纳米光催化技术在医院空气消毒中的初步应用

摘要

医院消毒是预防和控制医院感染的重要措施，常规空气消毒方法大多为终末消毒，不能在有人的环境中连续运行；只能杀菌而不能持续抑菌，不能满足医院空气持续达标的卫生学要求；容易产生二次污染等。光催化技术是近几年发展起来的消毒技术，具有杀菌、抗病毒、氧化分解有毒物质、净化空气等优势。本研究是在传统医院空气消毒技术的基础上，将纳米二氧化钛光催化技术应用于医院空气消毒。通过三个阶段的试验，即模拟医院工作环境的空气消毒试验、医院病房在有人的封闭环境下空气消毒试验、医院病房在有人的开放环境下空气消毒试验，对光催化喷涂材料、固载型光催化材料等处理方式在不同条件和医院不同环境下空气消毒效果进行比较研究，在此基础上初步形成了一套经济、实用、简便的医院光催化空气消毒技术体系，对提高医院空气消毒水平，减少医院感染的发生具有一定意义。 目的: 1.研究三种不同的光催化喷涂材料的空气消毒效果。 2.研究自然光、日光灯、紫外线对光催化喷涂材料空气消毒的影响。 3.研究空气流通对光催化喷涂材料空气消毒的影响。 4.筛选出消毒效果好的光催化喷涂材料并将其应用于医院封闭式病房，研究光催化喷涂材料对封闭式病房空气的消毒效果。 5.研究固载型光催化材料对医院开放式病房空气消毒的效果。 方法: 1.不同纳米光催化喷涂材料在模拟封闭病房的空气消毒试验1.1光催化材料：奥因光催化溶液，广州奥因光触媒公司提供；威信光催化溶液，台湾威信公司提供；天津宇野光催化溶液，天津宇野环境科学有限公司提供。 1.2光催化材料喷涂方法：试验前一天请专业公司喷光催化材料，按30m2/1000ml的剂量(玻璃除外)，喷嘴与喷涂表面水平垂直并保持约30-45cm的距离，喷嘴上下移动均匀喷涂。每间实验室仅喷涂四面墙体和天花；被喷涂物体表面做到最大限度的清洁，石灰面用喷机的气流吹走灰尘，灰尘较多时用干净的干软毛巾擦试，瓷砖用“亚强”牌蒸汽清洁机进行清洁。喷涂步骤：施工前清洁屏蔽、干燥、喷涂、再干燥、通风。 1.3试验分组：选择4个相邻的大小一致的试验用房，一号房为空白对照，二号、三号、四号房分别喷涂不同型号的光催化材料。实验室为封闭状态(关门关窗)，试验分为六个组分别进行消毒试验。第一组关风扇、自然光；第二组关风扇、开日光灯；第三组开风扇、自然光；第四组开风扇、开日光灯；第五组关风扇、开紫外线灯；第六组开风扇、开紫外线灯。 1.4模拟条件及消毒方法：试验时安排4名固定人员在各个实验室活动30min，然后离开实验室，待自然沉降10min后再取样。需用紫外光激发时，开启1支30W/A波段紫外线灯照射30min，关灯10min后再安排4名固定人员在实验室活动30min，然后离开实验室，待自然沉降10min，取样。 1.5采样、细菌培养及菌落计数方法：用自然沉降法采样。采样时，每个房间按四角及中心点取5个样本。每点距地1.2m高，距墙30cm以外。待试验人员离去，自然沉降10min后将培养基置于台面上5min，然后置入37℃恒温箱48h，并分别计数各实验室每个平板的平均菌落数(N)，然后参照如下公式计数：细菌平均数(x)(cfu/m3)=50000N/AT。 2.紫外线及纳米光催化喷涂材料在封闭式病房的空气消毒试验 2.1常规紫外线消毒试验常规紫外线消毒方法：每间房2支30W紫外线灯，放置病房正中间，在病房无人且封闭条件下照射30min。于消毒前、消毒后30min、120min、360min取样，观察消毒效果，了解常规紫外线消毒在医院空气消毒的效果。 2.2纳米光催化喷涂材料消毒试验2.2.1材料：奥因光催化溶液，广州奥因光触媒公司提供。 2.2.2纳米光催化喷涂材料喷涂方法和采样、细菌培养及菌落计数方法等同前试验。 2.2.3试验分组：分为处理1组(全面喷涂)、处理2组(部分喷涂)两个处理组，设1间病房作为空白对照。分别于消毒前、消毒后1min、30min、60min、120min、180min、240min、300min取样。 3.两种光催化材料(固载型光催化材料和光催化喷涂材料)对医院开放式病房的空气消毒试验 3.1材料：奥因光催化溶液，广州奥因光触媒公司提供；固载型光催化材料，分别由广州恒兆环境生物工程有限公司(光催化消毒反应器)和广州都围有限公司(光催化空气处理机)提供。 3.2纳米光催化材料喷涂方法、紫外线激发方法和采样、细菌培养及菌落计数方法等同前试验。 3.3固载型光催化材料空气消毒方法：试验前一天，将固载型光催化材料制成的光催化消毒反应器安装在病房排风扇口上，光催化空气处理机可放置在地面上。做消毒试验时开机连续运行120min停机。分别于开机前、开机后30min、60min、120min、180min取样，观察消毒效果。 3.4试验分组：设两个紫外线对照组、一个空白对照组、三个处理组；处理A为光催化喷涂材料，处理B为光催化空气处理机(内置4片0.1m2的固载型光催化材料)，处理C为封闭式光催化消毒反应器(内置2片0.1m2的固载型光催化材料)，统计处理时将两组紫外线对照组合并为一组。 4.统计分析方法：试验数据均采用SPSS12.0建立数据库，并进行方差分析和t检验等。 结果与讨论: 1.自然光、日光灯、紫外线对光催化喷涂材料空气消毒的影响不同光照条件对光催化消毒效果有一定影响，和自然光相比，日光灯虽含有部分紫外线，但并不能增加光催化材料的消毒效果(P＞0.05)；A波段紫外光能激发光催化材料，使其更好的发挥消毒效能，但并不是所有的光催化材料都对A波段紫外线敏感。三种品牌中只有消毒效果最好某品牌光催化材料与紫外线有协同增效作用(p＜0.01)。 2.空气流通对光催化喷涂材料空气消毒的影响本试验开与不开风扇对光催化喷涂材料的消毒效果没有影响(P＞0.05)，与相关研究结果不一致。有研究认为光催化材料的消毒效果与室内空气流通相关，空气流通越好，空气与光催化材料的接触面越大，消毒效果就越好。因此，此方面还有待进一步研究。 3.三种光催化产品对空气消毒效果的比较市售光催化产品，在消毒效果方面存在较大的差异，其中某品牌光催化产品消毒效果较好，在无通风的状态下，相同条件的对照(未喷涂)室内平均细菌菌落总数为529.67cfu/m3，而利用该品牌光催化产品喷涂组，室内细菌菌落总数为111.43cfu/m3，两者之间差异有统计学意义(P＜0.05)；另外一种品牌光催化产品也有消毒效果，但和对照相比无统计学差异(P＞0.05)；还有一种品牌光催化产品无消毒效果(P＞0.05)。 4.紫外线对病房空气的消毒效果紫外线照射30min能使医院病房空气细菌水平急剧下降，半小时内达到最大消毒效果(222.39cfu/m3)，停止照射后，随着病房人员活动量的增加，细菌水平急骤上升，2小时后恢复到接近于原来水平(634.17cfu/m3)。 5.光催化喷涂材料对封闭式病房空气的消毒效果处理1组开紫外线灯前室内平均细菌菌落总数为837.3cfu/m3，开紫外线灯照射30min后下降为85.3cfu/m3(P＜0.01)；60min后上升为515.7cfu/m3，120min以后各组与空白对照相比无统计学差异(P＞0.05)。表明紫外线激发后光催化喷涂材料对病房空气有一定的消毒作用，这与前面的研究结果一致。但由于病房的本底细菌浓度高，停止紫外线激发后细菌数攀升的更快，所以消毒效果并不理想。 比较光催化材料的两种喷涂方式，全面喷涂与部分喷涂的空气消毒效果差别有统计学意义(P＜0.05)，说明喷涂方式(喷涂面积)对空气消毒的效果有一定影响。 6.固载型光催化材料对开放式病房空气消毒效果在开放式医院病房环境下，处理B、处理C(固载型光催化材料)在开机30min后即具有良好的空气消毒效果(＜120cfu/m3)，60～120达最好消毒效果(39.25～78.50cfu/m3)，停机后60min，细菌总数略有上升，但细菌总数＜200cfu/m3。固载型光催化材料对空气的消毒效果和光催化材料喷涂、紫外线、空白对照相比，均有统计学差异(P＜0.05)。表明固载型光催化材料不但可以在有人环境下进行连续的消毒，而且能较好地维持消毒效果。 结论: 1.光催化喷涂材料与紫外线配合使用才会有较好的空气消毒效果，自然光、日光灯均不能明显增加光催化喷涂材料的消毒效果； 2.光催化喷涂材料在紫外线激发下对病房空气有一定的消毒作用，但消毒效果不能维持，不能较长时间保持良好的消毒水平； 3.光催化喷涂材料用于空气消毒时不同喷涂方式(即喷涂面积)对消毒效果也有影响； 4.固载型光催化材料比光催化喷涂材料对病房空气的消毒效果好，能在有人的条件下连续消毒，并能保持比较长时间的消毒效果。

目录

文摘

英文文摘

第1章 医院空气消毒现状及存在问题

1.1前言

1.2医院空气消毒及医院感染现状

1.3医院消毒技术研究进展

1.4医院消毒产品进展

1.5我国医院消毒中存在的问题和前景

第2章 光催化技术及其在医院空气消毒领域中应用

2.1前言

2.2光催化技术基本原理及杀菌机理

2.3光催化技术应用

2.4光催化产品及应用

2.5光催化医院消毒领域应用

2.6存在问题

第3章 纳米光催化喷涂材料在模拟封闭病房的消毒试验

3.1 试验目的

3.2 材料与方法

3.3试验结果

3.4 讨论

第4章 纳米光催化喷涂材料在封闭式病房空气消毒试验

4.1 试验目的

4.2试验材料和方法

4.3试验结果

4.4 讨论

第5章固载型光催化材料对开放式病房的空气消毒试验

5.1试验目的

5.2试验材料和方法

5.3试验结果

5.4讨论

第6章结论

参考文献

致谢

英文缩略词表

附录

原创性声明