CN111493091B

CN111493091B - 一种消毒剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN111493091B
Application number: CN202010462813.8A
Authority: CN
Inventors: 王建梅; 李艳; 侯延进; 陈成敏; 田寒梅
Original assignee: Energy Research Institute of Shandong Academy of Sciences
Current assignee: Energy Research Institute of Shandong Academy of Sciences
Priority date: 2020-05-27
Filing date: 2020-05-27
Publication date: 2022-03-11
Anticipated expiration: 2040-05-27
Also published as: CN111493091A

Abstract

本发明提供一种消毒剂及其制备方法和应用，所述消毒剂为凝胶状，以水为溶剂，包含或由以下原料配制：10‑30wt％次氯酸钠、2‑10wt％聚乙烯醇，其余为添加剂。本发明的消毒剂具有较高的稳定性，能够实现有效氯的持续有效缓慢的释放，具有较好的空气消毒效果，尤其对于空气中的悬浮细菌和/或病毒具有较好的消杀作用。而且，本发明的消毒剂使用方法简单、方便。

Description

一种消毒剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及消毒剂技术领域，具体涉及一种消毒剂及其制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

含氯消毒剂是一种公认的，应用最为广泛的一类化学消毒剂。具有杀菌谱广、高效、速效、低毒、价格低廉、使用方便等优点。目前，次氯酸钠是最常用的含氯消毒剂，国内的84消毒液以次氯酸钠为主要有效成分，在日常生活以及重大疫情(如非典和新型冠状病毒疫情)中发挥了很大作用。

次氯酸钠为强氧化剂，易分解，反应速率受环境、pH值、温度、酸碱度、金属离子等多种因素影响。目前的84消毒剂产品为液体状，保存和运输过程不方便且不稳定，使用时有效氯释放速率不可控，更为关键的是84消毒剂仅能消毒沉降到物体表面的细菌和/或病毒，而对于长期悬浮在空中的悬浮细菌和/或病毒效果不佳。

聚乙烯醇(PVA)形成凝胶后可将微生物截留在凝胶表面，从而实现截留微生物或固定微生物的目的，因而近年来受到广泛关注，但利用该方法截留微生物的容量有限，因为微生物难以进入到凝胶内部而只能截留在凝胶表面，并且对于空气中微生物的固定能力比较微弱。

常用的空气消毒的方法包括喷洒消毒液比如过氧乙酸消毒液、二氧化氯溶液、次氯酸钠溶液等，但该方法消毒时间过短，消毒质量不高；还包括熏醋、紫外灯、臭氧消毒机等方式，但这些方式使用起来不方便，而且往往只能起到短时间的消毒效果，对于长时间滞留在空气中的悬浮细菌和/或病毒作用力有限。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种消毒剂及其制备方法和应用。本发明的消毒剂以次氯酸钠为有效成分，将次氯酸钠存储于PVA水凝胶结构中，实现了次氯酸钠的稳定性，并且通过使用时接触空气实现氯的有效缓慢的释放，从而有效持久的实现室内消毒，尤其实现针对室内悬浮细菌和/或病毒的消杀作用。

具体地，本发明的技术方案如下所述：

在本发明的第一方面，提供了一种消毒剂，其以水为溶剂，包含或由以下原料配制得到：10-30wt％次氯酸钠、2-10wt％聚乙烯醇，10-60wt％添加剂，其余为水。各原料成分的百分比之和≤100％。

进一步地，所述消毒剂由以下原料组成：10-25wt％次氯酸钠、3-7wt％聚乙烯醇，14-40wt％添加剂，其余为水。各原料成分的质量百分比之和为100％。

其中，所述聚乙烯醇的醇解度为85-99％，分子量为3-15万Da；所述添加剂为乙二醇和/或丙三醇。

进一步地，所述聚乙烯醇的醇解度为95-99％，分子量为7-13万Da，所述添加剂为乙二醇。

在一种较为优选的实施方式中，所述消毒剂以水为溶剂，由5wt％聚乙烯醇、15wt％次氯酸钠和质量百分比浓度为30％的乙二醇配制得到。

为防止水中离子对凝胶状态的影响，本发明所述溶剂水优选为去离子水。

本发明所述的消毒剂为凝胶状消毒剂，次氯酸钠存储(固定)在聚乙烯醇丰富的网格结构中(或者说填充在聚乙烯醇的凝胶孔隙内)，降低了次氯酸钠免受外界温度、湿度、pH等环境变化的影响程度，使得次氯酸钠的稳定性大大提高。利用空气(尤其二氧化碳)通过气固传质原理经过外扩散、内扩散以及表面扩散的传质过程与存储于凝胶结构中的次氯酸钠接触并发生反应，同时以上过程的逆过程将产生的氯气释放到空气中，从而实现有效氯的持续、缓慢释放的过程，能够实现持续、有效的消毒作用，尤其适合室内消毒，特别是对室内悬浮细菌和/或病毒的消毒效果显著。以及，本发明的消毒剂中添加有乙二醇作为保湿剂，可有效保持消毒剂的凝胶水润状态，延长消毒剂的使用时间。

本发明中空气与上述第一方面中所述的消毒剂接触后涉及的相关反应如下所示：

NaClO+H₂O+CO₂→HClO+NaHCO₃

HClO→HCl+[O]

HClO+HCl→Cl₂+H₂O

一方面，二氧化碳进入凝胶中，与次氯酸钠反应生成次氯酸，次氯酸进一步分解生成具有极强氧化性的新生态氧[O]，次氯酸和[O]均能实现对沉降到凝胶上的菌体和/或病毒的消杀；另一方面，产生的氯气可控缓慢的释放到空气中，又与空气中的水分反应生成次氯酸，实现对空气中菌体和/或病毒的持久消杀。

在本发明的第二方面，提供了一种制备上述第一方面中所述的消毒剂的方法，其包括：将次氯酸钠、聚乙烯醇和添加剂的混合溶液封装后放到冷冻环境中冷冻，然后于室温下松弛，重复该冷冻-松弛过程直至得到凝胶状物质，即得，所得消毒剂封装保存。

在本发明的实施方式中，所述方法包括：将聚乙烯醇加入到去离子水中，室温搅拌后升温至80-95℃搅拌至完全溶解，得到聚乙烯醇溶液，冷却至室温备用；将次氯酸钠和添加剂加入到去离子水中搅拌至完全溶解，将该溶液与聚乙烯醇溶液混合均匀后封装，放置于冷冻环境中冷冻，然后于室温下松弛，重复该冷冻-松弛过程直至得到凝胶状物质，封装保存。

在本发明所述的方法中，所述冷冻温度为≤-20℃，在冷冻状态下保温12-72h；所述室温松弛进行3-36h；重复冷冻-松弛过程至少2次。

在一些实施方式中，所述冷冻温度为≤-20℃，在冷冻状态下保温20-48h；所述室温松弛进行10-20h；重复冷冻-松弛过程3-5次。在该条件下能够保证完全冷冻、完全松弛，时间过长不会增加更有益的效果。冷冻-松弛的次数对产品的结构有影响，次数越多形成的凝胶网络越稳定，一般至少2次，优选3-5次，循环次数过少则凝胶产品不稳定，放置过程中PVA会溶解。冷冻-松弛过程中，冷冻温度在不高于零下20℃即可得到较好的凝胶状物质。

在本发明的实施方式中，将聚乙烯醇完全溶解后再与完全溶解后的次氯酸钠和添加剂混合均匀的操作，更有利于维持次氯酸钠的稳定性以及次氯酸钠在凝胶状消毒剂中的均匀分散(次氯酸钠能够更好更均匀的固定在PVA形成的网格结构中)，从而使得使用时有效氯的释放更为均匀可控。

本发明所述方法中提到的“封装”是指使原料混合溶液与环境分隔开来，从而实现溶液与空气隔绝的效果，因此，能够实现所述效果且对溶液的稳定性不产生影响的封装方式都是可接受的，比如将混合溶液灌注到能够密合灌注口的容器内；比如将混合溶液置于含有开口的容器内，然后采用封装膜将开口封闭，等等。并且，所述封装可实现避光的效果。

在本发明的第三方面，本发明提供了一种消毒系统，该系统内包括上述第一方面中所述的消毒剂、盛装所述消毒剂的具有开口的内盒、将消毒剂封闭在内盒的封装膜(封装膜覆盖内盒开口，将消毒剂封闭在内盒内)、以及可以与内盒实现密封扣合的外盖；其中，所述外盖上设置有多个孔；所述孔均匀分布在外盖表面。

使用时，将外盖取下，去除内盒开口处的封闭膜，再将外盖与内盒密封扣合。

在本发明所述的实施方式中，所述消毒剂可以为块状凝胶或球状凝胶，所述盛装消毒剂的内盒可根据消毒剂的形状进行选择；所述块状凝胶或球状凝胶可以多块或多颗盛装于同一盒内或分装于不同盒内。

在本发明的第四方面，提供了上述第一方面中所述的消毒剂或上述第三方面中所述的消毒系统在室内空气消毒领域中的应用；其中，所述室内空气消毒的对象优选为室内悬浮细菌和/或病毒。

优选地，所述消毒剂或消毒系统的应用环境为：所述室内温度为18-35℃，室内湿度为50-80％。在本发明的实施方式中，湿度不足时，可采用水喷雾的方式(比如使用加湿器或其他水汽生成装置制造足够的湿气)。

在本发明的第五方面，提供了一种消毒室内悬浮细菌和/或病毒的方法，其包括将上述第一方面所述的消毒剂放置于室内，使消毒剂与室内空气接触；

或者，将上述第三方面所述的消毒系统放置于室内，去除内盒上的封装膜，使消毒剂通过外盖上的孔与室内空气接触；

消毒剂与空气接触后实现氯气的可控缓慢释放。

优选地，所述室内温度为18-35℃，室内湿度为50-80％。在本发明的实施方式中，湿度不足时，可采用水喷雾的方式(比如使用加湿器或其他水汽生成装置制造足够的湿气)。

相较于现有技术，本发明的技术方案具有以下有益效果：

不同于现有技术中采用凝胶固定或捕捉或自然沉降并进一步消杀微生物的技术，以及喷洒次氯酸钠消杀细菌和/或病毒的技术，本发明的消毒剂除具有较高的稳定性外，能够将次氯酸钠均匀固定在聚乙烯醇丰富的网格结构中，保证了次氯酸钠免受环境变化的影响而维持稳定性，当空气与凝胶接触、经过气固传质过程与次氯酸钠接触后产生氯气，进而经过上述过程的逆过程将氯气持续、有效、可控由凝胶释放到空气中，继而与潮湿空气中的水分接触产生有效氯从而实现较好的空气消毒效果，尤其对于空气中的悬浮细菌和/或病毒具有较好的消杀作用。而且，本发明的消毒剂使用方法简单、方便，能够实现长期、持续有效的消毒作用，利于推广使用。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。

除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。本发明所使用的试剂或原料均可通过常规途径购买获得，如无特殊说明，本发明所使用的试剂或原料均按照本领域常规方式使用或者按照产品说明书使用。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。

实施例1

配制聚乙烯醇和次氯酸钠混合溶液，其中聚乙烯醇为5wt％，次氯酸钠15wt％，乙二醇30wt％。

具体配置方法为：称量5g聚乙烯醇(醇解度98％，分子量7万)，15g次氯酸钠，30g乙二醇，50g去离子水。将聚乙烯醇加入到30g去离子水中，室温搅拌12h后，95℃搅拌10h至完全溶解，冷却至室温备用。将次氯酸钠、乙二醇加入到剩余的20g去离子水中搅拌至完全溶解。把聚乙烯醇溶液和次氯酸钠溶液混合均匀，灌装到塑料盒中，封装后置于零下20℃的冷冻室冷冻20h，取出室温松弛10h，重复该过程3次，得到次氯酸钠水凝胶。将塑料盒放于外盒包装，外盒盖子表面设计有均匀的气体挥发孔。使用时，将内盒的密封膜去掉，盖外盖。

在约20立方米的房间内进行测试(测试时间＞30天)，室内温度25℃，湿度55％。将装有消毒剂的盒子放在房间中间桌上，对有效氯、屋内金黄葡萄球菌杀菌效果进行定时测试。将采样器放置在室内1.0m高处对房间内空气进行采样，将所有采样平板置于37℃培养箱培养48h，计算灭杀对数值，计算方法依据《消毒技术规范》(2002)版中的规定。依据《消毒技术规范》(2002)版的判定标准，每次试验的杀灭对数值均≥3为消毒合格。

测试结果如表1所示。

表1

实施例2

配制聚乙烯醇和次氯酸钠混合溶液，其中聚乙烯醇质量百分比为7％，次氯酸钠25％，乙二醇27％。

具体配置方法为：称量7g聚乙烯醇(醇解度98％，分子量7万)，25g次氯酸钠，27g乙二醇，41g去离子水。将聚乙烯醇加入到30g去离子水中，室温搅拌12h后，95℃搅拌10h至完全溶解，冷却至室温备用。将次氯酸钠、乙二醇加入到剩余的11g去离子水中搅拌至完全溶解。把聚乙烯醇溶液和次氯酸钠溶液混合均匀，灌装到塑料盒中，封装后置于零下20℃的冷冻室冷冻20h，取出室温松弛10h，重复该过程3次，得到次氯酸钠水凝胶。将塑料盒放于外盒包装，外盒盖子表面设计有均匀的气体挥发孔。使用时，将内盒的密封膜去掉，盖外盖。

在约20立方米的房间内进行测试(测试时间＞30天)，室内温度25℃，湿度55％。将装有消毒剂的盒子放在房间中间桌上，对有效氯、屋内金黄葡萄球菌杀菌效果进行定时测试。测试方法同实施例1。

测试结果如表2所示。

表2

实施例3

配制聚乙烯醇和次氯酸钠混合溶液，其中聚乙烯醇质量百分比为5％，次氯酸钠15％。

具体配置方法为：称量5g聚乙烯醇(醇解度98％，分子量7万)，15g次氯酸钠，80g去离子水。将聚乙烯醇加入到50g去离子水中，室温搅拌12h后，95℃搅拌10h至完全溶解，冷却至室温备用。将次氯酸钠加入到剩余的30g去离子水中搅拌至完全溶解。把聚乙烯醇溶液和次氯酸钠溶液混合均匀，灌装到塑料盒中，封装后置于零下20℃的冷冻室冷冻20h，取出室温松弛10h，重复该过程3次，得到次氯酸钠水凝胶。将塑料盒放于外盒包装，外盒盖子表面设计有均匀的气体挥发孔。使用时，将内盒的密封膜去掉，盖外盖。

测试结果如表3所示。

表3

1天

2天

4天

8天

15天

30天

外观

湿润

干裂

气味

有氯味

无氯味

有效氯(mg/L)

～300

--

杀灭对数值

>3

<3

--

对比例：

购买市售84消毒液，其性状及组分如下：淡黄色液体，主要成分为次氯酸钠。按照1:1000的比例稀释后，用喷雾设备对房间进行灭菌5min，然后对屋内金黄葡萄球菌杀菌效果进行定时测试，取样培养，检测分析，按照实施例1的方法计算灭菌对数值，结果喷雾灭菌结束后立即进行检测灭菌对数值>3；6小时后再次取样培养检测分析，灭菌对数值为>3；1天后再次取样培养检测分析，灭菌对数值<3。

采用与上述同样的方法，利用喷雾设备对房间进行灭菌15min，然后对屋内金黄葡萄球菌杀菌效果进行定时测试，取样培养，检测分析，按照实施例1的方法计算灭菌对数值，结果喷雾灭菌结束后立即进行检测灭菌对数值>3；6小时后再次取样培养检测分析，灭菌对数值>3；1天后再次取样培养检测分析，灭菌对数值<3。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种消毒剂，其以水为溶剂，由以下原料配制：10-30wt%次氯酸钠、2-10wt%聚乙烯醇，10-60wt%添加剂；所述添加剂为乙二醇和/或丙三醇；

其制备方法包括：将聚乙烯醇加入到去离子水中，室温搅拌后升温至80-95℃搅拌至完全溶解，得到聚乙烯醇溶液，冷却至室温备用；将次氯酸钠和添加剂加入到去离子水中搅拌至完全溶解，将该溶液与聚乙烯醇溶液混合均匀后封装，放置于冷冻环境中冷冻，然后于室温下松弛，重复该冷冻-松弛过程直至得到凝胶状物质，封装保存。

2.根据权利要求1所述的消毒剂，其特征在于，由以下原料组成：10-25wt%次氯酸钠、3-7wt%聚乙烯醇，14-40wt%添加剂，其余为水。

3.根据权利要求1或2所述的消毒剂，其特征在于，所述聚乙烯醇的醇解度为85-99%，分子量为3-15万Da。

4.根据权利要求1或2所述的消毒剂，其特征在于，所述消毒剂为凝胶状消毒剂。

5.根据权利要求1所述的消毒剂，其特征在于所述冷冻温度为≤-20℃，在冷冻状态下保温12-72h；所述室温松弛进行3-36h；重复冷冻-松弛过程至少2次。

6.根据权利要求1所述的消毒剂，其特征在于，所述冷冻温度为≤-20℃，在冷冻状态下保温20-48h；所述室温松弛进行10-20h；重复冷冻-松弛过程3-5次。

7.一种消毒系统，其包括权利要求1至6中任一项所述的消毒剂、盛装所述消毒剂的内盒、将消毒剂封闭在内盒的封装膜、以及可以与内盒实现密封扣合的外盖；其中，所述内盒具有开口，封装膜覆盖内盒开口；所述外盖上设置有多个孔。

8.权利要求1至6中任一项所述的消毒剂或权利要求7所述的消毒系统在空气消毒领域中的应用。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述空气消毒的对象为室内悬浮细菌和/或病毒。

10.一种消毒室内悬浮细菌和/或病毒的方法，其包括将权利要求1至6中任一项所述的消毒剂放置于室内，使消毒剂与室内空气接触；

或者，将权利要求7所述的消毒系统放置于室内，去除内盒上的封装膜，使消毒剂通过外盖上的孔与室内空气接触。