Технология изготовления серебросодержащих мембранных фильтров с бактериостатическими свойствами

Серебро (Ag) применяют в сельском хозяйстве при обеззараживании воды, защите растений и животных, при обработке органических отходов. Для изготовления мембранных фильтров с серебром необходимо разработать технологию, обеспечивающую стабильность процесса получения порошка узкого гранулометрического состава. Исследования проведены с целью разработки и апробации технологической цепочки производства мембранных фильтров с включением Ag. Разработана автоматизированная система управления процессом плазменной атомизации, обеспечивающая контроль давления, скорости подачи проволоки, температуры, расхода газа и воды. Представлена функциональная схема управления плазмотроном. Из коррозионной стали 316L с 0,2% Ag методом порошковой металлургии при температуре 1000…1200°C получен антибактериальный порошок с размером фракций 160…200 мкм, из которого изготовлен пористый мембранный фильтр. Проведенные испытания «методом дисков» выявили четко выраженную зону ингибирования роста Pseudomonas spp. диаметром 10…13 мм, что подтверждает контактный механизм бактериостаза, реализованный за счет введения 0,2% серебра в матрицу стали 316L. В результате исследований созданы фильтры со стабильной и воспроизводимой проницаемостью (в среднем 25,3 мкм²), сочетающие функции механической фильтрации и антимикробной защиты. Разработанная технология открывает перспективу их применения в системах водоочистки для нужд сельского хозяйства и других отраслей. Дальнейшие исследования будут направлены на оценку долговечности бактерицидного действия в реальных эксплуатационных условиях и расширение номенклатуры микроорганизмов.

1. Фастовец И.А., Верховцева Н.В., Пашкевич Е.Б. и др. Наночастицы серебра: токсическое действие на микроорганизмы и взаимодействие с высшими растениями // Проблемы агрохимии и экологии. 2017. № 1. С. 51-62. EDN: YIUIBX

2. Yamanaka M., Hara K., Kudo J. Bactericidal actions of a silver ion solution on Escherichia coli, studied by energy-filtering transmission electron microscopy and proteomic analysis. Applied and environmental microbiology. 2005;71(11):7589-7593. https://doi.org/10.1128/AEM.71.11.7589-7593.2005

3. Quah B., Musante C., White J.C. et all. Phytotoxicity, uptake, and accumulation of silver with different particle sizes and chemical forms. Journal of Nanoparticle Research. 2015;17:1-13. https://doi.org/10.1007/s11051-015-3079-1

4. Перфильева А.И., Граскова И.А., Ножкина О.А. и др. Актуальные аспекты применения химически синтезированных соединений наночастиц серебра в животноводстве и агрохимии // Российские нанотехнологии. 2019. Т. 14, № 9-10. С. 85-93. https://doi.org/10.21517/1992-7223-2019-9-10-85-93

5. Егоров И.А., Егорова Т.В., Жеухин И.А. и др. Коллоидное серебро при выращивании цыплят-бройлеров // Птицеводство. 2013. № 4. С. 17-20. EDN: QAXDZR

6. Jung W.K., Koo H.C., Kim K.W. et al. Antibacterial activity and mechanism of action of the silver ion in Staphylococcus aureus and Escherichia coli. Applied and environmental microbiology. 2008;74(7):2171-2178. https://doi.org/10.1128/AEM.02001-07

7. Пискаева А.И., Дышлюк Л.С., Сидорин Ю.Ю. Влияние кластерного серебра на патогенную микрофлору органических отходов агропромышленного комплекса // Техника и технология пищевых производств. 2016. Т. 41, № 2. С. 132-140. EDN: WCLBTT

8. Умбетова Ш., Утегулов Н., Олжабаева А. и др. Актуальность доочистки сточных вод для орошения кормовых культур и древесных насаждений // Izdenister Natigeler. 2024. Т. 1, № 101. С. 166-182. https://doi.org/10.37884/1-2024/17

9. Liao K.H., Ou K.L., Cheng H.C. et al. Effect of silver on antibacterial properties of stainless steel. Applied surface science. 2010;256(11):3642-3646 https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2010.01.001

10. Junping Y., Wei L. Antibacterial 316L stainless steel containing silver and niobium. Rare Metal Materials and Engineering. 2013;42(10):2004-2008. https://doi.org/10.1016/S1875-5372(14)60015-1

11. Yang S.M., Chen Y.C., Pan Y.T. et al. Effect of silver on microstructure and antibacterial property of 2205 duplex stainless steel. Materials Science and Engineering: C. 2016;63:376-383. https://doi.org/10.1016/j.msec.2016.03.014

12. Фазуллин Д.Д., Маврин Г.В. Антибактериальные свойства микрофильтрационных мембран, модифицированных нитратом серебра // Мембраны и мембранные технологии. 2019. Т. 9, № 1. С. 47-53. https://doi.org/10.1134/S2218117218060056

13. Горбенко А.Д., Каплан М.А., Конушкин С.В. и др. Влияние серебра и термической обработки на свойства проволоки из аустенитной стали 03Х17Н10М2 // Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2023. Т. 66, № 5. С. 544-553. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2023-5-544-553

14. Устройство для получения металлического порошка: Патент RU2749403 C1 / М.А Севостьянов К.В. Сергиенко, А.С. Баикин и др.; заявка № 2020126240 от 06.08.2020; Опубл. 06.09.2021. EDN: CAXVBO

15. Зеленский В.А., Трегубова И.В., Анкудинов А.Б. и др. Получение пористого материала из порошков серебра // Ученые записки Забайкальского государственного университета. Серия «Физика, математика, техника, технология». 2013. № 3 (50). С. 35-42. EDN: QATXY