ضد عفونی با مس و نقره

در صورت یونیزه شدن، از فلزاتی مانند مس و نقره می توان برای ضد عفونی آب استفاده کرد.

مکانیسم ضد عفونی مس و نقره چه زمانی کشف شد؟

کاوش های باستان شناسی نشان می دهد که مردم بیش از ۱۱.۰۰۰ سال است که از مس استفاده می کنند و بیش از ۵۰۰۰ سال است که از نقره استفاده می کنند. مس به راحتی استخراج و فرآوری می شود. ۷۰۰۰ سال پیش مردم یک مکانیسم استخراج مس برای سنگ معدن ایجاد کردند. امپراتوری روم بیشتر مس خود را از قبرس به دست آورد، جزیره‌ای که نام خود را به مس تغییر داد.

امروزه مس و نقره به طور عمده از سنگ معدن شکل استخراج می شود. هر دو به دلیل مکانیسم بیوکسیل خود برای قرن ها مورد استفاده قرار گرفته اند. ویکینگز از رشته های مسی در کشتی های خود استفاده کرد تا از رشد جلبک ها و پوسته ها جلوگیری کند. کشتی های مدرن هنوز از همان فناوری استفاده می کنند. بیشتر رنگهای ضد رسوب حاوی مس هستند و تعداد گونه های دریایی در حال رشد بر روی دیواره کشتی ها را کاهش می دهند. به دلیل این اندازه گیری، کشتی ها می توانند سریعتر به مقصد خود برسند.

عشایر برای بهبود کیفیت آب آشامیدنی از سکه های نقره استفاده کردند. آب چاه حاوی سکه های مسی و نقره ای بسیار روشن است، این امر به دلیل تاثیر بیوشیمیایی این فلزات است. از سال ۱۸۶۹ انتشارات مختلفی در مورد مواد ضد عفونی کننده نقره ظاهر شده است. برخی روستاهای اروپایی و روسی سالهاست که از نقره برای تصفیه فاضلاب بهداشتی آب آشامیدنی استفاده می کنند. یونیزاسیون مس و نقره در اروپا و ایالات متحده در دهه ۱۹۵۰ توسعه یافت.

یون های مس و نقره چگونه تولید می شوند؟

یونیزاسیون مس و نقره با الکترولیز به وجود می آید. جریان الکتریکی از طریق مس – نقره ایجاد می شود و در نتیجه یونهای مس و نقره با بار مثبت تشکیل شوند. در طی یونیزاسیون، اتمها به کاتیون یا آنیون تبدیل می شوند. هنگامی که یونیزاسیون مس و نقره استفاده می شود، یون های مس Cu +و  Cu 2+ و نقره  Ag + با بار مثبت تشکیل می شوند.

الکترودها نزدیک یکدیگر قرار می گیرند. آبی که ضد عفونی شده است، از طریق الکترودها جاری می شود. جریان الکتریکی ایجاد می شود و در نتیجه اتم های خارجی الکترودها یک الکترون را از دست داده و بار مثبت می شوند. قبل از رسیدن به الکترود مخالف، قسمت بیشتری از یونها از طریق آب جریان می یابد. به طور کلی میزان یون های نقره با میزان یون مس از ۱۵/۰ تا ۴۰/۰ ppm بین ۵ تا ۵۰ ppb قرار دارد. غلظت یون با جریان آب مشخص می شود. زمانیکه بارهای الکتریکی بیشتر هستند، تعداد یونهایی که آزاد می شوند افزایش می یابد.

هنگامی که یون های مس (Cu+) در آب حل می شوند ، بلافاصله اکسیده می شوند تا یون های مس (Cu2+)را تشکیل دهند. مس را می توان به صورت آزاد در آب یافت. این ماده معمولاً به ذرات آب پیوند دارد. یون های مس (Cu+) در آب ناپایدار هستند، مگر اینکه یک لیگاند تثبیت کننده وجود داشته باشد.

کاربرد یونیزاسیون مس و نقره چیست؟

یونیزاسیون مس و نقره برای تعداد زیادی از برنامه های کاربردی مناسب است. هنگامی که ناسا در سال ۱۹۶۰ از یونیزاسیون مس و نقره برای تحریک آب آشامیدنی در کشتی های فضایی آپولو استفاده کرد، مورد توجه قرار گرفت. ژنراتور یونی که مورد استفاده قرار گرفت اندازه یک جعبه کبریت بود. به دلیل یونیزاسیون مس و نقره، آب آشامیدنی بدون استفاده از کلر با خیال راحت در فضا تولید می شود.

در انگلیس، یونیزاسیون مس و نقره با موفقیت در حدود ۱۲۰ بیمارستان برای غیرفعال کردن باکتری های لژیونلا استفاده می شود. در ایالات متحده، یونیزاسیون مس و نقره عمدتا برای ضد عفونی آب استخر شنا استفاده می شود. مس و نقره اغلب برای محدود کردن تشکیل مواد ضد عفونی کننده در حین ضد عفونی کلر مورد استفاده قرار می گیرد.

یونیزاسیون مس و نقره به دلیل خاصیت خاص آن برای ضد عفونی کردن آبگیر ماهی بسیار مناسب است. یونیزاسیون مس و نقره وابسته به دما نیست و در کل سیستم آب فعال است. یونیزاسیون مس و نقره توسط شرکت های بطری آب و شرکت هایی که آب را در سراسر ایالات متحده بازیافت می کنند، استفاده می شود.

مکانیسم ضد عفونی یونیزاسیون مس و نقره چیست؟

یون های مس با بار الکتریکی (Cu2+) در آب به جستجوی ذرات قطبی مخالف مانند باکتری ها، ویروس ها و قارچ ها می پردازند. یون های مس با بار مثبت باعث تشکیل ترکیبات الکترواستاتیک با دیواره سلولی با بار منفی میکروارگانیسم ها می شوند. این ترکیبات نفوذپذیری دیواره سلولی را مختل می کنند و در نتیجه جذب مواد مغذی از بین برود. یون های مس به دیواره سلولی نفوذ می کنند و در نتیجه آنها ورودی برای یون های نقره  (Ag+)ایجاد می کنند. این یون ها در هسته میکروارگانیسم نفوذ می کنند. یون های نقره به قسمت های مختلف سلول مانند DNA و RNA، پروتئین های متحرک و آنزیم های تنفسی پیوند می خورند و تمام سیستم های پشتیبانی در سلول بی تحرک  می شوند. در نتیجه رشد سلول یا تقسیم سلولی بیشتر وجود ندارد. بنابراین باکتری ها دیگر تکثیر نمی شوند و در نهایت از بین می روند. یون ها تا زمانی که توسط میکروارگانیسم جذب نشوند فعال هستند.

کاربردهای ضد عفونی یونیزاسیون مس و نقره چیست؟

 استخرهای شنا

در ایالات متحده، یونیزاسیون مس و نقره به عنوان جایگزینی برای ضد عفونی کلر استفاده می شود. میزان مصرف کلر ۸۰٪ کاهش می یابد. با این حال، علاوه بر مس – نقره ، باید ضد عفونی کننده دیگری نیز اضافه شود. دلیل این امر این است که مس نقره نمی تواند مواد آلی مانند بافت پوست، موها، ادرار و لکه های پوستی را از آب استخر شنا خارج کند.

 برجهای خنک کننده

خنک شدن آب برج برای جلوگیری از رشد میکروارگانیسم ها به ضد عفونی نیاز دارد. این امر با ترکیبی از یونیزاسیون مس و نقره و ضد عفونی کننده کلر ایجاد می شود. غلظت کلر مورد نیاز بسیار پایین است. یونیزاسیون مس و نقره همچنین می تواند برای از بین بردن باکتری های لژیونلا (Legionella) در برج های خنک کننده استفاده شود.

 لژیونلا در بیمارستان ها و خانه های سالمندان

یونیزاسیون مس و نقره در بیمارستان ها و خانه های سالمندان اعمال می شود تا از توزیع باکتری های لژیونلا جلوگیری شود. منبع اصلی توزیع لژیونلا سیستم آب گرم است. شرایط موجود در سیستم های آب گرم برای رشد و تکثیر باکتری های لژیونلا ایده آل است. آلودگی به طور عمده از طریق بخار دوش صورت می گیرد. یونیزاسیون مس و نقره به اندازه کافی می تواند باکتری های لژیونلا را از بین ببرد. مس و نقره همچنین به طور فعال لژیونلا را غیرفعال می کند.

آب آشامیدنی

در ایالات متحده، چندین شرکت تولید آب آشامیدنی از یونیزاسیون مس و نقره به عنوان گزینه ای برای ضدعفونی کردن کلر و جلوگیری از تشکیل محصولات ضد عفونی کننده استفاده می کنند. استاندارد برای تری هالومتانها توسط EPA از ۱۰۰ به ۸۰ میکروگرم بر لیتر کاهش یافت. هنگامی که یونیزاسیون مس و نقره با ضد عفونی کننده کلر ترکیب می شود، مکانیسم ضد عفونی عالی برای غیرفعال کردن ویروس ها و باکتری ها است.

یونیزاسیون مس و نقره مؤثر است؟

میزان غیرفعال سازی یونیزاسیون مس و نقره کمتر ازن یا UV است. فواید یونیزاسیون مس و نقره این است که یون ها برای مدت طولانی در آب باقی می مانند. این امر باعث ضد عفونی طولانی مدت و محافظت از نوترکیب می شود. یون های مس و نقره تا زمانی که رسوب یا جذب آنها در باکتری ها یا جلبک ها باشد در آب باقی می مانند و پس از آن با تصفیه از آب خارج می شوند.

مزایا و معایب یونیزاسیون مس و نقره چیست؟

یونیزاسیون مس و نقره باکتریهای لژیونلا و بیو فیلم را غیرفعال می کند و کیفیت آب را بهبود می بخشد. این ترکیب اثر باقی مانده بیشتری نسبت به سایر ضد عفونی کننده های دیگر دارد. یون های مس و نقره برای مدت طولانی در آب باقی می مانند. به دلیل خاصیت موضعی آن، این اثر بزرگتر از UV است. مس نقره در کل سیستم آب، حتی در نقاط بن بست و بخش هایی از سیستم که حاوی آب کم آب است، مؤثر است. تأثیر استفاده از مس و نقره به دمای آب بستگی ندارد. در هنگام استفاده از این دو عنصر، به نگهداری سیستم آب کمتری نیاز است. مس نقره فاسد نشدنی است و فشار سیستم توزیع کمتری ایجاد می کند. به دلیل کاهش استفاده از مواد شیمیایی، درپوش ها و پمپ ها تحت تأثیر قرار نمی گیرند. علاوه بر این، سردوش حمام، مخازن و شیرهای آب آلوده نیستند. هنگامی که یونیزاسیون مس و نقره استفاده می شود، هیچ مشکل حمل و نقل و ذخیره سازی وجود ندارد.

اثر مس و نقره به مقدار pH آب بستگی دارد. با مقدار pH 9، فقط یک دهم از کل باکتری های لژیونلا حذف می شوند. هنگامی که غلظت جامد محلول بالا باشد ، نقره رسوب می کند. این بدان معنی است که یون های نقره دیگر برای ضد عفونی موجود نیستند.

یون های نقره به راحتی با کلر و نیترات موجود در آب واکنش نشان می دهند و باعث می شود دیگر اثربخش نباشند.

برخی از انواع میکروارگانیسم ها می توانند در برابر یون های نقره ای مقاوم شوند. آنها می توانند فلز را از سیستم خود حذف کرده یا آن را به محصولی سمی تبدیل کنند. این میکروارگانیسم ها می توانند در برابر یونیزاسیون مس و نقره مقاوم شوند.

اگرچه باکتری های لژیونلا می توانند در برابر یونیزاسیون مس و نقره مقاومت نشان دهند، اما این ماده ضد عفونی کننده هنوز هم برای غیرفعال کردن لژیونلا موثر است.

برای از بین بردن میکروارگانیسم های بیماری زا، یون های مس و نقره باید در کل سیستم آب حضور داشته باشند. هنگامی که از سیستم کمی استفاده می شود و جریان آب بسیار کند است و یا هنگامی که نقاط بن بست در سیستم وجود دارد، این موضوع می تواند مشکلاتی برای ضدعفونی شدن ایجاد کند.