↑摘要：本文介绍了含银离子控制释放消毒剂的类型、机理、特点及其应用实例，并对银离子控释消毒技术的前景进行了展望。↑↑↑↑↑ ↑

↑关键词：饮水消毒控制释放银离子杀菌↑↑↑↑ ↑

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↑据报道，人体８０％的疾病与饮水有关，大约６０％以上的疾病是通过饮用水传播的。水的研发，特别是饮用水杀菌消毒新技术的研发是当前水领域研究的重要课题。８０年代初的研究发现，在以氯为消毒剂时，氯可以与水中有机物生成有机卤化物等致癌物，因此许多科学家致力于寻找新的更有效、更安全的饮用水消毒剂。近年来，英、美学者致力于研究银离子与其它消毒剂对饮用水的协同消毒作用及解决饮用水的贮存保质问题，寻找能有效代替氯消毒剂的新型高效消毒剂，进一步研究了银等金属离子的灭菌机制。我国学者近年来也在饮用水的缓释消毒、接触消毒等方面开展了多方面的研究。↑↑↑↑ ↑

↑１控制释放技术↑↑↑↑ ↑

↑控制释放技术是指在事先预定的一段时间内，与载体（通常为高分子聚合物）相结合的活性化学物质以受控方式（包括扩散、渗透等）释放，从而达到某一指定目标的方法或技术。控制释放是上个世纪５０年代兴起的一门新兴交叉学科，内容涉及有机化学、高分子科学、生物学、药物学、医学和化学工程等方面。其最早应用于农业生产，如肥料、除草剂等的控制释放，６０年代开始在医药领域得到应用；７０年代中期扩展到大分子量药物的研究，成为药物学发展的一个重大变革。近年来，控制释放技术已经在医药、农药、化肥、生物工程、化工环保等领域得到了广泛的应用，受到了相关业界人士的高度重视。与传统的给药方式相比，活性物质的控制释放，可以在较长的时间内保持生物体内该物质的有效量，合理延长了药物作用时间，大大提高了药效。活性物质的用量与持续有效作用时间关系如图１所示：↑↑↑↑ ↑

↑图１活性物质用量与有效时间关系↑↑↑↑ ↑

↑由图中我们可以看出，控制释放给药体系可以提高活性物质的有效利用率，减少用量，降低或避免因局部投药浓度过高引起的毒副作用，减轻了可能引起的环境污染。同时还可减少有效药剂成份的挥发和降解流失等。控制释放体系与传统体系相比，主要具有下面一些优点：↑↑↑↑ ↑

↑可将释放到环境中的活性物质浓度控制在有效范围内，保持药效；↑↑↑↑ ↑

↑可控制有用物质的释放部位，提高药效，同时减少毒副作用；↑↑↑↑ ↑

↑可长时间的利用活性物质，提高活性物质利用率，从而减少投加量；↑↑↑↑ ↑

↑可减少药剂的投加次数，降低使用成本，减少操作和监测工作量。↑↑↑↑ ↑

↑２Ａｇ＋饮水控释消毒↑↑↑↑ ↑

↑２．１Ａｇ＋饮水消毒历史↑↑↑↑ ↑

↑利用银来消毒饮水已有多年的历史。上个世纪２０年代，德国人Ｋｒａｕｓｅ就对银的杀菌作用进行了实验，发现饮水中银离子浓度为０．０１ｍｇ／Ｌ时能杀灭细菌。３０年代我国学者对银的灭菌作用又进行了深入的研究，发现水中银离子浓度为０．００５ｍｇ／Ｌ时有抑菌作用。７０年代，波音飞机上装上银丝过滤装置用来进行饮水消毒。在日本、西欧等国，有各类银电解水装置。我国的研究人员还研制出了载碘化银活性炭、载氯化银活性炭等，用于饮水处理领域。目前，载银杀菌产品很多，如：大阪气体公司研制的高分散银型活性炭纤维新材料，水源技术公司推出的高分散银型氧化铝催化剂，中岛胎男等人研制的载高分散银氧化铝饮水杀菌剂，美国航天局开发的用银和铜的电离作用来净水的↑↑“↑↑阿波罗↑↑”↑↑技术装置等。↑↑↑↑ ↑

↑２．２Ａｇ＋饮水消毒机制↑↑↑↑ ↑

↑２．２．１对细菌酶及氨基酸的作用↑↑↑↑ ↑

↑根据银对酶作用的实验，认为银离子能破坏细菌体内可分解葡萄糖、蔗糖、尿素的酶，主要是破坏其羧基（－ＣＯＯＨ）与硫氢基（－ＳＨ），从而干扰微生物的呼吸作用，致细菌死亡。↑↑↑↑ ↑

↑另外，Ｒｉｃｈａｒｄｓ等人研究了几种琼脂培养基在银离子消毒灭菌中的中和作用后发现，培养中的氨基酸成分可以与银离子发生反应，从而终止银离子的灭菌作用。含氨基酸的有机物蛋白胨可作为培养基中银离子的螯和剂，说明银与氨基酸能发生反应。↑↑↑↑ ↑

↑２．２．２破坏细菌等微生物的细胞膜和ＤＮＡ分子结构↑↑↑↑ ↑

↑沙夫罗克通过显微镜观察到，银电解液可以极大地破坏细胞膜，使细胞膜松散，轮廓不清，细胞好象粘连在一起。Ａｇ＋与过氧水共同作用于细菌时，不仅使细胞膜的完整性遭到破坏，也使原生质的完整性受到破坏。研究还发现，银、铜等金属离子对细菌、藻类等多种微生物均有抑制和杀灭作用，除了与酶类反应而干扰细胞内呼吸外，还可作用于细菌ＤＮＡ分子上特定部位，破坏其ＤＮＡ分子结构。↑↑↑↑ ↑

↑２．３Ａｇ＋控制释放消毒↑↑↑↑ ↑

↑Ａｇ＋杀菌消毒低量、高效，而控制释放技术又具有控制活性物质浓度、使活性物质得到缓慢释放等诸多优点，因此考虑将含Ａｇ＋化学试剂与具有控制释放功能的高分子基材（通常所说的载体）以一定方式相结合，制成含Ａｇ＋控释、缓释消毒剂用于饮水等的消毒杀菌保质具有非常重要的意义和前景。↑↑↑↑ ↑

↑２．３．１含Ａｇ＋控释剂的类型及其释放机理↑↑↑↑ ↑

↑控制释放技术根据活性物质与载体是否发生化学反应，可分为物理型与化学型两大类。就释放机理而言，根据聚合物与环境介质之间相互作用的程度，目前含Ａｇ＋控释剂可分为扩散控制型与溶蚀控制型两类。↑↑↑↑ ↑

↑扩散控制型中的聚合物为惰性成分，不与环境介质发生作用，Ａｇ＋的释放速率取决于其在聚合物中的扩散速率。实际制备过程中，Ａｇ＋与聚合物的结合可以采取多种方式，如：储库型、骨架型、混合型。储库型也称存储型，即将Ａｇ＋活性物质包裹于聚合物中；骨架型，也称混合药膜型，是将Ａｇ＋活性物质均匀分散或溶解在聚合物中，成为均匀整体。另外还可将控释剂制成混合药膜包膜型。↑↑↑↑ ↑

↑溶蚀控制是指聚合物在环境介质（水体）作用下发生溶解反应，含Ａｇ＋活性成分的释放速率取决于聚合物在环境介质中的溶蚀速率。↑↑↑↑ ↑

↑以上体系中，储库型与完全溶蚀控制型系统结构简单、便于制备，适合含Ａｇ＋控释消毒剂型的研究与开发。↑↑↑↑ ↑

↑２．３．２含Ａｇ＋控释药物的特点↑↑↑↑ ↑

↑与普通含Ａｇ＋药物相比，Ａｇ＋控释药物有很明显的特点：↑↑↑↑ ↑

↑（１）Ａｇ＋的释放浓度比较稳定，不产生锯齿状波动（如图２所示），药物有效利用率高。↑↑↑↑ ↑

↑（２）Ａｇ＋浓度可以长时间保持在一定的有效安全范围内，延长了作用时间，提高了作用效果，从而减少了投放量，降低了副作用。↑↑↑↑ ↑

↑（３）减少了频繁加药与监测次数，从而减少了维护与管理的工作量。↑↑↑↑ ↑

↑图２活性物质浓度变化示意图↑↑↑↑ ↑

↑２．３．３含Ａｇ＋控释药物的开发应用实例↑↑↑↑ ↑

↑载银离子缓释抗菌剂有渗银沸石、磷酸钛、膨润土、托勃莫来石、硅胶、活性炭和载银羟基磷灰石（分子式为ＡｇｘＣａ１０－ｘＰＯ４６ＯＨ２）等多种形式。通常采用与碱金属离子进行离子交换的方式将银离子引入载体，然后银离子通过离子交换的方式在环境介质中释放出来，达到饮水消毒杀菌的目的。↑↑↑↑ ↑

↑浙江大学高华生博士研究开发的Ａｇ－ＣＲＧ抗菌剂，属完全溶蚀控制型。是在ＣＲＧ（控制释放玻璃）中引入Ａｇ２Ｏ组分，使Ａｇ－ＣＲＧ在介质中发生表面溶解反应时，分布在玻璃网格中的银离子均匀、稳定地释放出来，达到长期缓释消毒的目的。实验结果表明，调整配方可使ＣＲＧ中银离子的释放浓度小于０．０５ｍｇ／Ｌ，达到我国《ＧＢ５７４９－８５生活饮用水卫生标准》中规定水中银离子浓度限量０．０５ｍｇ／Ｌ的要求。这种药剂可广泛用于市政自来水、游泳池水、高楼水箱储水与循环冷却水系统的杀菌灭藻。↑↑↑↑ ↑

↑目前笔者与南京大学化学院正在合作研制的是用ＡｇＮＯ３与ＣｕＳＯ４按一定比例混合后，再用高分子聚合物包覆，通过改变聚合物孔径等特性来精确设计Ａｇ＋与Ｃｕ２＋释放速度与释放量，使其达到长期有效杀菌灭藻目的一种控释消杀剂。↑↑↑↑ ↑

↑３前景与展望↑↑↑↑ ↑

↑在银离子低量高效灭菌的基础上，利用控制释放技术将含银离子消毒剂成份与高分子聚合物以一定方式结合制成高效、安全、经济、方便的控释消毒剂既可对水进行消毒灭菌，又把监测、管理等工作量减少到最低。含银离子控释消毒剂不仅可用于饮水的消毒处理，还可广泛用于循环冷却水系统、我国北方水窖水、偏远部队长期储水及游泳池水的杀菌保质等诸多方面，具有非常广阔的应用前景。↑↑↑↑ ↑

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