CN104611937B - 一种微波协同纳米银对羽绒进行除臭杀菌的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于羽毛清洁技术领域，公开了一种微波协同纳米银对羽绒进行杀菌除臭的方法。该方法包括以下步骤：将水洗过后的羽绒与无菌水混匀，加入纳米银混合，采用微波辐照激发纳米银，微波功率为200～400W，微波辐照1～6min，羽绒与纳米银的质量比为1:0.5～1:4，微波辐照温度为38～50℃；然后过滤，得到除臭杀菌后的羽绒。采用本发明微波协同纳米银方法对羽绒杀菌率可达到88.02％。本发明采用微波协同氧化锌纳米材料对羽绒进行除臭杀菌的新工艺，具有能耗低、灭菌效率高和对环境友好等特点，符合可持续发展、对环境友好绿色化学的要求。
Description
技术领域
本发明属于羽毛清洁技术领域，涉及一种对羽绒除臭杀菌的新方法，具体地涉及一种通过微波协同氧化锌纳米材料对羽绒进行除臭杀菌的方法。
背景技术
在上世纪90年代之前，洗涤羽毛的有关助剂主要依赖德国汉高和日本狮子两家油脂化工公司。直至1990年开始，羽毛、羽绒洗涤剂、除臭剂等在国内相继被开发。目前，国产洗涤剂的品质已基本达到国外同类产品的水平，但灭菌除臭剂、整理剂等还存在一定差距。如何尽快缩短和消除这些差距，对中国这个羽绒生产大国来说，具有重要的现实意义和较好的市场前景。
羽绒是长在鹅、鸭的腹部，成芦花朵状的绒毛，与成片状的羽毛不同，一般直接作为衣服的填充物从而起到保暖作用。我国是世界上最大的羽绒及制品生产国、出口国和消费国，年产羽毛绒约20万吨，占世界产量的80％。与天然纤维或合成纤维制成的织物不同，由于羽绒是一种动物性蛋白质纤维，质地比较蓬松，保温性能高，更适合细菌的生长繁殖，故羽绒加工中洗涤后的羽毛若有微量污垢残留又没有经过灭菌除臭，一旦受潮很容易滋生细菌。洗涤但没经除臭处理的羽毛烘干后存在一些异味，主要包括：①羽毛生长过程中禽类汗腺分泌的油脂的腥臊味，这是羽毛的主要异味；②羽毛、羽绒纤维中受厌氧菌分解产生的分解垢物的气味。如何既保证羽绒质量又降低成本，保护环境，这已成为羽绒行业的关键技术问题。因此，发展安全高效、廉价和环保的羽绒杀菌工艺当务之急。
目前除臭方法按机理可分为两个类型：(1)物理消臭；(2)化学消臭。物理除臭剂是通过物理方法进行除臭，消臭时没有化学变化发生，利用除臭剂或者臭气的物理性质，不改变臭气组分的结果，只改变臭气的局部浓度，或者说是相对浓度，常见的有吸附除臭剂、遮掩除臭剂等。吸附性除臭剂一般是活性炭和硅藻土，其缺点是吸附具有选择性，如活性炭对氨气、三甲胺等胺类物质的消臭作用就不佳，而且消臭速度较慢。掩蔽除臭剂是用天然芳香油、香料等物质掩蔽恶臭。主要针对很多难以去除的臭味或者除臭比较麻烦的羽绒材料，按比例混合几种有气位的气体，以减轻恶臭，如传统的清新剂等，物理除臭方法虽简单，但效果差，持久性不好，不能有效消除对人体有害的臭气成分，臭气实际上依然存在。化学除臭剂是利用氧化、还原分解、中和反应、加成反应、缩合反应、离子交换反应等将产生的恶臭物质变为无臭物质从而消除臭气。主要化学方法有：①用有机酸中和胺类等有机碱性物。②采用有选择性溶解胺类能力的两性表面活性剂。③采用还原剂还原和吸附被大气氧化的部分无机和有机质。④用涂层封闭剂来覆盖凹陷部位而隔离异味源。这种除臭方法要使用较多的有机试剂，会产生大量的有机废水，从而产生第二次污染。
微波杀菌技术是近年来发展起来的对环境友好的绿色除菌技术，具有速度快，节能、高效和环保等优点。微波加热不同于传统加热，传统加热是通过辐射、对流和传导这三种方式由表及里进行的，而微波与生物体的相互作用是一个很复杂的过程，分为热效应和非热效应两种。当生物体受到微波辐射时，微波透射生物体被吸收后所产生的综合生物效应结果，而且在相同条件下，微波杀菌致死温度比传统加热杀菌低。最新研究认为，微波杀菌时，除了热效应外，还有非热力的生物效应，二者具有协同增效作用、杀死微生物的效果。微波非热效应指生物体内部不产生明显的升温，却可以产生强烈的生物响应，使生物体内发生各种生理、生化和功能的变化，导致细菌死亡，达到杀菌目的。其机理主要有以下几种：(1)在微波内，食品主要成分核酸和蛋白质可产生变异，促进微生物死亡；(2)医学研究发现，微波可影响、干扰DNA正常的复制、转移、合成和修饰等活动；(3)食品科学研究发现，食品中常见的酶类对微波较为敏感；(4)从细胞生物学角度分析，在微波场中，细胞膜可以发生机械性损伤，使细胞内物质外漏，影响其生长繁殖；(5)降低水分活度，破坏微生物的生存环境；偶极分子旋转和在交互沉淀池中趋向线形排列，从而引起蛋白质二级、三级结构的改变，导致细菌问生物死亡，现已经应用于食品和医疗等领域，能有效杀灭大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌等细菌。此外，在杀菌过程中，微波同时具有干燥羽绒的作用。纳米银是被公认最强的的纳米抗菌剂，纳米银的可能抗菌机理主要有两种：一种是接触反应说，银离子接触反应破坏微生物共有成分或使其功能发生障碍。当微量银离子与微生物细胞膜接触时，因后者带负电荷，二者依靠库仑引力使其牢固结合，银离子穿透细胞壁进入细胞内并与-SH反应，使蛋白质凝固，破坏细胞合成酶的活性，导致细胞丧失分裂能力而死亡。银离子也能阻碍微生物的电子运输、呼吸、物质传送系统的正常运行。第二种是催化反应说，物质表面的微量银能催化产生活性中心。银离子激活空气或水中的氧，产生羟基自由基(·OH)及活性氧(O2 －)，这些活性氧物质可破坏细胞内各种重要高分子和膜，同时可形成其他活性氧化物，抑制微生物繁殖和生长能力，从而起到抗菌效果。由于纳米银易于通过涂布或印染等方法附着于织物上，使抗菌工艺变得简单有效，但是与织物不同的是，羽绒自身形态和使用方法特殊，导致纳米银应用于羽绒的杀菌除臭领域目前研究较少，且尚无将微波与氧化银纳米材料协同进行杀菌除臭的研究应用。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种微波协同纳米银对羽绒进行除臭杀菌的方法。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种微波协同纳米银对羽绒进行除臭杀菌的方法，包括以下操作步骤：将水洗过后的羽绒与无菌水混匀，加入纳米银进行混合，采用微波辐照激发纳米银，微波功率为200～400W，微波辐照1～6min，羽绒与纳米银的质量比为1:0.5～1:4，微波辐照温度为38～50℃；然后过滤，得到除臭杀菌后的羽绒。
所述羽绒与纳米银的质量比优选为1:3。
所述微波辐照的时间设定优选为5min。
所述微波功率设定优选为300W。
所述微波辐照温度优选为50℃。
所述过滤所得滤液蒸发除去水分，再在80℃下烘干回收纳米银，灭菌后循环使用。
本发明和现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明与之前报道过的纳米材料“涂布”、“印染”工艺不同，将纳米银直接与清洗后的羽绒混合，工艺简单快捷，采用微波辐照代替紫外光照射，避免了紫外光照射不均匀、照射后产生臭氧污染环境、羽绒灭菌后干燥等问题，结果显示纳米银在微波辐照下抗菌效果良好，且可回收循环使用。目前尚无将微波与纳米银协同进行杀菌除臭的研究应用。
(2)目前羽绒业除臭杀菌所使用的灭菌除臭剂不仅大量消耗水资源，产生大量有机废水形成二次污染。使用纳米银材料杀菌，灭菌率高，安全性能好，加上微波的协同高效杀菌除臭作用，形成了高效环保的杀菌除臭新工艺。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
以下实施例所采用的材料为：
油溶性纳米Ag(北京德科岛金科技有限公司，纯度大于99.95％)；
95％酒精(天津市永大化学试剂有限公司，分析纯)；
营养琼脂(广东环凯微生物科技有限公司)；
其它试剂均为分析纯(广州化学试剂厂)。
以下实施例所采用的仪器为：
手提式蒸汽消毒器YX-280B型(江阴滨江医疗设备厂)；
HJ-6B六联磁力搅拌器(金坛市白塔新宝仪器厂)；
WF-4000常压微波快速反应系统(上海屹尧仪器分析有限公司)。
实施例1
将0.50g羽绒用无菌水洗过之后抽滤，转移到装有50mL无菌水的消化瓶中，放入灭菌后的转子，充分摇匀，测定微波前羽绒中的菌落总数；加入0.50g纳米银进行混合，采用微波辐照激发纳米银，设定微波功率为100W，微波辐照温度为50℃；然后过滤，得到除臭杀菌后的羽绒。微波辐照不同时间对微波协同纳米材料钛抗菌效果的影响，结果见表1。
表1微波时间对抗菌效果的影响
上述同等条件下，只改变微波时间，微波时间0.5min抗菌率仅为30.6％；微波时间7min抗菌率仅为46.1％。
实施例2
将羽绒用无菌水洗过之后抽滤，转移到装有50mL无菌水的消化瓶中，放入灭菌后的转子，充分摇匀，测定微波前羽绒中的菌落总数；加入纳米银进行混合，采用微波辐照激发纳米银，设定微波功率为100W，微波辐照温度为50℃，辐照时间为1min；然后过滤，得到除臭杀菌后的羽绒。羽绒与纳米银的质量比不同对的抗菌效果的影响，结果见表2。
表2羽绒与纳米银质量比对抗菌效果的影响
上述同等条件下，只改变羽绒和纳米氧化锌质量比，质量比为1:0.25，抗菌率为0％；质量比为1:5，抗菌率仅为51.1％。
实施例3
将0.50g羽绒用无菌水洗过之后抽滤，转移到装有50mL无菌水的消化瓶中，放入灭菌后的转子，充分摇匀，测定微波前羽绒中的菌落总数；加入0.50g纳米银进行混合，采用微波辐照激发纳米银，设定微波功率为100W，辐照时间为2min；然后过滤，得到除臭杀菌后的羽绒。微波辐照不同温度对微波协同纳米材料钛抗菌效果的影响，结果见表3。
表3温度对对抗菌效果的影响
上述同等条件下，只改变微波温度，微波温度35℃，抗菌率为0％。
实施例4
将0.50g羽绒用无菌水洗过之后抽滤，转移到装有50mL无菌水的消化瓶中，放入灭菌后的转子，充分摇匀，测定微波前羽绒中的菌落总数；加入0.50g纳米银进行混合，采用微波辐照激发纳米银，设定微波辐照温度为50℃，辐照时间为1min；然后过滤，得到除臭杀菌后的羽绒。不同功率微波辐照对微波协同纳米材料钛抗菌效果的影响，结果见表4。
表4微波功率对抗菌效果的影响
实施例5
将羽绒用水洗过后，与无菌水混匀，测定微波前羽绒中的菌落总数；再加入纳米银进行混合，采用微波辐照激发纳米银，微波功率为300W，微波辐照5min，羽绒与纳米银的质量比为1:3，微波辐照温度为50℃；然后过滤，得到除臭杀菌后的羽绒，抗菌率88.02％。
实施例6
将实施例5最后过滤所得滤液蒸发除去水分，再在80℃下烘干回收纳米银，灭菌后循环应用到以下实例：条件如实施例5，抗菌率为85.71％。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种微波协同纳米银对羽绒进行除臭杀菌的方法，其特征在于包括以下操作步骤：将水洗过后的羽绒与无菌水混匀，加入纳米银进行混合，采用微波辐照激发纳米银，微波功率为200～400W，微波辐照1～6min，羽绒与纳米银的质量比为1:0.5～1:4，微波辐照温度为38～50℃；然后过滤，得到除臭杀菌后的羽绒；所述过滤所得滤液蒸发除去水分，再在80℃下烘干回收纳米银，灭菌后循环使用。
2.根据权利要求1所述的一种微波协同纳米银对羽绒进行除臭杀菌的方法，其特征在于：所述羽绒与纳米银的质量比为1:3。
3.根据权利要求2所述的一种微波协同纳米银对羽绒进行除臭杀菌的方法，其特征在于：所述微波辐照的时间设定为5min。
4.根据权利要求1所述的一种微波协同纳米银对羽绒进行除臭杀菌的方法，其特征在于：所述微波功率设定为300W。
5.根据权利要求1所述的一种微波协同纳米银对羽绒进行除臭杀菌的方法，其特征在于：所述微波辐照温度为50℃。
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