CN112167259B - 一种氧化性杀菌剂、制备方法及其应用 - Google Patents

一种氧化性杀菌剂、制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本申请涉及水处理用杀菌剂的领域，具体公开了一种氧化性杀菌剂、制备方法及其应用，氧化性杀菌剂，由以下原料制成：次氯酸钠溶液、共混液和增强剂，所述共混液由尿素和氢溴酸溶液组成，所述次氯酸钠溶液、共混液和增强剂的质量比为（2‑5）:（0.6‑1.5）:（0‑0.5）；其制备方法包括以下步骤：步骤一：制备共混液；步骤二：按比例将共混液与其他原料进行混合制得杀菌剂。本申请的氧化性杀菌剂可用于工业循环水系统中，其具有杀菌性能佳，用量少的优点。

Description

一种氧化性杀菌剂、制备方法及其应用
技术领域
本申请涉及水处理用杀菌剂的领域，更具体地说，它涉及一种氧化性杀菌剂、制备方法及其应用。
背景技术
在工业循环水系统中，以异养菌的生长繁殖速度最快，数量也最多，这类细菌能产生致密的黏液，形成生物黏泥，对循环水的危害极大。
硫酸盐还原菌在土壤、海水和淡水中广泛存在，其很适应在冷却水系统中繁殖生长，硫酸盐还原菌为厌氧型细菌，常生存在异养菌形成的黏泥及硫氧化细菌的沉积物之下，而且在有氧条件下，硫酸盐还原菌仅失去繁殖能力，但并不死亡。一旦再次进入厌氧环境，则可重新获得繁殖能力。硫酸盐还原菌体内有一种过氧化氢酶，能将硫酸盐还原成硫化氢，从中获得生存的能量，而在循环冷却水中，硫酸根既可以是天然存在的，也可以是由于加硫酸控制冷却水pH值时引入或者含硫化合物泄漏时进入，因此硫酸盐还原菌在循环水系统中顽固又难除。其代谢生成的硫化氢对金属设备的腐蚀速度是相当惊人的，尤其是在高COD或有机物泄漏的循环水系统中，硫酸盐还原菌的存在可进一步加快金属腐蚀，发生腐蚀事故。
目前，在工业水处理过程中，一般采用氧化性杀菌剂来控制水中的菌、藻，而次氯酸盐是一种广泛应用于工业水处理和城市污水处理的氧化性杀菌剂。作为循环水杀菌剂，次氯酸盐本身的杀菌效率很低，但次氯酸盐与水反应生成的次氯酸，其杀菌效率比次氯酸盐高出20倍以上，但由于工业循环水的pH范围一般控制在8.0-8.8，在此范围内次氯酸盐的杀菌效率大幅度下降，从而大量消耗杀菌剂；在高COD的循环水系统中，杀菌剂的消耗量很大，而在有机物泄漏的循环水系统中，次氯酸盐又容易与泄漏物质进行反应，使杀菌剂失效，从而大量消耗杀菌剂。
因此，市面上亟需一种对高COD和出现工艺泄漏的循环水系统具有良好杀菌作用、且所需剂量低的杀菌剂。
发明内容
为提高在高COD和出现工艺泄漏的循环水系统中的杀菌效果，同时减少杀菌剂的用量，本申请提供一种氧化性杀菌剂、制备方法及其应用。
第一方面，本申请提供一种氧化性杀菌剂，采用如下的技术方案：
一种氧化性杀菌剂，由以下原料制成：次氯酸钠溶液、共混液和增强剂，所述共混液由尿素和氢溴酸溶液组成，所述次氯酸钠溶液、共混液和增强剂的质量比为(2-5):(0.6-1.5):(0-0.5)。
通过采用上述技术方案，尿素和氢溴酸和次氯酸钠反应生成NHBrCONH2；其反应机理如下：
2NaClO+2NH2CONH2+2HBr→2NaCl+2NHBrCONH2+H2O
生成的NHBrCONH2不仅能抑制异养菌和硫酸根还原菌的生长与繁殖，还具有较强的剥离性，即能够渗透至细胞内，对细菌进行灭活，同时还将细菌剥离出来，从而使得杀死的细菌随循环水除掉，防止循环水内形成生物黏泥，杀菌性能佳。NHBrCONH2在碱性条件下稳定存在，不会造成不必要的损耗，从而减少杀菌剂的用量。在工艺出现泄漏时，NHBrCONH2不会与泄漏中的物质进行反应，保证杀菌剂的有效性，进一步减少杀菌剂的用量。由于部分细菌表面有黏液保护，而增强剂可与生成的NHBrCONH2协同配合，增强NHBrCONH2的剥离性和渗透性，以将更多的细菌灭活，并将其剥离出来除掉，进一步提高杀菌效果。
优选的，所述次氯酸钠溶液、共混液和增强剂的质量比为(3-4.5):(0.8-1.2):(0.1-0.3)。
通过采用上述技术方案，优化各组分的配比，进一步提高杀菌剂的杀菌性能。
优选的，所述增强剂为烷基葡糖苷。
通过采用上述技术方案，烷基葡糖苷具有良好的稳定性、无毒性和可溶性，与NHBrCONH2协同配合提高其杀菌性能。
优选的，所述烷基葡糖苷选自正丁基葡糖苷、癸基葡糖苷或十二烷基葡糖苷中的一种。
通过采用上述技术方案，优化增强剂的种类，进一步改善产品的杀菌性能，提高产品市场竞争力。
优选的，所述次氯酸钠溶液中次氯酸钠的质量分数为8％-12％。
通过采用上述技术方案，优化次氯酸钠的质量分数，与其他原料组分进行反应，促进NHBrCONH2的生成，从而提高产品的杀菌性能。
优选的，所述共混液中尿素的质量分数为10％-30％，氢溴酸的质量分数为21％-27％。
通过采用上述技术方案，优化尿素和氢溴酸的质量分数，保证反应的顺利进行，促进NHBrCONH2的生成，从而提高产品的杀菌性能。
第二方面，本申请提供一种氧化性杀菌剂的制备方法，采用如下的技术方案：
一种氧化性杀菌剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：制备共混液；
步骤二：按比例将共混液与其他原料混合制得杀菌剂。
通过采用上述技术方案，先制备共混液，防止次氯酸钠单独与氢溴酸或尿素反应，保证有效产物的生成，进而保证产品的杀菌性能。
第三方面，本申请提供一种氧化性杀菌剂的应用，采用如下的技术方案：
一种氧化性杀菌剂的应用，将制得的杀菌剂通过水稀释后加入循环水系统中，杀菌剂与水的质量比为1:(9-13)。
通过采用上述技术方案，将制得的杀菌剂稀释后送入循环水系统中，其具有杀菌性能佳，用量少的优点。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、尿素和氢溴酸和次氯酸钠反应生成NHBrCONH2，其剥离性强，即能够渗透至细胞内，不仅能杀掉细菌的活性，而且将细菌剥离出来，以便于将其随循环水除掉，杀菌性能佳。在工艺出现泄漏时，NHBrCONH2不会与泄漏中的物质进行反应，同时在碱性条件下稳定存在，从而节省杀菌剂的用量。
2、由于部分细菌表面有黏液保护，而增强剂可与生成的NHBrCONH2协同配合，增强NHBrCONH2的剥离性和渗透性，以将更多的细菌灭活，并将其剥离出来除掉，进一步提高杀菌效果。
具体实施方式
以下实施例和对比例中所用到的原料均为市售原料。
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
制备例
制备例1
制备共混液：将10㎏的尿素加入90㎏的氢溴酸溶液(质量分数为30％)中，混合制得共混液，共混液中尿素的质量分数为10％、氢溴酸的质量分数为27％。
制备例2
制备共混液：将20㎏的尿素加入80㎏的氢溴酸溶液(质量分数为30％)中，混合制得共混液，共混液中尿素的质量分数为20％、氢溴酸的质量分数为24％。
制备例3
制备共混液：将30㎏的尿素加入70㎏的氢溴酸溶液(质量分数为30％)中，混合制得共混液，共混液中尿素的质量分数为30％、氢溴酸的质量分数为21％。
制备例4
制备共混液：将50㎏的尿素加入50㎏的氢溴酸溶液(质量分数为30％)中，混合制得共混液，共混液中尿素的质量分数为50％、氢溴酸的质量分数为15％。
实施例
实施例1
一种氧化性杀菌剂，由200㎏次氯酸钠溶液和60㎏制备例1制得的共混液组成，其中次氯酸钠溶液中次氯酸钠的质量分数为8％；
其制备方法为：将上述次氯酸钠溶液和共混液混合均匀制得杀菌剂。
实施例2
与实施例1的区别在于，次氯酸钠溶液为300㎏，共混液为80㎏，其余均与实施例1相同。
实施例3
与实施例1的区别在于，次氯酸钠溶液为400㎏，共混液为100㎏，其余均与实施例1相同。
实施例4
与实施例1的区别在于，次氯酸钠溶液为450㎏，共混液为120㎏，其余均与实施例1相同。
实施例5
与实施例1的区别在于，次氯酸钠溶液为500㎏，共混液为150㎏，其余均与实施例1相同。
实施例6
与实施例3的区别在于，添加增强剂，增强剂为辛基葡糖苷10㎏；其余原料均与实施例3相同；
其制备方法为：将次氯酸钠溶液、共混液和辛基葡糖苷混合均匀制得杀菌剂。
实施例7
与实施例6的区别在于，增强剂为十六烷基葡糖苷10㎏，其余均与实施例6相同。
实施例8
与实施例6的区别在于，增强剂为正丁基葡糖苷10㎏，其余均与实施例6相同。
实施例9
与实施例6的区别在于，增强剂为癸基葡糖苷10㎏，其余均与实施例6相同。
实施例10
与实施例6的区别在于，增强剂为十二烷基葡糖苷10㎏，其余均与实施例6相同。
实施例11
与实施例9的区别在于，癸基葡糖苷为30㎏，其余均与实施例9相同。
实施例12
与实施例9的区别在于，癸基葡糖苷为20㎏，其余均与实施例9相同。
实施例13
与实施例9的区别在于，癸基葡糖苷为50㎏，其余均与实施例9相同。
实施例14
与实施例12的区别在于，次氯酸钠溶液中次氯酸钠的质量分数为10％，其余均与实施例12相同。
实施例15
与实施例12的区别在于，次氯酸钠溶液中次氯酸钠的质量分数为12％，其余均与实施例12相同。
实施例16
与实施例12的区别在于，次氯酸钠溶液中次氯酸钠的质量分数为5％，其余均与实施例12相同。
实施例17
与实施例12的区别在于，次氯酸钠溶液中次氯酸钠的质量分数为18％，其余均与实施例12相同。
实施例18
与实施例14的区别在于，采用制备例2制得的共混液，其余均与实施例14相同。
实施例19
与实施例14的区别在于，采用制备例3制得的共混液，其余均与实施例14相同。
实施例20
与实施例14的区别在于，采用制备例4制得的共混液，其余均与实施例14相同。
对比例
对比例1
与实施例3的区别在于，其制备方法为：将400㎏次氯酸钠溶液、10㎏的尿素和90㎏的氢溴酸溶液(质量分数为30％)直接混合，其余均与实施例3相同。
对比例2
采用质量分数为10％的次氯酸钠溶液作为杀菌剂。
对比例3
采用异噻唑啉酮作为杀菌剂。
应用例
应用例1
一种氧化性杀菌剂的应用，取实施例18制得的杀菌剂100㎏与水1000㎏混合均匀后，送入循环水系统中。
性能检测试验
在某煤化工厂COD＝60ppm，pH控制在8.0-8.5的循环冷却水中，使用实施例1-20制得的杀菌剂和对比例1-3的杀菌剂进行处理，记录加药前后异养菌和硫酸盐还原菌的数据，处理结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002667609000000101
Figure BDA0002667609000000111
在某煤化工工厂出现甲醇工艺泄漏，COD＝500ppm，pH控制在8.0-8.5的循环冷却水中，使用实施例1-20制得的杀菌剂和对比例1-3的杀菌剂进行处理，记录加药前后异养菌和硫酸盐还原菌的数据，处理结果如表2所示。
表2
Figure BDA0002667609000000112
Figure BDA0002667609000000121
结合实施例1-5可以看到，次氯酸钠溶液与共混液的质量比对产品的杀菌性能具有一定的影响，次氯酸钠与共混液的质量比为4:1时更佳；结合实施例6-13可以看到，加入增强剂的杀菌剂，其杀菌效果有显著的提高，而增强剂的种类对杀菌效果也有一定的影响，癸基葡糖苷对NHBrCONH2的协同增效作用最好。结合实施例14-20可以看到，优化调整反应原料中次氯酸钠溶液中次氯酸钠的质量分数、共混液中的尿素的质量分数、共混液中氢溴酸的质量分数，进一步产品的杀菌性能，反应原料中次氯酸钠溶液中次氯酸钠的质量分数为10％、共混液中的尿素的质量分数20％、共混液中氢溴酸的质量分数为24％时制得的杀菌剂效果最佳。结合实施例1-20与对比例1可以看到，共混液的预先制备对制得的杀菌剂的杀菌效果有较大的影响。
结合表1和表2可以看到，无论是对普通的循环水系统进行处理，还是对高COD和发生有机物泄漏的循环水新系统进行处理，本申请制得的杀菌剂不仅杀菌效果远远优于对比例1与对比例2中市面上常用的杀菌剂，而且其用量更低。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种氧化性杀菌剂，其特征在于，由以下原料制成：次氯酸钠溶液、共混液和增强剂，所述共混液由尿素和氢溴酸溶液组成，所述次氯酸钠溶液、共混液和增强剂的质量比为（2-5）:（0.6-1.5）:（0-0.5）；所述增强剂为烷基葡糖苷。
2.根据权利要求1所述的一种氧化性杀菌剂，其特征在于：所述次氯酸钠溶液、共混液和增强剂的质量比为（3-4.5）:（0.8-1.2）:（0.1-0.3）。
3.根据权利要求1所述的一种氧化性杀菌剂，其特征在于：所述烷基葡糖苷选自正丁基葡糖苷、癸基葡糖苷或十二烷基葡糖苷中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种氧化性杀菌剂，其特征在于：所述次氯酸钠溶液中次氯酸钠的质量分数为8%-12%。
5.根据权利要求1所述的一种氧化性杀菌剂，其特征在于：所述共混液中尿素的质量分数为10%-30%，氢溴酸的质量分数为21%-27%。
6.权利要求1-5任一项所述的一种氧化性杀菌剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：制备共混液；
步骤二：按比例将共混液与其他原料混合制得杀菌剂。
7.权利要求1-5任一项所述的一种氧化性杀菌剂的应用，其特征在于，将制得的杀菌剂通过水稀释后加入循环水系统中，杀菌剂与水的质量比为1:（9-13）。
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