Ag-CRG水处理剂的制备与抑菌缓蚀性能试验

第16卷第1期高校化学工程学报No.1Vol.162002年2月JournalofChemicalEngineeringofChineseUniversitiesFeb.2002文章编号1003-9015(2002)01-0079-05Ag-CRG水处理剂的制备与抑菌缓蚀性能试验高华生1,金一中1,谭天恩1,朱其华2(1.浙江大学环境工程系浙江杭州310027;2.浙江德安新技术发展有限公司浙江宁波315040)摘要控制释放玻璃(Controlled-ReleaseGlass,CRG)作为一种溶蚀控制型释放体系能实现无机抗菌离子的0级反应动力学速率释放可通过AgNO3溶液的平皿抑菌试验确定了银离子在水中的最低有效抑菌浓度(MED)为510-3mg⋅L-1通过旋转挂片试验证明了水溶液中Ag+的存在会加剧碳钢的电偶腐蚀而这一不利影响可通过投加微量聚磷酸盐得到有效控制CRG样品的抑菌和缓蚀试验结果表明磷酸盐含银控制释放玻璃(Ag-CRG)能按比例稳定地释放出聚磷酸盐和银离子同时具有明显的抑菌和缓蚀作用可以成为集缓蚀阻垢和杀菌等三种功能于一体的新型缓释水处理剂适用于中小型工业循环冷却水和市政供水系统关键词控制释放;可溶性玻璃;杀菌;工业水处理;饮用水处理;缓蚀中图分类号TQ085.419文献标识码A1前言控制释放玻璃(Controlled-ReleaseGlass,简称CRG)是一种溶蚀控制(Erosion-Controlled)释放体系具有0级反应动力学释放特征[1]即在一定温度和介质条件下单位表面积CRG的溶解速率与其活性物质的释放速率为常数磷酸盐CRG具有缓蚀和阻垢的双重作用可作为自动投药的长效水处理剂,它具有用量较小成本低廉无需监测等优点是适用于中小型循环冷却水系统和市政供水系统的一种经济有效的水质处理方法[2]在循环水系统中还存在着微生物繁殖的问题而作为阻蚀剂加入水中的聚磷酸盐在水中水解的产物正磷酸盐是菌藻的营养物因此还必须经常投加杀菌灭藻剂在市政供水系统中由于管网腐蚀的存在常导致红水或黄锈水现象的发生[3]再加上管网和高楼水箱中的菌藻繁殖导致水质的恶化故需投加安全有效的水处理剂进行缓蚀和杀菌处理银离子的高效杀菌作用和对人体的安全性早在古代就被发现和利用长期以来银制品作为餐具和饰品被广泛使用在银铜锌等无机抗菌离子中银离子杀灭细菌和抑制病原体的作用最强[4]其抗菌机理被认为是因银离子吸附在细菌内起呼吸作用的酶蛋白巯基上使其代谢受阻失去呼吸功能而丧失活性因而银离子对各种细菌都具有强烈的杀灭作用当细菌被杀灭后银离子又会从细菌体内游离出来与其它菌落接触重复进行杀灭活动因而具有广谱杀菌使用浓度低效果持久等特点含银离子的无机缓释抗菌材料可在较长时间内缓慢释放出新鲜的银离子保持其在介质中的有效抗菌浓度具有性能稳定使用方便等优点近年来含银离子控制释放玻璃(简称Ag-CRG,下同)作为新型医用生物材料得到广泛研究[5]磷酸盐Ag-CRG可望成为集缓蚀阻垢和杀菌灭藻三种功能于一体的新型控制释放水处理剂但银离子作为一种重金属离子可能会加剧用水系统的电偶腐蚀[6]从而对水质处理的效果产生不利影响本文通过平皿试验测定银离子的最低有效抑菌浓度(MinimumEffectiveDosage,简称MED)通过旋转挂片试验研究银离子和聚磷酸盐浓度对碳钢腐蚀速率的影响制备出Ag-CRG水处理剂并测定其缓蚀抑菌性能收稿日期2000-06-20修订日期2001-03-20作者简介高华生(1965-)男安徽安庆人工程师,浙江大学博士生联系人谭天恩万方数据80高校化学工程学报2002年2月2实验方法2.1AgNO3溶液的配制和Ag-CRG样品的制备用去离子水和AgNO3试剂(分析纯)配制含银离子(以Ag+计下同)分别为0,510−4510−3510−2510−151005101mg⋅L−1等7个浓度水平的AgNO3溶液将一定配比的聚磷酸盐纯碱石英砂等原料与一定量AgNO3在200mL刚玉坩埚中混合均匀于350下缓慢干燥约30分钟在1200~1300马福炉中熔融反应约2h得到均匀无气泡的无色透明玻璃液在已预热至250左右的不锈钢模具中浇铸成型得到颗粒直径为20mm的半球形无色透明Ag-CRG样品出模后迅速放入350左右的退火炉中退火约2h然后以10⋅h−1的速率降至室温每颗样品重约5g表面积约为9.5cm2按其中Ag2O含量00.10.51.0%wt分别作为012和3号试样在30市政自来水中测定的溶解速率为1.5mg⋅(cm2⋅d)−1左右2.2平皿抑菌试验平皿试验按文献[7]中异养菌的抑菌试验方法进行称取18.0g营养琼脂溶于500mL蒸馏水中,配制成营养琼脂培养基用消毒过的试管取20mL左右市政污水作为含菌接种液将培养基吸管培养皿等用手提式消毒锅在121下消毒15m