以天然沸石制备无机抗菌剂及其在建材中的应用研究

化学成分

物理指标

ＳｉＯ２Ａｌ２Ｏ３Ｆｅ２Ｏ３Ｋ２ＯＮａ２ＯＴｉＯ２烧失量阳离子交换量吸蓝量

％％％％％％％ｍｍｏｌ／１００ｇｇ／１００ｇ７１．２０

１１．２２

１．０９

１．４８

２．０４

０．１０

９．３１

１４５．０９

５

随着社会发展和人民生活水平的提高，人们的保健意识逐渐增强，因此，环境中危害人类身体健康的各种有害微生物也日益引起人们重视，如链球菌会引起化脓性炎症、猩红热、丹毒、产褥热等等疫病；志贺菌会引起人们的细菌性痢疾；黄曲霉、黑曲霉、赤曲霉等引起肝脏坏死和肝硬化等疾病；此外，有害微生物还会引起霍乱、肺炎、流感、麻疹等疾病。因此，如何杀灭和抑制这些有害微生物成为当今科技领域的重要课题。

抗菌剂是目前使用较普遍的抑制和杀灭有害微生物的化学方法之一。抗菌剂大致可分为有机抗菌剂和无机抗菌剂两大类。近年来。由于无机抗菌剂具有抗菌广谱、持久、安全性好、耐热性好等优点，其研制和应用有了较大的增长，而天然沸石因其具有较高的比表面积、离子交换容量和低廉的成本，在无机抗菌剂的制备中具有广泛的应用前景。

本研究利用某地天然沸石为载体，制备出了具有持效抗菌性能的锌系、银系无机抗菌剂，并将其应用到了建筑涂料、木地板、橡胶等制品中，得到了系列抗菌产品。

１无机抗菌剂的制备

１．１沸石原材料性质

实验用原材料外观灰白，粉体细度指标为：－

２μｍ含量９．３７％，－５μｍ含量２３．０２％，－１０μｍ

含量３９．６８％，－２０μｍ含量７６．４０％，－３６μｍ含量

１００％；中位径（ｄ５０）１３．４１μｍ，比表面积（Ｓｖ）

０．３２３ｍ２／ｇ，其化学组成及有关离子交换能力的物理指标如表１。

１．２沸石基无机抗菌剂研制

将天然沸石经超细粉碎和分级作业，使其

以天然沸石制备无机抗菌剂及其在建材中的应用研究

ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＯｆＩｎｏｒｇａｎｉｃ－ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌＡｇｅｎｔＰｒｅｐａｒｅｄＢｙＮａｔｕｒａｌＺｅｏｌｉｔｅＩｎＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓ

许霞１

曹兴盛

２

彭洪均３

（１北京科技大学，北京１０００８３；２．德国克诺木业集团，北京１０００６８；３．北京建筑材料科学研究院，北京１０００４３）

摘要：研究了银沸石、锌沸石的制备方法，考察了不同抗菌剂对细菌、真菌的杀灭率，并对其在涂料、木地板、橡胶等建材中的应用进行了研究。关键词：天然沸石；抗菌剂，应用中图分类号：ＴＵ５２１．２＋７

文献标识码：Ａ

文章编号：１００３－８９６５（２００６）０３－０１１５－０３

表１ＴＲ型沸石原料分析结果

ｄ９０＜２μｍ，并通过酸洗和热处理等手段疏通沸石内部孔道，确保沸石中的孔道是开放的、互相连同并与环境接触。将沸石置于适当浓度的银、锌化合物的水溶液中，控制反应条件，搅拌下完成离子交换，使沸石交换上１或２种金属离子。

实验表明，沸石粒度、是否进行预处理、反应温度、金属离子浓度、ＰＨ值、固含量、反应时间，都会影响离子交换反应的效果；焙烧的温度和时间会直接影响金属离子的溶出速度，从而影响抗菌剂的有效抗菌时间。

实验得出了制备Ａｇ＋系和Ｚｎ２＋系无机抗菌剂的最佳工艺条件。制备Ａｇ＋系无机抗菌剂的最佳工艺条件为：ＡｇＮＯ３以去离子水配成一定浓度的水溶液并升温，加入沸石，恒温搅拌数小时，过滤、洗涤、烘干、焙烧得到银沸石抗菌剂（Ａｇ＋－ｚｅｏｌｉｔｅ）。Ｚｎ２＋系无机抗菌剂的最佳工艺条件为：Ｚｎ（ＮＯ３）２以去离子水配成一定浓度的水溶液并升温，加入沸石，恒温恒温搅拌数小时，过滤、洗涤、烘干、焙烧得到锌沸石抗菌剂（Ｚｎ２＋－ｚｅｏｌｉｔｅ）。实验结果还表明：在制备锌系和银系无机抗菌剂时，反复多次交换都能有效的提高交换效率，优于单次交换。

经化学分析，用上述各种方法制备得金属离子无机抗菌剂，沸石载体中金属离子载带量如下表所示：

表２无机抗菌剂的金属离子载带量

名称编号

载带量％

Ａｇ＋Ｚｎ２＋

Ａｇ＋－ｚｅｏｌｉｔｅ１２．９４２２．５８

Ｚｎ２＋－ｚｅｏｌｉｔｅ１１４．５２１３．４

１．３沸石基无机抗菌剂产品性能

无机抗菌制品的抗菌性能采用贴膜法检测，并计算灭菌率。将待测制品和无抗菌成分的同材质对比样品制成５０ｍｍ×５０ｍｍ试验片，经消毒后，在其上滴加菌液浓度１．０￣５．０×１０５／ｍｌ的菌液０．５ｍｌ，然后用４５ｍｍ×４５ｍｍ薄膜覆盖并在温度３５±１℃、相对湿度９０％的条件下保存２４小时。培养后用琼脂平板培养法测定存活菌数。细菌菌种选用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌，真菌菌种选用黑曲霉菌，上述无机抗菌剂２４ｈ对三种菌的杀抑率如表３所示：

表３无机抗菌剂对细菌、真菌的杀抑率

大肠杆菌金黄色葡萄球菌黑曲霉

Ａｇ＋－ｚｅｏｌｉｔｅ

１９９．９９９．９一级

２９９．９９９．７一级Ｚｎ２＋－

ｚｅｏｌｉｔｅ

１９７．１９６．７一级

２９６．８９６．０一级

对细菌、真菌杀抑率％

名称

１．４抗菌持效性

无机抗菌剂的持效性主要是指抗菌有效时间。抗菌持效性是根据抗菌剂中吸附的抗菌有效成分的溶出来判定的，以其完全溶出作为抗菌有效时间。根据对以上几种无机抗菌剂进行的溶出加速试验（抗菌剂粉体在１００℃水中蒸煮１ｈ，反复多次）进行计算，以上几种抗菌剂的有效抗菌时间均在５．７～７．０年之间。

１．５自身安全性

抗菌剂载体沸石是一种常见的家用洗涤助剂，也常用于包装、牙科材料、装饰品、照相基材等，具有很好的安全性。经急性经口毒性试验检测，含银量为２．０％和含锌量为１３％的沸石抗菌剂的ＬＤ５０（经一次口服可毒杀５０％试验动物的剂量）均大于５０００ｍｇ／ｋｇ，属于实际无毒产品，可安全使用。

２．无机抗菌剂的应用

通过添加一定的抗菌剂，从而使材料具有抑制或杀灭其表面细菌能力的一类新型功能材料称为抗菌材料，如抗菌涂料、抗菌塑料、抗菌纤维、抗菌陶瓷等等。由于抗菌材料能杀灭和抑制沾污在其表面的微生物，可保持材料表面的自身清洁状态，因而被广泛采用于制备健康型制品。将本研究制备的锌系、银系无机抗菌剂加入涂料、地板、橡胶等制品