抗菌型无机胶凝活性炭材料的研制

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本文以粉末或颗粒椰壳活性炭为主要原料,水泥熟料为胶凝剂,载银抗菌TiO2或其造粒产物为抗菌剂,研制了一种兼具抗菌性能和和吸附性能的成型活性炭材料。重点探讨了抗菌剂种类和添加量对抗菌性能的影响,并评价了试样的吸附性能。选用大肠杆菌和八叠球菌作菌种,采用抑菌圈法和活菌计数法对比评价试样的抗菌性能;利用活性炭对碘、苯和甲醛的吸附容量评价试样的吸附性能;测定试样的抗压强度、气孔率和吸水率;采用场发射扫描电子显微镜(FSEM)对该材料的微观结构进行测试表征和分析;对所得最佳试样进行初步的循环抗菌实验;最后对试样采用外裹法进行改性探讨。与其他载银抗菌成型活性炭相比,本方法工艺简单,成本较低,抗菌性能好。以载银抗菌TiO2或其造粒产物为抗菌剂,作对比发现,抑菌圈法实验中,造粒产物效果较好;活菌计数法实验中,两种方法抑菌效率接近。试样各项物理性能接近,但直接添加载银抗菌TiO2操作方法更简单直接,且在一定添加比例下的抑菌率大于99%,综合考虑认为载银抗菌TiO2是最佳抗菌剂。粉末活性炭比颗粒活性炭在吸附性能、抗压强度、气孔率和吸水率等物理性能方面都有更好的表现,故粉末活性炭是最佳的活性炭材料.最佳试样配料为,粉末活性炭占比60wt%,水泥熟料占比32wt%,纳米载银TiO2占比8wt%.试样对大肠杆菌和八叠球菌的初始杀菌效率分别为96.88%和99.50%.碘吸附值为416.56 mg/g,苯吸附值为221.53 mg/g,甲醛吸附值为238.63 mg/g,抗压强度为12.74 MPa,气孔率和吸水率分别为47.92%和40.07%.最佳试样做循环抗菌分析得出,试样循环抗菌20次以后抗菌效率大于90%,抗菌持久性长。SEM分析得出,造粒产物独立分布在粉末或颗粒活性炭基体中;载银抗菌TiO2在粉末活性炭中均匀分布,而在颗粒活性炭中覆盖其上。试样外裹法发现,直接外裹抗菌剂,抗菌剂散逸速度快,抗菌有效期短;外裹料中少量的水泥熟料可以促进外裹料的裹覆;聚乙烯醇(PVA)可以改善外裹试样的吸附性能;外裹法改性后的试样抑菌性能有所提高。外裹料讨论范围内最佳方案为:90wt%载银抗菌TiO2,5wt%熟料,5wt% PVA.试样一小时的大肠杆菌杀灭率65.1%,八叠球菌杀灭率72.84%,四小时后杀菌效率均为100%。
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