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载银活性炭纤维产品介绍

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2019/5/22     浏览次数:    
    一、载银活性炭纤维技术发展现状
  活性炭纤维(ACF),亦称纤维状活性炭,是性能优于活性炭颗粒和粉状活性炭的高效活性吸附材料和环保工程材料,其较发达的比表面积和较窄的孔径分布使得它具有较快的吸附脱附速度和较大的吸附容量,且可方便地加工为毡、布、纸等不同的形状,并具有耐酸碱、耐腐蚀特性,因此在环境保护、催化、医药、军工等领域已得到了广泛应用。
  在活性炭纤维应用于空气过滤和水过滤过程中,活性炭纤维发挥了优异的过滤净化作用,对空气和水中的细菌也有一定的吸附作用,但活性炭纤维不能灭菌,易造成过滤材料的二次污染;在活性炭纤维应用于医用敷料过程中,活性炭纤维体现了优异的渗液和气味的吸附作用,但往往易滋生细菌,造成伤口感染。载银活性炭纤维克服了传统活性炭纤维不能抗菌的缺点,使其兼具吸附和抗菌性能。

  载银活性炭纤维的制备方法目前主要有二种,即前载银技术和后载银技术。前载银技术即在纤维炭化和活化之前将银负载到纤维表面,如中国发明专利“银离子活性碳抗菌敷料及其制备方法”(?CN102133420 A)中,公开了一种将银离子溶液(如硝酸银)和前驱体纤维放入蒸汽压力容器中加热到115~130℃,时间10~30分钟,将银负载到前驱体纤维上,然后经炭化、活化制得载银活性炭纤维的方法。这种方法存在的问题主要是溶液中的银离子不易负载到前驱体纤维上,且经炭化、活化后,炭纤维表面银颗粒分布不匀、颗粒直径大小不一,抗菌性能差。后载银技术,即在纤维炭化和活化之后,采用喷涂、浸渍吸附等方法在活性炭纤维表面负载银离子或纳米银。如中国发明专利“一种在活性碳纤维上负载纳米银的方法”(CN10138700)中,公开了一种通过电化学沉积法在活性碳纤维上负载纳米银的方法,即首先利用活性碳纤维的吸附能力吸附银离子,然后采用阴极还原法将其还原为银单质,通过控制操作条件获得纳米银并在生成同时直接固定在活性碳纤维表面。如“载银活性碳纤维对大肠杆菌吸附性能的研究”([J]环境科学学报,1999,19(3),328~331),提出了一种采用真空浸渍吸附硝酸银溶液,再热分解制备载银活性炭纤维的方法。如中国发明专利“活性碳纤维-纳米银复合医用抗菌材料及其制备方法” (CN1726782)中,公开了一种通过浸入或喷洒含银溶液并振荡使得纳米银颗粒嵌入活性炭纤维内部,制得载银活性炭纤维的方法。如“利用纳米银与活性碳纤维的结合制作抗菌材料的方法”(CN02129358.9),公开了一种用离子交换法将纳米量级的银与氧化银的结合着床在活性碳纤维的表面,制备载银活性炭纤维的方法。后载银技术往往存在以下问题:(1)银与活性炭纤维的结合力差,在用于水过滤过程中,易脱落,使用寿命短;(2)降低了活性炭纤维的吸附量;(3)可能引入其他杂质,造成活性炭纤维应用于医用敷料时的安全性问题等。
  二、公司载银活性炭纤维技术优势与应用领域
  公司采用先载银技术,即先采用特殊的原位还原载银技术,制备载银粘胶纤维前驱体,后经炭化和活化制得载银活性炭纤维,该生产技术具有以下优点:
  1、采用特殊的原位还原载银技术法,保证了粘胶纤维表面银颗粒的均匀性、稳定性;
  2、采用先载银后炭化、活化技术,不影响载银活性炭纤维的吸附性能;
  3、采用先载银技术,产品经高温炭化、活化后,载银活性炭纤维杂质含量低,银颗粒与活性碳纤维结合更加牢固,具有更优的生物安全性能。
  公司载银活性炭纤维生产相关技术已获授权美国发明专利“Method of Preparing Silver Loaded Activated Carbon Fiber”(US 9162897B2)和中国发明专利“一种载银活性炭纤维的制备方法”(ZL.201310167513.7);相关“银活炭抗菌敷料”产品已被长沙海润生物科技有限公司和苏州爱得科技股份有限公司成功注册为2类医疗器械,并在2015年抗日战争70周关怀老战士老烂腿的治疗中发挥作用。
  公司生产的载银活性炭纤维,适用于空气净化、饮用水净化、医疗卫生等领域。
  三、载银活性炭纤维应用于空气净化领域潜在的优势
  (1)专利技术优势
  授权美国发明专利“Method of Preparing Silver Loaded Activated Carbon Fiber”(US 9162897B2)和中国发明专利“一种载银活性炭纤维的制备方法”(ZL.201310167513.7)
  (2)优异的抗菌性能,减少二次污染
  该载银活性炭纤维经SGS检测,其抗菌性能优异,对金黄色葡萄球菌和白色念珠菌抗菌率均达到99%以上(详见SGS检测报告),在空气净化中应用,可减少活性炭过滤层细菌增殖,减少二次污染。
  具体检测方法可参考《GB15979-2002一次性卫生用品标准》中附录C5非溶出性抗菌产品抑菌性能测试方法检测其抗菌性能
  (3)更强的吸附比表面积,去除异味的速度有望显著提高
  载银活性炭纤维与活性炭颗粒相比,比表面达1200㎡/g左右, 约是活性炭颗粒的10~100倍: 吸附容量大,约是活性炭颗粒的1.5~100倍;吸附能力为活性炭颗粒的400倍以上,因此去除异味的速度会更快。
  (4)全截面过滤,吸附漏损小
  采用载银活性炭纤维与活性炭颗粒相比,可确保整个截面都是活性炭纤维,可避免部分空气从活性炭颗粒蜂窝孔上方间隙阻力最小处穿过,未经活性炭吸附的问题。
  具体可应用于空气净化器或口罩,以口罩为例:

图1载银活性炭纤维口罩滤芯

  四、载银活性炭纤维在医用敷料中的应用
  载银活性炭纤维具有极其优异的抗菌性能,能普遍杀灭伤口常见的细菌和真菌,且无耐药性;具有优异的吸湿性能,能减少创面的渗出和分泌液;具有优异的除味功能,能去除伤口异味;具有远红外功能,能提高创面温度,加快伤口愈合;使用方便,贴敷舒适,透气性好;促进组织修复和再生,减少疤痕的生成。它的诸多优点使其成为较为理想的医用敷料,主要应用于各种急性和慢性伤口的创面护理,包括各种烧烫伤、手术创伤、糖尿病、手足溃疡、下肢静脉溃疡和褥疮(压疮)等。载银活性炭纤维敷料是由无纺布、载银活性炭纤维毡和医用PE膜(施乐辉)组成。


2载银活性炭纤维敷料结构示意图



3载银活性炭纤维敷料制备流程


a



b



c


4 载银活性炭纤维医用敷料

a:敷料整体;b:伤口接触面细节;c:背面细节)


  五、载银活性炭纤维在净水滤芯中的应用
  载银活性炭纤维毡缠绕于进水柱之外,水流从中间进入,经过活性炭纤维毡向外滤出,这样水流可与纤维毡充分接触,确保过滤效果。同时,过滤效果还可通过纤维毡缠绕的松紧调节。


5 载银活性炭纤维净水滤芯结构示意图



  图6 载银活性炭纤维净水滤芯

  分别配置一定浓度的白色念珠菌(ATCC10231)、大肠杆菌(ATCC25922)、金黄色葡萄球菌(ATCC6538)菌液,对比菌液经过载银活性炭纤维净水滤芯过滤前后菌落数,以测试其抗菌性能。结果如表5-5。
  表1 载银活性炭纤维净水滤芯的抑菌率


1 载银活性炭纤维净水滤芯的抑菌率

 

C. albicans

E. coli

S. aureus

菌落数cfu/ml

细菌减少率%

菌落数cfu/ml

细菌减少率%

菌落数cfu/ml

细菌减少率(%

对照样

2.14×105

 

3.01×105

 

2.25×104

 

测试样

<30

99

<30

99

<30

99



  由表1可知,经载银活性炭纤维净水滤芯过滤后,大肠杆菌ATCC 25922、金黄色葡萄球菌ATCC 6538和白色念珠球菌ATCC 10231的细菌减少率均达到99%以上,说明该净水滤芯具有优异的抗菌性能。



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