纳米银活性炭的技术应用(质量辨识)和经济效益

净水商桥 2022-06-20 07:43:37


尖端纳米科技股份有限公司 董事长 杨小萍


一、饮用净化水现状概览


,全国198个地市级、县级行政区地下水水质监测结果表明,水质较差的占到40.6%,水质很差的占16.8%,合计占总数的57.4%。

净水机:只能去除大颗粒的杂质、泥沙等,有些化学污染、重金属和有机物去不掉,也没法去除水垢,无法应对突发事件,但保留了水中的矿物质,价格便宜,安装方便,结构简单漏水概率低,不需用电,节能安全。

软水机:软水通过交换去除了水中含量过高的钙镁离子,但不能去除水中污染物,只可作为洗澡、洗脸、洗衣服等洗涤用水,可减少洗涤用品用量,有利于大环境的环保。

市场上还有“微滤”、“超滤”和“纳滤”之说,又分别意味着什么呢?微滤膜允许大分子有机物和无机盐等通过,但能阻挡住悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体;超滤介于微滤与纳滤之间,主要截留去除水中的悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质,比微滤过滤效果强;纳滤则能去除钙镁等离子,能有效地去除水中的色度、硬度和异味。

人们在使用抗生素的时候,被杀死的细菌同时也锻炼出了耐药能力,这些细菌及微生物再次传染给其他人的时候,就会对原来杀死它的抗生素产生一定的耐药性,如此反复……终将导致人们对那些耐药的细菌和微生物束手无策,也就是说,如果人们继续无度的滥用抗生素,将导致生病的时候用药无效,那时候将是人类的悲哀。

那么水中为什么会有抗生素呢?其主要来源包括生活污水、医疗废水以及动物饲料和水产养殖废水排放等,而养殖业滥用抗生素是最主要来源。

去年年底,央视就报导了我国地表水中的抗生素含量惊人,南京鼓楼区居民家中的自来水甚至检出阿莫西林……全国主要河流黄埔江、长江入海口、珠江都检出抗生素,珠江广州段受影响非常严重!

为了确保水中的细菌被杀死,保证管网管路不出现细菌大量繁殖,自来水出厂前需要采用“氯”来消毒,并保证自来水从管路到水龙头始终保持一定浓度的余氯。所谓“三致物质”是指自来水由于过滤不彻底而残留少量的有机污染物,这些有机物污染物会与自来水中的余氯发生反应而产生致癌、致畸、致突变等有毒物质,称为“三致物质”。例如自来水中的余氯与腐殖酸反应产生的三氯甲烷,就是最高危的致癌物。目前,自来水中已被发现的高危“三致物质”多达80余种。这种“三致物质”的存在很难避免,因为余氯是消毒所必须,有机污染物在目前水源污染越来越重和自来水厂处理工艺落后的情况下也很难消除。氯是目前使用最为广泛的消毒剂,作为一种有效的杀菌消毒手段,价廉、效果好、操作方便,目前被世界上80%以上的水厂使用着。所以,市政自来水中必须保持一定量的余氯,以确保饮用水的微生物指标安全。当氯和有机酸反应,就会产生许多致癌的副产物,比如三氯甲烷等。氯对细菌细胞杀灭效果好,同样,对其他生物体细胞、人体细胞也有严重影响。超过一定量的氯,就会对人体产生许多危害,且带有难闻的气味,俗称“漂白粉味”。

专家研究发现,用自来水洗澡十分钟,浴室内氯气总量中有四成是经由呼吸道吸入,三成是由皮肤吸收。可见在密闭的空气中,经由呼吸或皮肤吸入的氯含量相当惊人。这些被皮肤所吸收的氯气,轻者会伤害皮肤,使肤质粗糙甚至产生瘙痒。重则日积月累会造成人的生理机能的衰退,癌症发病率的增加。


二、.何谓纳米银活性碳


尖端纳米科技纳米银活性碳专利技术在活性碳的表面及孔隙中生长成纳米级的银结晶体。

纳米银抑菌活性碳的优点:

晶体状纳米银在抑制微生物生长上表现更优良

均匀分布的纳米银晶体

活性碳仍然维持它的高吸附能力以除氯及除臭等

大量减少银在水中的量,不影响饮用健康

延长滤芯寿命

银使用效率高,降低成本

纯净水,指的是不含杂质的H₂O,是纯洁、干净,不含细菌、重金属、无机盐、有机污染物、任何添加剂和各类杂质的水,可以直接饮用。水中氯的来源主要是自来水厂或污水处理厂出水中加氯杀灭微生物后的剩余氯。水中余氯会对饮用水口感、人体健康、食品饮料质量以及水生生物造成影响和危害。

健康水简单地说就是有益于人体健康的饮用水。评判标准如下,

世界卫生组织制订的详细的标准,总结归纳几条:

1.不含任何对人体有毒有害及有异味的物质。

2.水的硬度介于30-200(以碳酸钙计)之间。

3.人体所需的矿物质含量适中。

4. PH值呈弱碱性7.45-8。

5.水中溶解氧不低于每升7毫升及二氧化碳适度。

6.水分子团半幅宽小于是100赫兹(充满活力的小分子团水)。

7.水的媒体营养生理功能(溶解力、渗透力、扩散力、代谢力、乳化力、洗净力等)。


三、如何鉴别好碳


1、看密度:活性炭孔隙越多,吸附性能就越高,活性炭就越酥松,相对密度就越低,手感就会越轻,在等重量包装情况下,体积也就越大。建议购买密度小,手感轻,等重量体积大的活性炭产品。

2、看颗粒大小:活性炭颗粒越小,接触水的面积就越大,比表面积也越大,吸附性能就越好,但是颗粒越小,粉碎制作过程中损耗也越大,粉尘也越多,成本也就越高。

3、看粉尘:生产活性炭过程中,必须把粉碎的原料进行去除粉尘处理,否则粉尘过多,在水机安装过程中所耗费的时间长,要不然就会对后续设备造成影响。

4、看气泡:将活性炭棒投入水中,由于水分子小,水会逐渐浸入活性炭的孔隙结构中,迫使孔隙中的空气排出,从而产生一连串极为细小的气泡挂壁,在水中拉出一条细小的气泡线,持续时间越长的活性炭的比表面积越大,吸附效果越好。


四、活性炭滤芯为什么要及时更换

  

活性炭滤芯在净水作用,不论物理吸附还是化学吸附,都需要一定的时间。因此,净水器生产厂要改进活性炭滤芯的设计,尽可能的增加水和活性炭的接触时间,以提高活性炭的净水效果和出水水质。

对家用活性炭净水器来说,很难做到有长的接触时间,在城镇建设行业标准CJ3023-1993《活性炭净水器》中,没有给出接触时间或水流速等具体资料,但其5.2.1规定,活性炭棒的有效高度与直径之比采用2—6为宜,实际上也是增加炭柱高度,延长水和活性炭接触时间,防止水不与炭接触而穿透。有些净水器采用多级活性炭滤芯,也是这个作用,单级的颗粒活性炭很容易造成水不与碳接触而穿过。总之,活性炭与水接触时间长,吸附效果越好。

活性炭滤芯在使用一段时间后,随着截留物的积累,加上经过长时间浸泡,活性炭中细菌会大量繁殖,亚硝酸盐也可能增多,因此一定要把活性炭滤芯中的残留积水先放掉。

在净水器使用过程中,应告诫用户,活性炭要勤换,一般活性炭及压缩碳棒6个月左右就要更换,好的烧结碳棒使用时效可以做到12月左右,尤其在余氯去除率方面会比较明显。特别是以地面水为水源的自来水,水中胶体物质多、有机物含量高,更要及时更换净水器中的活性炭滤芯。活性炭吸附有机物饱和后,如不及时更换,非但不能再起到吸附和净水作用,反而会释放出有害的物质,会造成水的二次污染、净水器就会变成污水器。


五、选择尖端奈米银技术


行“绿色”战略,开发健康、环保的新技术和新产品,引领绿色消费。


1. 申请项目应用之技术原理或设计理论、结构与规格

1)银的功效早已被运用,远在古代时,使用银当作抑制细菌生长的物品。例如:在中世纪时期,欧洲诸国就将酒保存于银制器具中,可防止酒因为空气中的醋酸菌而造成酸化的现象,并增长酒开封后的放置时间。中国汉朝时,就有皇室贵族使用银制的筷子。英国于第一次世界大战,利用银制品防止伤口感染。

经过纳米技术处理的纳米银因表面积急剧增加,使其抑菌能力大幅提升,同时抑菌活性不易随反应而消耗,仍能长期保持原有的抑菌能力,且纳米银在水中成中性,能耐酸、耐碱,对热和光稳定性好,故被誉为(永久的杀菌剂) 。

2)纳米是长度单位,1纳米等于十亿分之一公尺,约为人类头发直径的十万

分之一。一般国际上的分类方式,把粒径在100nm以下的微粒称为纳米

微粒。尖端公司的纳米银为奈米微粒,即100nm以下。

3)载银活性碳加工方式,一般有浸泡和黏着等方式,尖端公司纳米银活性碳专利技术在活性碳的表面及孔隙中生长成奈米级的银结晶体,500倍、2500倍、10000倍、20000倍、50000倍、100000倍的电子显微镜中,可清晰看到纳米粒径且均匀分布的纳米银晶体。

4)纳米银活性碳在关系饮用水卫生的抑菌能力上展现出高效率与长效性,完全解决了饮用水质量安全和银释出两者难以兼顾问题的困扰。其特色和优点如下:

*强而有力的抑菌效果:纳米银结晶均匀分布具备更强的抑菌能力,经SGS检验证明抑菌率可达99%。

*不遮蔽吸附能力:保持原碳具备的高比表面积与吸附能力。

*大量减少银释出:纳米银释出进入水体量完全符合饮用水标准,不影响饮用健康。

5)此项技术属于台湾自有的独特专利技术,纳米银粒径小且均匀分布在活性碳表面,其优异质量领先大部分外国知名厂牌,与各国载银活性碳10000倍和20000倍电子显微镜,就银分布、颗粒规则性、固着性作分析比较:

*尖端纳米银活性碳与日本载银活性碳10000倍和20000倍电子显微镜SEM比较图。

*尖端纳米银活性碳与美国载银活性碳10000倍和20000倍电子显微镜SEM比较图。

*尖端纳米银活性碳与荷兰载银活性碳10000倍和20000倍电子显微镜SEM比较图。

*尖端纳米银活性碳与马来西亚载银活性碳10000倍和20000倍电子显微镜SEM比较图。

6)通国美国国家卫生基金会(National Sanitation Foundation,NSF)严格的标准42材料安全认证,故安全无虞。

8)尖端公司为美国水质协会会员( Water Quality Association,WQA )

9)尖端公司为台湾区饮用水设备工业同业公会之甲级会员,会员等级:台饮(102)会证甲级099号。

10)经济部合格工厂,工厂登记字号:99-692454-01。


2. 产品有关专利等知识产权

1)台湾地区发明专利

发明名称:纳米银多孔性材料及其制作方法

发明专利号码:发明第I 355968号

专利权期间:自2012年1月11日至2027年8月9日

2)台湾地区发明专利

发明名称:具纳米晶粒之多孔性材料及其制法

发明专利号码:发明第I 346650号

专利权期间:自2011年8月11日至2025年4月21日

3)台湾地区发明专利

发明名称:抑制藻类生长之新颖复合材料及其用途

发明专利号码:发明第I 284510号

专利权期间:自2007年8月1日至2025年4月26日

4)中国发明专利

发明名称:纳米银多孔性材料及其制造方法

发明专利号码:ZL 2008 1 0176533.X

专利权期间:自2008年11月17日至2028年11月16日

5)美国发明专利 

发明名称:NANOSILVER POROUS MATERIAL PARTICLES AND FABRICATING METHOD

发明专利号码:US8,034,155 B2

专利权期间:自2011年10月11日至2030年1月21日


3. 先进纳米银科技Nanosilver Carbon 奈米银活性碳

1)尖端纳米科技股份有限公司使水净化工业有了突破性的改革

根据专家学者研究,纳米银对650种细菌、病菌、真菌,都有明显抗菌效果。尖端公司将纳米银结晶在活性碳上的独特专利技术,启动了净水方法的改革。

2)饮用水净化-抗菌的挑战

传统水净化系统中,采用一般滤心、UV灯管或逆渗透膜来抗菌,其缺点如下:

*一般滤心:仅能阻截细菌,结果成为细菌温床。

*UV灯管:寿命较短,有光衰问题,成本价格较高。

*逆渗透膜:易阻塞,需用电,水资源严重浪费。

3)活性碳在纳米银技术处理前和处理后的SGS检验

*比表面积:处理后比表面积略小,表示活性碳的表面上确实有纳米银附着。

*碘值:代表活性碳质量的碘值增加,表示处理后质量更优异。

*灰份:活性碳表面的黑灰份减少47%。

*自由有效余氯:去除余氯效果更佳。

*银在水中浓度:纳米银活性碳在水中分别放置1天、3天、7天后,取水送大同公司贵重仪器中心检验,银含量均低于0.01ppm。

 4)尖端纳米银抗菌活性碳的优点

*纳米尺度大小的银粒子。

*均匀分布的奈米银晶体。

*加强活性碳的机能。

*延长滤心的寿命。

*有效使用银,使成本降低。

*晶状体纳米银在抑制微生物生长上表现更优良。

*活性碳仍然维持它的高吸附能力来除氯及除臭等。

*大量减少银在水中的量,不影响饮用健康。

 5)电子显微镜照像图

尖端纳米科技纳米银粒径小且均匀分布在活性碳表面,与其他竞争厂牌的10000倍和20000倍高倍数电子显微镜比较很优秀。


4、防疫效能:防疫用途、施用对象及使用时机、限制、附加功能

1)纳米银活性碳抑菌说明:

快速抑菌:独特的抑菌机制,使得纳米银颗粒在低浓度时就可以迅速抑制病菌。

抑菌持久:纳米银颗粒利用专利技术结晶在活性碳上,不易脱落,抑菌期加倍。

无抗药性:纳米银颗粒具独特抑菌效果,可迅速、直接抑制病菌,使其丧失繁殖能力,无法生产抗药性的下一代。

2)纳米银以活性碳为载体,可取代氯成为全新的净水材质,可做有效的饮用水、游泳池水质处理。净水材料之中空丝膜也因纳米银活性碳而大大增加使用效率,完全解决因细菌生物膜而造成阻塞的缺点。应用项目如下:

*医用材料:抑菌防护口罩

*滤网:冷气机滤网、除湿机滤网、空气清净机滤网

*渔业:养殖、除藻剂

*农业:种植、抑菌剂

*水处理:净水器滤心、游泳池、污水抑菌

3)抑制藻类滋生试验:绿藻以水生六号营养液20%,培养至生长稳定(3天) ,以1200ml(藻液500ml) ,营养浓度8%,搭配使用30公克奈米银活性碳进行培养,可明显看出抑菌效果。

4)质量管理

质量管理规划与标准

1. 原料/半成品/成品制程控管系统与来源说明

1) 制订生产制造标准包括产品制造相关标准、材料、设计、工艺流程等

方面,确切落实监督政策。

2) 原料使用NSF认证高级椰壳活性碳或要求客户自行提供的活性碳质量

符合一定标准。

3) 生产制造过程需每小时确实填写执行操作记录表,以维持质量高标准的一致性。

2. 产制工厂优良质量证明、认证

美国国家卫生基金会(NSF)强制必须遵从NSF认证和授权的各项严格要求,包括开始的和周期性的测试及评估,采用突击式的检查。如果发现标识被误用,或产品不遵从按照标准生产产品,NSF将可能采取把产品和库存货物扣押查封,甚至销毁不合格的产品,列入黑名单,还有采取召回、法律行动、通告民众、取消认证资格等或其他严厉行动。NSF 签发的认证被美国国家标准协会 (ANSI) 、世界卫生组织(WHO)和加拿大标准委员会(SCC)所承认。 

3. 2年内国内外成品质量检测报告数据

纳米银含量高于世界各国

*银含量测试方法:用感应耦合电浆原子发射光谱仪(ICP-AES) 做分析 

    SGS测试结果:1970ppm

    SGS检验报告编号:KP/2012/60252

*银含量测试方法:用感应耦合电浆原子发射光谱仪(ICP-AES) 做分析 

    SGS测试结果:1840ppm

*银含量测试方法:用感应耦合电浆原子发射光谱仪(ICP-AES) 做分析

    SGS测试结果:1700pp         

    SGS检验报告编号:KP/2011/80034

*银含量测试方法:用感应耦合电浆原子发射光谱仪(ICP-AES) 做分析 

    SGS测试结果:1400ppm

    SGS检验报告编号:KP/2012/B0092


六、国内外类似产品或传统防疫方式之比较


1、一般抑菌成份与纳米银之比较:

项 目 一般抑菌成份 纳米银

适用菌种范围 通常只能对少数的几种细菌产生抑菌作用。 不受细菌的类别限制,均具有抑菌效果。

抗药性 易产生抗药菌株 不会产生抗药性

抗药菌 无效,抗生素之间存在交叉耐受性。 具有相同的抑菌作用

安全性 抗生素的抑菌过程和体内代谢过程,会对人体器官造成伤害。 经国内外实验研究发现及 FDA奈米银重金属分析无毒性认证。

 

2.纳米银抑菌效果与一般抗生素药物相比较:

项目 抗生素药物 纳米银

对人毒性 尚未发现

过敏现象 尚未发现

皮肤黏膜刺激 有 (轻微) 尚未发现

造成细菌变异 有发生的可能 尚未发现

产生抗药菌株 可能会发生 尚未发现

抑菌期限 半年以内 至少一年

破坏人体免疫 易发生 尚未发现


3.防疫效能及科学实证左证资料

1) 使用公认国际标准检测方法ASTM  E2149实施检测

*大肠杆菌测试方法:ASTM  E2149 

       SGS测试结果:抑菌率99.9%

       SGS检验报告编号:FA/2012/60875A-04

*肺炎杆菌测试方法:ASTM  E2149

       SGS测试结果:抑菌率99.9%

       SGS检验报告编号:FA/2012/60875A-05

*绿脓杆菌测试方法:ASTM  E2149 

       SGS测试结果:抑菌率99.9%

       SGS检验报告编号:FA/2012/60875A

*金黄色葡萄球菌测试方法:ASTM  E2149 

       SGS测试结果:抑菌率99.3%

       SGS检验报告编号:FA/2012/60875A-02

*耐性金黄色葡萄球菌测试方法:ASTM  E2149    

       SGS测试结果:抑菌率99.8%

       SGS检验报告编号:FA/2012/60875A-03

 2) 纳米银防疫效能之文献和报导:

*香港文汇报2008.4.29

纳米银粒乙肝病毒1小时杀9成

*科学发展2006.12,408期纳米银专题报导(附件33)

*www.burnsurgery.org 。美国哈佛学院外科学教授RobertH.Demling:「奈米银的杀菌效果远比一般传统或含银抗菌剂要好,非常适合为局部抗微生物制剂。」

* 俄罗斯《化学与生活》杂志。俄罗斯电化学研究所库德襄亚夫采夫博士:「研究人员在实验中把涂有纳米银杀菌成份的陶土板、木板、钢板,分别放入含有大肠杆菌、嗜肺军团菌、沙门氏杆菌、葡萄球菌等致命细菌的培养液中,结果附着在所有板材表面上的各种细菌在不到四小时内全部死亡,板材的杀菌特性可保持近八个月,甚至还能杀死部份 A 型、 B 型感冒病毒和 A 型肝炎病毒。」

*日本化学工业日报 2002.1.17 「纳米银具有对黄色葡萄球菌或大肠菌等杀菌效果,因此可供医院用于相关之衣物类或医院病床方面使用,预防医院内之感染。」               

 *中国新华网 2002.6.21 、中国医药科学院、美国南加州医学院等权威机构检测,纳米银对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等数十种致命微生物都有强烈的抑制和杀灭作用。」


4.安全性

尖端公司在银释出的研发上特别留意用心,不间断地测试,以下是测试方法和检测结果如下:

以蒸馏水通过纳米银活性碳(330公克)之滤芯分别让水在滤芯中停留1天、3天、7天后收集水样检测银脱离量,nd = 未侦测出。

大同大学贵仪中心银释出测试方法:用感应耦合电浆原子发射光谱(ICP-AES) 做分析 :停留1天测试结果:<0.01ppm;停留3天测试结果:<0.01ppm 停留7天测试结果:<0.01ppm  SGS检验报告编号:R97-04-24

欧洲联盟规定,银释出须低于0.03 ppm以下。美国规定,银释出须低0.05ppm以下。尖端纳米活性碳皆远低于标准之下。

产品风险评估管理及安全确保机制

提供完整物质安全数据表(Material Safety Data Sheet,MSDS)给顾客。


5.国内外相关安全证明检验、实验资料、调查报告、或认证结果

1)以容量为120公克的小支纳米银活性碳滤芯,通过地下水3000加仑后,取其颗粒纳米银活性碳,在10000倍和20000倍的电子显微镜下可看到纳米银固着在活性碳上。

2) 通过美国国家卫生基金会(National Sanitation Foundation,NSF)严格的标准42材料安全认证,高达205项的分析测试报告。


在水资源污染日益严峻的今天,家用净水器要向民众倡导一种高质量的健康饮用水生活;低碳化、经济化、节约化、健康化是当今饮用水的必要条件。自己善良才能感知社会美好,自己坦荡才能感受生活喜悦,自己丰富才能感悟生命壮观!