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蒙脱石是一种层状硅酸盐粘土矿物,具有很强的阳离子交换能力,能通过离子交换作用把具有抗菌性能的阳离子或有机化合物引入其层间,得到蒙脱石型抗菌剂。此外,蒙脱石还具有膨胀性、大比表面积、强吸附力等特性,可将病毒、细菌等物质吸附并固定在其表面,所以,蒙脱石十分适合用作抗菌剂的载体。本文报道了以天然蒙脱石为载体,负载无机抗菌金属离子(包括Ag+、Cu2+和Zn2+)、银有机络合物(邻二氮杂菲银)和有机抗菌剂(醋酸氯已定)的研究工作。运用原子吸收光谱(AAS)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重(TG)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)等方法,研究了蒙脱石对不同抗菌组分的吸附动力学、吸附容量、抗菌复合物的热稳定性、热处理前后抗菌成分的存在状态、抗菌组分在蒙脱石层间的排列模式,以及这种状态与抗菌性能的关系;并进行了抗菌性能测试,探讨了复合物的抗菌机理。
论文主要取得了以下研究成果:
1)研究了河北保定蒙脱石及浙江安吉蒙脱石对抗菌金属离子Ag+、Cu2+及Zn2+的吸附反应,其吸附等温线可以由Freundlich方程很好地加以拟合。抗菌金属离子按照其吸附容量大小的排列次序为Cu2十>Zn2+>Ag+,此次序是由三种离子的水化热、离子半径及价态所决定的。
2)采用南海蒙脱石为载体,探索了利用邻二氮杂菲银有机络合金属离子为抗菌组分,用室温搅拌和微波法制备邻二氮杂菲银/蒙脱石插层有机络合金属离子抗菌复合物。结果表明,邻二氮杂菲与银离子所形成的络合离子([Ag(Phen)2]+)通过离子交换作用进入蒙脱石的层间形成有序插层结构,随热处理温度上升其d001值从1.85 nm(200℃)→1.85 nm(300℃)→1.52 nm(400℃)→1.23 nm(500℃)→0.97 nm(600℃)变化。复合物中银离子的溶出量受热处理温度的控制,在500℃煅烧后,银离子溶出量最大。抗菌性能测试表明,复合物及其热处理产物对大肠杆菌都具有良好的抗菌活性。利用XPS分析和抗菌性能测试,研究不同温度下抗菌复合物的抗菌性能和银价态关系,阐明含银无机抗菌剂银价态和抗菌性能关系及其机制。微波辐射法较室温搅拌法更为简便、快速。
3)采用河北保定蒙脱石为载体,醋酸氯已定为抗菌组分,利用离子交换法制备一种新型的抗菌复合物。结果表明,醋酸氯已定离子进入了蒙脱石的层间,呈单层(低浓度)或“绞链”(高浓度)状态排列。所制备的蒙脱石/醋酸氯已定抗菌复合物对大肠杆菌有良好的抗菌活性及抗菌持久性,当组分含量1 CEC时即表现出抗菌活性,而且抗菌活性随着醋酸氯已定含量的增加而增强。