抗菌空气过滤器滤料抑菌性能试验方法的研究

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抗菌空气过滤器滤料抑菌性能试验方法的研究

资讯类型：行业新闻加入时间：2008年9月25日17:9

                            抗菌空气过滤器滤料抑菌性能试验方法的研究
                                   聂一新沈晋明邱济夫
                                （同济大学暖通空调研究所）
    摘要：指出滤料的抑菌性能是抗菌空气过滤器最重要的评价参数。使用广口瓶浸渍法、最小抑菌浓度法、平行划线法和浸泡法对几种不同的滤料进行了抑菌性能试验，发现浸泡法可以用于抗菌滤料抑菌性能的定性试验，广口瓶浸渍法和最小抑菌浓度法可以用于抗菌滤料抑菌性能的定量试验，平行划线法不能用于抗菌滤料的抑菌性能试验。
    关键词：抗菌过滤器抑菌性能广口瓶浸渍法最小抑菌浓度平行划线法浸泡法
    ０绪论
    许多研究发现，空调通风系统在设计、施工或运行管理不当的情况下会造成微生物在通风空调系统内定植、繁殖与传播，引起室内微生物污染，甚至爆发疫情。因此控制或消除通风空调系统的微生物污染已经成为改善室内空气品质的一个急需解决的问题，特别对有微生物控制要求的房间控制［１￣２］。目前最安全、最有效的对策就是消除微生物的滋生所需的条件，如控制高湿与积水（消除凝水，加强保温，防止结露与新风口的雨雪侵蚀），消除营养源（增加过滤效率，减少积尘，提高密封性，避免渗漏）。空气过滤器无疑是后一控制作用的主角，但由于它的功能（滤尘）及所处环境的特殊性（通常位于新风引入处和表冷盘管后，容易受潮），使过滤器积尘受潮，微生物在过滤器滤料内繁衍
生长，释放代谢产物如臭气、内毒素、外毒素、过敏原等，有可能穿透过滤器，对下游气流造成二次污染［３￣４］。
     为减小过滤器的微生物污染，通常的做法是提高过滤器的更换频率（减少积尘可能），或在过滤器前增加预热盘管（减少相对湿度），以及采用憎水无机滤料的过滤器。目前抗菌过滤器引人注目，但抗菌过滤器的实际使用效果尚无定论，其性能参数如滤菌效率、抑菌效率的研究也很少，也无相应统一的标准与检测方法。在美国有研究者研究了抗菌措施、过滤器形式、使用环境条件、容尘量及微生物种类对于滤料效率的影响，并研究了不同条件下过滤器滤料上的微生物生长情况［５￣７］。在国内，有研究者对普通滤料的滤菌效率进行了研究，而过滤器对微生物的抑制作用未见有研究［８￣９］。笔者参与的课题组曾对抗菌空气过滤器滤菌性能评价作了一些研究，根据多次试验，认为同级别的抗菌空气过滤器与普通空气过滤器对于微生物的过滤效率差别不大［１０］。
     笔者认为在实际使用中抗菌过滤器的更重要一面应是防止微生物在过滤器上的繁殖，因此抗菌过滤器的抑菌性能比其滤菌效率显然更关键，前者对控制过滤器的二次污染起着决定性作用。为此笔者在上述研究的基础上，进一步对抗菌空气过滤器的抑菌性能评价进行研究。
     本研究收集了Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、四种滤料，其特性如表１所示。为了评价这些滤料的抑菌性能，笔者在实验室条件下，借鉴国内外标准［１１￣１４］，分别采用广口瓶浸渍法、最小抑菌浓度法、平行划线法进行了试验，并用简易的浸泡法进行比较。

    １广口瓶浸渍法（ＡＡＴＣＣＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄ１００）
    １．１方法的由来
    该方法参照了美国纺织化学家和染色家协会技术手册（ＡＡＴＣＣＴｅｃｈｎｉｃａｌＭａｎｕａｌ）中纺织材料抗菌整理的评定方法（ＡＡＴＣＣ１００－１９８８），可用于抗菌滤料抑菌能力的定量分析［１１］。类似方法有《消毒技术规范》［１２］中的浸渍试验法。
    １．２试验过程
     菌种为金黄色葡萄球菌２６１１１（４），菌液浓度为１０６个／ｍＬ。将直径为４．８ｃｍ的Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、四种滤料圆片分别堆放到四个广口瓶（容量２５０ｍＬ，带旋盖）中，在每个瓶中分别加入２０ｍＬ左右的菌液（菌液量应能刚好被滤料吸收完全而没有剩余，保证其与滤料的充分作用），用灭菌玻璃棒确保均匀分布。尽快（０接触时
间）往广口瓶中添加１００ｍＬ的ＰＢＳ溶液（０．０３ｍｏｌ／Ｌ，
ＰＨ７．２），摇晃均匀后取样稀释培养。
     再取这四种滤料重复上述试验，但接触时间不是０而是２４小时，即在添加ＰＢＳ溶液前要在３７ ℃下培养广口瓶２４小时。

    试验结果的有效性有两个约束条件，本试验也对这两个条件进行了验证。作为对照，０ｈ接触时间未接种抗菌滤料Ａ、上的菌数为０；同样，作为对照的接Ｂ种普通滤料Ｄ在２４ｈ接触时间的菌数比０ｈ接触时间的菌数有显著增加（Ｗｉｌｃｏｘｏｎ秩和检验，显著性水平５％）。因此可以认为结果是有效的。
    １．４结论与讨论
    使用金黄色葡萄球菌做试验菌是因其为空气中常见的有害菌，更接近抗菌滤料的实际工况。该法采用带旋盖的广口瓶以防止水分的蒸发，在取样培养前添加ＰＢＳ溶液以中和抗菌剂及滤料整理剂的影响，并考虑了对照因子以保证结果的有效性。需要说明的是，最后得出的抑菌率应标明试验菌的种类和菌液的浓
度。
    该法适用于溶出性抗菌滤料抑菌性能的定量鉴定。如果滤料中的抗菌剂是非溶出性的，可对试验方法加以改进，采用振荡的方法使抗菌剂和菌液充分接触，具体可参见《消毒技术规范》［１２］中的振荡烧瓶法。
    ２最小抑菌浓度法
    ２．１试验方法的原理
   该方法参照了《消毒技术规范》［１２］中的最小抑菌浓度法，通过观察细菌在混合了滤料悬液的培养基上的生长与否，确定能抑制细菌生长的最低滤料悬液浓度，即最小抑菌浓度（ＭＩＣ，ＭｉｎｉｍａｌＩｎｈｉｂｉｔｏｒｙ
Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）。根据滤料的一些特性，对试验方法做
了一些改进。
     ２．２试验内容
     菌液采用金黄色葡萄球菌２６１１１（４），浓度为１０７个／ｍＬ。滤料采用Ａ滤料，先将其研磨粉碎，然后用ＰＢＳ溶液（０．０３ｍｏｌ／Ｌ，ＰＨ７．２）配制成一系列质量浓度的悬液。分别取１０ｍＬ悬液和１０ｍＬ双倍ＭＨ琼脂培养液混合后浇注于φ９０的平皿内，制成多个含滤料的不同浓度的培养基，然后取０．１ｍＬ菌液平铺在培养基上进行培养。培养的结果如表３所示，可以看出，Ａ滤料对试验用菌的最小抑菌浓度为０．１５６％。

    ２．３分析与探讨
    该方法可用于不同滤料的抑菌性能比较，且能以最小抑菌浓度值对抑菌性能进行量化。要注意最小抑菌浓度一定要给出具体的试验参数条件（如试验菌的种类、浓度等）。试验中也考虑了对照因子，即将不含滤料的ＰＢＳ溶液与琼脂混合后制成培养基，进行铺板培养。
    由于滤料粉碎后形成了较大的表面积，能与菌液充分接触，因此该方法同时适用于溶出性和非溶出性抗菌滤料的鉴定。但该方法只适用于亲水性滤料，憎水性滤料难以形成混合均匀的悬液，制成培养基后滤料会浮在表面。
    ３平行划线法（ＡＡＴＣＣＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄ１４７）
    ３．１方法的由来
     在ＡＡＴＣＣ技术手册中，该方法属于ＡＡＴＣＣ１００的初步试验法，用于快速方便的对纺织材料的抗菌性能进行定性试验［１３］。类似的方法有《消毒技术规范》［１２］中的抑菌环试验法。
    ３．２试验内容
    试验用菌为金黄色葡萄球菌２６１１１（４），菌浓为１０５个／ｍＬ。用２ｍｍ的接种环盛满菌液，在盛有琼脂的 φ１００培养皿中部每隔１０ｍｍ划一道７５ｍｍ长的线，共５道，互相平行。剪取尺寸大小为２５ ×５０ｍｍ的Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四种滤料方片，分别压在各个培养皿的琼脂表面，确保能横跨５条接种线，将培养皿进行培养。
      滤料的抑菌能力根据其抑制区的大小来进行评估。观察培养皿的培养结果，如果样品底下沿接种划线的菌落出现生长中断，并形成超出样品边缘的清晰抑制区域，就可称之为抑制区。但这四种滤料的试验结果都未出现清晰的抑制区，在滤料底部的接种划线上也未出现明显的菌落生长中断。
     ３．３分析与探讨
     该试验法及与之类似的方法不适用于滤料等较厚较蓬松的织物，它们的应用范围应该是那些较薄且致密的织物。
     ４浸泡法
     ４．１试验方法的由来
      广口瓶浸渍法的步骤较多，操作比较繁琐，不适用于那些需要对滤料的抑菌性能作出快速定性鉴定的应用场合。为此笔者对该法进行了简化，将滤料直接浸泡在菌液中，根据浸泡前后菌液浓度的变化确定滤料对试验用菌的抑制作用的强弱。
    ４．２试验过程
    试验用细菌采用白色葡萄球菌２６１０１（Ｓ．２），菌液浓度为１０６ＣＦＵ／ｍＬ。试验用滤料见表２。滤料尺寸为４０ｍｍ×４０ｍｍ，每块滤料用１３ｍＬ的菌液浸泡在 φ７０的培养皿中，浸泡１５ｍｉｎ，然后取浸泡后的菌液培养。试验结果见表４。

      ４．３分析与探讨
     从表４中可看出，对于白色葡萄球菌，Ａ、Ｂ两种抗菌滤料具有很强的抑菌性能，在１５ｍｉｎ内就将菌液降到很低的浓度，在本试验中，根据培养结果折算得到的浸泡后的菌液浓度都为０。这样就很难分辨Ａ、Ｂ两种抗菌滤料抑菌能力的不同。比较好的改进措施是在浸泡后的菌液中加入ＰＢＳ缓冲溶液（０．０３ｍｏｌ／Ｌ，ＰＨ７．２），中和掉滤料上浸出的抗菌剂或滤料整理剂对培养过程中菌落生长的影响，使培养结果更能反映浸泡后菌液的真实浓度。
    ５结论
     抗菌过滤器防止微生物在过滤器上繁殖的抑菌性能比滤菌性能更重要。滤料的抑菌性能是抗菌过滤器最重要的评价参数，但与之相关的试验方法很少有见研究。本文采用四种不同的试验方法，对滤料的抑菌能力进行试验。试验结果表明，广口瓶浸渍法和最小抑菌浓度法可用于抑菌性能的定量分析，但过程复杂；浸泡法简单快速但只能用于定性分析；平行划线法由于滤料结构的特殊性不能用于抑菌能力的鉴定。
     许多国家都有织物抗菌剂的性能试验方法的标准，例如中国的ＦＺ／Ｔ０１０２１、日本的ＪＩＳＬ１９０２和美国的ＡＡＴＣＣ标准，但没有具体针对抗菌过滤器的。本文借鉴了这些标准中几种有代表性的方法，其中广口瓶浸渍法和平行划线法借鉴了ＡＡＴＣＣ用于评价纺织品抗菌能力的试验法，最小抑菌浓度法则借鉴了国内标准《消毒技术规范》［１２］，并根据滤料的具体构造对这些方法进行了改造。例如，根据空调行业的特点，将广口瓶浸渍法简化为浸泡法，使之可应用于抗菌过滤器的快速定性鉴定。
     本文中的四种方法都只适用于实验室研究。如果要应用于现场研究，则存在较多的困难，例如过滤器上菌种比较广泛，带菌周期也较长，另外灰尘杂质也会给试验过程带来干扰。比较可行的办法是对现场采集的同样使用环境下的抗菌过滤器和普通过滤器，用浸泡法（浸泡液改用ＰＢＳ溶液而不是菌液）分别对抑菌性能进行定性鉴定。也可用人工喷菌雾的方法加速过滤器的带菌过程［１０］，然后再用浸泡法鉴定。
     抗菌滤料常用的抗菌剂有重金属盐，季胺或氯高分子化合物，以及甲壳素等有机物。如果事先知道抗菌剂是非溶出性的，则应在试验中添加一些振荡的过程，确保细菌与抗菌剂的充分接触。具体可借鉴相关标准［１２，１４］中的方法。

文章来自：中国过滤器网

文章作者：网络管理员

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