摘要
本课题基于水处理领域现有致病菌安全隐患的现状及问题，以大肠杆菌作为模型吸附污染物，探究一种新型抗菌材料—活性炭银纳米颗粒（AC-AgNPs）。首先，选用国内外8种不同的活性炭进行大肠杆菌富集试验，筛选出富集性能最佳的活性炭——竹基炭1，并对其进行包括富集动力学、影响因素等研究。在此基础上，采用化学法通过银氨溶液加热制备了含银量分别为1‰、2‰和3‰的3种AC-AgNPs材料，并以AC-AgNPs-1为例进行了AC-AgNPs的抗菌性能研究。最后，通过竹基炭和AC-AgNPs抗菌性能及表征结构分析，探究了AC-AgNPs的抗菌机理。主要研究内容如下： 竹基炭1和AC-AgNPs-1对大肠杆菌均具有较高的亲和性，在温度为37℃，时间为20min的条件下，竹基炭1的大肠杆菌富集率可达4log；当AC-AgNPs-1用量减少为竹基炭1的1/4时，其大肠杆菌抗菌率可达3log；竹基炭1和AC-AgNPs-1的抗菌性能在不同pH（5~9）条件下仍保持稳定；在温度为250℃，时间为2h条件下再生，竹基炭1再生后的大肠杆菌抗菌能力恢复率可达99.99%，AC-AgNPs-1大肠杆菌抗菌能力容量恢复率可达99.9%，原因在于AC-AgNPs-1中的纳米银有损耗；竹基炭1和AC-AgNPs-1抗菌过程均符合准二级动力学模型，主要由表面化学作用控制；在共存离子（Ca2+，Mg2+）条件下，竹基炭1和AC-AgNPs-1的抗菌性能仍能保持稳定。 AC-AgNPs表面负载的物质为纳米银颗粒；其抗菌效果主要由物理作用、化学作用、表面电性三种机理控制，影响强度依次递减；物理作用控制因素是活性炭的孔隙结构（大肠杆菌直径的1.7~3倍孔道）；化学作用与AC-AgNPs载银量相关，载银量的增加能有效提高其抗菌效果；AC-AgNPs表面呈现正电性更利于处理带负电的大肠杆菌。 AC-AgNPs对大肠杆菌的抗菌过程主要由表面化学作用和化学作用控制，以表面化学作用为主要影响因素；表面化学作用与活性炭比表面积呈正相关性，化学作用效果与活性炭的载银量呈负相关性，即活性炭载银量下降利于提高抗菌速率。
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