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铜在现今生活中的应用、普及

来源:http://www.zjtongbu.com/news/414.html  发布日期:2021-08-16

紫铜稳定性好,这意味着它不会像其他材料那样与水或化学物质易发生反应。铜——绿色面孔的红色金属,耐腐蚀性好,不结水垢,紫铜不会与水中消毒用的氯离子发生反应,可以保证饮用水品质。考古学家在埃及金字塔内发现了距今4500年前的铜水管,至今还能使用。那么,在现今的生活中又有哪些用途呢?

铜步紫铜管抑菌:

①、紫铜水管具有强大的杀菌消毒能力。一项生物学调查表明,供水中的大肠杆菌在紫铜管道内不再继续滋生;99%以上的水中细菌进入铜管道5个小时后便自行消失。这种杰出的生物学性能就在于紫铜管道中有微量的铜离子溶解于水中,而铜离子具有强大的杀菌能力。

②、众所周知,饮用水不洁是传染病流行的一个重要原因。许多病菌如大肠杆菌、肺炎病菌等非常容易在水中滋生,人在饮用了受到污染的水之后就会患上疾病。早在1983年,瑞士著名植物学家内格里就发现了掺有微量铜的水具有惊人的杀菌作用,这个作用也被称为微量作用、极微作用,只要使用微量的铜就能杀灭水中微生物和藻类水生生物。我国古代有“铜壶的水不会臭”这样的说法,也是因为铜的微量作用。

③、科学家发现,在金属离子当中,银、水银、铜三者的微量作用zui强。其中,用铜离子按照一定浓度比例配制而成的溶液,在37℃状态下,经过24小时就能杀灭有害病菌。

④、专家研究指出,铜的抑菌机理主要有两个方面:一是接触反应,铜离子与细菌接触反应后,造成微生物固有成分破坏或产生功能障碍;二是光催化反应,在光的作用下,铜离子能起到催化活性中心的作用,激活水和空气中的氧产生送羟基自由和活性氧离子,短时间内破坏细菌的增殖能力,并使细胞死亡,从而达到抑菌的目的。

铜可杀菌的应用案例:

一在饮食中的应用:

铜是具有杀菌作用的zui具代表性的金属,我国人民很早就注意到了这一点,并加以利用。科学的实验结果表明,铜具有抑制各种有碍健康的细菌、病毒和水中微生物(如藻类)生长的作用。其作用机理为:Cu在有水的条件下生成的Cu2+透过细胞膜,到达细胞的内部,由于Cu2+为重金属离子,能使某些酶变性,从而破坏它们的新陈代谢,杀死微生物。在国外,人们广泛使用铜合金制成的食物器皿盛装食品,因铜的表面可以有效抑制细菌,如能够阻止沙门氏菌和弯曲杆菌菌株的生长,减少微生物食品中毒的发病率。

二在日常生活中的应用:

铜的微量作用的zui典型的例子就是在货币上的应用。日本科学家通过对纸币和硬币(银币、铜币、镍币)进行检查后发现,银币和铜币基本上没有细菌。东京市立卫生研究所进行了证明铜的微量金属作用的试验:准备了日元10元铜币、5元黄铜币、1元的铝制币。首先在冷冻培养皿的表面散涂上伤寒病菌,然后将10元铜币、5元黄铜币、1元的铝币分别放入器皿中。经过24小时后将它们取出放在显微镜下观察后发现,10元铜币、5元黄铜币上的伤寒病菌已经被完全杀死了,而1元的铝制币上的伤寒病菌则繁殖得更旺盛。

当夏天来临时,人们更关心如何防止空调系统的病菌和细菌传播。根据这一理念,铜可以用于空调系统的杀菌。近日,根据疾病预防控制中心的专家建议,通过安装或改装空调的空气过滤网,以铜质的网面代替塑料材料,可以有效防止病菌的兹生和散发。据悉,以后市场上将推出安装铜质储水罐和过滤网的新型空调,利用铜的自然杀菌功效,使空调能满足杀菌换气的要求,提高空气质量,获得清新空气,保障人体健康。

现在,铜所具有的微量作用,已经渗透到人们生活的各个方面。利用铜纤维制造的袜子、床单、毛巾、内衣、口罩、抹布以及空调滤纸、水管用净水器、淋浴喷头等,在人们的生活中被广泛地应用。

三在公共场所和医疗上的应用:

铜还用于公共场所的卫生。有些人喜欢使用漂亮的不锈钢门把手,因为看起来很干净,让人放心,但实际情况并非如此。美国科学家zui新研究成果显示,不锈钢的门把手上可能会滋生着成千上万的病菌,包括格兰氏阳性细菌及阴性细菌、大肠杆菌和链球菌等。研究者对黄铜门把手进行了同样的测试,结果令人吃惊:黄铜把手上的细菌比不锈钢把手要少得多。

又根据日本科研人员对来自东京市内公共交通车辆手拉环上的细菌进行的培养实验结果显示:用塑料和皮革制成的拉环上有无数的细菌,而用铜合金制成的拉环上则没有细菌。专家们为测定铜上细菌死亡的速度进行了多次重复实验,结果发现,黄铜上的细菌在7小时或更短的时间内全部被歼灭;而且在新擦亮的黄铜表面,对一些细菌仅仅需要15分钟就可以杀灭。

因此专家们建议,为保护公共卫生环境,在医院、商店、机场、车站、浴室这样的公共场所的把手、扶手等处,应该大力提倡使用黄铜门把手。这是因为黄铜不仅能够杀灭细菌,而且耐腐蚀、价格便宜。再如,铜应用于游泳池内可以防止绿藻污染;应用于地板可防止传染足癣;用铜基抗菌油漆涂刷墙壁。这样就减少了与物件表面接触而造成致病细菌传播的机会。

因此,铜的杀菌作用理所当然地被医疗机构所广泛地应用。铜的杀菌作用很久以来就被医疗机构所应用,它有利于保持用具的卫生清洁。在医院的医疗器械上有很多铜、铜的合金(黄铜居多)或复合材料使用的实例。如在临床上广泛使用的压舌条、避孕器具(如活性环是在里面戴上一些铜,铜离子有一个作用是能直接杀菌,二个作用可能还会改变精子里的一些酶的结构,这样就会造成精子死亡或者活力下降,就达到了避孕的作用)、导尿管、消毒盆等等;特别在医院的走廊、楼梯的扶手以及洗手间、厕所、观察室、手术室、病房等地方,使用铜和黄铜制造的把手要比使用其它材料更安全。

铜对人体健康的影响:

世界卫生组织建议,为了保证身体健康,成人每天应摄入2~3毫克铜,孕妇和婴儿要摄入更多的铜,才能保证身体健康和发挥机体的正常功能。

铜被用于药物已有一千多年的历史了——很显然,从历史记载以前就开始了。正如古人从植物中提取药物活性化合物一样,他们也从金属化合物中(如:铜、锰和锌)提取药物。在古代,铜因为其极强的治愈能力而非常有用——主要是因为它在治疗伤口和皮肤疾病中有很强的抗菌和抗真菌能力。在当代,它在治疗大量内科病(例如:贫血、癌症、风湿性关节炎、中风和心脏病)中的效果已得到了越来越广泛的认可。

除此之外,目前的研究也证实了日常摄取的铜在预防和减轻疾病中起着十分重要的作用。这项研究之所以可以展开,主要是源于人们对于铜在人体内的作用有了进一步的了解,意识到它是一种健康成长和正常生理机能所必需的主要微量元素。1983年在澳大利亚进行的一项研究发现,关节炎患者在佩戴铜手镯后明显减轻了疼痛。

中国科学院金属所副研究员、材料科学家任玲:铜可以促进我们骨骼的生长,促进血管再生。如果我们皮肤有一个伤口,如果有铜存在的话,伤口会很快愈合。

在十多年针对铜的研究中,任玲和同事们进行了诸多尝试。她分享了一个有趣的实验。在炎热的夏天,将两排筷子插入一碗新鲜的米饭。三天后,普通筷子周围的米饭已经变黄、发霉,含铜不锈钢筷一侧的颜色和现状却没有丝毫改变。这再次验证了铜的杀菌作用。

任玲之后用自己做了一次人体实验。一直受苦于口腔溃疡的她开始使用含铜不锈钢筷吃饭,“神奇的是,当我2013年开始用我们含铜不锈钢餐具以后我再也没有口腔溃疡了。也许大家觉得这很神奇,但这的确是我自己亲身经历的”。

铜在疫情期间的作用体现:

新冠肺炎疫情防控期间,广州市疾病预防控制中心通过对新型冠状病毒肺炎确诊患者居住外环境的监测、检查中发现,在一名确诊患者家中门把手上发现了新型冠状病毒的核酸。

近日,专业医学期刊《新英格兰医学杂志》发表了一项zui新研究成果,来自美国国立卫生研究院、美国疾病预防控制中心、加州大学洛杉矶分校和普林斯顿大学的科学家,通过模拟新冠肺炎病毒感染者在家庭或医院环境中咳嗽、接触物体所带来的病毒沉积情况,评估了不同环境下新冠病毒的稳定性。研究发现,新冠病毒在纸板上的存活时间为24小时;在塑料、不锈钢等表面上,病毒可以存活长达72小时;在表面存活时间zui短,仅为4小时。

铜抑菌的效果:

近年来在一些医疗设备、家具和配件上,出现了一个关于铜的特别符号“Cu+”。这个符号表明产品含有抑菌铜——目前世界上zui有效的接触表面抑菌材料。美国环保署EPA规范测试表明,紫铜、黄铜、青铜能有效对抗多种致病细菌。在室温下,抑菌铜能够24小时全天候抑制细菌生长,在两个小时内杀灭其表面上超过99.9%的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、抗万古霉素肠球菌、金黄色葡萄球菌、产气肠杆菌、绿脓假单胞菌、大肠杆菌,能够zui大程度减少“二次污染”,效果远远优于包括含银涂层、不锈钢、抗菌塑料在内的其他材料。

抑菌铜作为天然的抑菌材料,对人和环境无伤害,100%可回收利用。抑菌铜表面无任何形式的涂层,即便反复磨损、污染、自然氧化乃至生锈到不同程度,也不会损害其抑菌功效。在威力强大的抑菌铜面前,霸道的细菌们“怂”了。

铜是公共场所用品中的理想材质:

除了在医院中使用,铜还可用于重点防控感染传播的其他环境,如养老院、救护车、健身房、学校、公共建筑、公共交通设施、游轮、电梯间、暖通空调及其它涉及公共安全卫生的设备和环境等。金属铜,不需要“监督”,就会持续忠实地发挥着消毒作用,也为人类追求美好生活提供了条件。

医用气体管道系统是医疗设施硬件中的重要组成部分之一,符合卫生学要求的优质管材是医院进行抢救、治疗和检测的有效保证。医用气体从气源至终端的输送过程中,为避免因泄漏、污染等因素引起医用气体品质的变化,气体管道应具有良好的洁净度、耐腐蚀性和密闭性。除了承受一定压力外,还具有系统多、分支管多、介质种类多、介质特性复杂、管材品种多等特点。

医用气体管道因输送的安全性和卫生性要求,以及其输送介质的特殊性和重要性,使其有别于民用建筑中常见的公用管道。医用管道一旦发生事故,不仅对患者的治疗和手术的安全性带来严重威胁,而且会对他人造成伤害。因此选用安全优质的管材、合理的施工连接方式,可以提高医用气体系统的安全性和稳定性,降低事故出现的几率。医用气体管道输送的气体往往直接作用于病人,因此洁净度与毒性残留的要求十分苛刻,所用管材必须严格按照规定进行脱脂清洁。由于脱脂工序成本昂贵,医用铜管的价格也会略高于普通铜管。

医院是功能复杂的公共建筑,配套的辅助设施较多,走廊吊顶内除布置有医用气体管道外,还有大量的管线。选择医用气体管材时,有必要考虑管材与管件连接处的弯曲因素。铜管柔韧性好、适应性强,可以弥补施工中的不足。另外,铜管的不可燃烧性可以起到很好地阻燃效果,由于内部结构致密,铜管还具有优异的防漏、防渗透性能。

病菌的院内感染问题始终困扰着医疗界。导致院内感染的罪魁祸首包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、甲氧西林敏感金黄色葡萄球菌、艰难梭状芽胞杆菌感染和大肠埃希氏菌等。这些细菌对患者健康存在巨大隐患。耐药菌感染控制的主要方法除了阻断病原体的传播途径以外,将抗菌材料应用于环境表面以提高感染控制也被业界认为是行之有效的好方法。

《应用及环境微生物学》杂志发表过一项研究成果,科学家们将病菌点放在模拟手指印的不锈钢表面,发现这些病菌在上面存活的时间很长,换成铜或铜合金表面病菌则很快死亡。

专家认为,传统消毒灭菌方法如洗手等,虽然能控制医院内感染,但不能达到足够理想的效果。在大量使用金属铜的医院,物体表面耐药菌定植的情况明显减少。门把手、病床围栏、照明开关、桌、水龙头、输液杆等, 这些铜和铜合金制品已经在很多医院大范围使用。美国ICU研究所得的数据表明,医院病房内主要接触表面更换为铜的病房,与未更换为铜的病房相比,病人的医院感染发病率HCAIs降低40%~70%。

符合标准的绿色管材:

铜管也为实现绿色建筑的目标提供了支持。绿色建筑,指在建筑的全寿命周期内,zui大限度地节约资源,包括节能、节地、节水、节材等,保护环境和减少污染,为人们提供健康、舒适和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑物。绿色建筑技术注重低耗、高效、经济、环保、集成与优化,室内设计要求尽量减少使用合成材料,节省能源。绿色建筑已成为全球建筑设计的趋势与标准。

2019年8月1日起,由住房和城乡建设部、国家市场监督管理总局联合发布的中华人民共和国国家标准《绿色建筑评价标准》(GB/T50378-2019)正式实施,该标准条文明确指出,要求室内给水系统优先采用铜管或者不锈钢管,“官宣”了铜管的优越属性。

在经济发达国家和地区,铜管更是建筑给水管的首选材料。美国、加拿大、澳大利亚等国家,85%建筑给水管是铜管,英国甚至达到95%。东南亚、新加坡、中国香港等地区,铜管作为建筑用上水管使用率也高达75%。生物学研究表明,供水中的大肠杆菌在铜管道内不能再继续繁殖。99%以上的水中细菌在进入铜管道5个小时后被彻底杀灭。铜管组织结构极其致密,具有不可渗透性。无论是油脂、细菌、病毒、氧气和紫外线等有害物质都不能穿过它而污染水质。相比之下,铜管集众多优点于一身,逐渐成为许多重大建筑首选管材,也是直饮水用管理想的管材。铜也是机体内蛋白质和酶的重要成分,对机体的代谢过程至关重要。作为人体内的微量元素,从铜管输送的饮用水摄人适量铜,也为人类健康提供了帮助。

铜水管高温膨胀系数小、低温强度大,能够承受极热与极冷的温度,是供应热水的优秀管材。由于内壁光洁,作为水管摩阻小、流量大、无噪音、抗压能力突出,可以显著降低水的渗漏率,使管道连接更加紧固安全。铜管可以100%回收利用,再生价值高,且不会像塑料管zui终沦为难以分解的白色废物污染环境。虽然铜水管相对普通塑料水管和不锈钢水管来说造价更高,但铜管的使用寿命极长,铜管能够保证使用期间不需要维修与更换。

行业案例:

国家体育场(鸟巢工程)、水立方、北京人民大会堂、北京协和医院;中南海水路改造系统、国家图书馆、中组部办公楼、浙江大厦、上海京贸大厦、香格里拉酒店、上海香格里拉酒店、上海证券交易所、棕榈泉国际公寓、北京国际俱乐部、保利大厦酒店改造、天津花园等。