0 引言

水是生命的源泉，幾乎所有生物的生存都離不開它。然而，隨著工業化進程的加速，水資源遭遇到前所未有的污染，工業廢水、農業化肥和生活污水等多種因素導致水質惡化，嚴重威脅人類的健康和生態環境。傳統的水處理方法，如化學消毒和物理過濾往往存在成本高、處理效果有限以及對環境有潛在負面影響等問題，因此迫切需要開發新型、高效且環保的水處理材料，以應對日益嚴峻的水污染問題。在眾多水處理技術中，陶瓷凈水器材料憑借優異的物理、化學性能，特別是高表面積、良好的過濾效果和可調節性成為備受關注的研究方向，將具有強大抗菌性能的銀離子引入陶瓷材料中不僅能夠顯著增強水處理效果，還能通過持續釋放銀離子抑制水中的細菌、病毒和其他有害微生物，確保水質的安全與衛生，這一創新技術為水處理行業提供了可靠和可持續的解決方案。

1 銀離子抗菌材料的特性及作用

銀離子 (Ag⁺) ）作為一種具有廣泛抗菌活性的元素，其因能夠破壞細菌的細胞膜并抑制其呼吸鏈的功能而被廣泛應用于水處理領域。銀離子在與細菌接觸時能夠有效穿透細胞壁，并與細胞內的關鍵分子發生反應，導致細胞結構的破壞，進而抑制細菌的正常代謝過程，這一機制使得銀離子不僅能殺滅已經存在的細菌，還能在一定程度上抑制細菌的生長繁殖，并有效阻止微生物的再生長。此外，銀離子具有廣譜性，不僅對常見的致病細菌有抑制作用，還能對多種真菌、病毒等微生物發揮作用，從而全面提高水質的安全性和衛生性。然而，銀離子在水中的穩定性較差，其釋放速率受水質、溫度、pH值等多種環境因素的影響，導致其殺菌效果難以長期維持。銀離子的釋放速率失控可能會導致銀離子過早消耗或過量釋放，從而影響水處理效果及安全性，將銀離子固定在陶瓷材料中能夠有效克服這一缺陷，陶瓷材料具有較高的比表面積和孔隙結構，這為銀離子的穩定嵌入提供了理想的載體，通過合理的制備工藝銀離子能夠均勻且穩定地分布在陶瓷基質中，避免其在水中的過快釋放，從而使銀離子的抗菌效果得以長期維持，這種方式不僅延長了銀離子的作用時間，還能減少銀離子的過量釋放對環境的潛在影響，從而實現水處理的長期有效性和穩定性。通過這一技術，銀離子在水處理中的應用變得更加高效且可控，提升了陶瓷凈水器的整體性能，進一步推動了其在水處理領域的廣泛應用。

2 陶瓷顆粒的制備方法

（1）銀離子摻入技術

在陶瓷顆粒的制備過程中，銀離子的摻入方式直接影響最終產品的抗菌性能，不同的摻入方法不僅影響銀離子的分布和穩定性，還可能影響陶瓷材料的力學性能和生產工藝。直接摻入法是較為常見的技術，通常將銀離子溶液直接添加到陶瓷漿料中，通過攪拌混合使銀離子均勻分散于陶瓷基體中，經過成型和燒結得到最終的陶瓷顆粒，這一方法操作簡便，適合大規模生產，但其缺點是難以精確控制銀離子的添加量，因此需要特別注意銀離子的添加濃度，避免添加過量導致銀離子的釋放過快，進而對環境和人體產生不良影響。

相比之下，前驅體法則更加精細化，在該方法中使用銀的前驅體（如銀鹽）與陶瓷原料共同研磨，通過相互作用均勻分布于陶瓷材料中，在燒結過程中銀的前驅體會分解并釋放銀離子，賦予陶瓷材料抗菌性能。前驅體法不僅能夠提高銀離子的分散度和穩定性，還能夠改善陶瓷的物理性能，避免銀離子在陶瓷中的釋放不均勻或過快的問題。

此外，表面浸漬法也被廣泛采用，在燒結后的陶瓷顆粒表面浸漬銀離子溶液，使銀離子通過吸附或離子交換的方式固定在陶瓷顆粒的表面，這種方法可以大大增強陶瓷顆粒的表面抗菌性能，但由于銀離子僅集中在陶瓷表面，其抗菌效果可能隨著使用時間的延長而逐漸減弱，因此需要精確控制銀離子的釋放速率。

（2）燒結工藝

燒結是陶瓷制備中的關鍵步驟，直接影響陶瓷的微觀結構、物理性能以及銀離子的分布。燒結溫度是影響陶瓷質量的核心參數，溫度過低會導致陶瓷的致密度不足，進而影響其力學性能和抗菌效果，溫度過高則可能導致銀離子揮發或析出，進而影響陶瓷的抗菌效果和長期穩定性。因此，合適的燒結溫度對于陶瓷材料的抗菌性能至關重要，在燒結過程中陶瓷基體的晶粒會生長和相變，溫度和時間的控制直接決定了陶瓷的致密度及銀離子的分布均勻性。

保溫時間是影響陶瓷微觀結構的重要參數，合理的保溫時間能夠促進陶瓷顆粒內部的晶粒長大，改善陶瓷的結構密實性，提高其力學強度和抗菌性能。控制適當的保溫時間對于陶瓷的綜合性能至關重要，過短的保溫時間會導致陶瓷的致密度不足，影響其穩定性，而過長的保溫時間則可能引起過度燒結，導致陶瓷顆粒的性能下降。

此外，氣氛的選擇也影響著銀離子的穩定性。在氧化氣氛中，銀離子能夠較為穩定的存在，減少揮發損失，保證陶瓷的抗菌效果；而在還原氣氛下，銀離子可能會還原為金屬銀，削弱其抗菌性能。因此，燒結時需選擇合適的氣氛來保障銀離子的有效釋放。

3產業化生產中的關鍵技術和工藝控制

銀離子抗菌陶瓷從實驗室研究轉化為產業化生產涉及多個技術環節和工藝的優化。原料的選擇和控制是整個生產過程中的首要環節，陶瓷原料的純度、穩定性以及與銀離子的相容性直接影響陶瓷的質量，在選用陶瓷原料時必須確保其化學成分的純凈性，避免雜質對陶瓷力學性能和抗菌性能產生負面影響。銀源的選擇也非常關鍵，必須選擇純度高且穩定性好的銀源，確保銀離子能夠有效釋放并長期保持抗菌的效果。

在生產工藝中，工藝參數的優化對產品質量的提升至關重要，通過系統的工藝試驗可以不斷調整銀離子的摻入方式、燒結溫度、保溫時間等關鍵參數，確保最終產品在保持優異抗菌性能的同時具有良好的力學性能和高生產效率。工藝參數的精確控制不僅有助于提升產品的性能，還能提高生產的效率，降低生產成本，增強市場競爭力。此外，質量檢測體系的完善是產業化生產中的另一大關鍵，原料、半成品和成品的嚴格檢測能夠確保產品符合質量標準，及時發現并糾正生產中的問題，避免不合格產品流入市場。

環保與安全管理也是產業化生產過程中不可忽視的環節，在銀離子的生產過程中必須采取有效的環保措施，減少銀離子的揮發與排放，避免對環境造成污染。在生產設施中應加強安全監控，防范生產過程中可能出現的安全隱患，如高溫、高壓等極端條件。綜合考慮這些因素后才能在確保生產安全和環境保護的前提下實現銀離子抗菌陶瓷的高效、可持續生產，這些技術和管理措施的有效實施為銀離子抗菌陶瓷的產業化奠定了堅實的基礎。

4結語

基于銀離子抗菌材料的陶瓷凈水器顆粒具有良好的抗菌性能和水處理效果，通過優化銀離子摻入技術和燒結工藝可以提高產品的性能和生產效率。在產業化生產過程中，需重點關注原料控制、工藝優化、質量管理和環保安全等方面，確保產品質量和生產可持續性。未來的研究可以進一步探索新型銀離子摻入方法、改進燒結工藝以及開發多功能復合材料，為水處理技術的發展提供新的思路和方向。

參考文獻

[1]陳克勤.三維石墨烯基自組裝材料的制備及對有機染料、重金屬離子的吸附性能研究[D].蘭州：蘭州大學，2018.

[2]周全.多孔球形磷酸鈣納米陶瓷制備及在兔脊柱融合的實驗研究[D].成都：四川大學，2021.

作者簡介：王鑫利（1996一），男，漢族，山東濟南人，本科，研究方向：供應鏈管理。