D0I:10.13374/i.i8sn1001-t53.2010.05.008 第32卷第5期 北京科技大学学报 Vol 32 No 5 2010年5月 Journal of Un iversity of Science and Technology Beijng May 2010 抗菌吸附材料的制备及其在再生水处理的应用 林海郭丽丽 江乐勇 北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083 摘要以具有良好脱氮效果的改性沸石为原材料，制备抗菌吸附材料·将其用于处理大肠菌群浓度和氨氨含量较高的市政 污水厂二级出水结果表明，分别采用银、锌和铜三种金属离子制备抗菌吸附材料，其中银离子的抗菌性能最好，有助于氨氮的 去除.最佳制备条件为：AgN0:用量85mgg,H6~7,制备时间120mn制备温度40℃，转速150rmn.优化后材料的载 银量为49.79mgg.将该材料应用于再生水处理，在混合投加抗菌吸附材料0.5gL和沸石2gL条件下，反应120min 该材料的杀菌率98.8%，氨氨去除率66.54%，剩余氨氨的质量浓度为8.36mgL,出水达到城市杂用水水质指标. 关键词再生水：水处理；抗菌材料：杀菌：脱氮 分类号X703.1 Preparation of antibacterial adsorption m aterials and application in reclai ed w ater trea tm ent LN Hai GUO Li-li JIANG Leyong School ofCivil and Envirommental Engineerng University of Scince and Technolgy Beijing Beijing 100083 China ABSTRACT Modified zeolite with better nitrogen removal effect was used to prepare antibacterial adsorption materials for treating the secondary efflent of high"concentmation colfom and ammonia nitogen AmongAg.Zn and Cuions silver suppored antibacte rial adsomption materials have the best antbacterial pmoperties and are beneficial to nitrogen rmoval The optinal preparation conditions are the follw ing AgNOs concentration of85mg g,pH 6-7.preparation tie of 120m in reaction temperature of40'C,and reac- tion speed of 150rmin.After the optin ization the silver content in the prepared materials is 49.79mg g.0.5gL of silver supported antbacterial adsorption materials and 2gL of zeolite were applied to treat renewable water under the optinal conditions The results show that the reaction tme is 120m in the sterilizing mte is 98.87%.the renoval mate of anmonia nitrogen is 66.54%, he mass concentmtion of residual nitrogens36mg which ach ieve the waterquality indexes of the uban m iscellaneous water KEY WORDS reclmed water water tream ent antibacterialmaterial sterilization:ammonia nitrogen 我国是一个水资源短缺的国家，面对严峻的水 脱氮的同时去除水中大肠杆菌，达到城市杂用水 资源状况，充分利用再生水资源是解决问题的有效 标准 办法之一山.随着水处理技术的进步，再生水的处 1实验材料与方法 理工艺也在不断地改进.利用新技术、新材料对再 生水进行高效率、低能耗的处理，已经成为再生水处 1.1实验材料、试剂及主要实验设备 理工艺改进的方向· 实验原材料为经过改性具有脱氨功能的沸 近年来，能够去除水中多种污染物的复合吸附 石，下文简称沸石，其主要化学成分见表1 材料备受关注，本研究针对再生水处理，以具有良 实验菌种与试剂：大肠杆菌，LB培养基，硝酸 好脱氮效果的改性沸石为原材料，进行无机抗菌材 银、硫酸铜、硝酸锌、氯化铵和磷酸二氢钾. 料的制备实验，赋予吸附材料抗菌性能，在保证高效 LB培养基配置：蛋白胨10s酵母提取物5g氯 收稿日期：2009-08-31 基金项目：“十一五"国家科技支撑计划重大资助项目(N。2006BAC19B01) 作者简介：林海(l966)男，教授，博士生导师，Email linha色ces ust edu:cm
第 32卷 第 5期 2010年 5月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．5 Ｍａｙ2010 抗菌吸附材料的制备及其在再生水处理的应用 林 海 郭丽丽 江乐勇 北京科技大学土木与环境工程学院北京 100083 摘 要 以具有良好脱氮效果的改性沸石为原材料制备抗菌吸附材料．将其用于处理大肠菌群浓度和氨氮含量较高的市政 污水厂二级出水结果表明分别采用银、锌和铜三种金属离子制备抗菌吸附材料其中银离子的抗菌性能最好有助于氨氮的 去除．最佳制备条件为：ＡｇＮＯ3用量 85ｍｇ·ｇ －1ｐＨ6～7制备时间 120ｍｉｎ制备温度 40℃转速 150ｒ·ｍｉｎ －1．优化后材料的载 银量为 49∙79ｍｇ·ｇ －1．将该材料应用于再生水处理在混合投加抗菌吸附材料 0∙5ｇ·Ｌ －1和沸石 2ｇ·Ｌ －1条件下反应 120ｍｉｎ 该材料的杀菌率 98∙87％氨氮去除率 66∙54％剩余氨氮的质量浓度为 8∙36ｍｇ·Ｌ －1出水达到城市杂用水水质指标． 关键词 再生水；水处理；抗菌材料；杀菌；脱氮 分类号 Ｘ703∙1 Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｒｅｃｌａｉｍｅｄ ｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ ＬＩＮＨａｉＧＵＯＬｉ-ｌｉＪＩＡＮＧＬｅ-ｙｏｎｇ ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇＢｅｉｊｉｎｇ100083Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｍｏｄｉｆｉｅｄｚｅｏｌｉｔｅｗｉｔｈｂｅｔｔｅｒｎｉｔｒｏｇｅｎｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｅｃｔｗａｓｕｓｅｄｔｏｐｒｅｐａｒｅａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒｔｒｅａｔｉｎｇｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙｅｆｆｌｕｅｎｔｏｆｈｉｇｈ-ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｃｏｌｉｆｏｒｍａｎｄａｍｍｏｎｉａｎｉｔｒｏｇｅｎ．ＡｍｏｎｇＡｇ ＋Ｚｎ 2＋ ａｎｄＣｕ 2＋ ｉｏｎｓｓｉｌｖｅｒ-ｓｕｐｐｏｒｔｅｄａｎｔｉｂａｃｔｅ- ｒｉａｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓｈａｖｅｔｈｅｂｅｓｔａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄａｒｅｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｔｏｎｉｔｒｏｇｅｎｒｅｍｏｖａｌ．Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｒｅｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇ：ＡｇＮＯ3ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆ85ｍｇ·ｇ －1ｐＨ6－7ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｔｉｍｅｏｆ120ｍｉｎｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆ40℃ａｎｄｒｅａｃ- ｔｉｏｎｓｐｅｅｄｏｆ150ｒ·ｍｉｎ －1．Ａｆｔｅｒｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｔｈｅｓｉｌｖｅｒｃｏｎｔｅｎｔｉｎｔｈｅｐｒｅｐａｒｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓｉｓ49∙79ｍｇ·ｇ －1．0∙5ｇ·Ｌ －1 ｏｆｓｉｌｖｅｒ- ｓｕｐｐｏｒｔｅｄａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄ2ｇ·Ｌ －1ｏｆｚｅｏｌｉｔｅｗｅｒｅａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｒｅａｔｒｅｎｅｗａｂｌｅｗａｔｅｒｕｎｄｅｒｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ． Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅｉｓ120ｍｉｎｔｈｅｓｔｅｒｉｌｉｚｉｎｇｒａｔｅｉｓ98∙87％ｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｏｆａｍｍｏｎｉａｎｉｔｒｏｇｅｎｉｓ66∙54％ ｔｈｅｍａｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｒｅｓｉｄｕａｌｎｉｔｒｏｇｅｎｉｓ8∙36ｍｇ·Ｌ －1ｗｈｉｃｈａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｗａｔｅｒ-ｑｕａｌｉｔｙｉｎｄｅｘｅｓｏｆｔｈｅｕｒｂａｎｍｉｓｃｅｌｌａｎｅｏｕｓｗａｔｅｒ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｒｅｃｌａｉｍｅｄｗａｔｅｒ；ｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌｍａｔｅｒｉａｌ；ｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ；ａｍｍｏｎｉａｎｉｔｒｏｇｅｎ 收稿日期：2009--08--31 基金项目：“十一五 ”国家科技支撑计划重大资助项目 （Ｎｏ．2006ＢＡＣ19Ｂ01） 作者简介：林 海 （1966－ ）男教授博士生导师Ｅ-ｍａｉｌ：ｌｉｎｈａｉ＠ｃｅｓ．ｕｓｔｂ．ｅｄｕ．ｃｎ 我国是一个水资源短缺的国家面对严峻的水 资源状况充分利用再生水资源是解决问题的有效 办法之一 ［1］．随着水处理技术的进步再生水的处 理工艺也在不断地改进．利用新技术、新材料对再 生水进行高效率、低能耗的处理已经成为再生水处 理工艺改进的方向． 近年来能够去除水中多种污染物的复合吸附 材料备受关注．本研究针对再生水处理以具有良 好脱氮效果的改性沸石为原材料进行无机抗菌材 料的制备实验赋予吸附材料抗菌性能在保证高效 脱氮的同时去除水中大肠杆菌达到城市杂用水 标准． 1 实验材料与方法 1∙1 实验材料、试剂及主要实验设备 实验原材料为经过改性具有脱氮功能的沸 石 ［2］下文简称沸石．其主要化学成分见表 1． 实验菌种与试剂：大肠杆菌ＬＢ培养基硝酸 银、硫酸铜、硝酸锌、氯化铵和磷酸二氢钾． ＬＢ培养基配置：蛋白胨10ｇ酵母提取物5ｇ氯 DOI :10．13374／j．issn1001－053x．2010．05．008
第5期 林海等：抗菌吸附材料的制备及其在再生水处理的应用 ,645. 化钠10g去离子水1000mLH7.4~7.6 滤膜抽滤，最后取上清液测定氨氨含量， 表1沸石主要成分（质量分数） Table 1 Main camposition of zeolite % 2结果和讨论 SD2 Ak03 Fe203 Ca0 Mgo K20 Na20 LOI 2.1金属离子优选研究 79.0616.230.460.630.801.800.70.5 沸石吸附氨氨实验结果(250mL氨氨初始质量 浓度为25.00mgL的水样，沸石投加量为0.5g): HZQ-F160型全温振荡培养箱；DSHZ-300A旋 氨氮去除率为62.869%，剩余氨氨质量浓度为 转式恒温水浴振荡器；DHG-9053A型电热恒温鼓 9.29mgL,吸附氨氮容量为7.8mgg.抗菌性 风干燥箱；W FZ UV-2000型紫外可见分光光度计； 能测试结果（大肠菌群数10cfi·L):无抗菌 320型H计. 能力 1.2实验方法 在不同载入剂、不同浓度条件下制备出三种类 1.2.1抗菌吸附材料制备实验 型的抗菌吸附材料，制得材料的抗菌和脱氮性能测 采用液相离子交换法进行制备实验，分别配置 试结果如图1和图2所示，由图可知，三种类型的 浓度为0.1~0.6moL的硝酸银、硫酸铜和硝酸 抗菌吸附材料的杀菌率都随着载入剂溶液浓度的提 锌三种载入剂，将2g沸石放入锥形瓶中，按照固液 高而升高，银、锌和铜三种抗菌材料的最大杀菌率分 比1：10的比例加入20mL的载入剂，置于水浴振荡 别为98.57%、94.17%和84.00%.由实验结果知： 器中反应，使其进行充分的离子交换与吸附，静置后 银型抗菌吸附材料的抗菌效果最为明显，锌型抗菌 用0.45m滤膜抽滤分离，滤饼用去离子水反复冲 效果略差于银型，铜型抗菌能力最差，正如王慧华 洗至滤液中无载入金属离子，将滤液定容至250mL 的研究结果，相同条件下，不同金属离子抗菌沸石的 滤饼放置烘箱中于100℃下烘干0.5h后备用. 抗菌性能顺序为Ag>Zm2+>C+.在抑菌时银 1.2.2载银量的测定 离子与氧分子会生成ROS其主要形式是细胞内的 设交换前AgNO3溶液中的Ag初始浓度为 超氧化物而不是H202·银离子可能产生超氧化激 Co(moL),ANO3溶液体积为%(L),银相对原 100 子质量为MAg投加沸石M(g),离子交换平衡后，将 801 滤液定容至V(L),用佛尔哈德法测定滤液中的Ag 60 浓度C(mol·L),根据下式计算载银量 ◆Ag型杀南率 r(mg g): 雪C型杀南率 一Zn型杀菌率 r=(CoVo-CV)M X10 M (1) 1.2.3抗菌性能测试 0.1 0.20.30.40.50.6 将大肠杆菌于LB培养基中扩大培养，用梯度 载入剂浓度m小L 稀释法将菌种在无菌生理盐水中稀释至10cf· 图1银型、铜型和锌型三种抗菌吸附材料的杀菌率 L,用平板计数法测定活菌数No(cfu.mL一)，取 FigI Antibacterial rate of Ag",Cut and Zn2 antbacterial ad- 上述稀释后的菌液1mL加入到250mL的培养基 sorption materials 中，再投加一定量的抗菌吸附材料，于37℃条件下 ■Ag型氨氨去除率口C:型氨氨去除率 以200min振荡一定时间，取杀菌后的菌液，做 口Zn型氨氨去除岸 一定浓度的稀释，用平板计数法测定活菌数N(cf· 空0 mL)最后根据下式可计算出杀菌率n(%) n=(N一N)N×100% (2) 1.2.4吸附实验 40 根据二沉池出水指标，配置质量浓度为25mg L的氨氨溶液，先将抗菌吸附材料放入烘箱中于 0. 0.2 0.3 月.4 0.5 . 50℃烘干0.5h然后称取一定量的抗菌吸附材料投 找入剂浓度l-L) 加到250mL质量浓度为25mgL的氨氮溶液中， 图2银型、铜型和锌型三种抗菌吸附材料的氨氮去除率 然后将容量瓶置于全温振荡箱中以200'min在 Fig 2 Ammonia nitogen mmoval mte ofAg",Cut and Zn anti- 25℃条件下振荡反应一定时间，静置后用0.45m bacterial adsorption materials
第 5期 林 海等： 抗菌吸附材料的制备及其在再生水处理的应用 化钠 10ｇ去离子水 1000ｍＬｐＨ7∙4～7∙6． 表 1 沸石主要成分 （质量分数 ） Ｔａｂｌｅ1 Ｍａｉｎｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｚｅｏｌｉｔｅ ％ ＳｉＯ2 Ａｌ2Ｏ3 Ｆｅ2Ｏ3 ＣａＯ ＭｇＯ Ｋ2Ｏ Ｎａ2Ｏ ＬＯＩ 79∙06 16∙23 0∙46 0∙63 0∙80 1∙80 0∙7 0∙5 ＨＺＱ--Ｆ160型全温振荡培养箱；ＤＳＨＺ--300Ａ旋 转式恒温水浴振荡器；ＤＨＧ--9053Ａ型电热恒温鼓 风干燥箱；ＷＦＺＵＶ--2000型紫外可见分光光度计； 320型 ｐＨ计． 1∙2 实验方法 1∙2∙1 抗菌吸附材料制备实验 采用液相离子交换法进行制备实验分别配置 浓度为 0∙1～0∙6ｍｏｌ·Ｌ －1的硝酸银、硫酸铜和硝酸 锌三种载入剂将 2ｇ沸石放入锥形瓶中按照固液 比 1∶10的比例加入 20ｍＬ的载入剂置于水浴振荡 器中反应使其进行充分的离子交换与吸附静置后 用 0∙45μｍ滤膜抽滤分离滤饼用去离子水反复冲 洗至滤液中无载入金属离子将滤液定容至250ｍＬ 滤饼放置烘箱中于 100℃下烘干 0∙5ｈ后备用． 1∙2∙2 载银量的测定 设交换前 ＡｇＮＯ3 溶液中的 Ａｇ ＋ 初始浓度为 Ｃ0（ｍｏｌ·Ｌ －1 ）ＡｇＮＯ3溶液体积为 Ｖ0 （Ｌ）银相对原 子质量为 ＭＡｇ投加沸石 Ｍ（ｇ）离子交换平衡后将 滤液定容至 Ｖ（Ｌ）用佛尔哈德法测定滤液中的 Ａｇ ＋ 浓度 Ｃ （ｍｏｌ·Ｌ －1 ）根 据 下 式 计 算 载 银 量 Γ（ｍｇ·ｇ －1 ）： Γ＝（Ｃ0Ｖ0－ＣＶ）ＭＡｇ×10 3／Ｍ （1） 1∙2∙3 抗菌性能测试 将大肠杆菌于 ＬＢ培养基中扩大培养用梯度 稀释法将菌种在无菌生理盐水中稀释至 10 4 ｃｆｕ· Ｌ －1用平板计数法测定活菌数 Ｎ0 （ｃｆｕ·ｍＬ －1 ）．取 上述稀释后的菌液 1ｍＬ加入到 250ｍＬ的培养基 中再投加一定量的抗菌吸附材料于 37℃条件下 以 200ｒ·ｍｉｎ －1振荡一定时间取杀菌后的菌液做 一定浓度的稀释用平板计数法测定活菌数 Ｎ（ｃｆｕ· ｍＬ －1 ）最后根据下式可计算出杀菌率 ｎ（％ ）． ｎ＝（Ｎ0－Ｎ）／Ｎ0×100％ （2） 1∙2∙4 吸附实验 根据二沉池出水指标配置质量浓度为 25ｍｇ· Ｌ －1的氨氮溶液先将抗菌吸附材料放入烘箱中于 50℃烘干 0∙5ｈ然后称取一定量的抗菌吸附材料投 加到 250ｍＬ、质量浓度为 25ｍｇ·Ｌ －1的氨氮溶液中 然后将容量瓶置于全温振荡箱中以 200ｒ·ｍｉｎ －1在 25℃条件下振荡反应一定时间静置后用 0∙45μｍ 滤膜抽滤最后取上清液测定氨氮含量． 2 结果和讨论 2∙1 金属离子优选研究 沸石吸附氨氮实验结果 （250ｍＬ氨氮初始质量 浓度为 25∙00ｍｇ·Ｌ －1的水样沸石投加量为0∙5ｇ）： 氨氮 去 除 率 为 62∙86％剩 余 氨 氮 质 量 浓 度 为 9∙29ｍｇ·Ｌ －1吸附氨氮容量为 7∙8ｍｇ·ｇ －1．抗菌性 能测试结果 （大肠菌群数 10 4 ｃｆｕ·Ｌ －1 ）：无抗菌 能力． 在不同载入剂、不同浓度条件下制备出三种类 型的抗菌吸附材料制得材料的抗菌和脱氮性能测 试结果如图 1和图 2所示．由图可知三种类型的 抗菌吸附材料的杀菌率都随着载入剂溶液浓度的提 高而升高银、锌和铜三种抗菌材料的最大杀菌率分 别为 98∙57％、94∙17％和 84∙00％．由实验结果知： 银型抗菌吸附材料的抗菌效果最为明显锌型抗菌 效果略差于银型铜型抗菌能力最差．正如王慧华 的研究结果相同条件下不同金属离子抗菌沸石的 抗菌性能顺序为 Ａｇ ＋ ＞Ｚｎ 2＋ ＞Ｃｕ 2＋ ［3］．在抑菌时银 离子与氧分子会生成 ＲＯＳ其主要形式是细胞内的 超氧化物而不是Ｈ2Ｏ2．银离子可能产生超氧化激 图 1 银型、铜型和锌型三种抗菌吸附材料的杀菌率 Ｆｉｇ．1 ＡｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌｒａｔｅｏｆＡｇ＋Ｃｕ2＋ ａｎｄＺｎ2＋ ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌａｄ- ｓｏｒｐｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓ 图 2 银型、铜型和锌型三种抗菌吸附材料的氨氮去除率 Ｆｉｇ．2 ＡｍｍｏｎｉａｎｉｔｒｏｇｅｎｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅｏｆＡｇ＋Ｃｕ2＋ ａｎｄＺｎ2＋ ａｎｔｉ- ｂａｃｔｅｒｉａｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓ ·645·
,646 北京科技大学学报 第32卷 活物来抑制呼吸链中的酶，因此银离子的抑菌性能 加量为8.5mgg所制备的抗菌吸附材料的杀菌率 优于其他金属离子. 低，并且在使用一次后杀菌率迅速降低，不予考虑 在氨氨吸附实验中，随着载入剂溶液浓度的升 因此，选择AN03投加量范围为17~153mgg. 高，铜型和锌型抗菌吸附材料的氨氨去除率都略有 b 下降，而银型抗菌吸附材料的氨氨去除率却有所提 高，其原因是银离子与氨根离子生成了银氨络合离 子，有助于水中氨氮去除).因此银型抗菌吸附材 料能够在表现良好抑菌效果的同时，对水中氨氨的 去除具有辅助作用，最后选择银离子作为载入金属 离子，硝酸银溶液作为载入剂. 2.2银型抗菌吸附材料的制备 2.2.1AgNO3投加量范围的选择 对应1g沸石投加的ANO:试剂质量称为 AgNO投加量，对不同的AgNO投加量制得的抗菌 图4不同AgNO3投加量制备材料杀菌效果平板照片.(a)原菌 吸附材料进行重复抗菌实验，寻求杀菌效果稳定且 液：(b)投加量8.5mgg；(c)投加量17mgg:(d)投加量 经济成本适宜的AgNO3用量范围， 85mgg:(e)投加量170mgg:(0无菌 由图3可知：AgN0投加量为170mgg时，抗 Fig4 Antibacterial effects of antibacterial adsorption materials pre- 菌吸附材料的杀菌率最高，其五次杀菌率均在90% pand with different dosages of AgNO3:(a)orignal bacteria (b) 以上，第1次杀菌率最高，达到98.31%；当AgN0投 the dosage of AgNOs is 8.5mgg;(c)the dosages ofAgNOs is 17 mg g;(d)the dosage ofAgNOs is 85mg g;(e)the dosage of 加量为85mgg时，抗菌吸附材料的前四次杀菌率 均在80%以上，第1次杀菌率达到92.15%；当Ag AgNO3 is 170mg g;(f)gum frce sample NO投加量为17mgg时，抗菌吸附材料的前三次 2.2.2AgNO3投加量对载银量的影响 杀菌率在80%左右，第4次、第5次杀菌率降到 由图5可以看到，AgN0投加量为17~85mg 60%以下；当AN03投加量为8.5mgg时，抗菌吸 g时，载银量随用量的增加而升高，当ANO3投加 附材料的杀菌率较低且不稳定 量为85~153mgg时，载银量变化不大.其原因 120 ◆-AgN0,投加量170mgg 是沸石的不同部位交换能力不同，反应开始时，银离 100 。AgN0,投加量85mgg 子首先占据沸石空间位阻较小的位置，如表层空隙 80 或浅层空隙；随着反应的进行，银离子要进入沸石内 60 深层的空隙中，占据空间位阻较大的位置，必须具有 40 ★女AgN0,投加量17g·g 足够大的能量，而ANO3投加量的增加，不会改变 -0-AgN0,投加量85mg~g 20 银离子克服空间位阻所需的能量，因此用量增加时 0 载银量变化不大向，考虑到成本问题，AgNO投加 -20 85mgg左右为宜 4 60 抗菌次数 50 图3不同AgNO:投加量制备材料杀菌率 so 40 Fig 3 Antibacterial male of antbacterial adsomption materials pre- 30 pared with different dosages of AgNOs 图4为不同AgNO:投加量制备材料的杀菌效 10 果照片.由实验结果分析得到：AgN03投加量为170 17 51 85 119 153 mgg时，所制备的抗菌吸附材料的杀菌率较高， AgN0,投加量mgg 且效果稳定，但其制备费用较高，不适合再生水处 图5载银量与AN03投加量的关系 理；AgN0投加量为85mgg和17mgg时制备 Fig 5 Relationship beteen the dosage of AgNOs and the silver con- 的抗菌材料的杀菌率良好，成本较合适；AgNO3投 tent n the prepared materials
北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 活物来抑制呼吸链中的酶因此银离子的抑菌性能 优于其他金属离子 ［4］． 在氨氮吸附实验中随着载入剂溶液浓度的升 高铜型和锌型抗菌吸附材料的氨氮去除率都略有 下降而银型抗菌吸附材料的氨氮去除率却有所提 高其原因是银离子与氨根离子生成了银氨络合离 子有助于水中氨氮去除 ［5］．因此银型抗菌吸附材 料能够在表现良好抑菌效果的同时对水中氨氮的 去除具有辅助作用．最后选择银离子作为载入金属 离子硝酸银溶液作为载入剂． 2∙2 银型抗菌吸附材料的制备 2∙2∙1 ＡｇＮＯ3投加量范围的选择 对应 1ｇ沸石投加的 ＡｇＮＯ3 试剂质量称为 ＡｇＮＯ3投加量．对不同的ＡｇＮＯ3投加量制得的抗菌 吸附材料进行重复抗菌实验寻求杀菌效果稳定且 经济成本适宜的 ＡｇＮＯ3用量范围． 由图 3可知：ＡｇＮＯ3投加量为 170ｍｇ·ｇ －1时抗 菌吸附材料的杀菌率最高其五次杀菌率均在 90％ 以上第 1次杀菌率最高达到 98∙31％；当ＡｇＮＯ3投 加量为 85ｍｇ·ｇ －1时抗菌吸附材料的前四次杀菌率 均在 80％以上第 1次杀菌率达到 92∙15％；当 Ａｇ- ＮＯ3投加量为 17ｍｇ·ｇ －1时抗菌吸附材料的前三次 杀菌率在 80％左右第 4次、第 5次杀菌率降到 60％以下；当 ＡｇＮＯ3投加量为8∙5ｍｇ·ｇ －1时抗菌吸 附材料的杀菌率较低且不稳定． 图 3 不同 ＡｇＮＯ3投加量制备材料杀菌率 Ｆｉｇ．3 Ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌｒａｔｅｏｆａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓｐｒｅ- ｐａｒｅｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｏｓａｇｅｓｏｆＡｇＮＯ3 图 4为不同 ＡｇＮＯ3 投加量制备材料的杀菌效 果照片．由实验结果分析得到：ＡｇＮＯ3投加量为170 ｍｇ·ｇ －1时所制备的抗菌吸附材料的杀菌率较高 且效果稳定但其制备费用较高不适合再生水处 理；ＡｇＮＯ3投加量为 85ｍｇ·ｇ －1和 17ｍｇ·ｇ －1时制备 的抗菌材料的杀菌率良好成本较合适；ＡｇＮＯ3 投 加量为 8∙5ｍｇ·ｇ －1所制备的抗菌吸附材料的杀菌率 低并且在使用一次后杀菌率迅速降低不予考虑． 因此选择 ＡｇＮＯ3投加量范围为17～153ｍｇ·ｇ －1． 图 4 不同 ＡｇＮＯ3投加量制备材料杀菌效果平板照片．（ａ）原菌 液；（ｂ）投加量8∙5ｍｇ·ｇ－1；（ｃ）投加量17ｍｇ·ｇ－1；（ｄ）投加量 85ｍｇ·ｇ－1；（ｅ） 投加量 170ｍｇ·ｇ－1；（ｆ） 无菌 Ｆｉｇ．4 Ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌｅｆｆｅｃｔｓｏｆａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓｐｒｅ- ｐａｒｅｄｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｏｓａｇｅｓｏｆＡｇＮＯ3： （ａ） ｏｒｉｇｉｎａｌｂａｃｔｅｒｉａ； （ｂ） ｔｈｅｄｏｓａｇｅｏｆＡｇＮＯ3ｉｓ8∙5ｍｇ·ｇ－1；（ｃ） ｔｈｅｄｏｓａｇｅｓｏｆＡｇＮＯ3ｉｓ17 ｍｇ·ｇ－1；（ｄ） ｔｈｅｄｏｓａｇｅｏｆＡｇＮＯ3ｉｓ85ｍｇ·ｇ－1；（ｅ） ｔｈｅｄｏｓａｇｅｏｆ ＡｇＮＯ3ｉｓ170ｍｇ·ｇ－1；（ｆ） ｇｒｅｍｆｒｅｅｓａｍｐｌｅ 2∙2∙2 ＡｇＮＯ3投加量对载银量的影响 图 5 载银量与 ＡｇＮＯ3投加量的关系 Ｆｉｇ．5 ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｄｏｓａｇｅｏｆＡｇＮＯ3ａｎｄｔｈｅｓｉｌｖｅｒｃｏｎ- ｔｅｎｔｉｎｔｈｅｐｒｅｐａｒｅｄｍａｔｅｒｉａｌｓ 由图 5可以看到ＡｇＮＯ3 投加量为 17～85ｍｇ· ｇ －1时载银量随用量的增加而升高．当 ＡｇＮＯ3投加 量为 85～153ｍｇ·ｇ －1时载银量变化不大．其原因 是沸石的不同部位交换能力不同反应开始时银离 子首先占据沸石空间位阻较小的位置如表层空隙 或浅层空隙；随着反应的进行银离子要进入沸石内 深层的空隙中占据空间位阻较大的位置必须具有 足够大的能量而 ＡｇＮＯ3 投加量的增加不会改变 银离子克服空间位阻所需的能量因此用量增加时 载银量变化不大 ［6］．考虑到成本问题ＡｇＮＯ3 投加 85ｍｇ·ｇ －1左右为宜． ·646·
第5期 林海等：抗菌吸附材料的制备及其在再生水处理的应用 ,647. 2.2.3pH对载银量的影响 率减慢，载银量没有明显提高.时间超过120mm后 由图6可知，硝酸银溶液H对离子载入量有 离子交换吸附趋于饱和，沸石表面和孔道口的钠离 较大影响，在H值小于6时，载银量随着H值的 子被替换后，银离子很难再进入沸石深孔道中和钠 增大而升高.当H值大于6后，载银量随H值的 离子交换，因此随着时间的延长，载银量不会明显增 增大而降低.这是因为在H值小于6时，银离子和 加.但是，如果反应时间过短，大量的银离子还附着 H发生竞争吸附，随H值的降低，更多的H吸附 在沸石表面，并在干燥的过程中分解，影响抗菌效 到沸石表面参与阳离子交换反应，影响了沸石对银 果，所以交换时间应控制在120min左右[8]. 离子的交换吸附，载银量下降.随H值升高，溶液 2.2.5反应温度对载银量的影响 中的H减少，银离子和沸石中阳离子吸附交换量 由图8可知，在反应温度低于40℃时，载银量 增大·当H值大于8后，在碱性条件下，ANO3易 随着温度的升高而升高，而当温度超过40℃时，随 于和OH反应生成A袅0沉淀，沉积于沸石表面，影 着温度的升高载银量明显下降.原因一，交换液中 响银离子在沸石表面的扩散，降低了材料的抗菌性 的银离子多数是以水合离子形式存在，银离子需要 能可.因而pH值应控制在6~7. 去除一些水合的水分子才能与沸石中的钠离子发生 49.6 交换，而温度升高促进水合银离子脱水，提高了载银 49.4 量；原因二，随温度的升高，离子活性及其在沸石孔 49.2 道中的扩散速率增加，从而使离子交换速率增加，载 49.0 银量提高；原因三，银离子在沸石表面的吸附反应为 48.8 放热反应，温度升高会使吸附平衡向脱附方向偏移， 48.6 促使银离子脱附，在温度高于50℃后，随温度的升 48.4 高，银离子的脱附速率逐渐增大，载银量降低，因此 48.2 pH 应控制温度在40℃左右[) 50.0 图6载银量与H值的关系 Fig 6 Relationship beteen the supported silver content and pH val 49.5 ues 49.0 48.5 2.2.4反应时间对载银量的影响 48.0 从图7可以看到，在反应初期，载银量快速增 长，在120mn时达到平衡点，然后随时间延长载银 47.0 量没有太大的变化，这是因为离子交换一般包括快 0 30 40 50 60 反应温度℃ 扩散和慢扩散两个过程：反应初期，银离子的交换吸 图8载银量与反应温度的关系 附主要发生在沸石表面和孔道口内表面，溶液中的 Fig 8 Relationsh ip between the supporled silver con tent and reaction 银离子浓度较高，快速扩散到沸石表面，交换速率较 npea虹e 快，因而载银量快速增加：反应后期，溶液中银离子 浓度较低，其交换主要发生在深孔内表面，故交换速 2.2.6反应转速对载银量的影响 3 由图9可知，在转速低于150rmn时，载银 量随转速的增加而增高，但随着转速不断增加，沸石 49. 的载银量却略有降低.这可能是由于转速增高引起 49.0 银离子与沸石表面接触机会增多，同时搅拌使沸石 晶粒破损，产生了许多新的破损晶粒，在这些晶粒表 48.5 面形成许多表面缺陷.这些缺陷产生了不同的界面 48. 能，并在晶粒表面形成了极高的反应活性位置，因而 60 90 120 150 180 反应时间min 这种机械效应将产生许多可能的交换和吸附位置， 但是，当转速过高时，过大的水流剪切力会使沸石表 图7载银量与反应时间的关系 面吸附的银离子解析，造成了载银量的降低[).因 Fig 7 Relationship between the supported silver content and reaction 此，确定最佳转速为150min,此时材料的载银 tie 量为49.79mgg
第 5期 林 海等： 抗菌吸附材料的制备及其在再生水处理的应用 2∙2∙3 ｐＨ对载银量的影响 由图 6可知硝酸银溶液 ｐＨ对离子载入量有 较大影响．在 ｐＨ值小于 6时载银量随着 ｐＨ值的 增大而升高．当 ｐＨ值大于 6后载银量随 ｐＨ值的 增大而降低．这是因为在 ｐＨ值小于 6时银离子和 Ｈ ＋发生竞争吸附随 ｐＨ值的降低更多的 Ｈ ＋吸附 到沸石表面参与阳离子交换反应影响了沸石对银 离子的交换吸附载银量下降．随 ｐＨ值升高溶液 中的 Ｈ ＋减少银离子和沸石中阳离子吸附交换量 增大．当 ｐＨ值大于 8后在碱性条件下ＡｇＮＯ3 易 于和 ＯＨ －反应生成 Ａｇ2Ｏ沉淀沉积于沸石表面影 响银离子在沸石表面的扩散降低了材料的抗菌性 能 ［7］．因而 ｐＨ值应控制在 6～7． 图 6 载银量与 ｐＨ值的关系 Ｆｉｇ．6 ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｅｄｓｉｌｖｅｒｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｐＨｖａｌ- ｕｅｓ 2∙2∙4 反应时间对载银量的影响 图 7 载银量与反应时间的关系 Ｆｉｇ．7 Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｅｄｓｉｌｖｅｒｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ 从图 7可以看到在反应初期载银量快速增 长在 120ｍｉｎ时达到平衡点然后随时间延长载银 量没有太大的变化．这是因为离子交换一般包括快 扩散和慢扩散两个过程：反应初期银离子的交换吸 附主要发生在沸石表面和孔道口内表面溶液中的 银离子浓度较高快速扩散到沸石表面交换速率较 快因而载银量快速增加；反应后期溶液中银离子 浓度较低其交换主要发生在深孔内表面故交换速 率减慢载银量没有明显提高．时间超过 120ｍｉｎ后 离子交换吸附趋于饱和沸石表面和孔道口的钠离 子被替换后银离子很难再进入沸石深孔道中和钠 离子交换因此随着时间的延长载银量不会明显增 加．但是如果反应时间过短大量的银离子还附着 在沸石表面并在干燥的过程中分解影响抗菌效 果所以交换时间应控制在 120ｍｉｎ左右 ［8］． 2∙2∙5 反应温度对载银量的影响 由图 8可知在反应温度低于 40℃时载银量 随着温度的升高而升高而当温度超过 40℃时随 着温度的升高载银量明显下降．原因一交换液中 的银离子多数是以水合离子形式存在银离子需要 去除一些水合的水分子才能与沸石中的钠离子发生 交换而温度升高促进水合银离子脱水提高了载银 量；原因二随温度的升高离子活性及其在沸石孔 道中的扩散速率增加从而使离子交换速率增加载 银量提高；原因三银离子在沸石表面的吸附反应为 放热反应温度升高会使吸附平衡向脱附方向偏移 促使银离子脱附在温度高于 50℃后随温度的升 高银离子的脱附速率逐渐增大载银量降低．因此 应控制温度在 40℃左右 ［9］． 图 8 载银量与反应温度的关系 Ｆｉｇ．8 Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｅｄｓｉｌｖｅｒｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ 2∙2∙6 反应转速对载银量的影响 由图 9可知在转速低于 150ｒ·ｍｉｎ －1时载银 量随转速的增加而增高但随着转速不断增加沸石 的载银量却略有降低．这可能是由于转速增高引起 银离子与沸石表面接触机会增多同时搅拌使沸石 晶粒破损产生了许多新的破损晶粒在这些晶粒表 面形成许多表面缺陷．这些缺陷产生了不同的界面 能并在晶粒表面形成了极高的反应活性位置因而 这种机械效应将产生许多可能的交换和吸附位置． 但是当转速过高时过大的水流剪切力会使沸石表 面吸附的银离子解析造成了载银量的降低 ［10］．因 此确定最佳转速为 150ｒ·ｍｉｎ －1此时材料的载银 量为 49∙79ｍｇ·ｇ －1． ·647·
,648 北京科技大学学报 第32卷 50.1 H值对氨氨去除率的影响如图10所示，随着 H值的升高，氨氨去除率先明显上升后略有下降， 49.7 相应地其剩余氨氮含量先降低后略有升高，这是由 49.3 于当H值小于6时，溶液中的H浓度增加，H直 48.9 径为0.240mmNH直径为0.286mmH与溶液中 的NH对沸石产生竞争吸附，不利于对氨氨的去 48.5 100 150 200 250 转速rmin 除.H值大于8时，随着H值的升高，NH·HO 形式的氨氨增多，也不利于对氨氨的吸附， 图9载银量与转速的关系 Fig9 Relationship bewween the supported silver content and mtate H6~8时，由于抗菌吸附材料对pH有一定的缓冲 speed 能力，氨氨主要以NH的形式存在，有利于对其进 行吸附， 2.3抗菌吸附材料的应用初步研究 70 2.3.1抗菌吸附材料投加量的确定 20 将最优条件下制得的抗菌吸附材料应用于污水 50 一氨氨去除率 :40 剩余氨氨含量15 厂二级出水处理，实验结果表明，随着抗菌吸附材 平30 10 料投加量的增加，杀菌率也在不断地提高，当投加量 20 从0.3gL增加到0.5gL时，杀菌率从79.66% 0 0 增至95.64%，之后随投加量增加，杀菌率变化不再 p 明显.确定抗菌吸附材料的投加量为05gL.在 图10H对氨氮去除率的影响 吸附实验中，采用沸石与抗菌吸附材料混合投加的 Figs 10 Influence of pH vahes on nitrogen rmoval rate 方法确定投加量，氨氮的去除率随着沸石投加量的 水温从15℃变化到30℃时，抗菌吸附材料的 增加而提高，考虑到投加药剂成本和再生水回用城 杀菌率和氨氨去除率变化不大，杀菌率最高值 市杂用要求（氨氮质量浓度小于10mgL),确定以 (98.57%)和最低值(98.10%)之间的差别较小：氨 抗菌吸附材料0.5gL、沸石2gL混合投加 氮的去除率在20℃和30℃时分别达到最高值 对该材料的重复使用效果进行了初步研究，在 66.54%和最低值64.96%，此时剩余氨氮氨的质量浓 上述确定的投加量条件下，可重复使用2~3次，相 度分别为8.36mgL和8.76mgL,吸附氨氮容 当于处理1t水需要0.2kg抗菌吸附材料和0.8kg 量分别为8.32mgg和8.12mgg,两者差距也 沸石 不大，说明该抗菌吸附材料适用的温度条件广泛， 2.3.2接触时间的确定 抗菌吸附材料杀灭细菌的过程是通过银离子缓 3结论 释完成的山，因此接触时间对于杀菌率有直接的影 (1)在三种金属离子优选实验中，抗菌效果为 响，在接触时间40~100mim时，杀菌率有明显的增 Ag>Zn2+>C2+,脱氮效果为Ag>C2+>Zn2+, 加，到120min时杀菌率达到98.87%，剩余活菌数 银型吸附材料的抗菌性能最好，有助于氨氨的去除 为113cf·L,之后随着时间的延长，杀菌率没有 确定AgNO?溶液作为制备材料的载入剂， 明显的增加，在吸附实验中，氨氮去除率随接触时 (2)液相离子交换法进行抗菌吸附材料的制 间的延长逐渐增大，在接触120min时，氨氨去除率 备，制备最佳条件：AgN03投加量85mg·g, 为62.33%，剩余氨氨质量浓度为9.42mgL.综 H6~7,制备时间120min制备温度40℃，转速 合考虑接触时间和杀菌率、氨氨去除率的影响关系， 150mn.优化后的载银量为49.79mgg. 确定接触时间为120min (3)对抗菌吸附材料的应用进行初步研究，以 2.3.3pH值和温度的影响 2gL沸石和0.5gL银型抗菌吸附材料混合投 对pH4~9范围内抗菌吸附材料的抗菌性能进 加，接触120mim大肠杆菌杀菌率为98.87%，剩余 行实验研究·研究发现，抗菌吸附材料受H值的影 活菌数为113cfiL;氨氮的去除率为66.54%，剩 响较小，杀菌率最低为98.10%，剩余大肠菌群数为 余氨氮的质量浓度为8.36mgL,吸附氨氨容量 190cf6L,达到《城市污水再生利用城市杂用水 8.32mgg,达到《城市污水再生利用城市杂用水 水质标准 水质》水质指标.生活污水H和温度在正常范围
北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 图 9 载银量与转速的关系 Ｆｉｇ．9 Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｓｕｐｐｏｒｔｅｄｓｉｌｖｅｒｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｒｏｔａｔｅ ｓｐｅｅｄ 2∙3 抗菌吸附材料的应用初步研究 2∙3∙1 抗菌吸附材料投加量的确定 将最优条件下制得的抗菌吸附材料应用于污水 厂二级出水处理．实验结果表明随着抗菌吸附材 料投加量的增加杀菌率也在不断地提高当投加量 从 0∙3ｇ·Ｌ －1增加到 0∙5ｇ·Ｌ －1时杀菌率从 79∙66％ 增至 95∙64％之后随投加量增加杀菌率变化不再 明显．确定抗菌吸附材料的投加量为0∙5ｇ·Ｌ －1．在 吸附实验中采用沸石与抗菌吸附材料混合投加的 方法确定投加量氨氮的去除率随着沸石投加量的 增加而提高．考虑到投加药剂成本和再生水回用城 市杂用要求 （氨氮质量浓度小于10ｍｇ·Ｌ －1 ）确定以 抗菌吸附材料 0∙5ｇ·Ｌ －1、沸石 2ｇ·Ｌ －1混合投加． 对该材料的重复使用效果进行了初步研究．在 上述确定的投加量条件下可重复使用 2～3次相 当于处理 1ｔ水需要 0∙2ｋｇ抗菌吸附材料和 0∙8ｋｇ 沸石． 2∙3∙2 接触时间的确定 抗菌吸附材料杀灭细菌的过程是通过银离子缓 释完成的 ［11］因此接触时间对于杀菌率有直接的影 响．在接触时间 40～100ｍｉｎ时杀菌率有明显的增 加到 120ｍｉｎ时杀菌率达到 98∙87％剩余活菌数 为 113ｃｆｕ·Ｌ －1之后随着时间的延长杀菌率没有 明显的增加．在吸附实验中氨氮去除率随接触时 间的延长逐渐增大在接触 120ｍｉｎ时氨氮去除率 为 62∙33％剩余氨氮质量浓度为 9∙42ｍｇ·Ｌ －1．综 合考虑接触时间和杀菌率、氨氮去除率的影响关系 确定接触时间为 120ｍｉｎ． 2∙3∙3 ｐＨ值和温度的影响 对 ｐＨ4～9范围内抗菌吸附材料的抗菌性能进 行实验研究．研究发现抗菌吸附材料受 ｐＨ值的影 响较小杀菌率最低为 98∙10％剩余大肠菌群数为 190ｃｆｕ·Ｌ －1达到 《城市污水再生利用 城市杂用水 水质 》标准． ｐＨ值对氨氮去除率的影响如图 10所示．随着 ｐＨ值的升高氨氮去除率先明显上升后略有下降 相应地其剩余氨氮含量先降低后略有升高．这是由 于当 ｐＨ值小于 6时溶液中的 Ｈ ＋浓度增加Ｈ ＋直 径为 0∙240ｎｍＮＨ ＋ 4 直径为 0∙286ｎｍＨ ＋与溶液中 的 ＮＨ ＋ 4 对沸石产生竞争吸附不利于对氨氮的去 除．ｐＨ值大于 8时随着 ｐＨ值的升高ＮＨ3·Ｈ2Ｏ 形 式 的 氨 氮 增 多也 不 利 于 对 氨 氮 的 吸 附． ｐＨ6～8时由于抗菌吸附材料对 ｐＨ有一定的缓冲 能力氨氮主要以 ＮＨ ＋ 4 的形式存在有利于对其进 行吸附． 图 10 ｐＨ对氨氮去除率的影响 Ｆｉｇ．10 ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｐＨｖａｌｕｅｓｏｎｎｉｔｒｏｇｅｎｒｅｍｏｖａｌｒａｔｅ 水温从 15℃变化到 30℃时抗菌吸附材料的 杀菌率和氨氮去除率变化不大．杀菌率最高值 （98∙57％ ）和最低值 （98∙10％ ）之间的差别较小；氨 氮的去除率在 20℃和 30℃时分别达到最高值 66∙54％和最低值 64∙96％此时剩余氨氮的质量浓 度分别为 8∙36ｍｇ·Ｌ －1和 8∙76ｍｇ·Ｌ －1吸附氨氮容 量分别为 8∙32ｍｇ·ｇ －1和 8∙12ｍｇ·ｇ －1两者差距也 不大说明该抗菌吸附材料适用的温度条件广泛． 3 结论 （1） 在三种金属离子优选实验中抗菌效果为 Ａｇ ＋ ＞Ｚｎ 2＋ ＞Ｃｕ 2＋脱氮效果为 Ａｇ ＋ ＞Ｃｕ 2＋ ＞Ｚｎ 2＋ 银型吸附材料的抗菌性能最好有助于氨氮的去除． 确定 ＡｇＮＯ3溶液作为制备材料的载入剂． （2） 液相离子交换法进行抗菌吸附材料的制 备制 备 最 佳 条 件：ＡｇＮＯ3 投 加 量 85ｍｇ·ｇ －1 ｐＨ6～7制备时间 120ｍｉｎ制备温度 40℃转速 150ｒ·ｍｉｎ －1．优化后的载银量为 49∙79ｍｇ·ｇ －1． （3） 对抗菌吸附材料的应用进行初步研究．以 2ｇ·Ｌ －1沸石和 0∙5ｇ·Ｌ －1银型抗菌吸附材料混合投 加接触 120ｍｉｎ大肠杆菌杀菌率为 98∙87％剩余 活菌数为 113ｃｆｕ·Ｌ －1；氨氮的去除率为 66∙54％剩 余氨氮的质量浓度为 8∙36ｍｇ·Ｌ －1吸附氨氮容量 8∙32ｍｇ·ｇ －1达到 《城市污水再生利用 城市杂用水 水质 》水质指标．生活污水 ｐＨ和温度在正常范围 ·648·