂培养基2216E培养基配方如下蛋白胨 50g酵母膏 1.0gFePO4 0.01g琼脂 18.0g蒸馏水 1000mLpH值7.6-7.8

3.1.2方法水中细菌总数的平板计数测定方法

3.1.3仪器高压蒸汽灭菌锅9cm培养皿1mL5mL移液管45mL烧杯250mL三角瓶

3.1.4 实验步骤

用无菌烧杯分别从三台净水器接水各200毫升备用再取200毫升自来水做对照样

用灭菌移液管从3个烧杯中各吸取1mL水样注入灭菌培养皿中

分别倾注15mL已融化并冷却到45左右的灭菌营养琼脂培养基并立即在桌面上作平面旋摇使水样与培养基充分混匀

另取一空的灭菌培养皿倾注45左右的灭菌营养琼脂培养基15mL作空白对照

培养基凝固后倒置于37温箱中培养24h进行菌落计数

3.1.5 实验结果

    

以上实验数据说明微孔抗菌球的细菌杀?#33268;?#26368;高其?#38382;?#36733;银活性炭和载银抗菌球但载银抗菌球的菌落总数还大于自来水对照样说明其抗菌效果不理想

3.2 TDS测试

3.2.1实验仪器导电固体颗粒TDS测试仪( 韩国公司生产)

3.2.2实验条件室温下进行测量实验环境保持?#34892;ԡ?/P>

3.2.3实验步骤将重量为50g的微孔抗菌球银离子抗菌球和电气石陶瓷球分别放入盛有去离子水的烧杯中每间隔一定时间测?#21487;?#26479;中的TDS值

3.2.4实验结果对水TDS值影响的测试结果见图5

    

从图5可以看出三种球对水的TDS比空白样的TDS显著增多其TDS值的大小随时间的变化整体呈现上升趋势可以看出微孔抗菌球在时间为90分钟时TDS值达到最大银离子抗菌球与电气石陶瓷球的TDS值呈现逐渐上升趋势银离子抗菌球上升最明显,在150分钟时达到96ppm

微孔抗菌球TDS值随着时间延长会缓慢降低说明水中总固体溶解物会由于微孔球的吸附净化功能而减少也证明微孔抗菌球的微孔吸附净化功能比实体球有显著的优势

3.3过水量测试

微孔抗菌球在应用过程中会受到水中各种污染物的影响这些污染物会粘附在球体表面?#27695;?#29699;体微孔导致功能下降我们对微孔球的使用寿命进行了测试测试方法和数据如下模仿净水器处理水的过程将300克微孔抗菌球装入净水器滤?#23616;У?#25509;入自来水以正常自来水压力出水测试与微孔抗菌球接触前后的水的pH值TDS和电导率值用来确定微孔抗菌球?#38405;H中?#26102;间应用寿命和处理水的量

    

从上面两次测试结果可以看出连续经过40小时或5吨水后水的各项数?#21040;?#36817;普通水的各项指标停止通水后放置2分钟水的各项检测值又能够达到满意的效果根据以上数据发现流经微孔抗菌球的水只要不是连续经过球的功能会停留2分钟后?#25351;础?#20294;经过50吨水后球的各项指标明显降低接近自来水指标我们可以测算出球的连续处理水量为1000升左右建议处理50吨水后要对球进行再生

4再生处理

我们分别用5%的硫酸市售食用?#29366;?#21644;红醋各200毫升作为再生?#28023;?#23545;微孔抗菌球进行浸泡再生处理球再生液按14质量比再生方法分别用5%的硫酸?#29366;ף?#32418;醋将需要再生的微孔抗菌球完全浸泡静置10分钟然后用纯净水冲洗至微孔抗菌球浸泡水为?#34892;ԡ?#31216;取50克再生微孔抗菌球和新微孔抗菌球分别加入200mL水水的PH值为?#34892;?检测水的各项指标随时间的变化对照用于选定再生数据

    

从表7实验数据可以看出使用5%的硫酸处理的效果和用食用?#29366;状?#29702;效果基本相同所以建议使用食用?#29366;?#30452;接浸泡10分钟再生然后用纯净水冲洗干净即可再生成功

5微孔抗菌球在净水器应用

1普通净水器

第?#24739;?#29992;5mPPF聚丙烯纤维滤芯去除水中大于5m浮游物及颗料物质澄清水源

第二级用5mCTO压粘棒状活性炭滤芯可?#34892;?#21560;附水中异色异味部分除掉有机无机杂质可?#34892;?#21560;附水中的余氯改善水的口感

第三级用硅藻陶瓷膜滤芯去除水中大于0.2m的杂质微生物及铁锈

第四级用颗粒活性炭+微孔抗菌球复合去除水中大于0.2m的大肠杆菌沙门氏菌金葡萄球菌绿脓杆菌和霉菌致病菌

2超滤/?#29943;?#36879;净水器

第?#24739;?#29992;5mPPF聚丙烯纤维滤芯去除水中大于5m浮游物及颗料物质澄清水源

第二级用5mCTO压粘棒状活性炭滤芯可?#34892;?#21560;附水中异色异味部分除掉有机无机杂质可?#34892;?#21560;附水中的余氯改善水的口感

第三级用阻垢分子球或阳离子树脂抑制水垢生成或去除过多钙镁离子

第四级超滤/RO?#29943;改?#31934;滤

第五级用颗粒活性炭+微孔抗菌球复合去除水中大于0.2m的大肠杆菌沙门氏菌金葡萄球菌绿脓杆菌和霉菌致病菌

微孔抗菌球作为一种新型抗菌净化材料具有优异的抗菌净化水特性溶出杂质少使用时效长处理水量多是家用净水器和加湿器优异的抗菌净化新材料微孔抗菌球的诞生解决了多年困扰水处理器细菌微生物超标和活性炭粉末溶出的两大问题为我国净水器等产品提供了较好的抗菌净化解决方案

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