载银活性炭技术的新突破

内容摘要：摘要：如何对生活饮用水适度处理，从而获得健康的饮用水，以成为我们进行水质净化的最终目标。活性炭是水质净化的最佳材料，如何完善活性炭的性能，最大限度地发挥其优势，各国都在对改性活性炭进行研究。载银活性炭就是其中的一种，法国在这一领域取得了新的突破。本文就法国在这一方面的研究成果做一介绍，以便引起我国活性炭行业及水处理行业的关注。

摘要：如何对生活饮用水适度处理，从而获得健康的饮用水，以成为我们进行水质净化的最终目标。活性炭是水质净化的最佳材料，如何完善活性炭的性能，最大限度地发挥其优势，各国都在对改性活性炭进行研究。载银活性炭就是其中的一种，法国在这一领域取得了新的突破。本文就法国在这一方面的研究成果做一介绍，以便引起我国活性炭行业及水处理行业的关注。

关键词：活性炭载银活性炭共价键长效抑菌

1.1活性炭在水处理中的应用及存在的问题

活性炭（gac）已被广泛应用于水的常规处理和深度处理中。由于活性炭自身的物理特性---超强的吸附能力，决定了它可以用来吸附水中的难闻的味道，余氯，脱色等。它已成为去除水中有机污染物的最成熟最有效的方法之一。我国清华大学的研究发现活性炭对水中氯化产生的致突变物质亦有去除作用。

然而活性炭在水处理，特别是用于饮用水深度处理的净化设备中，也存在着无法解决的问题，即活性炭介质的自身污染问题。它就像一个超级的海绵，在吸附大量的有毒有害污染物的同时，在它的微孔中会繁殖大量的细菌。实验表明，当活性炭过滤器使用到一定时间，活性炭吸附到了大量的有机污染物，而具有杀菌作用的余氯又不存在，此时微生物极易繁殖；有机物在微生物的作用下于活性炭的界面上发生分解，使有机氮逐步分解为蛋白氮、氨氮、亚硝酸盐氮，使得活性炭过滤器的出水中亚硝酸盐含量增加。这样不但达不到净化水质的目的，反而会污染水质。

1.2载银活性炭的出现

银的杀菌作用早在远古就被人类法现。在中国银餐具的使用，在国外人们在鲜牛奶中放入银币以延长牛奶的保存时间，都是最早应用银抗菌的实例。19世纪末路易斯²巴斯德就发现将金属银放入盛水的容器中，显示出银的杀菌性能。随着科学的进步，人们发现：胶质银（粒径介于10~100nm之间的微细颗粒）能有效的对抗650种以上不同的传染疾病，另有8种病菌能够对抗胶质银。在青霉素发现以前，银是“古老的抗菌素”，国外的医生们的结论是：“纯银对人体是百益而无一害”，“许多不同种类的耐抗生素病菌都能被胶质银杀灭”。因此fda（美国食品与卫生署）允许胶质银开架销售。环境技术论坛

正因为银的这种抗菌性能，因此便被首选为抗菌剂的材料。在国外，抗菌制品以已形成为一项产业，我们的东邻日本在1993年就成立了“银等无机系抗菌剂研究会（银研会）”，1998年6月以“银研会”成员为基础成立了“抗菌制品技术协会”，并制定了行业标准。

还是由于银的这种抗菌特性，科学家就产生一种设想——将活性炭的吸附能力与银的抗菌性结合，生产出活性炭和银的结合产物---载银活性炭（亦叫渗银活性炭）。载银活性炭是将活性炭和银结合，使其不仅对水中有机污染物有吸附作用，还具有杀菌作用。因而在活性炭内不会滋生细菌，避免活性炭过滤器出水亚硝酸盐含量增高的问题。在世界范围内所有公开的研究中，使用的方法都是以化学浸润为基础的——这是早期技术，但这种方法并没有达到预期的效果。

2．我国目前载银活性炭的生产工艺

载银活性炭在水处理中有一定的优势，它符合“耐热性好、抗菌谱广、有效期长”的要求，是对微生物不产生耐药性的无机抗菌剂。在国内有很多企业在研究和生产载银活性炭，采用的工艺原理普遍为物理吸附法。

过去活性炭载银，人们往往直接用硝酸银（agno3）水溶解浸渍后干燥，此方法未改变硝酸银结构，所以一遇水便很快溶解流失。后来，有人将硝酸银转化氯化银以减少流失。目前在国内最先进的方法是采用［ag(nh3)2］络合物的方式，使其转变为活性炭可以吸附的物质。然后再经高温煅烧使之成为单质银和氧化亚银。活性炭对银氨络合物的吸附为物理吸附，其键能为范德华引力。

载银活性炭通常用于小型家用或集团用的净水器中，载银活性炭选用粒度20～30目的颗粒果壳炭。常用的银剂是agno3。渗银量以银计小于1％（重量比），当水通过载银活性炭时，银离子就会慢慢释放出来。有资料介绍，银离子在水中的浓度为0.1～0.2mg／l时就能达到杀菌目的，但此浓度已高于《生活饮用水水质标准》中0.05mg／l银含量，我们知道银是一种重金属，是对身体有害的，在饮用水净化中是要去除的物质。如何解决载银活性炭在水处理中银的脱落问题，成为载银活性炭生产工艺的一个关键问题。

3．载银活性炭技术上的突破

3.1工艺原理

从1993年开始，法国科学家cyrilheitzler与法国国家科学院多名水处理专家经过八年多年研究试验，解决了这一世界难题，生产出了一种新型的载银活性炭（法语为cartis）。其基本原理是利用等离子技术实现银和炭的共价键结合。这是一种质的飞跃，使载银活性炭由传统的物理结合变为化学结合。

3.2cartis介质的物理特性

表面密度（g/cc）0.45-0.53

包装湿度（最大）5

灰状物（最大）4

硬度（最大）98

比表面积：1100--2000ｍ2／ｇ

碘指数（最小mg／g）1000

3.3cartis介质的水处理能力与普通活性炭的比较

根据美国nsf标准：1克活性炭可处理4gal的水（18200克），原水氯含量为2ppm,取除率为75。处理能力：1：18200

cartis介质标准：1克介质可处理2,000,000克的水。

处理能力：1：2000000

结论：cartis介质的水处理能力是普通活性炭的109。89倍

3.4cartis介质的使用寿命与普通活性炭的比较：

cartis介质的使用寿命为两年，是普通活性炭（使用寿命半年）的4倍

3.5cartis介质和普通载银活性炭的比较特点

银与炭的结合方式不同前者为化学结合（共价键），后者为物理结合；

前者银永远不会脱落后者会脱落；

前者的吸附能力是后者的109.89倍；

前者不会滋生细菌；

前者不需要再生后者需要再生；

3.6物理吸附（范德华健距）与化学吸附（共价键距）的示意图

位能0a