抗菌方面的应用
作抗菌材料抗菌沸石作为新兴无机抗菌材料已逐步显示出它的价值。Zeomic XAW ioi是载银或载银和锌的A型沸石,是日本 Sinanen comic公司的专利产品。
制备工艺是:将钠沸石与银、锌盐类溶液(Ag:zn=5:14)接触进行离子交换,而后在500℃下干燥,经超细粉碎得1.6pm的产品,其安全性、耐热性、抗菌性、持久性好,广泛用于纺织品、容器、薄膜、涂料中。
沸石专家们用熔盐离子交换法制备出抗菌锌型沸石,试验证明对大肠杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌有杀灭能力。章莉娟等采用液相离子交换法,在沸石上接枝杀菌性Zn2+、Ca2+、Ag+制成抗菌沸石。对大肠杆菌、霉菌的抗菌实验表明,杀菌性能良好。成本低、活性高的沸石杀菌除臭涂料能缓慢释放活性组分,有长效灭菌、吸臭功能,可在住宅、医院、餐厅、家电外表涂层使用。利用沸石与环境协调、相容的特性,美国研制并生产细粒沸石作为杀虫剂载体,以液态肥悬浮剂、分散剂,用铅沸石生产铅酸电池电极。
银型抗菌沸石
美国纤维及非织造布生产商FOSS公司的 Fosshield技术部开发出一种抗菌技术,将含银无机沸石 AgION嵌入其纺前染色聚酯 Fossfiber(r)双组分纤维。含VON的 Foss fiber适合有抗菌防护要求的所有纺织品用途新纤维可有效防止各种引起臭味的有害细菌、霉菌。FOSS公司将产品出售给医疗、保健、旅游等市场的纺织品生产商。该公司目前还通过推出抗菌清洁布进入消费市场。该非织造擦布可用于家庭中所有需要清洁的非织物的表面,干用、湿用皆可有无清洁剂都行。擦布可用几星期并可多次清洗,甚至可漂白都不损害抗菌性。
实验测试表明,Ag1ON能消灭99.99%的传染性和引起臭味的细菌,并且由于是无机非药物抗菌素,细菌不会产生抗体。 Foss fiber中的双组分纤维为特殊设计,使AgON只在皮面中,对有害细菌接触面最优化。FOSS公司称即使在极其严酷生产条件下,含银沸石也非常稳定。可耐温度高达800℃℃,pH值稳定性在310。含AgON的 Foss fiber还可添加其他添加剂,提供阻燃、紫外稳定性、导电、防污和导湿性。此外,还可与棉、毛、丝或麻混纺。
沸石专家们采用液相、固相离子交换法将具有抗菌性能的银离子与沸石合成为抗菌沸石。用正交法确定两种方法的较佳条件,并进行比较;用红外光谱对沸石原样与抗菌沸石进行比较分析;同时对合成的抗菌沸石进行了抗菌性能测试。测试结果表明,银型沸石抗菌效果令人满意。
实验方法如下：液相反应制备抗菌沸石表4-109为3因素4水平正交试验的条件,把AgNO3溶液加入到5g云峰沸石中,在表4-109确定的温度和时间条件水浴并搅拌反应,然后抽滤,用蒸馏水洗至无Ag+(Agt+用NaCl溶液检测,无乳白色沉淀)。最后将交换后的沸石在100℃下烘干,即得银型抗菌沸石。
固相反应制备抗菌沸石表4-110设定3因素4水平正交试验,分别取不同量的AgNO3与5g沸石混合,于研钵中充分研磨均匀后装入瓷坩埚,置于箱型高温电炉中,在表4-110确定的反应条件下反应后,取出冷却。用大量蒸馏水洗涤过滤至交换不出Ag+为止,产品在100℃恒温干燥箱中烘干3h即可。抗菌性能测试以无菌操作,将0.2g抗菌沸石放入灭菌培养皿中,注入1mL含105个菌种(大肠杆菌或嗜热脂肪芽孢杆菌)的菌悬液并加入肉汤营养琼脂培养基,放在培养箱内培养24h后,载玻片制样,用显微镜观察结果(此两种细菌成熟后均为白色不透明圆点状),并作空白对照。
评价标准如下
细菌总数为0,抗菌性能好;细菌总数<6,抗菌性能中;6≤细菌总数<100抗菌性能差(大肠杆菌)。
细菌总数为0,抗菌性能好;1≤细菌总数<50,抗菌性能中;细菌总数>100,抗菌性能差(嗜热脂肪芽孢杆菌)。
实验表明:在消耗相同硝酸银用量的情况下,固相离子交换法制得的抗菌沸石其离子交换量比液相法所制沸石的离子交换量大;但固相法需在高温条件下进行,而液相法无需在高温下即可进行,大量节省能源。因此,两法各有所长,生产制备抗菌沸石时可根据实际需要选择合成方法。以在32℃、不同浓度下液相交换法合成的抗菌沸石对大肠杆菌进行抗菌性能测试和在0.3g硝酸银用量、不同温度下固相交换法合成的抗菌沸石对嗜热脂肪芽孢杆菌进行抗菌性能测试为例。含银离子抗菌沸石的培养基里完全没有细菌生长,而空白实验的培养基中细菌菌落数多不可数。实验证明抗菌沸石完全抑制细菌生长且在抗菌银离子含量较低的情况下,抗菌性能仍然很好。同时,测试结果与同等交换盐浓度合成的铜型和锌型抗菌沸石的抗菌性能相比,发现银型抗菌沸石抗菌效果明显优于铜型和锌型抗菌沸石。
液相、固相离子交换法合成银型抗菌沸石的较佳条件:硝酸银溶液浓度0.1mol/L,硝酸银固体用量为2.0g;温度分别为32℃和250℃,反应时间为1h抗菌沸石的稳定性能:将制备的抗菌沸石在空气中放置3个月后,测试其抗菌性能,结果仍然十分理想,可知抗菌沸石在空气中非常稳定,不受空气中氧和二氧化碳的影响。同样将抗菌沸石在自来水中浸泡45d后,过滤、洗涤、干燥,测其抗菌性能,结果也较理想。由此得出:液相、固相离子交换法制备的抗菌沸石其稳定性能很好。
