抗菌劑的發(fā)展運(yùn)用,抗菌保健陶瓷可分為四種

抗菌陶瓷

目前,隨著科技的發(fā)展和人們生活水平的提高,人們的健康意識(shí)不斷增強(qiáng),也催生了環(huán)?？咕闷返拇笫袌??？咕沾墒蔷哂锌咕δ艿奶沾芍破?它是在陶瓷生產(chǎn)過程中,加入無機(jī)抗菌劑,經(jīng)素?zé)?、釉燒等工藝燒制而?是一種新型功能陶瓷。抗菌陶瓷在使用過程中能持續(xù)對(duì)細(xì)菌等微生物有抑制或殺滅作用,作為功能性陶瓷產(chǎn)品,能夠有效避免各種傳染疾病對(duì)人類的侵害,特別是公共場所的衛(wèi)生預(yù)防,是傳統(tǒng)陶瓷向綠色環(huán)保陶瓷轉(zhuǎn)型的一條途徑。

早在20世紀(jì)80年代末,工業(yè)發(fā)達(dá)國家就在醫(yī)院、餐廳、高級(jí)住宅首先開始使用抗菌建筑衛(wèi)生陶瓷制品。近年來,普通家庭逐步開始使用抗菌日用陶瓷。在研制使用抗菌陶瓷方面最早首推是日本,生產(chǎn)抗菌材料的廠家現(xiàn)已超過100家,特別是1996年日本發(fā)生全國范圍內(nèi)病原性大腸桿菌O157感染事件之后,掀起了抗菌陶瓷熱。日本最大的制陶公司NAX公司研發(fā)中心的研究人員于1999年研制成功一種稱之為 Kilamie抗菌陶瓷,該陶瓷釉中含銀,它可以較好地抑制陶瓷制品表面細(xì)菌的增長,特別適用于衛(wèi)生間的坐便器與浴缸。日本東陶(T0T0)公司也將光催化抗菌瓷磚和衛(wèi)生瓷商品化生產(chǎn),用于醫(yī)院、食品加工等場所。另外一些廠家如大阪住友水泥株式會(huì)社研發(fā)出一系列載銀抗菌釉已申請(qǐng)多項(xiàng)專利。韓國賽拉米克公司研究的二氧化鈦含銀、銅等離子瓷磚,即使在弱光照射下也能起光催化作用,抗菌效果顯著,適用于醫(yī)院、廚房、衛(wèi)生間等場合。美國、德國、韓國相繼在建筑衛(wèi)生陶瓷、日用陶瓷、涂料等方面使用。

總結(jié)國內(nèi)外抗菌劑的發(fā)展及應(yīng)用,基本上可以把抗菌保健陶瓷分為四種。

(1)銀系抗菌陶瓷。將含有銀離子的無機(jī)物加入到釉料中通過適當(dāng)?shù)臒芍贫戎苽淇咕?從而制成抗菌陶瓷制品。其抗菌機(jī)理是因?yàn)槲⒘康你y離子進(jìn)入菌體內(nèi)部,破壞了微生物細(xì)胞(細(xì)菌、病毒等)的呼吸系統(tǒng)及電子傳輸系統(tǒng),引起了活性酯的破壞或氨基酸的壞死。另外,細(xì)菌和病毒接觸到銀離子、銅離子時(shí),這些離子會(huì)進(jìn)入微生物體內(nèi),引起它們的蛋白質(zhì)的沉淀及破壞其內(nèi)部結(jié)構(gòu),從而殺死細(xì)菌和病毒等。與此同時(shí),銀離子的催化作用,可將氧氣或水中的溶解氧變成了活性氧,這種活性氧具有抗菌作用。研究表明,銀系陶瓷制品的抗菌效果達(dá)到90%以上,而且化學(xué)穩(wěn)定性良好,具有長期的抗菌功能。

(2)光觸媒鈦系抗菌保健陶瓷。也稱光催化性抗菌陶瓷。指的是在基礎(chǔ)釉中加入二氧化鈦,或通過在普通衛(wèi)生陶瓷表面采用高溫溶膠-凝膠法被覆TO2膜制備而成。這種陶瓷具有凈化、自潔、殺菌功能。其作用機(jī)理是二氧化鈦等光觸媒劑是一種半導(dǎo)體,在大于其帶隙能含有紫外線的光照射條件下,二氧化鈦等光觸劑不僅能完全降解環(huán)境中的有害有機(jī)物生成CO2和H2O,而且可除去大氣中低濃度的氮氧化物NO2和含硫化合物HS、SO2等有毒氣體。另外,光照下生成的過氧化氫和氫氧團(tuán)具有殺菌作用。同時(shí),還可以在TO2中摻雜銀系離子以提高其功效。銀系離子加入后,一方面可為鈦系半導(dǎo)體提供中間能量,使光的量子效率提高;另一方面可克服鈦系觸媒劑需要光照才能發(fā)揮的局限性,使該類制品在無光的情況下也能發(fā)揮良好的抗菌效果。鈦系抗菌陶瓷不僅能殺菌,而且可以分解油污,除去異味,凈化環(huán)境。

(3)稀土激活銀系、光觸媒系復(fù)合抗菌素陶瓷。指的是在銀系、光觸媒抗菌劑中加入稀土元素原料而制成的抗菌保健瓷。其激活抗菌機(jī)理是當(dāng)含有紫外線的光照射到光觸媒抗菌劑時(shí),由于其外層價(jià)電子帶的存在,即產(chǎn)生電子和空穴,產(chǎn)生電子的同時(shí),便伴隨產(chǎn)生空穴,稀土元素價(jià)電子帶會(huì)俘獲光催化電子,故加入稀土的抗菌劑所產(chǎn)生的電子一空穴濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于未加入稀土的抗菌劑;與此同時(shí),跳躍到稀土元素價(jià)電子帶的部分電子也極易被銀原子所奪而形成負(fù)銀離子。由于稀土元素的激活,使抗菌劑的表面活性增大,提高了抗殺菌效果,產(chǎn)生保健、抗菌、凈化空氣的綜合功效。該類產(chǎn)品對(duì)各類細(xì)菌殺滅率高達(dá)95%

(4)將遠(yuǎn)紅外材料(鋯、錳、鐵、鈷、鎳、鉻)及其氧化物加入到光觸媒抗菌劑中而制成的抗菌陶瓷。該種產(chǎn)品在常溫下能發(fā)射出8-18m波長的遠(yuǎn)紅外線,在醫(yī)療保健中能促進(jìn)人體徼循環(huán),有利于人體健康。因此,這種材料在原有功能的基礎(chǔ)上又增加了新的保健功能更加受到人們的喜愛。但加入遠(yuǎn)紅外材料后也有不利的一面。如二氧化鋯的引入會(huì)降低殺菌效率,另外,過渡金屬離子還會(huì)引起釉面不同的著色,故對(duì)日用陶瓷不宜引人。但對(duì)建筑衛(wèi)生陶瓷,如內(nèi)、外墻磚、地面磚可選擇適量引入遠(yuǎn)紅外材料。研究表明,含遠(yuǎn)紅外原料的抗菌陶瓷較適用在白色熒光照明下使用。

由上述抗菌機(jī)理發(fā)現(xiàn),以二氧化鈦和氧化鋅為主要材料的光催化型抗菌陶瓷,盡管克服了陶瓷變色、重金屬污染等問題,但光催化抗菌陶瓷,必須要在有光照的條件下才能有效地殺滅細(xì)菌,對(duì)于飯店衛(wèi)生間等陰暗或沒有光照的條件下使用,就不能達(dá)到殺菌的目的。引進(jìn)稀土元素同銀系抗菌材料、光催化材料復(fù)合,銀系抗菌材料與光催化材料復(fù)合,或者三者復(fù)合才能使飯店抗菌陶瓷產(chǎn)品更加安全、日趨完美。