納米銀-羥基磷灰石-硅藻土復(fù)合陶瓷的制備及性能研究.pdf

1、當(dāng)今全球工業(yè)發(fā)展迅速，水污染問題日益突出。近年來，各類水污染事件不斷發(fā)生，常規(guī)水處理材料難以應(yīng)付，對飲用水安全構(gòu)成了威脅。因此，尋找安全有效而又廉價(jià)的終端水處理材料具有一定的科研價(jià)值和社會意義。本文通過共沉淀法和水熱法合成了納米載銀羥基磷灰石(Ag-HA)，并將其與硅藻土混合燒結(jié)得到載銀羥基磷灰石/硅藻土復(fù)合陶瓷，研究了 Ag-HA的晶體結(jié)構(gòu)和微觀形貌，并探究了復(fù)合陶瓷的孔隙結(jié)構(gòu)及抗菌性能。采用原位復(fù)合法制備了0.16wt%、0.21w

2、t%、0.24wt%和0.64wt%四種不同載銀量的納米銀/羥基磷灰石/硅藻土復(fù)合陶瓷，研究其微觀形貌、抗菌性能、濾菌效果及其在不同水質(zhì)下的銀釋放行為。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過沉淀法合成的載銀羥基磷灰石呈短棒狀或顆粒狀，而水熱法合成的載銀羥基磷灰石呈長棒狀，結(jié)晶度更高、長徑比更大。較高的合成溫度有利于載銀羥基磷灰石晶體的生長，得到粒徑較大的產(chǎn)物。Ag+替代 Ca2+進(jìn)入羥基磷灰石晶格后會略微增大載銀羥基磷灰石的晶粒尺寸及晶

3、胞參數(shù)。水熱法合成的載銀羥基磷灰石對E. coli和S. aureus具有良好的抗菌性且具有一定的抗菌持久性。各銀含量的載銀羥基磷灰石都具有良好的殺菌效果，它們在1h，3h，6h，12h和24h后對高濃度細(xì)菌(105cfu/mL)的殺菌率均為100%。⑵在載銀羥基磷灰石/硅藻土復(fù)合陶瓷中，硅藻土顆粒仍然較好的保留了原有孔隙結(jié)構(gòu)。復(fù)合陶瓷豐富的孔道由顆粒間微米級孔隙及硅藻土顆粒自身孔隙構(gòu)成。復(fù)合陶瓷可有效的殺死接觸水中的細(xì)菌并保持材料本身

4、無菌，且隨著銀含量增大，樣品抗菌活性增強(qiáng)。當(dāng)銀含量為0.098%時(shí)，對E. coli和S. aureus的最小抑菌濃度值分別為100μg/mL和50μg/mL，3h后塊狀和粉末狀復(fù)合陶瓷對高濃度細(xì)菌(105cfu/mL)殺菌率均達(dá)到100%。⑶在納米銀/羥基磷灰石/硅藻土復(fù)合陶瓷中，硅藻土顆粒表面及孔隙中均勻分散有10~20nm的球狀或短棒狀納米Ag-HA和球狀納米銀顆粒。復(fù)合陶瓷的孔徑分布較窄，平均孔徑510.20nm、中位徑1521

5、.90nm、孔隙率52.23%，其孔隙結(jié)構(gòu)主要由硅藻土顆粒間的孔隙及硅藻土顆粒內(nèi)部孔隙構(gòu)成。復(fù)合陶瓷在超純水中隨時(shí)間變化銀釋放量緩慢上升，短期最大釋放量為0.43μg/L，長期最大釋放量為0.88μg/L，過濾條件下的最大釋放量為1.8μg/L，均遠(yuǎn)低于飲用水標(biāo)準(zhǔn)。在含氯介質(zhì)中，隨著NaClO濃度增大銀釋放量增大。在4mg/L NaClO溶液中，前期銀釋放量隨著時(shí)間變化而增大，但6h后變化不大，維持在10μg/L左右。溶液中的Na+和C

6、a2+對銀釋放量影響不明顯，酸堿環(huán)境都能增大復(fù)合陶瓷的銀釋放量，且酸度越高釋放量越大，但最大釋放量也僅34.5μg/L，低于飲用水標(biāo)準(zhǔn)。微生物測試結(jié)果表明，復(fù)合陶瓷持續(xù)穩(wěn)定緩釋的銀不僅能抑制細(xì)菌的生長、繁殖，對高濃度(105cfu/mL)和超高濃度(109cfu/mL)的E. coli和S. aureus有良好的殺菌能力，當(dāng)載銀量為0.64wt%時(shí)，對超高濃度(109cfu/mL)E. coli和S. aureus的LRV值分別達(dá)到5.