夏滌華

(科勒中國(guó)投資有限公司 廣州 510620)

1 衛(wèi)生陶瓷抗菌技術(shù)應(yīng)用的必要性

1.1 微生物的基本知識(shí)

微生物是一群個(gè)體小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的低等生物的總稱，它具有體型微小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、繁殖迅速、容易變異、種類繁多、分布廣泛等特點(diǎn)。主要包括非細(xì)胞型類如病毒、原核細(xì)胞類如細(xì)菌、真核細(xì)胞類如真菌等。

微生物因?yàn)轶w積小，肉眼無(wú)法看見，因此人們很容易忽視它們的存在，疏于防范。 但是這些微生物卻具有驚人的生長(zhǎng)和繁殖速度，只要條件(溫度、濕度、營(yíng)養(yǎng)和pH值等)適宜，大腸桿菌從一個(gè)細(xì)胞增殖到108(1個(gè)億)只需9 h。微生物在自然界的分布極其廣泛，空氣、土壤、江河、海洋和自然物體中都存在。只要有水，哪怕在地球上極端惡劣環(huán)境下都能找到微生物的蹤影。據(jù)報(bào)道，一般情況下空氣微生物含量為1～104個(gè)/m3，水微生物含量為1～106個(gè)/m3，土壤微生物含量為104～1010個(gè)/m3。在衛(wèi)生間，特別是馬桶等衛(wèi)生潔具上也粘附著大量微生物。其中有些微生物對(duì)人類是有害的。 如果疏于防范，這些微生物對(duì)人和動(dòng)物都可能帶來非常大的危害。如1996年日本的“O157大腸桿菌流行事件”、2003年香港“非典”侵襲事件。

目前，我國(guó)對(duì)微生物的危害理解程度還不深刻和對(duì)微生物的理解和有害微生物防止的知識(shí)了解太少?！把鄄灰姙閮簟边@種觀念到了必須糾正的時(shí)刻了。

1.2 衛(wèi)生潔具上微生物的來源

1)由于日?？諝庵写嬖诖罅康奈⑸铮@些微生物一方面是由于人在外界環(huán)境中帶入洗手間的。 如人在沖水時(shí)手上微生物就會(huì)粘附在把手，蓋板等位置。細(xì)菌隨著人體的活動(dòng)可能留在蓋板、坐圈上；另一方面主要是由人體廢物產(chǎn)生的。衛(wèi)生潔具上的臭味是微生物產(chǎn)生的胞外脲酶迅速分解人尿，大便等產(chǎn)生的氨氣和蛋白酶分解尿蛋白產(chǎn)生的硫化氫等化學(xué)物質(zhì)導(dǎo)致的。這些微生物寄生在便器表面和排污管內(nèi)表面，與尿垢結(jié)合形成生物膜。 如果釉面質(zhì)量不佳的潔具，釉面孔隙多，易被侵蝕而生成生物膜，因此需經(jīng)常保潔。同時(shí)在沖洗馬桶時(shí)那里的細(xì)菌有可能濺出馬桶，飄浮擴(kuò)散在衛(wèi)生間。據(jù)報(bào)道：人在“方便”之后，細(xì)菌擴(kuò)散情況會(huì)有所不同。大腸桿菌會(huì)在沖水后的2 h內(nèi)集中分布在以馬桶為中心直徑約1 m的范圍內(nèi)，沙門氏菌能在30 min內(nèi)擴(kuò)散到同樣的范圍，而梭狀芽孢桿菌則主要在60 min內(nèi)聚集在馬桶坐圈到馬桶上25 cm的范圍內(nèi)。美國(guó)的科普電視節(jié)目《流言終結(jié)者》證實(shí)了，牙刷上如果沾上糞便大腸菌不會(huì)讓人們患病，不過廁所水沫可以傳播諾瓦克病毒，這種病毒會(huì)導(dǎo)致游船或其它地方腸胃病爆發(fā)。

2)由坐便器直接接觸導(dǎo)致的交叉感染，有明確的研究報(bào)道，醫(yī)療雜志和醫(yī)院也會(huì)提醒使用者注意。其實(shí)，任何稍有常識(shí)的人都知道在使用公共馬桶時(shí)要非常小心，不要接觸別人坐過的坐便蓋。關(guān)于這一點(diǎn)，大部分人只在把紙或者塑料膜墊在馬桶坐圈上才能放心。馬桶是最具備疾病傳播條件的共用器具，尤其是糞便中的細(xì)菌完全能夠借由空氣進(jìn)行傳播。 另外，現(xiàn)代社會(huì)不同于人口密度低的農(nóng)業(yè)社會(huì)，環(huán)境惡化、藥物濫用導(dǎo)致的各種病原微生物變種層出不窮，一旦有一種病原具備較強(qiáng)的空氣傳播感染能力，就會(huì)形成糞便-馬桶-空氣-人的感染鏈條，則馬桶作為家庭唯一的便污收集設(shè)備，將成為最不安全的“病原傳播中心”。如痢疾、脊髓灰質(zhì)炎、SARS、手足口病人、H7N9禽流感等等患者的糞便中含有大量的病毒粒子，他們的糞便都需要用消毒劑進(jìn)行徹底消毒然后才能排放到專用的污水處理設(shè)施。

1.3 殺菌消毒的方法

1.3.1 物理法

物理法分為熱力法與非熱力法：

1)熱力法又分為干熱和濕熱法。

干熱：包括火焰法、干熱空氣法、紅外線法、遠(yuǎn)紅外;

濕熱：包括熱壓(低溫)蒸汽法、煮沸法、低溫間隙法、巴氏消毒法。

2)非熱力法包括電磁輻射法、磁力法、超聲波法、濾過法以及等離子法等，其中電磁輻射又包括電離和非電離法。

非電離法分為：紫外線、紅外線、可見光、日光、微波等方法;

電離法包括：X射線等方法。

1.3.2 化學(xué)法

化學(xué)法包括：藥液法、氣體法、固體法。

1.3.3 生物消毒法

生物消毒法包括：噬菌體或溶菌酶法。

1.3.4. 協(xié)同作用法

熱力+低效消毒劑、紫外線+過氧化氫、微波+消毒劑、超聲波+化學(xué)藥劑和化學(xué)消毒劑的協(xié)同等方法。

2 衛(wèi)生陶瓷抗菌技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

由于人們衛(wèi)生意識(shí)逐漸提高，特別是在“非典”后，消費(fèi)者才對(duì)抗菌衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品更加青睞，成為消費(fèi)者構(gòu)筑健康防線的需求，也成了建筑衛(wèi)生陶瓷行業(yè)的“賣點(diǎn)”和“熱點(diǎn)”。為了給消費(fèi)者提供一個(gè)安全、衛(wèi)生的衛(wèi)生環(huán)境，同時(shí)也為改善人類居住的生存環(huán)境，越來越多的陶瓷企業(yè)開始進(jìn)行研究開發(fā)，把以上的各種殺菌消毒的方法應(yīng)用到衛(wèi)生潔具產(chǎn)品上。

目前衛(wèi)生潔具行業(yè)現(xiàn)有的產(chǎn)品技術(shù)有以下幾種：

2.1 臭氧消毒

這是一種化學(xué)消毒法，采用臭氧發(fā)生器產(chǎn)生臭氧，臭氧是種很強(qiáng)的氧化劑，能對(duì)細(xì)菌的細(xì)胞體直接氧化，即破壞其DNA而達(dá)到抑制的效果，對(duì)病毒的RNA亦有破壞作用；對(duì)各種毒素具有一定的氧化作用，降低其毒性。在水中臭氧濃度只要達(dá)到0.3～2.0 mg/L, 就能在0.5～1.0 min內(nèi)殺滅細(xì)菌。如惠爾杰公司采用該技術(shù)，能夠?qū)諝赓|(zhì)量起到一定的提高作用。

2.2 化學(xué)藥劑消毒

家庭用84消毒劑，威猛、藍(lán)精靈等含有強(qiáng)氧化成分的化學(xué)藥劑定期消毒，可殺滅陶瓷表面的病菌。

2.3 紫外聯(lián)合光觸媒消毒

如TOTO的產(chǎn)品，通過TiO2在紫外光下對(duì)有機(jī)物的降解作用消滅粘附在潔具表面的微生物，具有明顯的消毒效果，能夠在保護(hù)釉面的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間對(duì)陶瓷表面微生物的殺滅作用。

2.4 微電解水消毒

在TOTO、科勒等公司生產(chǎn)的電子蓋板產(chǎn)品上安裝了電解水產(chǎn)生器，可以對(duì)蓋板和馬桶內(nèi)壁等進(jìn)行消毒殺菌。微電解主要是通過3種過程進(jìn)行消毒：①氧化自來水中殘留的氯，產(chǎn)生HClO殺菌；②電解水產(chǎn)生的初生態(tài)氧、氫和一些自由基成分；③直接的電流對(duì)細(xì)胞膜的破壞。

2.5 抗菌衛(wèi)生陶瓷釉面的技術(shù)與應(yīng)用

1) 為了更加有效、合理和環(huán)保地做到衛(wèi)生潔具的殺菌消毒，很早就開始研究了能否開發(fā)出可以長(zhǎng)久殺菌的陶瓷釉面。 人們把抗菌材料通過科學(xué)的方法添加于衛(wèi)生陶瓷釉中或均勻涂抹于衛(wèi)生陶瓷表面，使該產(chǎn)品不僅具有殺死微生物或妨礙其生長(zhǎng)繁殖及其活性，減少或降低致病微生物的傳播和感染，而且衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品本身不會(huì)成為微生物二次污染源，也不會(huì)對(duì)人或環(huán)境帶來其它化學(xué)污染。如抗菌洗手盆、抗菌浴缸、抗菌坐廁和抗菌坐廁墊等。與日常家用消毒劑相比，具有抗菌衛(wèi)生陶瓷釉面的產(chǎn)品具有更安全、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)它可以長(zhǎng)期阻礙或抑制陶瓷表面細(xì)菌或致病微生物的生長(zhǎng)與繁殖，降低致病微生物傳播和感染的機(jī)會(huì)。TOTO、INAX、美標(biāo)以及國(guó)內(nèi)大量衛(wèi)生陶瓷企業(yè)都進(jìn)行了這方面的研究，并且取得了豐碩的成果。

2) 抗菌陶瓷制造方法分為3類：

第一類：金屬離子摻雜型抗菌衛(wèi)生陶瓷法。在陶瓷釉中摻入金屬離子等抗菌劑由二次低溫?zé)贫桑饕ㄟ^金屬離子和其他抗菌成分的緩釋溶出起到阻礙或抑制微生物生長(zhǎng)與繁殖。該工藝需增加二次燒制工序，同時(shí)存在金屬離子溶出的快慢、多少及時(shí)間長(zhǎng)短等問題。目前只有少量陶瓷企業(yè)在使用該技術(shù)。

第二類：光催化型抗菌衛(wèi)生陶瓷法。在已燒制好的衛(wèi)生陶瓷表面用溶膠-凝膠技術(shù)鍍上或噴涂具有光催化抗菌效能的材料及薄膜，通過半導(dǎo)體光催化反應(yīng)產(chǎn)生羥基自由基，對(duì)微生物細(xì)胞起到抑制作用達(dá)到抗菌目的。該工藝的涂層比較光滑致密，有一定的易清潔效果，但也存在以下問題：①需要黑光燈或自然光照射才能達(dá)到較好的抗菌效果；②涂層本身的耐磨性、硬度和附著力等比較低。

第三類：無(wú)機(jī)復(fù)合抗菌衛(wèi)生陶瓷法。在衛(wèi)生陶瓷釉中添加無(wú)機(jī)復(fù)合抗菌材料燒制而成，主要通過金屬離子的溶出和光催化功能協(xié)同增效，達(dá)到阻礙或抑制微生物的生長(zhǎng)與繁殖。該工藝一次高溫?zé)凭涂梢赃_(dá)到較高的抗菌效果，第一、二類協(xié)同增效、長(zhǎng)短互補(bǔ)，具有工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，目前國(guó)內(nèi)已有多家衛(wèi)生陶瓷企業(yè)使用該技術(shù)。

3 衛(wèi)生陶瓷抗菌技術(shù)發(fā)展存在的問題及發(fā)展趨勢(shì)

國(guó)內(nèi)衛(wèi)生陶瓷企業(yè)眾多，發(fā)展差異大，有許多不具有完備技術(shù)的公司也紛紛推出能殺菌消毒的產(chǎn)品，同時(shí)由于國(guó)家缺乏相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)方法，這些企業(yè)以假亂真，欺騙消費(fèi)者，以獲取非法利潤(rùn)。 如果說降低污染和能耗、改進(jìn)工藝、提高質(zhì)量是陶瓷行業(yè)技術(shù)改造的目標(biāo)，那么開發(fā)生態(tài)和環(huán)保陶瓷產(chǎn)品、改善人類生存起居環(huán)境、提高生活質(zhì)量就是陶瓷行業(yè)的發(fā)展方向。

3.1 衛(wèi)生陶瓷抗菌技術(shù)發(fā)展中存在的問題

3.1.1 目前技術(shù)存在的問題

3.1.1.1 臭氧殺菌消毒

盡管臭氧能有優(yōu)良的殺菌消毒功能，但過多的臭氧對(duì)人的呼吸粘膜有損害，且并不能解決馬桶蓋板、坐圈、存水彎管和內(nèi)壁的病原繁殖問題。人們?cè)试S接觸的臭氧濃度為0.2 mg/m3。如果大于這個(gè)濃度，會(huì)對(duì)人體造成一定的損傷。如何確保人身和環(huán)境安全將是這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵。

3.1.1.2 化學(xué)消毒劑

潔具表面結(jié)垢是有機(jī)物不斷粘結(jié)和微生物在陶瓷表面形成生物膜產(chǎn)生的，人們往往使用過氧化物或者強(qiáng)酸去除這些污垢，這同時(shí)也增加了環(huán)境的污染。

3.1.1.3 電解水

我國(guó)從1998年開始研究這項(xiàng)技術(shù)，但從目前的研究結(jié)果看并不理想：

1)電解效果受污水有機(jī)物濃度影響很大，對(duì)于糞便、污水而言有污物濃度和細(xì)菌數(shù)量是一般普通污水的數(shù)億倍，不可能通過微電解對(duì)含有糞便細(xì)菌的污水進(jìn)行殺毒。

2)微電解作用最大的是HClO，因此對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存在馬桶水箱中的自來水進(jìn)行微電解消毒是可行的，這些水作為潔身器供水是沒有問題的，但對(duì)于即熱式的潔身器供水沒有什么作用。

3)如果我們的目的是使用經(jīng)過微電解的水對(duì)馬桶進(jìn)行沖刷，并對(duì)沖水后馬桶水封中的細(xì)菌進(jìn)行消毒，則需要一定的條件：首先要有足夠的微電解時(shí)間，沖水間隔短必然無(wú)法制備合格的HClO溶液；其次，當(dāng)水中的余氯存在并在一定范圍才能被電解并產(chǎn)生消毒效果，2005年的一項(xiàng)研究表明，只有當(dāng)水中余氯含量在15 mg/L，微電解60 s以上才能產(chǎn)生較好的消毒效果，而目前國(guó)內(nèi)自來水標(biāo)準(zhǔn)中要求的余氯含量在用戶端最高為4 mg/L，最低僅為0.05 mg/L，所以如何獲得滅菌用的足夠濃度的氯是微電解消毒面臨的重要問題。

3.1.1.4 抗菌陶瓷釉面

在釉中如何使有效抗菌物質(zhì)充分溶出，發(fā)揮抗菌作用以及光催化型抗菌陶瓷如何提高光催化效率，解決薄膜老化的壽命問題。 除此之外，抗菌衛(wèi)生陶瓷還需解決技術(shù)中所出現(xiàn)的各種問題，包括抗菌劑的加入所引起的陶瓷表面顏色的失真、光澤度變差、涂覆層和陶瓷表面的結(jié)合力不夠、使用耐久性差、需要專用設(shè)備、成本較高等問題。要解決上述問題有賴于深入的基礎(chǔ)研究，尤其是應(yīng)用基礎(chǔ)研究。圍繞這些問題開展進(jìn)一步研究不僅有望在抗菌陶瓷技術(shù)上得到較大突破，而且可使抗菌陶瓷真正大規(guī)模走入市場(chǎng)。

3.1.2 抗菌檢測(cè)問題

如何能快速直觀地檢測(cè)出抗菌衛(wèi)生陶瓷與普通衛(wèi)生陶瓷的差別，這是被消費(fèi)者認(rèn)可的關(guān)鍵。但我國(guó)各抗菌檢測(cè)中心對(duì)陶瓷抗菌性能的檢測(cè)還存在一些偏差，筆者認(rèn)為應(yīng)加強(qiáng)對(duì)各檢測(cè)中心的培訓(xùn)以及盲樣的對(duì)比測(cè)試，提高各檢測(cè)中心的檢驗(yàn)?zāi)芰?。目前，我?guó)陶瓷抗菌性能定量檢測(cè)主要依據(jù)JC/T 897-2002和JIS Z2801：2000即貼膜法，該方法需有較好的微生物實(shí)驗(yàn)條件及專業(yè)的微生物檢驗(yàn)人員，如能結(jié)合定性抑菌法，則更為直觀。

3.2 衛(wèi)生潔具產(chǎn)品抗菌環(huán)保發(fā)展趨勢(shì)

抗菌衛(wèi)生陶瓷在發(fā)展過程中會(huì)存在各種各樣的問題，但人們?yōu)榱双@得優(yōu)質(zhì)的生活環(huán)境，抗菌技術(shù)在衛(wèi)生陶瓷產(chǎn)品上的應(yīng)用將成為發(fā)展趨勢(shì)，抗菌衛(wèi)生陶瓷的發(fā)展方向?yàn)椋?/p>

1)衛(wèi)生潔具的衛(wèi)生清潔將是人類獲得的產(chǎn)品功能的基本要求。由于大眾的衛(wèi)生意識(shí)的逐步提高，這類技術(shù)和產(chǎn)品將被大眾化，將在合理的成本下全面推廣。

2)由于越來越多的企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)在從事衛(wèi)生潔具的衛(wèi)生方面的研究，同時(shí)由于巨大的市場(chǎng)吸引著無(wú)數(shù)企業(yè)爭(zhēng)搶這塊蛋糕。這就使得衛(wèi)生潔具殺菌消毒的技術(shù)通過不斷的驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)，越來越趨于成熟。

3)未來新型抗菌陶瓷材料的研究的發(fā)展方向主要有：首先要安全環(huán)保，如開發(fā)低濃度，無(wú)毒性，高效率的化學(xué)藥劑與其他技術(shù)協(xié)同的技術(shù)；其次要開發(fā)新型的抗菌陶瓷釉面和涂抹材料，如稀土等元素在衛(wèi)生潔具上的應(yīng)用，能很好地解決工藝和殺菌效率等問題。

4)衛(wèi)生潔具全方位抗菌化。衛(wèi)生潔具的種類繁多，有陶瓷、塑料、不銹鋼等材料，應(yīng)將衛(wèi)生潔具所涵蓋的材料都做成抗菌材料，這樣的整體抗菌衛(wèi)生潔具將會(huì)受到市場(chǎng)的歡迎，而且抗菌劑技術(shù)應(yīng)同時(shí)在塑料、不銹鋼、涂料等材料中發(fā)展。

5)切斷傳播途徑。從疾病傳播原理來看，構(gòu)成疾病傳播的三要素為病原、傳染途徑、易感人群。在這3個(gè)要素中，易感人群是我們無(wú)法控制的，病原在潔具的許多位置都存在，可以用細(xì)致的消毒手段對(duì)病原徹底消滅，前面我們談到的許多技術(shù)和方法是用來處理病原體的。如果我們能夠消除傳播途徑，讓病原和人無(wú)法接觸，則消除疾病傳播的目的一樣能夠達(dá)到。使用馬桶紙墊圈可以阻斷皮膚和不潔表面的接觸；利用泡沫覆蓋可以防止污水飛濺等，如科赫公司生產(chǎn)的泡沫馬桶等。

6)環(huán)保與生態(tài)的途徑。我們期望建造一個(gè)會(huì)自動(dòng)將人類排泄物無(wú)害化、資源化的設(shè)備，這必然是人類可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

利用固體發(fā)酵，微生物燃料電池技術(shù)，RO反滲透、超濾膜，微濾膜類的水處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)無(wú)能源供給就能就地處理糞便的潔具技術(shù)，這些技術(shù)在世界各國(guó)的研究機(jī)構(gòu)正在大力開發(fā)，如比爾蓋茨的廁所研究就是其中的研究之一。

4 結(jié)語(yǔ)

通過微生物知識(shí)和消毒殺菌知識(shí)的簡(jiǎn)單介紹，闡述了當(dāng)前在衛(wèi)生潔具行業(yè)正在運(yùn)用的殺菌消毒技術(shù)，分析了當(dāng)前存在的問題，最后提出了衛(wèi)生潔具產(chǎn)品抗菌環(huán)保發(fā)展趨勢(shì)，呼吁大家共同為人類的生存環(huán)境做出各自的努力。