淺析無機非金屬建筑材料的環保性能

張錦濤 郝卓雅 薛巖 柴華

摘要：隨著人們生活水平的提高，人們對生活質量的需求也在上升。特別是近年來，房屋建筑和裝修中的工程材料問題引起了居民的廣泛關注。無機非金屬材料由于其良好的抗菌性能而受到行業和消費者的青睞。基本原理是活性氧殺菌和離子緩釋殺菌的抗菌功能，因此具有更好的環保功能。在建筑，裝飾和家用電器等生活和生產領域，它具有廣闊的發展前景。

關鍵詞：無機非金屬材料;性能;環保

一、具有抗菌環保性能的無機非金屬建筑材料種類

抗菌是抑制細菌的生長和發展，殺菌是消除細菌或達到無菌狀態，環保是防止細菌污染。抗菌材料是具有抗菌或殺菌功能且對環境友好的材料。一般分為兩類：第一類是無機類，具有耐高溫，效果好，時間長，性能穩定等優點，具有廣闊的市場前景。第二個有機類別，該類別的功效稍差，并且對環境污染和對健康的損害，因此潛力相對較小。

（一）金屬氧化物抗菌材料

在中國古代社會史書中，古人使用海扇和牡蠣等材料制成消毒劑。在現代社會中，日本在這一領域處于領先地位。 在1994年申請了氧化銀（Ag2O），氧化銅（CuO），氧化鋅（ZnO）和其他金屬氧化物抗菌劑的發明專利，而矢作多貴江在癌變和變異物質 苯并芘（Benzopyrene）中加入微量氧化鎂（MgO）之后，該物質的變異菌數降低了一半，并且氧化物的抗突變和抗癌功能具有廣闊的市場潛力。

（二）半導體光催化抗菌材料

早在1970年代，兩位日本學者就對TiO2電極上的光電解水現象進行了實驗。本發明引起了學術專家，學者和科學家的極大關注。由于對納米半導體材料的生產，結構，功能和光催化理論的深入研究表明，TiO具有強大的抗菌和環保功能，因此市場前景非常廣闊，并且在利用太陽能凈化環境方面起著重要作用。 21世紀的能源引發新的技術變革。功能先進的半導體材料主要包括：WO3，TiO2，ZrO2，V2O3，ZnO，CdS，SeO2，GaP，SiC。但是，其他化學物質是有毒金屬或稀有金屬，或使用壽命相對較短或易于發生化學反應。因此，最常用的材料是：TiO2和ZnO。

（三）無機抗菌制品

在傳統的建材地板磚，瓷磚，涂料，塑料等中添加無機抗菌材料，可以產生大量的抗菌產品，效果實現方式：在建筑材料表面涂上相應的抗菌產品即可達到抗菌作用環保功能。日本TOTO公司是第一個開發抗菌和環保建筑材料的公司，該公司通常使用光催化來達到抗菌和環境保護的作用。在中國，金宗哲，梁錦生等專家與山東陶瓷集團合作，成功利用稀土活化技術開發了抗菌衛生陶瓷，該技術于1999年由山東省專家組投入生產。

（四）稀土無機抗菌材料

稀土元素具有其自身獨特的外部電子結構，并已應用于醫療抗菌和消炎藥領域。該領域的研究人員已使用這種材料來開發建筑材料和日用品。美國Saad等專家利用稀土元素研制出堿硅酸鹽涂層材料，含有氧化鈰12%到30%左右，具有很好的自潔功能。日本NIPG公司研發的抗菌防霉涂層材料用于生產抗菌環保玻璃粉。但是上述建筑材料目的是加入稀土以便改善產品的質量，并未充分關注稀土元素的抗菌環保功能，實驗結果表明，將稀土與納米TiO2復合以后，然后在TiO2中添加表面能級，這樣的話，建筑材料在光照情況下發生化學反應從而產生具有良好的抗菌和凈化功能的羥基自由基，具有良好的環保功能。

二、無機非金屬材料的抗菌環保原理

建筑的抗菌環保作用，就是指某種建筑材料對自然界里面微生物的生物鏈產生的消極影響。主要表現在：微生物的壽命變短，食物變少，繁殖能力變弱，對其物種數量影響極大，有可能導致基因變異。無機非金屬建筑建筑材料和微生物之間的關系，實際上就是與環境的關系，環保問題。建筑材料抗菌環保機理主要有四個方面：

（1）細胞壁的合成過程受到干擾。肽聚糖是細菌細胞壁的重要組成分子，細胞壁受到無機非金屬抗菌材料的干擾作用，主要通過影響四肽交聯與多糖鏈的連結，使得細胞壁處于非完整狀態，損害菌體導致細菌死亡。

（2）細胞膜受到損傷。細菌細胞組織活動的重要結構部分是細胞膜，因此如果細胞膜受到破壞、損傷，細菌會因為失去良好的活動場所而死亡。

（3）蛋白質的合成過程受到控制。氨基酸是蛋白質合成過程所必須的物質，并且必須以核糖體為載體配合酶的參與作用才能完成。阻攔、破壞、抑制任何一個環節的化學反應過程或者其中一個化學物質，都會導致蛋白質的合成過程受阻，從而導致細菌死亡。

三、無機非金屬建筑材料的環保性能前景

無機非金屬建筑材料的環保性能主要表現在一下一個方面：

（1）符合建筑材料工業環境制定的能源評價法，該方法通過計算能源消耗數量的多少以此衡量建筑材料對環境造成的影響，無機非金屬材料生產制作過程能源消耗比較低，對環境的污染比較小，所以符合能源評價法。

（2）環境因子影響法（EAF），這種方法是在產品的生產過程對環境造成各種影響帶來污染的種種因素都加以考慮。其基本表達式是：EAF=自然資源、能源消耗、廢棄物排放、微生物的影響、區域整體影響。無機分金屬建筑材料同樣符合這一評價體系，無機非金屬建筑材料污染物排放量比較少，對微生物的負面影響比較小。

（3）符合生態指數法，符合環境商值法，符合生態因子發，符合生命周期法。具有良好的抗菌環保功能。

四、結語

人們的生產生活離不開建筑工程，所以建筑工程的環保、舒適、美觀等因素都應成為施工管理的重要指標。在建筑工程中，無機非金屬環保性建筑材料的應用在我國已經成為一種趨勢。智能材料、超導材料等新型材料的研究也為無機非金屬建筑材料的發展開辟了新的方向。相關的技術研究人員要積極開展對不同類型無機非金屬建筑材料的研究，構建更加系統、完善的材料管理系統與研究模型，實現無機非金屬建筑材料的環保性、可持續發展。要大力在建筑領域推廣環保性無機非金屬建筑材料，踐行環保建材與綠色建材的要求，對城市生態系統進行徹底改善。在環保性的無機非金屬建筑材料發展中，我國相關的技術標準與立法支持還需要提高、完善，進一步優化評價體系，實現我國無機非金屬建筑材料的節能、環保發展。

參考文獻：

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[2]葛偉青，苑少強，郝斌.無機抗菌材料的應用及其抗菌性能測試和評價[J].陶瓷，2007 （7）：53-55.