CN112021327A - 一种光触媒复合长效消毒剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光触媒复合长效消毒剂及其制备方法，所述消毒剂包括以下质量百分比的组分原料：聚六亚甲基胍0.5～1％、纳米二氧化钛型光触媒0.1～0.3％、柠檬酸1～3％、稳定剂0.1～2％、去离子水93.7～98.3％。本发明利用聚六亚甲基胍与纳米二氧化钛型光触媒特性互补的优势制备光触媒复合长效消毒剂；组分原料中聚六亚甲基胍在水溶液中电离的亲水基能够吸附细菌、病毒，并进入细胞膜，抑制膜内脂质体合成，造成菌体凋亡，达到杀菌消毒效果；纳米二氧化钛型光触媒在整个过程中为光催化反应，非化学反应，其物质不会损失，可以长期作用；本发明的光触媒复合长效消毒剂在可见光的照射下，会产生类似光合作用的光催化反应的物质，不仅保留了良好的杀菌功效，消毒作用时间明显增加。

Description

一种光触媒复合长效消毒剂及其制备方法
技术领域
本发明属于消毒剂技术领域，涉及一种光触媒复合长效消毒剂及其制备方法。
背景技术
消毒剂是指用于杀灭传播媒介上的病原微生物(细菌繁殖体、分枝杆菌、病毒、真菌及其孢子等)，使其达到无害化要求的制剂，使用消毒剂可将病原微生物消灭于人体之外，切断传染病的传播途径，达到控制传染病的目的。按照组分不同，现有的化学消毒剂主要分为无机消毒剂和有机消毒剂两大类，这些消毒剂在日常生产生活中都有着广泛的应用，为人类的生命安全和身体健康做出了重大贡献，然而，随着人们对消毒剂认识的不断加深，现有消毒剂的缺陷也日益凸显。
现有的化学消毒剂中无机消毒剂具有高效杀菌、作用起效快、无残留、对环境污染小等特点，但是大部分无机消毒剂需要现配现用，保存时间短，消毒有效时间短、从而无法在物体表面形成有效的抑菌保护层，同时无机消毒剂大多具有刺激性气味，对消毒物体具有一定的腐蚀作用。有机消毒剂主要是酒精、氯类、酚类、醛类等，这类消毒剂往往具有刺激性强、高氧化、高腐蚀性等特点，使用或存放不当，会带来很大的安全风险；而且有些产品如酚类消毒剂对人体刺激性大，长期接触容易致癌，使用安全性较低。
目前为止，胍类成分很少用于制备消毒剂产品，主要由于其消毒效力较弱，且其灭菌效果不佳，仅对真菌、病毒等具有一定的杀灭作用。正是由于常用化学消毒剂消毒有效作用时间短，且消毒剂成分对人体和环境造成的潜在风险，因此目前亟需提出一种长效的、环保友好型抗菌杀毒消毒剂。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种光触媒复合长效消毒剂及其制备方法，将聚六亚甲基胍和纳米二氧化钛型光触媒结合，特性互补，提供一种安全、高效、长效的复合消毒剂。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种光触媒复合长效消毒剂，所述消毒剂包括以下质量百分比的组分原料：
聚六亚甲基胍0.5～1％；
纳米二氧化钛型光触媒0.1～0.3％；
柠檬酸1～3％；
稳定剂0.1～2％；
去离子水93.7～98.3％。
进一步，所述聚六亚甲基胍包括盐酸聚六亚甲基胍、磷酸聚六亚甲基胍、盐酸聚六亚甲基双胍或磷酸聚六亚甲基双胍中的一种或几种。
进一步，所述稳定剂包括聚乙二醇、聚乙烯吡络烷酮、聚乙烯醇或聚氧乙烯中的一种或几种。
进一步，所述消毒剂包括以下质量百分比的组分原料：
聚六亚甲基胍0.8％；
纳米二氧化钛型光触媒0.2％；
柠檬酸2％；
稳定剂1％；
去离子水96％。
本发明还提供了一种光触媒复合长效消毒剂的制备方法，包括以下操作：
(1)按照以下质量百分比称取各组分原料：
聚六亚甲基胍0.5～1％；
纳米二氧化钛型光触媒0.1～0.3％；
柠檬酸1～3％；
稳定剂0.1～2％；
(2)在搅拌机中将各组分原料混合均匀，过筛得到粉剂原料；
(3)向粉剂原料中加入质量百分比为93.7～98.3％的去离子水，搅拌混合均匀后得到光触媒复合长效消毒剂。
进一步，所述的步骤(2)中在搅拌机中将各组分原料在常温下搅拌混合10～30min。
进一步，所述的步骤(3)中将粉剂原料与去离子水在常温下搅拌混合15～20min，得到光触媒复合长效消毒剂。
本发明还提供一种所述的光触媒复合长效消毒剂在空气消毒、家庭消毒、水果防腐、医疗消毒、水产养殖、污水处理产业中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开了一种光触媒复合长效消毒剂及其制备方法，通过将聚六亚甲基胍和纳米二氧化钛型光触媒结合，进行特性互补；聚六亚甲基胍在水溶液中能产生电离，它的亲水基部分含有强烈的正电性，吸附通常呈负电性的各类细菌、病毒，进入细胞膜，抑制膜内脂质体合成，造成菌体凋亡，达到杀菌消毒效果；由于纳米二氧化钛型光触媒在整个过程中为光催化反应，非化学反应，其物质不会损失，可以长期作用。本发明的光触媒复合长效消毒剂在可见光的照射下，会产生类似光合作用的光催化反应的物质，光触媒复合长效消毒剂经溶解后，不仅保留了良好的杀菌功效，消毒作用时间明显增加。因此，本发明将将聚六亚甲基胍和纳米二氧化钛型光触媒结合，制备了一种安全、高效、长效的复合消毒剂，在确保消毒效果的同时大幅延长其有效作用时间，消毒灭菌效果好，时效长，适用于公共场所、手部、皮肤等环境。
本发明利用聚六亚甲基胍与纳米二氧化钛型光触媒特性互补的优势，制备光触媒复合长效消毒剂。因聚六亚甲基胍、柠檬酸在水溶液状态下可保持优异的消毒效果，但在干燥过程中其性能会逐渐衰减；相反的纳米二氧化钛型光触媒在干燥过程中，其消毒效果逐步提升，并可持续发挥作用，作用时间可延长7～30日，因此，本发明将聚六亚甲基胍和纳米二氧化钛型光触媒结合，得到安全、高效、长效的复合消毒剂，无任何毒副作用，对环境无任何污染，绿色环保。
该光触媒复合长效消毒剂可用于蔬菜、水果的消毒，不影响被消毒物的营养价值，无刺激性，安全可靠；还可用于动物、人体、皮肤消毒时，无不良反应，无刺激性，安全可靠，能够对大肠杆菌、葡萄球菌等病原微生物均具有显著的杀灭作用，在7日后对大肠杆菌、葡萄球菌等病原微生物仍具有显著作用，有效消毒作用时长大幅增加。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细描述，所述是对本发明的解释而不是限定。
一种光触媒复合长效消毒剂，所述消毒剂包括以下质量百分比的组分原料：
聚六亚甲基胍0.8％，聚六亚甲基胍为盐酸聚六亚甲基胍和磷酸聚六亚甲基胍的混合物，盐酸聚六亚甲基胍和磷酸聚六亚甲基胍的质量比为1:1；
纳米二氧化钛型光触媒0.2％；
柠檬酸2％；
稳定剂1％，稳定剂为聚乙二醇和聚乙烯醇的混合物，聚乙二醇和聚乙烯醇的质量比为1:1；
去离子水96％；
按照上述质量百分比称取各组分原料，在搅拌机中将各组分原料混合均匀，搅拌10min后过筛得到粉剂原料；然后向粉剂原料中加入质量百分比为96％的去离子水，搅拌15min后混合均匀后得到光触媒复合长效消毒剂。
本发明提供了一种光触媒复合长效消毒剂，通过将聚六亚甲基胍和纳米二氧化钛型光触媒结合，特性互补，光触媒复合长效消毒剂经溶解后，不仅保留了良好的杀菌功效，消毒作用时间明显增加。因聚六亚甲基胍、柠檬酸在水溶液状态下可保持优异的消毒效果，但在干燥过程中其性能会逐渐衰减；相反的，纳米二氧化钛型光触媒在干燥过程中，其消毒效果逐步提升，并可持续发挥作用，作用时间可延长7～30日，因此，本发明将聚六亚甲基胍和纳米二氧化钛型光触媒结合，得到安全、高效、长效的复合消毒剂，无任何毒副作用，对环境无任何污染，绿色环保。
聚六亚甲基胍，简称PHMG，分子式为(C7H16N3Cl)n，是一种环保型高分子聚合物杀菌消毒剂，具有广谱杀菌、有效浓度低、作用速度快、性质稳定、易溶于水的优良性能，可在常温下使用。无副作用、无腐蚀性、无色、无味、无毒、不燃、不爆、使用安全，运输方便。相对醛类、酚类、季铵盐类、氯类、碘类、醇类消毒剂更为安全环保，是目前最佳的消毒剂之一。聚六亚甲基胍为多胍类高分子聚合物，在水溶液中能产生电离，它的亲水基部分含有强烈的正电性，吸附通常呈负电性的各类细菌、病毒，进入细胞膜，抑制膜内脂质体合成，造成菌体凋亡，达到杀菌消毒效果。
纳米二氧化钛型光触媒主要成分为TiO2，该物质在物理和化学上都非常稳定，广泛应用于食品、日用品、化妆品等多个领域。纳米二氧化钛型光触媒在可见光的照射下，会产生类似光合作用的光催化反应的物质，该物质将空气中的水或氧气催化成氧化能力极强的羟基自由基(-OH)和超氧阴离子(O2 -)等活性基团，这些活性基团具有超强的氧化性，可强效分解各种具有不稳定化学键的有机化合物和部分无机物，并可破坏细菌的细胞膜和凝固病毒的蛋白质载体，达到杀菌消毒的效果。由于二氧化钛在整个过程中为光催化反应，非化学反应，其物质不会损失，可以长期作用。
因此，本发明利用聚六亚甲基胍与纳米二氧化钛型光触媒特性互补的优势制备光触媒复合长效消毒剂；组分原料中聚六亚甲基胍在水溶液中电离的亲水基能够吸附细菌、病毒，并进入细胞膜，抑制膜内脂质体合成，造成菌体凋亡，达到杀菌消毒效果；纳米二氧化钛型光触媒在整个过程中为光催化反应，非化学反应，其物质不会损失，可以长期作用；本发明的光触媒复合长效消毒剂在可见光的照射下，会产生类似光合作用的光催化反应的物质，不仅保留了良好的杀菌功效，消毒作用时间明显增加。
本发明还提供了一种光触媒复合长效消毒剂的制备方法，包括以下操作：
(1)按照以下质量百分比称取各组分原料：
聚六亚甲基胍0.5～1％；
纳米二氧化钛型光触媒0.1～0.3％；
柠檬酸1～3％；
稳定剂0.1～2％；
在搅拌机中将各组分原料混合均匀，过筛得到粉剂原料；
向粉剂原料中加入质量百分比为93.7～98.3％的去离子水，搅拌混合均匀后得到光触媒复合长效消毒剂。
其中，所述的步骤(2)中在搅拌机中将各组分原料在常温下搅拌混合10～30min。所述的步骤(3)中将粉剂原料与去离子水在常温下搅拌混合15～20min，得到光触媒复合长效消毒剂。
对本发明制得的光触媒复合长效消毒剂进行性能测试试验：
一、微生物杀灭试验
将本发明制得的光触媒复合长效消毒剂对大肠杆菌、白色念珠菌、金黄色葡萄球菌试验菌株进行作用。
杀菌试验为悬液试验，试验温度20±1℃，试验重复三次，试验结果如表1、表2、表3所示。
表1光触媒复合长效消毒剂对大肠杆菌的杀灭效果
Figure BDA0002685995010000071
光触媒复合长效消毒剂对大肠杆菌的杀灭试验结果参见表1，本发明制备的光触媒复合长效消毒剂，其浓度为：纳米二氧化钛型光触媒0.2％；柠檬酸2％；稳定剂1％，稳定剂为聚乙二醇和聚乙烯醇的混合物，聚乙二醇和聚乙烯醇的质量比为1:1；去离子水96％。将本发明制备的光触媒复合长效消毒剂对大肠杆菌进行杀菌作用，阳性对照组平均生长菌落对数值为7.38(7.30～7.45)，阴性对照组无菌生长。
表2光触媒复合长效消毒剂对金黄色葡萄球菌的杀灭效果
Figure BDA0002685995010000072
光触媒复合长效消毒剂对金黄色葡萄球菌的杀灭试验结果参见表2，本发明制备的光触媒复合长效消毒剂，其浓度为：纳米二氧化钛型光触媒0.2％；柠檬酸2％；稳定剂1％，稳定剂为聚乙二醇和聚乙烯醇的混合物，聚乙二醇和聚乙烯醇的质量比为1:1；去离子水96％。将本发明制备的光触媒复合长效消毒剂对金黄色葡萄球菌试验菌株进行杀菌作用，阳性对照组平均生长菌落对数值7.43(7.34～7.51)，阴性对照组无菌生长。
表3光触媒复合长效消毒剂对白色念珠菌的杀灭效果
Figure BDA0002685995010000073
光触媒复合长效消毒剂对白色念珠菌的杀灭试验结果参见表3，本发明制备的光触媒复合长效消毒剂，其浓度为：纳米二氧化钛型光触媒0.2％；柠檬酸2％；稳定剂1％，稳定剂为聚乙二醇和聚乙烯醇的混合物，聚乙二醇和聚乙烯醇的质量比为1:1；去离子水96％。将本发明制备的光触媒复合长效消毒剂对白色念珠菌进行杀菌作用，阳性对照组平均生长菌落对数值7.40(7.36～7.51)，阴性对照组无菌生长。
试验结果表明：本发明制备的光触媒复合长效消毒剂对大肠杆菌(8099)、金黄色葡萄球菌(ATCC6538)的杀灭对数值可达到5.00以上，对白色念珠菌(ATCC10231)的杀灭对数值可达到4.00以上，具有很强的杀灭作用，符合《消毒技术规范》2002版的相关要求。
二、皮肤消毒试验
将本发明制得的光触媒复合长效消毒剂对金黄色葡萄球菌(ATCC6538)试验菌株进行作用。
杀菌试验为悬液试验，试验温度20±1℃，试验重复三次。
在受试者前臂中段互相充分对搓后使用无菌棉将原液横向往返涂擦后，对左前臂内侧进行采样，作为阳性对照组样本。
再用光触媒复合长效消毒剂对受试者右前臂中段进行消毒，作用时间3min。消毒后用中和剂代替原液，对右前臂内侧表面残留的自然菌采样，作为试验组样本。
将未用过的同批采样液、原液各1.0ml、棉拭2份作为阴性对照组样本，试验结果见表4、表5。表4、表5中的光触媒复合长效消毒剂，其浓度为纳米二氧化钛型光触媒0.2％；柠檬酸2％；稳定剂1％，稳定剂为聚乙二醇和聚乙烯醇的混合物，聚乙二醇和聚乙烯醇的质量比为1:1；去离子水96％。
表4金黄色葡萄球菌中和剂鉴定试验结果
Figure BDA0002685995010000081
Figure BDA0002685995010000091
表5光触媒复合长效消毒剂对皮肤消毒现场试验结果
样本序号 对照组菌落数 试验组菌落数 杀灭对数值
1 1400 60 1.37
2 950 50 1.28
3 1000 40 1.40
4 980 40 1.39
5 1200 50 1.38
6 1300 40 1.51
7 1100 50 1.34
8 850 40 1.38
9 940 50 1.27
10 1150 40 1.46
表4中，A、B、C分别代表阳性对照组样本、试验组样本、阴性对照组样本，各组生长菌落数如表4所示。从表5的试验结果可知，采用本发明制备的光触媒复合长效消毒剂作用3min后，对人前臂内侧皮肤表面自然菌的平均杀灭对数值大于1.00。阴性对照组同批中和剂、原液、棉拭无菌生长。
三、其它表面消毒试验
将本发明制得的光触媒复合长效消毒剂对金黄色葡萄球菌(ATCC6538)试验菌株进行作用。
杀菌试验为悬液试验，试验温度20±1℃，试验重复三次。
使用无菌棉将原液对木质桌面25cm2一区域涂抹采样，适当稀释后，作为阳性对照组样本。
再用光触媒复合长效消毒剂对木质桌面进行消毒，使用无菌棉对消毒区域采样，作为试验组样本。
将未用过的同批采样液、原液各1.0ml、棉拭2份作为阴性对照组样本，试验结果见表6、表7。
表6金黄色葡萄球菌中和剂鉴定试验结果
Figure BDA0002685995010000101
表7光触媒复合长效消毒剂对其它表面消毒现场试验结果
Figure BDA0002685995010000102
Figure BDA0002685995010000111
表6中，A、B、C分别代表阳性对照组样本、试验组样本、阴性对照组样本，各组生长菌落数如表6所示。从表7的试验结果可知，光触媒复合长效消毒剂作用3min后，对人前臂内侧皮肤表面自然菌的平均杀灭对数值大于1.00。阴性对照组同批中和剂、原液、棉拭无菌生长。
四、空气消毒试验
将本发明制得的光触媒复合长效消毒剂向空气中喷洒消毒作用1h，试验结果表明：本发明制得的光触媒复合长效消毒剂对白色葡萄球菌的杀灭率均大于99.99％，如此反复3次试验，杀灭率均大于99.99％。
五、有效作用时长实验
将本发明制得的光触媒复合长效消毒剂对菜叶作用10min，正常室内光照条件下作用8小时后，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌进行测试；试验结果表明：本发明制得的光触媒复合长效消毒剂在8小时后对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的杀灭率均大于99.99％，仍具有显著作用，说明本发明提供的光触媒复合长效消毒剂的消毒灭菌有效作用时间长。
将本发明制得的光触媒复合长效消毒剂作用10min，正常室内光照条件下作用72小时后，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌进行测试；试验结果表明：本发明制得的光触媒复合长效消毒剂在72小时后对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的杀灭率均大于99.99％，仍具有显著作用，说明本发明提供的光触媒复合长效消毒剂的消毒灭菌有效作用时间长。
将本发明制得的光触媒复合长效消毒剂作用10min，正常室内光照条件下作用7日后，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌进行测试；试验结果表明：本发明制得的光触媒复合长效消毒剂在7日后对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌的杀灭率均大于99.99％，仍具有显著作用，说明本发明提供的光触媒复合长效消毒剂的消毒灭菌有效作用时间长。
由于纳米二氧化钛型光触媒在整个过程中为光催化反应，非化学反应，其物质不会损失，可以长期作用。本发明的光触媒复合长效消毒剂在可见光的照射下，会产生类似光合作用的光催化反应的物质，光触媒复合长效消毒剂经溶解后，不仅保留了良好的杀菌功效，消毒作用时间明显增加。
本发明还提供一种所述的光触媒复合长效消毒剂在空气消毒、家庭消毒、水果防腐、医疗消毒、水产养殖、污水处理产业中的应用。本发明光触媒复合长效消毒剂可用于空气消毒，也可用与家庭消毒，如对蔬菜、水果消毒时，不影响被消毒物的营养价值，无刺激性，安全可靠；本发明还可用于医疗消毒，作用于动物、人体、皮肤消毒时，无不良反应，无刺激性，安全可靠；还可用于水产养殖、污水处理产业中的消毒灭菌，应用广泛，无任何毒副作用，对环境无任何污染，绿色环保。
由以上技术方案，本发明提供了一种光触媒复合长效消毒剂及其制备方法，通过将聚六亚甲基胍和纳米二氧化钛型光触媒结合，进行特性互补；聚六亚甲基胍在水溶液中能产生电离，它的亲水基部分含有强烈的正电性，吸附通常呈负电性的各类细菌、病毒，进入细胞膜，抑制膜内脂质体合成，造成菌体凋亡，达到杀菌消毒效果；由于纳米二氧化钛型光触媒在整个过程中为光催化反应，非化学反应，其物质不会损失，可以长期作用。本发明的光触媒复合长效消毒剂在可见光的照射下，会产生类似光合作用的光催化反应的物质，光触媒复合长效消毒剂经溶解后，不仅保留了良好的杀菌功效，消毒作用时间明显增加。因此，本发明将将聚六亚甲基胍和纳米二氧化钛型光触媒结合，制备了一种安全、高效、长效的复合消毒剂，在确保消毒效果的同时大幅延长其有效作用时间，消毒灭菌效果好，时效长，适用于公共场所、手部、皮肤等环境。
本发明利用聚六亚甲基胍与纳米二氧化钛型光触媒特性互补的优势，制备光触媒复合长效消毒剂。因聚六亚甲基胍、柠檬酸在水溶液状态下可保持优异的消毒效果，但在干燥过程中其性能会逐渐衰减；相反的纳米二氧化钛型光触媒在干燥过程中，其消毒效果逐步提升，并可持续发挥作用，作用时间可延长7～30日，因此，本发明将聚六亚甲基胍和纳米二氧化钛型光触媒结合，得到安全、高效、长效的复合消毒剂，无任何毒副作用，对环境无任何污染，绿色环保。
该光触媒复合长效消毒剂可用于蔬菜、水果的消毒，不影响被消毒物的营养价值，无刺激性，安全可靠；还可用于动物、人体、皮肤消毒时，无不良反应，无刺激性，安全可靠，能够对大肠杆菌、葡萄球菌等病原微生物均具有显著的杀灭作用，在7日后对大肠杆菌、葡萄球菌等病原微生物仍具有显著作用，有效消毒作用时长大幅增加。
以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种光触媒复合长效消毒剂，其特征在于，所述消毒剂包括以下质量百分比的组分原料：
聚六亚甲基胍0.5～1％；
纳米二氧化钛型光触媒0.1～0.3％；
柠檬酸1～3％；
稳定剂0.1～2％；
去离子水93.7～98.3％。
2.根据权利要求1所述的光触媒复合长效消毒剂，其特征在于，所述聚六亚甲基胍包括盐酸聚六亚甲基胍、磷酸聚六亚甲基胍、盐酸聚六亚甲基双胍或磷酸聚六亚甲基双胍中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的光触媒复合长效消毒剂，其特征在于，所述稳定剂包括聚乙二醇、聚乙烯吡络烷酮、聚乙烯醇或聚氧乙烯中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的光触媒复合长效消毒剂，其特征在于，所述消毒剂包括以下质量百分比的组分原料：
聚六亚甲基胍0.8％；
纳米二氧化钛型光触媒0.2％；
柠檬酸2％；
稳定剂1％；
去离子水96％。
5.一种光触媒复合长效消毒剂的制备方法，其特征在于，包括以下操作：
(1)按照以下质量百分比称取各组分原料：
聚六亚甲基胍0.5～1％；
纳米二氧化钛型光触媒0.1～0.3％；
柠檬酸1～3％；
稳定剂0.1～2％；
(2)在搅拌机中将各组分原料混合均匀，过筛得到粉剂原料；
(3)向粉剂原料中加入质量百分比为93.7～98.3％的去离子水，搅拌混合均匀后得到光触媒复合长效消毒剂。
6.根据权利要求5所述的光触媒复合长效消毒剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤(2)中在搅拌机中将各组分原料在常温下搅拌混合10～30min。
7.根据权利要求5所述的光触媒复合长效消毒剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤(3)中将粉剂原料与去离子水在常温下搅拌混合15～20min，得到光触媒复合长效消毒剂。
8.一种如权利要求1-4任一项所述的光触媒复合长效消毒剂在空气消毒、家庭消毒、水果防腐、医疗消毒、水产养殖、污水处理产业中的应用。
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