杀菌功能载银活性炭的还原法制备及表征

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由于水污染日益严重,饮用水深度净化引起人们普遍关注。活性炭吸附技术是完善常规处理工艺、去除水中微量有机物最成熟有效的方法之一。由于活性炭(AC)具有良好的生物相容性和化学相容性,水中微生物很容易在吸附有机物的AC上繁殖,导致水中微生物数量明显增加;另外,吸附在AC上的某些微生物可将水中的氨转化为亚硝酸盐,致使水中亚硝酸盐增高。为克服上述缺点,国内外饮用水深度净化AC通常以载银为主,而实现Ag/AC的高抗菌活性和银缓释具有重要意义。本研究采用两种方法:NaBH4还原法和醋酸银真空浸渍法制备了银缓释功能载银杀菌活性炭(Ag/AC)。本文研究了Ag/AC对大肠杆菌(E.coil)的杀灭性能和抗银流失性能。以物理吸附仪测定活性炭的比表面积和孔结构,以扫描电子显微镜(SEM)分析Ag/AC表面形态,以X射线衍射(XRD)观察Ag/AC晶体结构。结果表明:NaBH4还原法制备的Ag/AC中银以单质形式负载在活性炭上。活性炭的载银量、比表面积、银颗粒的粒径及分布取决于AgNO3溶液浓度。在不同AgNO3溶液浓度条件下,银的晶核形成和生长机制发生改变。随着AgNO3溶液浓度的增加,所制备Ag/AC表现出由无活性、抑菌到杀菌活性的变化规律。载银量为2.70 wt%时,Ag/AC能在90 min内杀灭2×106 CFU/mL浓度的大肠杆菌,且在水中振荡600 h的银流失量为21.1%。醋酸银真空浸渍法制备的Ag/AC中银单质均匀的负载在活性炭表面。随着CH3COOAg浸渍浓度的增加,活性炭的载银量和银颗粒的粒径也随着增加,而比表面积、总孔容和平均孔径随之减少。当载银量为0.97 wt%时,该法制备的Ag/AC在120min内杀灭107 CFU/mL浓度的E.coil,展示出与浸渍法制备的Ag/AC相近的杀菌活性;但在振荡30天后,其银流失百分量仅为为37.6%抗银流失性能远高于浸渍法制备的Ag/AC。对照发现,醋酸银真空浸渍法制备的Ag/AC在保持较高杀菌活性前提下,可以实现银的缓释,有望成为一种新型Ag/AC高效的制备方法。
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