论文摘要
本文研制一种具有抗菌功能的载银壳层结构无机胶凝活性炭材料。方法是首先以粉末椰壳活性炭为原料、水泥熟料为胶凝剂制成球形活性炭核心；引入纳米载银抗菌剂及造孔剂,然后采用一种特殊的包壳工艺在球形活性炭颗粒表面形成一种具有抗菌功能及透气性的壳层结构。重点探讨外壳中的抗菌剂种类和添加量对试样抗菌性能的影响；以及外壳中造孔剂种类和添加量对试样的吸附性能的改善效果。选用大肠杆菌和八叠球菌为对象,用晕圈法测试试样的抗菌性能；用碘吸附值、甲醛与苯的吸附能力评价试样的吸附能力；采用场发射扫描电子显微镜(FSEM)对该材料的微观结构进行表征和分析,本文还对该材料进行初步的循环再生实验。实验结果表明,球形活性炭核心内,20 wt%水泥熟料胶凝效果良好,80 wt%活性炭含量可保证试样吸附能力较强；以灰水泥或白水泥作结合剂,能保证外壳中载银抗菌剂和造孔剂包裹的牢固性与均匀性；引入PVA等造孔剂后,可适当改善壳层的透气性。通过比较实验得出,在壳层材料中添加含量为3.25 wt%的纳米载银抗菌剂制得的载银壳层结构活性炭材料的抗菌效果最佳,抑菌实验显示,该材料对大肠杆菌和八叠球菌的抑菌圈直径分别为15.24mm和16.16mm,球形试样的球半径为2.50mm,可计算出其对大肠杆菌抑菌带宽为5.12 mm,对八叠球菌抑菌带宽为5.58mm；测得壳层材料中造孔剂添加量为2.5 wt%的聚乙烯醇(PVA)获得的载银壳层结构活性炭材料吸附性能改善效果最佳。对最优试样进行饱和吸附实验,测得碘吸附量为716.54 mg/g,甲醛吸附量为378.53 mg/g,苯吸附量为356.2 mg/g；循环再生实验结果表明,经过20次循环吸附—脱附后,载银壳层结构无机胶凝活性炭对甲醛和苯的吸附率仍然较强,该材料可以循环使用,且对苯的循环再生效果比甲醛好。SEM观察分析结果表明,水泥的水化产物与活性炭各自独立分布,不影响活性炭的吸附性能,外壳与球形活性炭结合紧密,外壳的平均厚度为110μm,外壳越薄对核心的球形活性炭的吸附影响越小,外壳中的水泥能有效地将抗菌剂和造孔剂粘接在基体球形活性炭外表面。