含有銀離子玻璃的水處理抗菌作用
來(lái)源： 閱讀：5469 更新時(shí)間：2007-12-26 15:49一．銀的抗菌作用
針對(duì)菌、藻類的阻止生長(zhǎng)與控制，使用銀、銅等重金屬離子具有效果，自古以來(lái)為人們所認(rèn)識(shí)。但是關(guān)于抗菌作用下的結(jié)構(gòu)不是很明確。雖然知道銀離子有抗菌作用，但至今難以實(shí)現(xiàn)，是因?yàn)樽鳛榭咕鷦┑你y離子必須具備穩(wěn)定性才能起到殺菌作用。由于含銀離子的AgNO3水溶液中的銀離子容易還原成銀。所以不能起到持續(xù)殺菌作用和穩(wěn)定長(zhǎng)期殺菌效果。
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要成為具備有效的殺菌效果，必須在水溶液中的銀離子具有穩(wěn)定性，作為能穩(wěn)定提供銀離子的媒體——含銀離子的玻璃正在被開(kāi)發(fā)！含銀離子玻璃在固體狀態(tài)下也能顯示抗菌作用。本文著重闡述的是：關(guān)于在水溶液中的含銀離子玻璃的抗菌作用。
二.銀玻璃的有利性
在含以Ag2O水溶液形式的銀離子的玻璃在水或水溶性油劑里溶出時(shí)顯示抗菌性，本來(lái)在需要抗菌性玻璃背景下有工業(yè)方面和環(huán)境保護(hù)方面的要求，那是因?yàn)槟壳八幚硪汛嬖诘膯?wèn)題。本問(wèn)題分別為（1）飲用水，游泳池，水池（2）冷卻水（3）水溶性油劑的三大類。
（1）飲用水，游泳池，水池的水大都是從江河湖海中采取的，通過(guò)凈水處理場(chǎng)凈化采用殺菌劑殺菌，殺菌劑的類別在日本有氯氣、亞氯酸鈉等氯系化合物為合法的殺菌劑，F(xiàn)在氯被認(rèn)為是最有效的安全殺菌劑，但會(huì)有沼氣、甲烷等惡臭問(wèn)題發(fā)生。還有在游泳池里大腸桿菌、霉菌的異常繁殖、藻類的產(chǎn)生會(huì)引起水質(zhì)污染、凈化功能下降等問(wèn)題。
溫水游泳池由于對(duì)衛(wèi)生管理方面更加嚴(yán)格，在實(shí)際使用中會(huì)有氯濃度投放超標(biāo)現(xiàn)象。這會(huì)引起對(duì)眼睛，喉嚨危害。
（2）以冷卻塔為代表的冷卻水的使用分別為中央空調(diào)和工場(chǎng)內(nèi)的機(jī)械循環(huán)冷卻使用。在以上冷卻水回路里細(xì)菌，霉，藻類二次利用水中的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行繁殖。從它被分泌的多糖類，粘著物質(zhì)使水中的浮游懸浮物沉淀化粘著。該沉淀物就是淀渣。它和空氣中的浮游灰塵，泥土混在一起粘著成的泥狀物質(zhì)后造成熱量轉(zhuǎn)換效率下降、水質(zhì)變壞、管路腐蝕、甚至漏水等原因產(chǎn)生。要控制或除去淀渣、菌、藻類的發(fā)生，人們一直以來(lái)廣泛采用過(guò)濾器過(guò)濾、陶瓷石、活性碳過(guò)濾吸附，用有機(jī)錫化合物等消毒法。由于冷卻水系統(tǒng)不是完全封閉，在冷卻塔中水分子被蒸發(fā)，水系統(tǒng)中的不良離子凝固生成氧化物膜被（俗稱：銹垢）。組成的氧化物膜被的化合物除了有碳酸鈣、磷酸鈣以外還有硅石（二氧化硅），在使用鋅鋼管的情況中可以看到氫氧化鋅、碳酸鋅等多種化合物產(chǎn)生。實(shí)際上要防止膜被（結(jié)垢物）必須連續(xù)或斷續(xù)地進(jìn)行清洗。
（3）針對(duì)研磨、切削、滾扎、拉絲等加工作業(yè)的場(chǎng)合，以冷卻、潤(rùn)滑為主，主目的使用水溶性油劑。例如：在切削加工上，切削油劑的作用為：
①工具表面潤(rùn)滑 ②冷卻工具、被削材料 ③排除切屑細(xì)片 ④保護(hù)加工后的表面，防銹研磨，滾軋，拉絲也同樣。
一般水溶性油劑經(jīng)常腐壞，造成使用周期縮短。而為了防止腐壞添加殺微生物劑的場(chǎng)合比較多（而殺微生物劑都有一定的刺激性并伴有毒性）。因此需要有一種作為殺微生物劑以無(wú)臭滅毒的最為理想。由于水溶性油劑含有各種添加物有毒性，所以最好不要長(zhǎng)期接觸并吸入油劑噴霧狀東西。
三. 用玻璃作為媒體的理由
只要能夠離子穩(wěn)定地存在，除了玻璃以外也在開(kāi)發(fā)液體或固體有機(jī)物或無(wú)機(jī)物。但是，為什么溶解性玻璃受關(guān)注？是因?yàn)橛捎诤筒Ａ瑫r(shí)溶出的連續(xù)凝結(jié)金屬離子不需要補(bǔ)充和交換。為了能溶出穩(wěn)定狀態(tài)的銀離子水溶性玻璃是備受關(guān)注的理由。
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1. 當(dāng)銀離子伴隨玻璃溶化能夠長(zhǎng)期保持有效離子狀態(tài)。
2. 由玻璃溶出連續(xù)供給銀離子，不需要補(bǔ)充或交換。
3. 根據(jù)需要，變更玻璃組成而調(diào)節(jié)銀離子的溶出速度。
4. 因?yàn)橐怨杷猁}為主體的具有殺菌性、防藻性效果以外還有凝固沉淀效果，抑止?jié)岫取S（懸濁物質(zhì)）。
5. 對(duì)人體、生態(tài)系統(tǒng)無(wú)害。
關(guān)于：
⑴具有同樣銀離子濃度的玻璃溶解水溶液和硅酸銀水溶液的殺菌防藻效果比較，確認(rèn)玻璃體更有持續(xù)能力。結(jié)合重合性硅酸陰離子和硼酸陰離子在水里為一般而推測(cè)銀離子會(huì)穩(wěn)定化。其結(jié)構(gòu)有很多不明之處。
⑵由于為一般所相信玻璃中的銀離子雖然量少但平均分散，與玻璃溶解銀離子的溶化速度固定，所以可根據(jù)玻璃組成粒徑投放量調(diào)節(jié)。
⑶玻璃的溶出速度按每個(gè)成份不同。
堿氧化物（Na2O,K2O）氧化硅素氧化硼素（B2O3）溶出速度大。反而SiO2,Al2O3,CaO慢，純水中的溶解速度與溶解度比例氧化銀（Ag2O）本身的溶解度低。那么，銀離子的溶出速度應(yīng)該慢。然而，如果和B2O3一起溶出速度是一樣的。
另外，如堿濃度高，PH高，B2O3濃度高，PH低等有二次的效果。所以，如果在PH值有限制的實(shí)用組成受限制。當(dāng)然在飲用水使用的抗菌玻璃中不應(yīng)該含有B2O3成份。
⑷實(shí)用化的水溶性玻璃具有殺菌滅藻作用外，還具有下降濁度、分散、控制結(jié)垢（膜被物）的生成。水溶性玻璃溶出時(shí)，水中的浮游物粘土粒子、微粒子的有機(jī)物、無(wú)機(jī)物、浮游生物、細(xì)菌類等固體形狀物凝集沉淀、有部分被除去。
在循環(huán)水系統(tǒng)里，有報(bào)告提示水中的鐵份減少。當(dāng)然有作為水中的有機(jī)物存在量標(biāo)準(zhǔn)生化學(xué)氧氣要求量（BOD）和化學(xué)氧氣要求量（COD）等減少的作用要體現(xiàn)抗菌性必須存在一定量的銀離子，作為玻璃要求含有需要量的銀（Ag2O）按適當(dāng)?shù)尼尫潘俣热萑胨铮鳛楦邼舛炔Ａв辛姿嵯，然而從環(huán)境保護(hù)條件來(lái)考慮，不可以使用P2O5作為玻璃成份。
因此，可以為工業(yè)上使用的銀溶出速度快的有：
SiO2 -B2O3-Na2O-Ag2O系（例如Biosure SG），為飲用水使用不含B2O3成份的SiO2 - Al2 O-Na2O-K2(CaO-Ag2O系（例如Biosure SGD）
四.玻璃結(jié)構(gòu)和銀離子
作為玻璃里面的銀形態(tài)分別有離子形（Ag+）和元素狀（金屬銀）。在高溫下，有銀離子會(huì)還原的趨勢(shì)。有可能急冷的玻璃里。氧氣要求量（COD）等減少的作用。要體現(xiàn)抗菌性必須，存在一定量的銀離子作為玻璃要求含有需要量的銀（Ag2O）按適當(dāng)?shù)乃俣热苋胨铩Ｗ鳛楦邼舛炔ＡУ牧姿嵯。然而，從環(huán)境條件來(lái)看，不可使用P2O5作為玻璃成分。
因此，在工業(yè)上使用銀，溢出速度大的SiO2 -B2O3-Na2O-Ag2O系（例如Biosure SG），飲用水上使用不含B2O3成分的SiO2- Al2 O-Na2O-K2(CaO-Ag2O系（例如Biosure SGD）等價(jià)氧氣一起三載四配位硼素組成的AgBO4四面體結(jié)構(gòu)：
B-O-B+Ag2O -> B-O-Ag（I）
B-O-B+Ag2O -> AgBO4 （II）
同樣為所知Al2O3和堿氧化物（M2O）或堿土類氧化物（NPO）結(jié)合而形成含有4配位鋁離子的MAlO4或MAlO4四面體結(jié)構(gòu)。當(dāng)然可以認(rèn)為Al2O和Ag2O結(jié)合形成AgAlO4四面體。Al-O-Al＋Ag2O→AgAlO4（Ⅳ）Na2O 在玻璃里和SiO2、B2O3或Al2O3是結(jié)合時(shí)有優(yōu)先次序。光譜測(cè)定判明Na2O優(yōu)先和B2O3和Al2O3結(jié)合。Na2O和SiO2結(jié)合的濃度是和B2O3、Al2O3結(jié)合的1/2或其下。因此Ag2O大多數(shù)是和B2O3結(jié)合（Ⅱ或Ⅲ結(jié)構(gòu)），可推定很少與SiO2結(jié)合（Ⅰ型結(jié)構(gòu)）。如測(cè)試玻璃里給銀離子活動(dòng)度系數(shù)帶來(lái)的B2O3或SiO2添加時(shí)可以得到同樣的結(jié)果。
已經(jīng)說(shuō)明玻璃溶解，在標(biāo)準(zhǔn)的場(chǎng)合，已經(jīng)陳述過(guò)，已經(jīng)說(shuō)明與O3成分溶解速度快，從表2提示了解銀離子從SG玻璃溶出速度快。SGD玻璃以溶出速度慢的SiO2為主成分？梢灾，銀離子溶出速度也慢。
五.銀離子的穩(wěn)定性
Na2O和K2O溶解度非常大（表1）和其比較，Ag2O本身對(duì)水的溶解度非常低（表1）因此含有堿氧化物和Ag2O玻璃溶出在水里的場(chǎng)合。堿離子（M＋）在水溶液里和質(zhì)子（H＋）置換可能成為MOH溶出在水里。含Ag2O玻璃溶出的場(chǎng)合，銀離子不在水里游離，可推測(cè)留在玻璃網(wǎng)眼里。只要和電子陰性度大的氧離子結(jié)合銀離子就會(huì)保持穩(wěn)定。
這就是玻璃里的銀離子不管在水里溶解還能保持穩(wěn)定的理由。零散玻璃在水里溶解是的反應(yīng)推定如下：
Si—O—Na(零散玻璃) ＋H2O→Si- O- H（水溶液）＋NaOH（水溶液）
B—O—Na(零散玻璃) ＋H2O→ B- O- H（水溶液） ＋NaOH（水溶液）
NaBO4 (零散玻璃) ＋H2O→ HBO4 （水溶液） ＋NaOH（水溶液）
NaAlO4 (零散玻璃) ＋H2O→Al- O H（水溶液）＋NaOH（水溶液）
Si—O—Ag(零散玻璃) ＋H2O→Si- O- Ag（水溶液）
B—O—Ag(零散玻璃) ＋H2O→B- O- Ag（水溶液）
AgBO4 (零散玻璃) ＋H2O→AgBO4 （水溶液）
AgAlO4 (零散玻璃) ＋H2O→AgAlO4 （水溶液）
六.含有銀離子的玻璃用途
七.結(jié)尾
含有大量B2O3的SG系玻璃抗菌作用強(qiáng)，提示符合要求的作用？墒遣缓珺2O3的SGD系玻璃對(duì)人體完全無(wú)害而抗菌作用比較弱。
