CN104016493A - 一种用于循环水系统的抗菌阻垢丝瓜络的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于循环水系统的抗菌阻垢丝瓜络的制备方法，属于循环水处理高分子材料技术领域。本发明提供的抗菌阻垢丝瓜络能专门吸收工业循环用水系统尤其是相对规模较小的循环水系统中的钙镁离子，使整个水系统中不结水垢，新型阻垢纤维通过吸附水中钙镁离子达到阻垢作用的同时亦能大量减少水系统中新水的加入，新水的加入量基本等同于循环水的蒸发量，起到节约资源、保护环境的作用。本发明代替传统杀菌剂在循环水系统中对常见的大肠杆菌和金葡萄球菌有明显的抑制生长作用并具有控制pH作用，对人体无毒副作用，更不会对管道造成腐蚀危害。使用后的阻垢丝瓜络还可通过氯化钠或盐酸溶液进行再生，达到循环使用目的。

Description

一种用于循环水系统的抗菌阻垢丝瓜络的制备方法

技术领域

本发明涉及一种应用于循环水系统中的抗菌阻垢丝瓜络的制备方法，该产物能降低水系统的硬度，并且抑制水系统中微生物的生长，属于新型功能高分子水处理材料技术领域。 

技术背景

循环冷却水是工业运作上常用的冷却介质，循环冷却水应用过程中阻垢和抑菌是保证循环体系正常运转的重要因素。目前工业上常采用阻垢剂和抑菌剂的办法来解决结垢和微生物生长的问题，这些化学药剂价格昂贵，使用量大。 

传统处理工业循环冷却水添加的阻垢剂是通过其螯合分散等化学作用达到缓蚀阻垢目的，然而传统阻垢剂只是在时间上延缓水中无机盐在金属表面形成水垢，并没有彻底去除水中的钙镁离子，随着循环水在管路中的蒸发，钙镁离子将在管道析出结成水垢，为保持循环冷却水的水质要求还必须定时定量补充新水。 

应用于水系统的杀菌剂虽然种类繁多，但成本低、高效、低（无）毒、对人畜生物无毒副作用、且对设备无腐蚀作用的却不多见。 

因此，根据绿色化学和污染防止的原理和思路而设计，以环境、性能、经济为目标，开发出新型阻垢抗菌材料极具发展前途。 

发明内容

本发明的目的是提供一种经过辐照接枝功能化改性的丝瓜络纤维来吸附水中钙镁离子以达到阻垢的效果，同时通过在丝瓜络纤维表面固定壳聚糖代替杀菌剂来获得抑菌的效果。 

本发明一种用于循环水系统的抗菌阻垢丝瓜络的制备方法，其特征在于该方法具有以下的制备过程和步骤： 

a.将碱化预处理后的丝瓜络纤维置于Co⁶⁰辐照设备中辐照，辐照剂量为10KGy，得到辐照处理丝瓜络；

b.将步骤a辐照后的丝瓜络纤维置于含1.5~2.5mmol/L硫酸铜、0.1~0.3mol/L硫酸、5%~15%质量比的丙烯酸的水溶液中，氮气保护后，在绝氧条件下置于70℃水浴中，反应时间为5~7h，得到不同羧基接枝率的丝瓜络纤维；

c.使用时将步骤b得到的接枝改性丝瓜络置于NaoH溶液进行离子交换，取出用清水洗净烘干；

d.将壳聚糖溶于pH=6的水溶液中，将其涂抹于步骤a得到的丝瓜络纤维，烘干后待用；

e.将经步骤c和步骤d处理得到的丝瓜络纤维捆绑联结即得新型抗菌阻垢丝瓜络。

相比于现有循环水系统中的阻垢抗菌技术，本发明方法优点和效果可归纳叙述如下： 

本发明提供的抗菌阻垢丝瓜络能专门吸收工业循环用水系统尤其是相对规模较小的循环水系统中的钙镁离子，使整个水系统中不结水垢，新型阻垢纤维通过吸附水中钙镁离子达到阻垢作用的同时亦能大量减少水系统中新水的加入，新水的加入量基本等同于循环水的蒸发量，起到节约资源、保护环境的作用。本发明代替传统杀菌剂在循环水系统中对常见的大肠杆菌和金葡萄球菌有明显的抑制生长作用并具有控制pH作用，对人体无毒副作用，更不会对管道造成腐蚀危害。使用后的阻垢丝瓜络还可通过氯化钠或盐酸溶液进行再生，达到循环使用目的。

附图说明

图1是本发明的工艺流程示意图。 

图2是辐照接枝功能化改性丝瓜络的结构示意图。 

图3是反应得到的丝瓜络纤维接枝前、接枝后、吸附后的红外光谱图。 

图4是不同时间不同条件下大肠杆菌在595nm处光密度值的对照图。 

具体实施方式

现将本发明的实施例叙述于后。 

实施例一

(1)将碱化预处理后的丝瓜络纤维置于Co⁶⁰辐照设备中辐照，辐照剂量为10KGy，得到辐照处理丝瓜络；

(2)将步骤(1)辐照后的丝瓜络纤维置于含1.5mmol/L硫酸铜、0.1mol/L硫酸、5%质量比的丙烯酸的水溶液中，氮气保护后，在绝氧条件下置于70℃水浴中，反应时间为5h，得到不同羧基接枝率的丝瓜络纤维；

(3)使用时将步骤(2)得到的接枝改性丝瓜络置于NaoH溶液进行离子交换，取出用清水洗净烘干；

(4)将壳聚糖溶于pH=6的水溶液中，将其涂抹于步骤(1)得到的丝瓜络纤维，烘干后待用；

(5)将经步骤(3)和步骤(4)处理得到的丝瓜络纤维捆绑联结即得新型抗菌阻垢丝瓜络。

实施例二：

(1)将碱化预处理后的丝瓜络纤维置于Co⁶⁰辐照设备中辐照，辐照剂量为10KGy，得到辐照处理丝瓜络；

(2)将步骤(1)辐照后的丝瓜络纤维置于含2mmol/L硫酸铜、0.2mol/L硫酸、10%质量比的丙烯酸的水溶液中，氮气保护后，在绝氧条件下置于70℃水浴中，反应时间为6h，得到不同羧基接枝率的丝瓜络纤维；

(3)使用时将步骤(2)得到的接枝改性丝瓜络置于NaoH溶液进行离子交换，取出用清水洗净烘干；

(4)将壳聚糖溶于pH=6的水溶液中，将其涂抹于步骤(1)得到的丝瓜络纤维，烘干后待用；

(5)将经步骤(3)和步骤(4)处理得到的丝瓜络纤维捆绑联结即得新型抗菌阻垢丝瓜络。

实施例三：

(1)将碱化预处理后的丝瓜络纤维置于Co⁶⁰辐照设备中辐照，辐照剂量为10KGy，得到辐照处理丝瓜络；

(2)将步骤(1)辐照后的丝瓜络纤维置于含2.5mmol/L硫酸铜、0.3mol/L硫酸、15%质量比的丙烯酸的水溶液中，氮气保护后，在绝氧条件下置于70℃水浴中，反应时间为7h，得到不同羧基接枝率的丝瓜络纤维；

(3)使用时将步骤(2)得到的接枝改性丝瓜络置于NaoH溶液进行离子交换，取出用清水洗净烘干；

(4)将壳聚糖溶于pH=6的水溶液中，将其涂抹于步骤(1)得到的丝瓜络纤维，烘干后待用；

(5)将经步骤(3)和步骤(4)处理得到的丝瓜络纤维捆绑联结即得新型抗菌阻垢丝瓜络。

本发明产物的性能实验——吸附、抗菌试验

试验例一

以实施例一产物做吸附实验，将得到的新型抗菌阻垢丝瓜络纤维置于钙离子浓度为800ppm的循环水系统中，循环10h后，取出丝瓜络烘干测试红外波谱图。

图3是反应得到的丝瓜络纤维接枝前、接枝后、吸附后的红外光谱图。如图3所示，丝瓜络接枝前在1700处（羧基吸收峰）无吸收峰，接枝丙烯酸后有非常明显的吸收峰。这表明，丙烯酸接枝到了丝瓜络表面；丝瓜络在吸附后羧基吸收峰向右偏移至1850处（羧酸钙吸收峰），表明钙离子被抗菌阻垢丝瓜络纤维吸附。 

试验例二

以实施例二得到的新型抗菌阻垢丝瓜络纤维做吸附实验，使用HBL-302型循环水泵和2500mL烧杯对10g接枝率约为100%丝瓜络纤维进行工业循环用水的模拟阻垢实验，所测数据见表1。

表1 

初始钙离子浓度（ppm）	循环10h后钙离子浓度（ppm）
		1000	403.4
1500	421.2
		2000	483.7

 由表1得知，丝瓜络阻垢纤维能使高含量钙离子的水溶液钙离子浓度降到自来水钙浓度（300~400ppm）附近，达到阻垢的效果。上述数据还能看出丝瓜络阻垢纤维能将水体中钙离子维持在一定浓度范围内。

试验例三

以实施例三得到的新型抗菌阻垢丝瓜络纤维做抗菌试验，选用工业水中常见的大肠杆菌为实验对象，将大肠杆菌培养于液体培养基培养若干天后，在无菌条件下，用移液枪从含相同液体培养基25mL的锥形瓶中移取0.5mL菌液，做两份样品，一份空白对照，一份加入壳聚糖涂抹的丝瓜络阻垢纤维，放入温度设为37℃的恒温摇床中培养。之后采用紫外分光光度法在595nm处测菌悬液光密度值，来表示细菌浓度，每2小时测一次，持续24小时，得到两组大肠杆菌生长曲线。

图4是不同时间大肠杆菌光密度值，该图说明涂有壳聚糖的丝瓜络阻垢纤维具有明显的抑菌效果；空白对照曲线符合一般细菌的生长曲线，在10~24小时进入了对数生长期；而放入涂抹壳聚糖的丝瓜络阻垢纤维的菌液中的细菌光密度值较低，说明壳聚糖对大肠杆菌具有明显的抑菌效果。 

本实施例中的工艺流程参见图1的本发明的工艺流程示意图。 

图2为本发明中辐照接枝功能化改性丝瓜络的结构示意图。 

Claims (1)

1.一种用于循环水系统的抗菌阻垢丝瓜络的制备方法，其特征在于该方法具有以下的制备过程和步骤：

a.将碱化预处理后的丝瓜络纤维置于Co⁶⁰辐照设备中辐照，辐照剂量为10KGy，得到辐照处理丝瓜络；

b.将步骤a辐照后的丝瓜络纤维置于含1.5~2.5mmol/L硫酸铜、0.1~0.3mol/L硫酸、5%~15%质量比的丙烯酸的水溶液中，氮气保护后，在绝氧条件下置于70℃水浴中，反应时间为5~7h，得到不同羧基接枝率的丝瓜络纤维；

c.使用时将步骤b得到的接枝改性丝瓜络置于NaoH溶液进行离子交换，取出用清水洗净烘干；

d.将壳聚糖溶于pH=6的水溶液中，将其涂抹于步骤a得到的丝瓜络纤维，烘干后待用；

e.将经步骤c和步骤d处理得到的丝瓜络纤维捆绑联结即得新型抗菌阻垢丝瓜络。