浅谈钢铁材料的抗菌抗毒性能检测

浅谈钢铁材料的抗菌抗毒性能检测

欧广超

帕博检测技术服务有限公司 519050

摘要：含银钢铁材料具有抗菌抗毒的特性,可用于制作生活用品如餐具等。介绍了几种含银钢铁的抗菌、抗毒性能以及银溶出的检测标准和方法,包括抗金黄色葡萄球菌活性、抗大肠杆菌活性和抗H1N1流感病毒活性等。

关键词：抗菌；抗毒；银溶出；标准

引言

自然界微生物种类繁多，主要包括细菌、病毒、真菌和少数藻类等。大部分微生物对人体无害，如肠道菌群、青霉素等；少许微生物会严重影响人类的生命健康，如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、H1N1流感病毒等。随着人民生活水平和健康意识的提高，各国对疾病预防、卫生安全等越来越重视，促进了抗菌材料的发展。某些金属材料的抗菌性能依次为 Hg ＞ Ag ＞ Cd ＞ Cu ＞ Zn ＞ Fe ＞ Ni，在对人体的安全性方面则为 Ag ＞ Co ＞ Ni ＞ Al ＞ Zn ＞ Cu = Fe ＞ Mn ＞ Sn ＞ Ba ＞ Mg ＞ Ca，可见 Ag 元素的安全性和抗菌性最佳。添加Ag可使纤维、塑料、涂料及量大面广的钢铁材料等具有抗菌抗毒的功能。Ag元素的添加对钢铁材料的力学性能、加工性能、耐蚀性能几乎没有影响，还具有消毒杀菌的功能，应用潜力巨大。本文浅谈含Ag钢铁材料的抗菌抗毒性能及银溶出的检测标准和方法。

1. 钢铁材料检测设备的使用优势

伴随冶金企业的发展，通过仪器分析技术的使用，为冶金企业明确了全新的发展方向。在仪器分析技术的使用中，可以在一定程度上避免传统钢铁材料检测中存在的问题，提高冶金企业钢铁材料化学检测的效率，充分满足行业的稳步运行及持续发展需求。结合钢铁材料化学分析检测仪器的使用情况，其优势如下：第一，构建多通道、多元素的分析检测技术。在冶金企业的钢铁材料化学检测中，通过仪器分析法使用，设备会根据钢铁材料的特点，构建多元素的分析方法，并直接利用直读光谱的方法，在较短时间内容分析到钢铁材料中的不同元素，提高设备化学检测的整体效果。第二，在设备检测中，存在着多功能、智能化的技术优势。在冶金企业钢铁材料的化学检测中，通过分析仪器的使用，可以展现检测结果的自动化、多功能化特点，提高冶金企业钢铁材料化学检测的有效性。第三，根据冶金企业钢铁材料设备的检查方法，通过仪器分析法的使用，可以对检测数据进行多功能、综合性的处理，展现仪器分析的多功能性，并丰富材料的检测手段。第四，在冶金企业持续发展的背景下，为了积极推进国家认可实验室增项工作进展，顺利扩增6项国家认可项目，本实验室设置了12个CNAS 认可分析项目，2018年1月份正式成立化学学习小组，旨在培养化学分析、仪器分析工匠型人才，学习小组共计授课23次，并在年终总结汇报中查漏补缺、坚定信念并制定2019年学习计划，旨在使化学学习小组提高自身专业性，为冶金企业的发展提供保障。

2. 抗菌性能及检测方法

不同抗菌材料有不同的测试标准。如GB/T 21510—2008《纳米无机材料抗菌性能检测方法》、HG/T 4317—2012《含银抗菌溶液检测标准》、ISO 846—1997《抗菌塑料标准有塑料-微生物作用的评价》、ISO 22196: 2007《塑料制品表面抗菌性能评价方法》、JIS Z 2801—2000《抗菌塑料抗菌性能试验方法及抗菌效果》、ASTM E 2149— 2013《在动态接触条件下测定稳态抗菌剂的抗菌行为》、GB /T 31402—2015《塑料 塑料表面抗菌性能试验方法》、JC /T 897—2014《抗菌陶瓷制品抗菌性能》、GB /T 28116—2011《抗菌骨质瓷器》、 SN/T 2399—2010《抗菌金属材料评价方法》、JIS Z 2801—2010《抗菌产品，抗菌活性和效果的试验》等。

在钢铁材料领域，抗菌性能的检测大多采用JIS Z 2801—2010 标准，该标准规定了对常见金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的检测方法，规定抗菌活性值Ｒ= ( U_t － U_o ) － ( A_t － U_o ) = U_t － A_t，Ｒ为抗菌活性值；U_o为无抗菌加工试验片接种后立即测试得到的活菌数平均对数值；U_t为无抗菌加工试验片接种后放置24 h 得到的活菌数平均对数值；A_t为抗菌加工试验片接种后放置24 h得到的活菌数平均对数值。通过试验获得抗菌活性值Ｒ，采用式(1) 计算出相应样品的抗菌率。

抗菌率 = ( 1－10^－Ｒ×100%) （1）

3. 抗病毒及其检测方法

目前，关于材料抗病毒测试的标准主要有ISO 18184—2014《抗病毒纺织品测试标准》、ISO 21702—2019《塑料和其他非多孔表面抗病毒的活性的测定》、ISO 18071—2016《精细陶瓷( 高级陶瓷，高级工业陶瓷).室内照明环境下半导体光催化材料的抗病毒活性的测定．采用噬菌体 Q-β 的试验方法》、JIS L 1922—2016《纺织品．纺织品抗病毒活性的测定》、JIS Ｒ 1706—2013《精细陶瓷 ( 高级陶瓷，高级技术陶瓷).光催化材料抗病毒活性的测定.使用 Q-beta 抗菌素的试验方法》、NF G39-021—2014《纺织品.纺织品抗病毒活性检测的测定》等。

4. 银溶出及其检测方法

金属溶出涉及人的健康安全，很多生活用品对金属溶出有严格的限制。欧盟 EN71-3：2013标准、美国 ASTM F963—2017 标准和中国 GB 6675—2014 针对玩具产品明确规定了多种化学元素( Al、Sb、As、Ba、B、Cd、Cr、Cr3 + 、Cr 6 + 、Co、Cu、 Pb、Mn、Ni、Hg、Se、Sr、Sn、Zn) 的迁移量限值。在穿刺类和人体佩戴的物件方面，欧盟 EN1811：2011 + A1：2015 标准明确规定了镍溶出的限定 值: 穿刺类 ＜ 0.2μg /(cm2.week) ，非穿刺类 ＜0.5μg /( cm2.week) 。GB 4806.9—2016《食品安全国家标准食品接触用金属材料及制品》规定了相关元素的迁移量: 铬(Cr) ≤2.0 mg /kg( 马氏体不锈钢材料及制品不检测铬指标) 、镍(Ni) ≤ 0.5 mg /kg、砷( As) ≤0.04 mg /kg、镉(Cd) ≤0.02 mg /kg、铅(Pb) ≤0.05 mg/kg。

5. 钢铁材料检测技术的优化策略

1. 智能控制系统

结合冶金企业的运行特点，在钢铁材料的检测中，为了提高材料检测的整体效果，需要结合产业以往运行中存在的问题，构建智能化的控制技术。如，在智能化控制系统使用中，可以不用对被控制对象模型进行检测，而是应该根据钢铁材料的复杂性特点，确定智能化的检测方案，细化智能化控制系统的使用方案，以便提高钢铁材料检测的有效性。智能技术检测中，可以通过专家系统，保证材料检测的有效性，避免材料检测结果不清晰问题的出现，为冶金企业的稳步运行及持续 发展提供支持。因此，在冶金企业的运行及持续发展中，为了提高钢铁材料检测的整体效果，企业需要及时认清以往材料检测中存在的问题，通过智能检测系统的使用，利用智能设备以及智能化的材料检测方案，对空间概念以及分布参数进行设定，以便有效提高冶金行业中钢铁材料检测的整体效率。

2. 进行特殊设备的研发

在冶金企业运行及持续发展的背景下，企业为了认真贯彻“226”方针以及五项原则，需要认真执行公司上层领导提出的“保、拓、上”的工作要求，在实际工作中需要始终坚持公平公正的原则，要求工作人员以及材料检测人员以饱满的工作热情、科学的检测方法、认真严谨的态度以及实事求是的工作作风为基础，根据行业的发展状况，对进厂的原燃辅料、产品生产工序等进行严格检测，针对一些非常规的试样产品，材料的检化验率需要到达100%，以提升冶金企业的产品生产质量。一般情况下，在特殊仪表研发中，生产人员需要根据特殊检测仪器的使用状况，对设备的连续性、准确性检测方案进行分析，以更好的提高特殊设备一起的使用效果，为冶金企业的运行及稳步发展提供支持。由于冶金企业的特殊性，特殊仪表的使用率相对较高，所以，在钢铁材料检测中，为了提高试验检测效率，企业需要积极组建专业的研发团队，通过新型传感器、软测量技术以及图像识别技术的综合运用等，保证冶金企业对钢铁材料检测的效率，满足行业的稳步运行及持续发展需求。如本厂在钢铁材料性能检测中发现，以往的检测技术存在着复杂性、多样化的特点，因此，在实际的技术检验及探究中，多次配合集团监察部门对进厂疑似掺假物料进行分析化验，对不合格的多种物料分别进行了扣款、退货等处理，为公司避免经济损失百万元。同时，多次配合新产品技术的研发，通过设备检测结果以及产品质量比对等，进行特殊仪器的工艺调整，之后设定完善性的设备调整方案，有效提高产品材料的检测质量及检测效 果，为冶金企业的发展提供了不可估量的收益。

3. 提高钢铁材料检测人员的综合素养

结合冶金企业的运行特点，为了提高钢铁材料检测的整体效率，需要加强对专业人员的培训，通过检测人员综合素养的提升，保证钢铁材料检测工作的稳步进行。通常情况下，在专业检测人员培训中应该做到：第一，检验人员在检化验过程中需要严格执行国家及行业标准，为确保材料数据的精准性，检验人员需要对石灰石、白云石中的二氧化硅检测进行系统分析，针对具体的实验检测方法，改进技术检测方案，并多次用基准试剂及标准样品 进行曲线制备，通过数据验证以及实验分析等，对各项数据结果静心分析、对比，以提高钢铁材料检测的整体效率。第二，落实具体的日常工作管理机制，要求材料检测人员根据工程项目的需求，确定科学化的材料检测方案，保证各项监测工作的稳步落实，检测人员在整个过程中要发挥自身的职能，通过检测工作的稳步执行，实现企业经济效益的最大化。第三，钢铁材料检测人员的综合素养提升中，企业要始终坚持公平公正的原则，要求材料检测人员以饱满的工作热情、科学的检测方法，认真严谨的对待各项工作，并在实际工作中实事求是，结合时代的发展变化，创新钢铁材料检测的方法，不断提高材料性能的检测效率，为冶金企业的稳步运行及持续发展提供支持。

6. 结束语

根据JIS Z 2801—2010标准并参考ISO 21702—2019 和GB 6675—2014标准，分别检测了几种含银钢铁材料的抗菌活性、抗病毒活性和银溶出，结果表明含银钢铁材料具有良好的抗菌 毒性能，并且银溶出的迁移量远小于 CJ 94—2005 标准中对饮用水的规定和WHO规定的银对人体的安全值。因此，含银钢铁材料在人类生活用品的应用方面潜力巨大，值得开发。现有标准中，只能直接测试含银钢铁材料的抗菌性，关于抗病毒和银溶出的检测均是参考其他相近标准，所以在发展含银钢铁材料的同时制定相关的检测标准也刻不容缓。

参考文献

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