载银活性炭的抗菌机理-蒋仁甫

载银活性炭的抗菌机理

蒋仁甫

摘要活性炭是优良的吸附剂，活性炭栽银后，它不仅继续具有吸附剂的功能，而且具有抗茵的功能。

关键词载银活性炭抗菌功能处理工艺

１概述

活性炭是优良的吸附剂，它能除去水中的许多有害、有毒物质，为人们提供安全的饮水，这已是公认的事实。活性炭载银后。它不仅继续具有吸附剂的功能。而且其有抗菌的功能。它抗茵的功能主要是银的功劳。

银具有抗菌的作用，这也是人们很早就知道的事实。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。随着科学的进步．人们发现：胶质银（粒径介于１０～１００ｎｍ之问的微细颗粒）能有效地对抗６５０种以上不同的传染疾病，只有８种病菌能对抗胶质银。在青霉素发现以前，银是“古老的抗菌素”，国外医生的结论是：“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）允许胶质银的开架销售。

正因为银既能抗菌又对人体具有保健作用（保护我们体内的天然酶以及加快修补破损的组织）。因此便被首选为抗菌剂的材料。在国外，抗菌制品已形成为一项产业，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。

２银的抑菌机理

银（Ａｇ十）的最低抑菌浓度（ＭＩＣ）对伤寒菌而言为２．０×１０１（ｔｏｏｌ／Ｌ）。’

Ａ９２０（以ＡＩｚＯ，为载体）的抑菌圈（ｒａｍ）随其含量增加而增加，详见表一

表１

抑菌圈

样品编号Ａ９２０（％）质量

对芽孢杆菌对金黄色葡萄球菌对大肠杆菌ｌ２２～３４～Ｓ４～５

２４６～７７～９７～９

３６８～１０９～１１９～１１

４８０～１１１０～１２１０～１２

５１０１０～１２１ｌ～１３ｌｌ～１３如果我们以抑菌豳最小的芽孢杆菌作图，便可很明显的发现：随着银含量的增加，抑菌圈也随之增加然而并非直线关系，而是有趋向饱和的趋势。详见图一。

图１银含量与抑菌翻的关系图

银的杀菌机理目前有两种理论：一种为接触反应机理，该理论认为：银离子（Ａｇ＋）接触微生物后，导致微生物的蛋白质遭受破坏。造成微生物的死亡或产生功能障碍。其接触原理基于电吸附。因为细胞膜带有负电荷，而银离子（Ａｇ＋）带有正电荷，两者产生电吸附并使之牢固结合，即所谓“微动力效应”

（ｏｌｉｇｏｄｙｎａｍｉｃ

ｅｆｆｅｃｔ）。其结果是银离子穿透细胞膜进入微生物体内，与微生物体内的蛋白质上的巯基（～

ＳＨ）产生化学反应：＋２Ａｇ＋叫酶／＼ＳＡｇ＋２ＨＳＡｇ＋／

此反应造成蛋白质凝固，使微生物合成酶的活性遭到破坏，干扰微生物ＤＮＡ的合成。使微生物丧失分裂增殖能力而死亡。与此同时，Ａｇ＋是均匀分布在活性炭的内外表面上，在使用过程种逐渐释放，而银在低浓度（２．Ｏ×１０１ｔｏｏｌ／Ｌ）下就是有抗菌效果。此外。由于Ａｇ＋具有较高的氧化还原电位（±Ｏ．７９８ｃｖ，２５‘），所以反应活性大（随着其价态的升高，还原势也升高），能使周围空问内的氧分子（０２）转变成还原态的氧。

银杀菌机理的第二种理论是活性氧机理，或者说是银催化理论（这是笔者杜撰的）。该理论认为：活性炭载上银后，在其表面分布着微量的银元素。它能起到催化活性中心的作用。这个活性中心能吸收环境的能量，激活吸附在活性炭表面的空气和水中的氧，产生羟自由基（・ＯＨ一）和活性氧离子（Ｏｚ一），这些物质具有根强的氧化能力，能破坏细菌细胞的增值能力，实现抑菌或杀灭细菌的目的。其示意图如图２所示：

图２活性氧理论示意图

３载银活性炭的功能

载银活性炭，它符合“耐热性好、抗菌谱广、有效期长”的要求。而且对微生物不产生耐药性的无机抗菌剂。过去活性炭载银，人们往往直接用硝酸银（ＡｇＮ０３）水溶解浸渍后干燥，此方法未改变硝酸银结构，所以一遇水很快溶解流失，后来有人将硝酸银转化氯化银以减少流失。我们则采用ＩＡｇ（ＮＨ３）］＋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氯化亚银。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。法国的ＢＬＵＥＩｎｄｕｓｔｒｉｃｓ集团采用等离子技术将银与炭的共价键结合（即化学吸附）用于承的杀菌。国内有关单位经实验证明．效果很好，这两种吸附方式的区别示于图３：

图３物理吸附与化学吸附关系图

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嘣

蛆／～酶

图中ＡＸ曲线表示物理吸附，ＢＸＣ表示化学吸附。两条曲线相交，意味着从能量上看，两种吸附是可以转换的。物理吸附的分子可以吸收能量而激发，越过势垒ｘ进入化学吸附（ｃ点位置）。换句话说，目前我们产生的载银炭，经等离子技术处理（给以激发能量），即可达到共价键结合的形式。

从催化角度看，银表面能吸附氢和氧，而且是氢和氧的原予。这是国内外许多研究催化的学者得出的结论。他们的推论是：一个氧原子吸附在一个银离子上；并用模型表示如下：

４Ａｇ（表面）＋０２—————◆２Ａ啦Ｏ（络合物）

２Ａ９２０（络合物）＋０２（气）————＝◆２Ａ９２０２（络合物）

按照此理论，我们便可以从理论上得出：载银的寿命终止于Ａｇ原子或氧原子饱和之时。

Ｔｒａｐｎｅｌｌ指出：。清洁的银蒸发膜在室温下并不对氢产生化学吸附，而氧化后的银膜则有缓慢的吸附。一般认为银也象铜那样，并不吸附分子态的氢，而是吸附原予态的氢”。这样我们便可推论其和水的反应过程为：

Ｈ２ｍ—＋［ａｌ＋＋［ＯＨＩ，２０Ｈ一～Ｈ２０＋［ＯＩ”・

Ａｇ催化

这个过程之所以缓慢，是因为它是一个吸热过程。尽管这个过程是缓慢的，它仍能造成水中溶解氧增加１－－２ｐｐｍ。这也就是法国ＢＬＵＥｌｎｄｕｓｔｒｉｃｓ集团在答复中国建筑研究设计院所提问题时所指出的：“阻垢和防止细菌的功效源自粉状载银炭的催化作用”。

４结论

载银活性炭是一种新型的水处理材料，其特有的抑菌和杀菌功能在饮用水的净化处理上有其独特的优势，尤其应用在家庭用的小型饮用水处理装置中，为我国的城镇居民保证生活应用水的水质安全提供了一种可靠的途径。