氫分子產業網,氫分子健康產業門戶網站!
新聞資訊 焦點人物 行業動態 企業新聞 日本氫報 歐美市場
氫 創 業 木齊創業 眾籌在線 招商加盟 供應信息 求購信息
共享平臺 產品共享 渠道共享 媒體共享 技術共享 人才共享
企業展示 最新產品 會員企業 走進企業 人物訪談
富氫產業 富氫杯壺 氫水美容 富氫水機 氫氣醫療
制氫技術 金屬水制氫 電解水制氫 光解水制氫
當前位置:氫分子產業網 > 正文
MKJ微孔抗菌球在凈水器上的應用
來源:氫分子產業網 發表時間:2016-7-12 15:18:31 閱讀:8204

山東木齊健康科技有限公司  王家勝  [email protected]

1、微孔抗菌球介紹

1.1 研發背景

凈水器以其改善水質效果明顯,解決自來水末端污染問題,逐步得到消費者認可,近幾年呈快速發展態勢。但凈水器廠家眾多,產品質量參差不齊,很多廠家有意或無意受到配件及耗材的質量影響,制出水達不到國家飲用水標準,特別是微生物超標嚴重,又帶來了二次污染從而影響消費者的健康。2014年7月,國家質檢總局執法司組織上海、江蘇、浙江、廣東、福建等地的質監部門對33家凈水器生產企業開展了執法檢查,發現四成的凈水器不合格,問題主要集中在出水有活性炭粉末和細菌超標等問題,給凈水器廠家和消費者都帶來了風險和健康隱患。

現有載銀抗菌材料大多以活性炭為載體,由于活性炭與銀固化結合技術尚存在問題,導致載銀碳的抗菌性能和持久性都到影響,不能滿足凈水器的要求。開發新型抗菌濾料就成為當務之急。基于國內多家凈水器廠家的要求,山東木齊研發團隊在原載銀抗菌陶瓷的基礎上,提出利用沸石等多種天然環境礦物材料與稀土/金屬抗菌材料和光催化材料復合,采用梯度二次高溫燒制工藝技術,開發出新型的抗菌濾料,實現凈水抗菌的新思路,這個設計思路也是建立在無機抗菌材料和光催化材料的不斷發展成熟的條件下。

2015年3月份山東木齊公司研發成功新型抗菌濾料-微孔抗菌球(MKJ)。微孔抗菌球利用了天然礦物材料微孔吸附和自極化特性、輻射強遠紅外性能及復合抗菌材料的抗菌性能,可有效抑制水中細菌滋生和微生物生長而導致的水質粘稠、變色、變質、細菌超標等問題,同時還有吸附凈水和改變水分子團功能。微孔抗菌球的誕生對解決凈水器制水細菌超標問題和活性炭粉末沉淀問題提供了較好的技術解決方案。

1.2 功能原理

微孔抗菌球具有超微孔性,球體微孔形成的比表面積達到近350平方米/克,這使得無機抗菌劑呈彌散狀態分布于整個球體外表面和球體內部,形成了上千萬個抗菌抑菌觸點。當球體與水接觸時,水會由球體表面進入球體內部孔道。根據接觸性抗菌原理,接觸面積越大,抗菌效果越好。經測算,微孔抗菌球比普通載銀抗菌類材料增加了近萬倍的抗菌觸點,所以微孔抗菌球具有高效抗菌性能且持久。

微孔抗菌球按材料性能和制備工藝要求,通過引入抗菌金屬離子、金屬化合物和電極性礦物材料,并加入其它可以增強抗菌性能的組分。其中添加的Ce+4/Ce+3等稀土元素,具有較高的電極電位,稀土元素可以減輕銀、銅、鋅等抗菌性金屬離子因容易被氧化而降低抗菌效力的傾向,并可使抗菌元素在材料中呈彌散分布狀態,提高材料的抗菌效率,從而可以提高抗菌性能。微孔抗菌球的抗菌性能主要來自于材料中銀、鋅、銅等抗菌金屬和光催化效應產生超氧化能力的羥基離子共同抗菌作用。

微孔抗菌球相比其它載銀抗菌濾料,在制備工藝上采用二次高溫燒制工藝,即抑制抗菌金屬在高溫易揮發的缺點,又將抗菌金屬離子與天然礦物材料瓷化,使其牢固耐用。同時微孔抗菌球自身輻射的遠紅外線與水分子團協同震蕩,可降低水分子締合度、促進羥基自由基的產生,從而強化材料的抗菌性能。同時達到改善水分子團活性效果。

1.3 微觀分析

1.3.1掃描電鏡分析

用荷蘭Philips公司XL30-TMP型掃描電鏡分析微孔抗菌球形貌見圖1。發現球體內存在大量的凹凸微孔結構。從體積上看,這些凹凸結構大小基本相同;從分布上看,這些凹凸結構分布較為均勻。這些凹凸結構的存在使得球體比表面積較大。由圖2可以看出球體孔徑分別呈納米級,且多數由孔道和微孔組成。

     

1.3.2 透射電鏡分析

為進一步研究球體內部結構,采用金屬包埋-切割技術,將球體包埋在金屬中,然后將樣品切割開,用日本電子珠式會社生產的JEOL JEM-2010FEF型透射電子顯微鏡直接觀察微觀結構。由圖3可以看出,圖中四周黑色區域是所用基體金屬,中間如區域1所示部位為橫切面。球體橫切面孔道呈椎體狀。

    

1.4指標對比

目前市售大多是載銀抗菌材料,因廠家不同而叫法不同,比如納米銀抗菌球、銀離子抗菌球,高效銀抗菌球等產品,它們多以粘土、高嶺土等陶瓷材料為基材,通過添加銀粉或銀化物等材料經高溫燒制而成的實體球。銀離子抗菌球抗菌觸面有限,抗菌效果并不理想。微孔抗菌球與銀離子球各項指標對比見表1。

    

2、微孔抗菌球功能

2.1抗菌功能

微孔抗菌球是利用稀土/金屬復合耐高溫抗菌材料優良的抗菌性能,與天然礦物材料的自化電極性、輻射的遠紅外線協同作用,通過降低水分子團的締合度、促進羥基自由基的產生,從而強化材料的抗菌性能。納米復合抗菌劑中含有Ce+4/Ce+3等稀土元素,具有較高的電極電位,可以減輕銀、銅、鋅等抗菌性金屬離子因容易被氧化而降低抗菌效力的傾向,并可使抗菌元素在材料中呈彌散分布狀態,提高材料的抗菌效率。

微孔抗菌陶瓷球的特點是球體具有超微孔性,這使得無機抗菌劑呈彌散狀態分布整個球體表面和內部微孔內,形成了無數個有效抗菌點,當球體與水接觸時,水會進入到球體內部微孔,根據接觸性抗菌原理,球體微孔可大大加強抗菌效果。經測算微孔抗菌球比普通銀離子抗菌球增大了近萬倍的抗菌接觸點,所以微孔抗菌球具有高效抗菌性能且持久。微孔抗菌球(MKJ)經SGS和國家建筑材料工業環境監測中心檢驗,產品對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌(24小時)殺抑率達到95%以上。經山東省醫學科學研究院基礎研究所進行衛生安全性檢測,完全合格。

2.2凈化功能

微孔抗菌球比表面積可達到500平方米/克。當水流經微孔球體時,水會進入微孔球孔道和微孔內。微孔球可吸附水中余氯等有機物和微生物,同時與水中重金屬離子置換從而起到去除重金屬離子的作用。微孔抗菌球對各種重金屬離子、細菌、亞硝酸鹽、有機余氯等具有顯著的吸附性能。其吸附性表現在具有多孔狀和海綿狀結構,比表面積大,對極性較高的分子如CO2、 NH4+等也具有較強的吸附能力。微孔抗菌球除了自身微孔的吸附凈化功能外,還可與水中重金屬離子交換,起到雙重凈化效果。

2.3改善水分子團功能

普通的水為絡合大分子團水(見圖4),水的O-H鍵間的角約為105°。外界作用時,它們之間的鍵角容易發生變化。由于大分子簇團的水參與體內生物化學反應差,脂質代謝差。這種水即使再純,也不能被人體及生物體內的細胞和染色體很好的吸收。同時,這種環形凝聚結構的水,很容易包藏有毒有害的有機物,使人體的健康遭受損害。

微孔抗菌球具有較強的遠紅外線輻射,當普通水分子與其接觸的瞬間,該產品輻射的強遠紅外線對水分子團結構進行激烈震蕩,使其氫鍵破壞、斷裂,大的水分子團簇,變成只含5~6個水分子的小水分子團(見圖5)。微孔抗菌球對水進行活化后,水的外觀晶瑩剔透,口感好,而且因其分子結構和活化指標獨特而有很強的滲透力、擴散力、溶解力、代謝力、排毒力和補氧功能。飲用活化水能快速調節人體電介質平衡,易解渴,能解酒、解油膩。同時還能開胃,助消化,促進新陳代謝。

    

北京大學測試中心對微孔抗菌球進行不同數量和不同時間浸泡后,分別測試其O17的半峰寬。并在浸泡5分鐘后取出球,測試水經過150h后的小分子還原性。共測試九組數據,最高值為91.17Hz,最小值為66.62Hz。普通自來水的半峰寬為124.2 Hz。證實該產品能夠使普通自來水在短時間內活化變成小分子水,至少保持150小時以上不還原。

    

3、微孔抗菌球試驗

為了更好進行測試數據分析和對比,我們選取木齊牌微孔抗菌球、市售載銀抗菌球和載銀顆粒活性炭一起測試。其中微孔抗菌球外觀呈金黃色,載銀抗菌球呈白色,載銀顆粒活性炭為灰黑色,三種材料直徑均為4-5毫米。

3.1抗菌性能測試

凈水器制出水中細菌是否超標是衡量凈水器合格與否的重要指標。我國生活飲用水衛生標準中規定生活飲用水的細菌菌落總數1mL中不得超過100CFU。我們稱取微孔抗菌球、載銀抗菌球和載銀活性炭各300克,分別裝入3臺同樣型號的超濾凈水器后置濾芯內,接入同等壓力狀態下的自來水,分別檢測三臺凈水器制出水的細菌菌落數量。具體水中細菌檢測方法如下:

3.1.1材料:營養瓊脂培養基2216E培養基。配方如下:蛋白胨 50g、酵母膏 1.0g、FePO4 0.01g、瓊脂 18.0g、蒸餾水 1000mL、pH值7.6-7.8。

3.1.2方法:水中細菌總數的平板計數測定方法。

3.1.3儀器:高壓蒸汽滅菌鍋;9cm培養皿;1mL、5mL移液管;45mL燒杯;250mL三角瓶

3.1.4 實驗步驟

①用無菌燒杯分別從三臺凈水器接水各200毫升備用,再取200毫升自來水做對照樣。

②用滅菌移液管從3個燒杯中各吸取1mL水樣,注入滅菌培養皿中。

③分別傾注15mL已融化并冷卻到45℃左右的滅菌營養瓊脂培養基,并立即在桌面上作平面旋搖,使水樣與培養基充分混勻。

④另取一空的滅菌培養皿,傾注45℃左右的滅菌營養瓊脂培養基15mL,作空白對照。

⑤培養基凝固后,倒置于37℃溫箱中,培養24h,進行菌落計數。

3.1.5 實驗結果

    

以上實驗數據說明,微孔抗菌球的細菌殺抑率最高,其次是載銀活性炭和載銀抗菌球。但載銀抗菌球的菌落總數還大于自來水對照樣,說明其抗菌效果不理想。

3.2 TDS測試

3.2.1實驗儀器:導電固體顆粒TDS測試儀( 韓國公司生產)。

3.2.2實驗條件:室溫下進行測量,實驗環境保持中性。

3.2.3實驗步驟:將重量為50g的微孔抗菌球、銀離子抗菌球和電氣石陶瓷球分別放入盛有去離子水的燒杯中,每間隔一定時間測量燒杯中的TDS值。

3.2.4實驗結果:對水TDS值影響的測試結果見圖5。

    

從圖5可以看出,三種球對水的TDS比空白樣的TDS顯著增多,其TDS值的大小隨時間的變化整體呈現上升趨勢。可以看出微孔抗菌球在時間為90分鐘時,TDS值達到最大。銀離子抗菌球與電氣石陶瓷球的TDS值呈現逐漸上升趨勢,銀離子抗菌球上升最明顯,在150分鐘時達到96ppm。

微孔抗菌球TDS值隨著時間延長會緩慢降低,說明水中總固體溶解物會由于微孔球的吸附凈化功能而減少,也證明微孔抗菌球的微孔吸附凈化功能比實體球有顯著的優勢。

3.3過水量測試

微孔抗菌球在應用過程中會受到水中各種污染物的影響,這些污染物會粘附在球體表面,堵塞球體微孔,導致功能下降。我們對微孔球的使用壽命進行了測試,測試方法和數據如下。模仿凈水器處理水的過程,將300克微孔抗菌球裝入凈水器濾芯中,接入自來水,以正常自來水壓力出水,測試與微孔抗菌球接觸前后的水的pH值,TDS和電導率值,用來確定微孔抗菌球性能持續時間,應用壽命和處理水的量。

    

從上面兩次測試結果可以看出,連續經過40小時(或5噸水)后,水的各項數值接近普通水的各項指標,停止通水后放置2分鐘,水的各項檢測值又能夠達到滿意的效果。根據以上數據發現,流經微孔抗菌球的水只要不是連續經過,球的功能會停留2分鐘后恢復。但經過50噸水后,球的各項指標明顯降低,接近自來水指標。我們可以測算出球的連續處理水量為1000升左右。建議處理50噸水后要對球進行再生。

4、再生處理

我們分別用5%的硫酸,市售食用白醋和紅醋各200毫升作為再生液,對微孔抗菌球進行浸泡再生處理。球:再生液按1:4質量比。再生方法:分別用5%的硫酸,白醋,紅醋將需要再生的微孔抗菌球完全浸泡,靜置10分鐘,然后用純凈水沖洗至微孔抗菌球浸泡水為中性。稱取50克再生微孔抗菌球和新微孔抗菌球,分別加入200mL水,水的PH值為中性7,檢測水的各項指標隨時間的變化對照,用于選定再生數據。

    

從表7實驗數據可以看出:使用5%的硫酸處理的效果和用食用白醋處理效果基本相同,所以建議使用食用白醋直接浸泡10分鐘再生,然后用純凈水沖洗干凈即可再生成功。

5、微孔抗菌球在凈水器應用

(1)普通凈水器

第一級:用5μmPPF聚丙烯纖維濾芯去除水中大于5μm浮游物及顆料物質,澄清水源;

第二級:用5μmCTO壓粘棒狀活性炭濾芯可有效吸附水中異色異味,部分除掉有機,無機雜質,可有效吸附水中的余氯,改善水的口感;

第三級:用硅藻陶瓷膜濾芯去除水中大于0.2μm的雜質、微生物及鐵銹;

第四級:用顆粒活性炭+微孔抗菌球復合,去除水中大于0.2μm的大腸桿菌、沙門氏菌、金葡萄球菌、綠膿桿菌和霉菌致病菌。

(2)超濾/反滲透凈水器

第一級:用5μmPPF聚丙烯纖維濾芯去除水中大于5μm浮游物及顆料物質,澄清水源;

第二級:用5μmCTO壓粘棒狀活性炭濾芯可有效吸附水中異色異味,部分除掉有機,無機雜質,可有效吸附水中的余氯,改善水的口感;

第三級:用阻垢分子球或陽離子樹脂抑制水垢生成或去除過多鈣鎂離子;

第四級:超濾/RO反滲透膜精濾

第五級:用顆粒活性炭+微孔抗菌球復合,去除水中大于0.2μm的大腸桿菌、沙門氏菌、金葡萄球菌、綠膿桿菌和霉菌致病菌。

微孔抗菌球作為一種新型抗菌凈化材料,具有優異的抗菌凈化水特性,溶出雜質少,使用時效長,處理水量多,是家用凈水器和加濕器優異的抗菌凈化新材料。微孔抗菌球的誕生,解決了多年困擾水處理器細菌微生物超標和活性炭粉末溶出的兩大問題,為我國凈水器等產品提供了較好的抗菌凈化解決方案。

聲明:本網部分內容轉載自其他媒體,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點或證實其內容的真實性,不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任,如若本網有任何內容侵犯您的權益,請及時發郵件至[email protected],我們將會在24小時內處理完畢。
今日觀察
氫人物
熱點文章
圖書推薦
Copyright © 2019 氫分子產業網 版權所有 魯ICP備14037250號
電話:13365334752 客服:0533-3587850 微信:letch0410 中國富氫代理商群:524016731 中國富氫水杯群:273407891
本網站不以盈利為目的
此料惊人单双中特网站