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天然辉沸石载体抗菌剂的制备及其应用研究

作　者: 周文剑
导　师: 崔天顺
学　校: 广西师范大学
专　业: 环境科学
关键词: 辉沸石沸石抗菌剂抗菌陶瓷抗菌材料
分类号: TQ455
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

目前国内对广西车田辉沸石制备抗菌沸石的研究,多是使用广西车田辉沸石制备单载银沸石抗菌剂或双金属抗菌沸石,同时,虽然广西车田辉沸石的抗菌剂制备研究较多,但使用广西车田辉沸石抗菌剂制备抗菌材料的研究却十分稀少。使用广西车田辉沸石与铜银锌三种相对安全的抗菌金属离子反应制备三金属抗菌沸石,一方面制备的沸石抗菌剂中含有多种抗菌金属离子因而制备的沸石抗菌剂抗菌谱更广泛,另一方面因为其他抗菌离子的存在,相对单载银抗菌沸石,其成本得到有效降低。在完善三金属抗菌沸石的制备条件后,分别与沈阳斯特雷纸业有限公司、顺德市地中海洁具有限公司、广州市白云区塑料制品厂、中国化工橡胶桂林有限公司合作制备抗菌薄陶瓷、抗菌亚克力、抗菌泡沫、抗菌纸、抗菌橡胶等多种功能性抗菌材料,有效实现了广西车田辉沸石从实验室到工厂生产线的拓展,且生产的抗菌材料性能优良具有规模化生产的可行性。选用广西车田辉沸石为载体,与可溶性的银离子、锌离子和铜离子溶液,通过液相离子交换反应,制备Cu2+、Ag+、Zn2+复合的沸石抗菌剂。考察了温度、时间、溶液浓度、固液比、沸石大小以及交换次数等条件对得到的抗菌沸石中铜银锌抗菌离子含量的影响。对三金属抗菌沸石和沸石原料进行气体吸附法、扫描电镜、X射线衍射仪、粒径分析仪等结构分析。并使用制备的三金属抗菌沸石与多家生产厂商合作分别制备了抗菌薄陶瓷、抗菌亚克力、抗菌泡沫、抗菌纸、抗菌橡胶等多种功能性抗菌材料,在实验室制备了抗菌厚陶瓷。最后通过血球法计数法对沸石抗菌剂进行了抗菌性能测试,通过菌落计数法对制备的多种抗菌材料进行了抗菌性能测试。主要结论如下：制备三金属沸石抗菌剂的适宜条件为：在pH为7.0的条件下,以0.1mol/L Zn(NO3)2→0.1mol/L Cu(NO3)2→0.2mol/L AgNO3的顺序依次加入反应液,反应温度为60℃,搅拌时间2.0h,固液比为1g/10ml,反应交换次数为一次,在条件允许的的情况下,使用目数越大越好的沸石原料最为合适。制备成的抗菌沸石较沸石原料来说粒度变化很小；扫描电镜分析表明,制备的沸石抗菌剂,有少量的大粒子存在,还存在一些颗粒表面破损；由抗菌沸石和沸石原料的XRD图谱对比可以看出制备的抗菌沸石并没有新相的生成,同时也没有金属氧化物生成。钠型沸石虽然对细菌和真菌都具有一定的去除率,但其对细菌的去除率未达到26%,根据我国相关规定并认为其并不具有抗菌能力。银铜复合的抗菌剂和铜银锌三金属抗菌剂比单一金属离子负载的抗菌剂的抗菌性更好,铜银锌三金属抗菌剂可以通过降低银离子含量的同时增加抗菌金属离子的总含量以达到相近的抗菌效果。沸石抗菌剂对不同菌种具有不同的抗菌效果,且其随抗菌离子的含量增加效果变化趋势也各有不同。制备的抗菌陶瓷、抗菌亚克力、抗菌纸、抗菌亚克力、抗菌泡沫都具有优秀的抗菌性能,抗菌橡胶相对其他制备的材料抗菌性能较差但也具有一定的抗菌能力。抗菌材料对不同菌种有不同的抗菌效果,抗菌剂的加入量对抗菌材料的抗菌性能影响显著。但其中抗菌纸、抗菌泡沫的抗菌能力随抗菌剂的加入量提升的更为明显,而抗菌陶瓷、抗菌亚克力的抗菌能力随抗菌剂加入量的增加而提升的较少,相对而言抗菌能力提升成本较高。使用1%左右的抗菌沸石制备抗菌陶瓷、抗菌亚克力进行工业生产在抗菌性能方面具有可行性,而制备抗菌纸、抗菌泡沫则需要3%左右的抗菌沸石才适和进行工业生产。抗菌橡胶需要改进沸石抗菌剂在抗菌材料中的的添加方式提高抗菌性能才有应用于工业生产的可能。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第1章文献综述  10-21
  1.1 沸石的基本特征  10-12
    1.1.1 沸石的结构  10
    1.1.2 沸石的性能  10-12
  1.2 广西辉沸石研究现状  12-13
    1.2.1 地质学研究  12
    1.2.2 矿物学研究  12
    1.2.3 应用研究  12-13
  1.3 沸石抗菌剂特征和应用现状  13-15
    1.3.1 沸石抗菌剂特征  13-14
    1.3.2 沸石抗菌剂的应用现状  14-15
  1.4 沸石抗菌剂原料的改性方法的研究现状  15-16
    1.4.1 酸处理改性  15
    1.4.2 盐处理改性  15
    1.4.3 碱处理改性  15-16
    1.4.4 热处理改性  16
    1.4.5 骨架改性  16
  1.5 沸石抗菌剂的抗菌机理和抗菌性能测试方法研究现状  16-19
    1.5.1 沸石抗菌剂的抗菌机理  16-17
    1.5.2 抗菌性能测试方法  17-19
  1.6 课题的提出及研究内容  19-21
    1.6.1 课题的提出  19-20
    1.6.2 研究内容  20-21
第2章天然辉沸石制备沸石抗菌剂  21-27
  2.1 实验仪器和原料  21-22
    2.1.1 原料和试剂  21
    2.1.2 实验仪器  21-22
  2.2 三金属抗菌沸石的制备  22-25
    2.2.1 制备三金属沸石抗菌剂的基本流程  22-23
    2.2.2 天然辉沸石的预处理  23-24
    2.2.3 钠型沸石的制备  24
    2.2.4 三金属抗菌沸石的制备  24-25
    2.2.5 交换后沸石中Zn~(2+)、Cu~(2+)、Ag~+含量的测定  25
    2.2.6 性能及微观结构测试  25
  2.3 抗菌性能测试方案  25-27
    2.3.1 振荡实验原理  25
    2.3.2 菌液的准备  25-26
    2.3.3 微生物的计数  26-27
第3章三金属抗菌沸石制备条件与结构研究  27-39
  3.1 物化性能  27
  3.2 沸石抗菌离子含量的影响因子  27-33
    3.2.1 反应溶液浓度对抗菌离子含量的影响  28-29
    3.2.2 反应时间对沸石抗菌离子含量的影响  29-30
    3.2.3 反应温度对抗菌离子含量的影响  30-31
    3.2.4 固液比对抗菌离子含量的影响  31
    3.2.5 交换次数对抗菌离子含量的影响  31-33
    3.2.6 沸石粒度对抗菌离子含量的影响  33
  3.3 沸石抗菌剂的结构分析  33-38
    3.3.1 比表面积和粒径分析  33-34
    3.3.2 X射线衍射分析  34-35
    3.3.3 扫描电镜分析  35-38
  3.4 小结  38-39
第4章三金属沸石抗菌剂抗菌性能分析  39-46
  4.1 钠型沸石的抗菌试验结果  39-40
  4.2 银铜双金属沸石抗菌剂的抗菌试验结果  40-42
  4.3 银铜锌三金属沸石抗菌剂的抗菌试验结果  42-44
  4.4 三金属抗菌剂的抗菌长效性  44-45
  4.5 小结  45-46
第5章沸石抗菌剂制备抗菌材料剂抗菌效果测试  46-59
  5.1 沸石抗菌陶瓷制备及抗菌性能测试  46-51
    5.1.1 抗菌陶瓷制备流程  46-47
    5.1.2 抗菌陶瓷缺陷分析  47-48
    5.1.3 抗菌陶瓷的抗菌性能测试  48-50
    5.1.4 抗菌陶瓷的抗菌长效性测试  50-51
  5.2 沸石抗菌纸制备及抗菌性能测试  51-52
    5.2.1 沸石抗菌纸制备  51
    5.2.2 沸石抗菌纸抗菌性能测试  51-52
  5.3 沸石抗菌橡胶的制备及抗菌性能测试  52-54
    5.3.1 沸石抗菌橡胶制备  52-53
    5.3.2 沸石抗菌橡胶抗菌性能测试  53-54
  5.4 沸石抗菌泡沫制备及抗菌性能测试  54-55
    5.4.1 沸石抗菌泡沫制备  54
    5.4.2 沸石抗菌泡沫抗菌性能测试  54-55
  5.5 抗菌亚克力板制备及抗菌性能测试  55-57
    5.5.1 沸石抗菌亚克力制备  55-56
    5.5.2 沸石抗菌亚克力抗菌性能测试  56-57
  5.6 小结  57-59
参考文献  59-65
硕士期间发表的论文  65
硕士期间已受理的专利  65-66
致谢  66-67

天然辉沸石载体抗菌剂的制备及其应用研究

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