CN113785829A

CN113785829A - 过氧乙酸溶液及其制备方法和应用

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Publication number: CN113785829A
Application number: CN202111217837.8A
Authority: CN
Inventors: 陈文霆; 朱耿宇; 郑长胜; 韩秀平; 王晓蓓
Original assignee: Lewei Pharmaceutical Tianjin Co ltd
Current assignee: Lewei Pharmaceutical Tianjin Co ltd
Priority date: 2021-10-19
Filing date: 2021-10-19
Publication date: 2021-12-14

Abstract

本发明提供了一种过氧乙酸溶液及其制备方法和应用。该制备方法包括：使反应底物、氧化剂的水溶液及催化剂在pH值4.0～6.7条件下进行氧化反应，形成过氧乙酸溶液；其中反应底物为乙酸和/或乙酸钠；催化剂为钨酸盐和/或钼酸盐；氧化剂为双氧水。本发明使反应底物和氧化剂的水溶液在催化剂的催化作用，及pH值为4.0～6.7的条件下进行氧化反应，进而可以更高效且稳定的生成过氧乙酸，且该制备方法成本低、环境更友好、更利于工业化生产。而且，本发明基于上述操作制备的过氧乙酸溶液，无需二元型包装，无需额外加入任何复配稳定剂，即可直接、稳定使用。

Description

过氧乙酸溶液及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及消毒剂领域，具体而言，涉及一种过氧乙酸溶液及其制备方法和应用。

背景技术

过氧乙酸(peracetic acid，PAA)是由过氧化氢衍生出来的，其氧化能力在杀菌领域要远远大于过氧化氢，是一种广谱、高效、低廉的消毒剂和灭菌剂，对细菌繁殖体、真菌、病毒和芽袍等都有较强的杀灭作用。与传统的含氯消毒剂和75％酒精相比，可用于空气消毒，且不存在氯气中毒和高浓乙醇易燃的危险。

当前，内镜诊断与治疗已经普及并广泛应用于临床。据报道有内镜引起的医源性感染有：沙门氏菌、绿脓杆菌、分枝杆菌、HBV、HCV、HIV、幽门螺杆菌、黏质沙雷氏菌、表皮葡萄球菌、肠杆菌、白色毛孢子菌、粪类圆形线虫、单纯疱疹病毒等。一些医疗机构消毒剂使用不当，消毒时间过短，导致消毒后仍存在病原菌污染，易引发交叉感染。因此，加强内镜消毒灭菌管理势在必行。过氧乙酸具有快速、高效，分解后无残留有害物质等优点，非常适宜于皮肤表面与黏膜，内镜及血液透析管路等消毒处理。

过氧乙酸为无色刺激性气味液体，属于强氧化剂，易分解，在碱性、还原性物质及金属离子等条件下，剧烈反应、分解甚至是爆炸。市售过氧乙酸的浓度一般为15～25％。目前过氧乙酸产品主要存在二元包装型和一元包装型等两种包装方式。二元型分A、B两种液体，使用时将二者按一定比例进行混合，具体方法是将醋酸和过氧化氢分瓶包装，使用时将二者进行充分混合并反应一段时间，如CN103636674A、CN105724381A公开的过氧乙酸消毒液即采用这种方法。然而，这种包装方法利于存储但是不方便使用。一元型即只有A液(PAA溶液)，过氧乙酸已经反应完成，经稀释直接使用即可，这种包装简便易用，但是其稳定性差，需加入一定量的稳定剂。如CN1167761A公开了采用乙二胺四乙酸或其盐作为过氧乙酸的稳定剂，但实际使用效果非常差，已有的研究表明加入EDTA后过氧乙酸(初始浓度18％，180d)的分解率仍达到65％左右。另有CN102090393B公开了一种采用钨酸盐、有机磷化合和苯三甲酸作为复配稳定剂，此复配稳定剂对过氧乙酸具有良好的稳定作用，但不足在于复配稳定剂中的苯三甲酸对眼睛、呼吸道和皮肤有强烈的刺激作用，且其使用操作要求较高。还有专利 CN1259829C引入8-羟基喹啉等小分子来增加过氧乙酸的稳定性，但8-羟基喹啉已被证明是一种致癌物质，其在欧美国家已被明令禁止用于消毒剂的稳定剂。同时，也发现CN201210132144.3公开了一种不含添加剂的过氧乙酸溶液及其制备方法，其需要对普通双氧水和普通冰醋酸进行复杂的提纯操作，以获得浓度30～70wt％的高纯双氧水与浓度≥99.9％的高纯冰醋酸，同时控制金属离子的浓度以及相应的配套设备，工艺操作复杂，并不利于工业生产。现有技术在提高过氧乙酸稳定性方面各有特点，但使用时需标定浓度然后稀释至所需浓度，造成使用不便；同时所加入的过氧乙酸稳定剂大多为单一功能，且部分公开技术对金属、物表等仍存在腐蚀，难以用于医疗器械(如内镜、血透仪)等高水平消毒。

综上，现有技术中或存在二元包装型不方便使用，或存在一元包装型需额外加入有害稳定剂，或存在制备过程复杂、不利于工业生产的问题。

因此，有必要提供一种便于直接快速应用，且对人体副作用小、更为环保、制备更简单易行的过氧乙酸溶液的制备工艺。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种过氧乙酸溶液及其制备方法和应用，以解决现有技术中或存在二元包装型不方便使用，或存在一元包装型需额外加入有害稳定剂，或存在制备过程复杂、不利于工业生产的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种过氧乙酸溶液的制备方法，使反应底物、氧化剂及催化剂在pH值4.0～6.7条件下进行氧化反应，形成过氧乙酸溶液；其中，反应底物为乙酸和/或乙酸钠；催化剂为钨酸盐和/或钼酸盐；氧化剂为双氧水。

进一步地，氧化反应过程中，向反应体系中加入缓冲剂；优选地，缓冲剂为磷酸氢二钠、柠檬酸三钠、磷酸二氢钠或柠檬酸中的一种或多种。

进一步地，钨酸盐为钨酸钠、钨酸钾、钨酸锂、钨酸铵或钨酸钙；优选地，钼酸盐为钼酸钠、钼酸钾、钼酸锂或钼酸铵。

进一步地，缓冲剂为磷酸氢二钠和/或磷酸二氢钠。

进一步地，反应底物和催化剂的重量比为1:(0.04～1.1)；优选地，反应底物和氧化剂的重量比为1:(0.11～2.3)。

进一步地，反应底物为乙酸时，缓冲剂为磷酸氢二钠，催化剂为钨酸钠，氧化反应过程中反应体系pH为6.2～6.4；或者，反应底物为乙酸钠时，缓冲剂为磷酸二氢钠，催化剂为钨酸钠，氧化反应过程中反应体系pH为4.0～6.7；或者，反应底物为乙酸和乙酸钠的混合物，且二者重量比为1：(0.5～0.78)时，催化剂为钨酸钠，氧化反应过程中反应体系pH为4.0～4.5，氧化反应过程中不加入缓冲剂。

进一步地，反应底物为乙酸和乙酸钠的混合物时，制备方法包括以下步骤：将反应底物和水混合，形成混合液A1；将氧化剂及催化剂混合，形成混合液B1；将混合液A1和混合液 B1混合形成pH值为4.0～4.5的混合溶液，并进行氧化反应，得到过氧乙酸溶液；反应底物为乙酸钠或乙酸时，制备方法包括以下步骤：将反应底物和水混合，形成混合液A2；将氧化剂及催化剂混合，形成混合液B2；先将缓冲剂加入至混合液B2中，再将混合液A2批次加入或滴加至混合液B2中，以在pH值为4.0～6.7条件下进行氧化反应，得到过氧乙酸溶液。

进一步地，双氧水的质量浓度为7～30％。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种上述的制备方法制得的过氧乙酸溶液，过氧乙酸溶液的质量浓度为5000～150000mg/L。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种上述的过氧乙酸溶液作为医疗器械消毒剂的应用。

本发明使反应底物和氧化剂的水溶液在催化剂的催化作用，及pH值为4.0～6.7的条件下进行氧化反应，进而可以更高效且稳定的生成过氧乙酸，且该制备方法成本低、环境更友好、更利于工业化生产。而且，本发明基于上述操作制备的过氧乙酸溶液，无需二元型包装，无需额外加入任何复配稳定剂，即可直接、稳定使用。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

正如背景技术部分所描述的，现有技术中或存在二元包装型不方便使用，或存在一元包装型需额外加入有害稳定剂，或存在制备过程复杂、不利于工业生产的问题。为了解决这一问题，本发明提供了一种过氧乙酸溶液及其制备方法和应用。该制备方法使反应底物、氧化剂及催化剂在pH值4.0～6.7条件下进行氧化反应，形成过氧乙酸溶液；其中反应底物为乙酸和/或乙酸钠；催化剂为钨酸盐和/或钼酸盐；氧化剂为双氧水。

首先，钨酸盐或钼酸盐可以与双氧水中的部分过氧化氢快速反应生成具有催化氧化活性的过氧钨酸盐或过氧钼酸盐，从而可以作为催化剂有效地加快反应底物氧化反应的速率，进而高效地生成过氧乙酸产品，且在反应结束后，钨酸盐或钼酸盐会回到原价态。其次，在pH 值4.0～6.7条件下进行上述氧化反应，一方面可以促使反应条件更加温和，进而促使氧化反应体系反应稳定性更佳。另一方面，该条件也可促进氧化反应的正向进行，进一步加快过氧乙酸的生成。另外，上述氧化反应在水溶液中进行，可以有效地避免使用有机溶剂，且反应过程中所需原料更易得，成本更低。再者，本发明基于上述操作制备的过氧乙酸溶液，无需二元型包装，即可直接使用。除此以外，本发明制备的过氧乙酸溶液产品体系中，包含过氧乙酸、催化剂及其他未反应完全的化合物，其在日常使用情景下，即可稳定存在，无需额外加入任何复配稳定剂，这样，有效避免了由于复配稳定剂的引入对人体的副作用以及对环境的污染作用，其环保性更佳。

综上，本发明的制备方法高效、稳定，成本低且环境友好，更利于工业化生产过氧乙酸，亦便于仓储运输而不至发生爆炸危险。本发明的过氧乙酸溶液可广泛应用于医疗器械(如内镜、血透仪)等高水平消毒。

基于进一步平衡氧化反应的反应速率及稳定性的考量，优选氧化反应过程中，向反应体系中加入缓冲剂。优选缓冲剂为磷酸氢二钠、柠檬酸三钠、磷酸二氢钠或柠檬酸三钠中的一种或多种。缓冲剂选自上述类型，一方面，可以更稳定地调整氧化反应过程中pH值，从而促使氧化反应在更为温和的条件下进行，进而促使氧化反应体系反应稳定性更佳。而且，该类型缓冲剂也可进一步促进氧化反应的正向进行，以便于进一步加快过氧乙酸的生成速率。

出于进一步提高过氧乙酸生成速率及转化率的目的，优选钨酸盐为钨酸钠、钨酸钾、钨酸锂、钨酸铵或钨酸钙；优选钼酸盐为钼酸钠、钼酸钾、钼酸锂或钼酸铵。

优选地，缓冲剂为磷酸氢二钠和/或磷酸二氢钠。缓冲剂选自此类，可以更进一步在提高反应速率的同时，促使反应体系稳定性更佳，过氧乙酸转换率更高。

出于进一步提高过氧乙酸生成速率的目的，优选反应底物和催化剂的重量比为1:(0.04～1.1)。超出此范围，催化剂和氧化剂混合的过程会迅速升温，发生喷料现象，容易造成安全问题。优选地，反应底物和氧化剂的重量比为1:(0.11～2.3)。

在一种优选的实施方案中，反应底物为乙酸和乙酸钠的混合物，且二者重量比为1： (0.5～0.78)时，催化剂为钨酸钠，氧化反应过程中，反应体系pH为4.0～4.5，不加入缓冲剂。这样，过量的乙酸大部分作为反应物，小部分作为维持反应体系pH的缓冲剂，在不额外添加缓冲剂的情况下，即可控制反应体系pH值，促使双氧水和反应底物反应更完全、更稳定，过氧乙酸的转化率更高。

更优选地，反应底物为乙酸和乙酸钠的混合物时，制备方法包括以下步骤：将反应底物和水混合，形成混合液A1；将氧化剂及催化剂混合，形成混合液B1；将混合液A1和混合液 B1混合形成pH值为4.0～4.5的混合溶液，并进行氧化反应，得到过氧乙酸溶液。这样，混合液A1和混合液B1混合初始即形成pH值为4.0～4.5的混合溶液，双氧水和反应底物反应更完全、更稳定，过氧乙酸的转化率更高。

在一种优选的实施方案中，反应底物为乙酸时，缓冲剂为磷酸氢二钠，催化剂为钨酸钠，氧化反应过程中反应体系pH为6.2～6.4；或者，反应底物为乙酸钠时，缓冲剂为磷酸二氢钠，催化剂为钨酸钠，氧化反应过程中反应体系pH为4.0～6.7。这样，可以进一步提高反应速率及过氧乙酸的转化率。

更优选地，当反应底物为乙酸钠或乙酸时，制备方法包括以下步骤：将反应底物和水混合，形成混合液A2；将氧化剂及催化剂混合，形成混合液B2；先将缓冲剂加入至混合液B2 中，再将混合液A2批次加入或滴加至混合液B2中，以在pH值为4.0～6.7条件下进行氧化反应，得到过氧乙酸溶液。这样，可以促使反应底物在水中溶解效果更佳，进而促使双氧水和反应底物反应更完全、更稳定，过氧乙酸的转化率更高。

优选地，双氧水的质量浓度为7～30％。基于此，更接近于市售双氧水的浓度，原料更易得。且反应过程中也具有较快的反应效率，生成的最终产品也具有更适宜的浓度，无需进一步处理。

本发明还提供了一种上述制备方法制得的过氧乙酸溶液，过氧乙酸溶液的质量浓度为 5000～150000mg/L。

基于前文的各项原因，本发明基于上述操作制备的过氧乙酸溶液，无需二元型包装，即可直接使用。除此以外，本发明制备的过氧乙酸溶液在日常使用情景下，即可稳定存在，无需额外加入任何复配稳定剂，避免了对人体的副作用及对环境的污染作用。

本发明还提供了一种上述过氧乙酸溶液作为医疗器械消毒剂的应用。

基于前文的各项原因，本发明的过氧乙酸溶液可广泛应用于医疗器械(如内镜、血透仪) 等高水平消毒，并能够实现大规模工业生产，亦便于仓储运输而不至发生爆炸危险。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

实施例1

S1，向乙酸(1.0g)中加入去离子水(3mL)，常温搅拌均匀，形成混合液A，pH≈2.5。

S2，向质量浓度为30％的双氧水(2.3g)中加入二水合钨酸钠(0.11g)，形成混合溶液B，将磷酸氢二钠固体加入至混合溶液B中，再将混合液A滴加至加有磷酸氢二钠固体的混合溶液B中，以进行氧化反应，pH值为pH≈6.4。反应时间为15min。取上述反应液稀释100倍，用过氧乙酸检测试纸检测，试纸显示浓度为1000～1500mg/L，过氧乙酸的转化率为50％～75％。

实施例2

S1，向乙酸钠(1.0g)中加入去离子水(3mL)，常温搅拌，形成混合液A，pH≈6.7。

S2，向质量浓度为30％的双氧水(1.6g)中加入二水合钨酸钠(0.08g)，形成混合溶液B，将磷酸二氢钠固体加入至混合溶液B中，再将混合液A滴加至加有磷酸二氢钠固体的混合溶液B中，以进行氧化反应，pH值为pH≈6.4，反应时间为15min。

取上述反应液稀释100倍，用过氧乙酸检测试纸检测，试纸显示浓度为1000～1500mg/L，过氧乙酸的转化率为50％～75％。

实施例3

和实施例2的区别仅在于向上述混合溶液B中加入磷酸二氢钠固体，反应体系pH值为 pH≈6.7。

取上述反应液稀释100倍，用过氧乙酸检测试纸检测，试纸显示浓度为500～750mg/L，过氧乙酸的转化率为25％～37.5％。

实施例4

S1，向乙酸(1.0g)和乙酸钠(0.78g)中加入去离子水(3mL)，常温搅拌，形成混合液A，pH≈4.5。

S2，向质量浓度为30％的双氧水(1.7g)中加入二水合钨酸钠(0.09g)，形成混合溶液B，将混合溶液A滴加到混合液B中，以进行氧化反应，反应时间为15min。

实施例5

和实施例1的区别仅在于将等量二水合钨酸钠替换为钼酸钠。

实施例6

和实施例1的区别仅在于将二水合钨酸钠替换为钼酸钠，且钼酸钠用量为0.68g。

取上述反应液稀释100倍，用过氧乙酸检测试纸检测，试纸显示浓度为750～1000mg/L，过氧乙酸的转化率为37.5％～50％。

实施例7

和实施例1的区别仅在于二水合钨酸钠的用量为1.1g。

对比例1

向乙酸(2.0g)中加入水(6mL)，常温搅拌，将其滴加至7％双氧水(17.8g)中，常温搅拌5.5h，取反应液用过氧乙酸试纸检测，试纸显示无产品生成。

对比例2

和实施例1的区别仅在于S3中，缓冲盐为氢氧化钠固体，体系pH值为pH≈8.0。取上述反应液稀释100倍，用过氧乙酸检测试纸检测，试纸显示浓度为<500mg/L，过氧乙酸的转化率为<25％。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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

1.一种过氧乙酸溶液的制备方法，其特征在于，使反应底物、氧化剂及催化剂在pH值4.0～6.7条件下进行氧化反应，形成所述过氧乙酸溶液；

其中，所述反应底物为乙酸和/或乙酸钠；所述催化剂为钨酸盐和/或钼酸盐；所述氧化剂为双氧水。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化反应过程中，向反应体系中加入缓冲剂；优选地，所述缓冲剂为磷酸氢二钠、柠檬酸三钠、磷酸二氢钠或柠檬酸中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述钨酸盐为钨酸钠、钨酸钾、钨酸锂、钨酸铵或钨酸钙；优选地，所述钼酸盐为钼酸钠、钼酸钾、钼酸锂或钼酸铵。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述缓冲剂为磷酸氢二钠和/或磷酸二氢钠。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述反应底物和所述催化剂的重量比为1:(0.04～1.1)；优选地，所述反应底物和所述氧化剂的重量比为1:

(0.11～2.3)。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，

所述反应底物为乙酸时，所述缓冲剂为磷酸氢二钠，所述催化剂为钨酸钠，所述氧化反应过程中反应体系pH为6.2～6.4；或者，

所述反应底物为乙酸钠时，所述缓冲剂为磷酸二氢钠，所述催化剂为钨酸钠，所述氧化反应过程中反应体系pH为4.0～6.7；或者，

所述反应底物为乙酸和乙酸钠的混合物，且二者重量比为1：(0.5～0.78)时，所述催化剂为钨酸钠，所述氧化反应过程中反应体系pH为4.0～4.5，所述氧化反应过程中不加入所述缓冲剂。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，

所述反应底物为乙酸和乙酸钠的混合物时，所述制备方法包括以下步骤：

将所述反应底物和水混合，形成混合液A1；

将所述氧化剂及所述催化剂混合，形成混合液B1；

将所述混合液A1和所述混合液B1混合形成pH值为4.0～4.5的混合溶液，并进行所述氧化反应，得到所述过氧乙酸溶液；所述反应底物为乙酸钠或乙酸时，所述制备方法包括以下步骤：

将所述反应底物和水混合，形成混合液A2；

将所述氧化剂及所述催化剂混合，形成混合液B2；

先将所述缓冲剂加入至所述混合液B2中，再将所述混合液A2批次加入或滴加至所述混合液B2中，以在pH值为4.0～6.7条件下进行所述氧化反应，得到所述过氧乙酸溶液。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述双氧水的质量浓度为7～30％。

9.一种根据权利要求1至8中任一项所述的制备方法制得的过氧乙酸溶液，其特征在于，所述过氧乙酸溶液的质量浓度为5000～150000mg/L。

10.一种权利要求9所述的过氧乙酸溶液作为医疗器械消毒剂的应用。