CN113826623A - 生物基消毒剂以及制备方法 - Google Patents

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高鸣霞
马继平
高进
范晓萌
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Abstract

本申请公开了一种生物基消毒剂以及制备方法。所述生物基消毒剂含有生物基醛、生物表面活性剂、低碳醇、净味剂和水；所述消毒剂的pH为3.0～10.0。本申请提供了的生物基醛的消毒剂，生物基醛的消毒剂具有高效、低毒、腐蚀小、稳定性好等特点，其不挥发性也能避免引发额外的蒸汽危害，有望广泛用于多场景消毒杀菌。

Description

生物基消毒剂以及制备方法
技术领域
本申请涉及一种生物基消毒剂以及制备方法，属于化学消毒领域。
背景技术
醛类消毒剂是一类高效、低毒的消毒剂，被广泛应用于养殖、食品加工设备与器皿消毒、环境与物体表面消毒等。
现有的醛类消毒剂包括石油基二醛消毒剂戊二醛。
传统的石油基二醛消毒剂戊二醛等具有毒副作用，可引起支气管炎及肺水肿，必须严格控制使用，无法用于常规场所消毒。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供了一种生物基醛的消毒剂，生物基醛的消毒剂具有高效、低毒、腐蚀小、稳定性好等特点，其不挥发性也能避免引发额外的蒸汽危害，有望广泛用于多场景消毒杀菌。
一种生物基消毒剂，所述生物基消毒剂含有生物基醛、生物表面活性剂、低碳醇、净味剂和水；所述消毒剂的pH为3.0～10.0。
可选地，一种生物基消毒剂，所述生物基消毒剂由生物基醛、生物表面活性剂、低碳醇、净味剂和水组成；所述生物基消毒剂的pH为3.0～10.0。
可选地，所述生物基醛包括糠醛、2,5-二甲酰基呋喃、5-甲基糠醛、藜芦醛、肉桂醛、大茴香醛、巴豆醛中的至少一种。
本申请中的生物表面活性剂为生物质基呋喃类非离子型表面活性剂。
可选地，所述生物表面活性剂选自生物表面活性剂Ⅰ、生物表面活性剂Ⅱ、生物表面活性剂Ⅲ、生物表面活性剂Ⅳ、生物表面活性剂Ⅴ、生物表面活性剂Ⅵ中的至少一种；
其中，所述生物表面活性剂Ⅰ具有式Ⅰ所示的结构式；所述生物表面活性剂Ⅱ具有式Ⅱ所示的结构式；所述生物表面活性剂Ⅲ具有式Ⅲ所示的结构式；所述生物表面活性剂Ⅳ具有式Ⅳ所示的结构式；所述生物表面活性剂Ⅴ具有式Ⅴ所示的结构式；所述生物表面活性剂Ⅵ具有式Ⅵ所示的结构式；
Figure BDA0002529489060000021
本申请中，所述生物表面活性剂经含有呋喃类化合物和脂肪醇的原料在固体酸催化剂的存在条件下反应得到。
可选地，所述呋喃类化合物中包含羟基、羰基中的至少一种；
可选地，所述呋喃类化合物包括5-羟甲基糠醛、2,5-二羟甲基呋喃中的至少一种。
可选地，所述脂肪醇中至少含有两个羟基；
优选地，所述脂肪醇油醇、1,2-十六二醇、顺，顺-9,12-十八碳二烯醇、顺，顺，顺-9,12,15-十八碳三烯醇、正十六醇、正十八醇中的任一种。
可选地，所述固体酸催化剂选自分子筛催化剂、离子交换树脂催化剂中的至少一种；
优选地，所述分子筛催化剂包括H-mordenite、HY、H-Beta、ITQ-2、Sn-Beta、USY、MCM-41、SAPO-34、HZSM-5中的至少一种；
优选地，所述离子交换树脂催化剂包括Amberlite IR-120H、Amberlyst-15中的至少一种；
优选地，所述HZSM-5的硅铝原子比为5～400；
进一步优选地，所述HZSM-5的硅铝原子比为10～250。
可选地，所述固体酸催化剂的加入量为呋喃类化合物质量的5～60wt％；
优选地，所述固体酸催化剂的加入量为呋喃类化合物质量的10～45wt％；
进一步优选地，所述固体酸催化剂的加入量为呋喃类化合物质量的20～40wt％。
可选地，所述反应的条件包括：反应温度为30～200℃；反应时间为0.5～72h；
优选地，所述反应温度为50～120℃；
优选地，所述反应时间为2～45h；
进一步优选地，所述反应温度为80～100℃。
可选地，所述反应为醚化或缩醛化反应。
可选地，所述原料中还包括溶剂；
所述溶剂包括乙腈、1,4-二氧六环、乙酸乙酯、丙酮、正己烷、石油醚、氯仿、苯甲胺中的至少一种。
作为其中一种具体的实施方式，本申请中HMF反应如式1所示：
Figure BDA0002529489060000041
式1.HMF制备生物质基非离子型表面活性剂的方法
作为其中一种具体的实施方式，本申请中DHMF反应如式2所示：
Figure BDA0002529489060000042
式2.DHMF制备生物质基非离子型表面活性剂的方法
可选地，所述低碳醇选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的任一种。
可选地，所述净味剂包含1-辛烯-3-醇、己醇、壬醇、二氢香芹醇、丁香酚中的至少一种。
可选地，所述生物基消毒剂的各组分的含量如下：
Figure BDA0002529489060000043
可选地，所述生物基消毒剂的各组分的含量如下：
Figure BDA0002529489060000044
所述消毒剂的pH为4.0～9.0。
可选地，所述生物基消毒剂的各组分的含量如下：
Figure BDA0002529489060000045
Figure BDA0002529489060000051
所述消毒剂的pH为5.0～9.0。
根据本申请的另一方面，还提供了上述任一项所述的生物基消毒剂的制备方法，向含有生物基醛、生物表面活性剂、低碳醇、净味剂和水的混合物中添加酸碱试剂，调节pH在3.0～10.0，即可得到所述消毒剂
可选地，所述制备方法包括：
S100、将低碳醇和净味剂、水混合，得到中间混合物；
S200、将所述中间混合物中添加生物基醛和生物表面活性剂和水，得到所述混合物；
S300、向所述混合物中添加酸碱试剂，调节pH在3.0～10.0，即可得到所述生物基消毒剂。
优选地，所述酸碱试剂包含中氯化铵、磷酸、醋酸、氨水、二甲胺、三乙胺中的至少一种。
本申请中所述生物基醛的消毒剂，即采用生物质来源的醛和表面活性剂作为组成。生物基醛的消毒剂具有高效、低毒、腐蚀小、稳定性好等特点，其不挥发性也能避免引发额外的蒸汽危害，有望广泛用于多场景消毒杀菌。
作为其中一种具体的实施方式，所述生物基醛的消毒剂制备方法包括：将乙醇和净味剂加入到100g水中搅拌均匀，再向其中加入生物基醛、生物基表面活性剂搅拌均匀，加适量水混合均匀，加入酸碱试剂调节pH，即可获得生物基醛的消毒剂。
本申请中，术语“脂肪醇”包括饱和脂肪醇和不饱和脂肪醇。
本申请能产生的有益效果包括：
1)本申请提出一种包含生物基醛和生物基表面活性剂的新型消毒剂，具有传统戊二醛消毒剂相同的灭菌效果。此外，生物基醛消毒剂对环境的次生污染较小，具有广阔的应用发展空间。
2)本申请中，以生物质来源获得的生物基醛和生物基表面活性剂等组成的消毒剂，制备方法简单，易生物降解，环境友好。
3)本申请中生物基醛的消毒剂能有效抑制和杀灭白色念珠菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌，适用于多种物品及场所的消毒，同时可用于对医疗器械和内窥镜的消毒。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
如无特别说明，本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买。
所述一种生物基醛的消毒剂，所述生物基醛的消毒剂由如下质量百分比的原料组成：生物基醛1-15wt％，生物基表面活性剂0.1-30wt％，乙醇1-20wt％，净味剂1-10wt％，余量为水，并通过添加酸碱试剂调节消毒剂的pH在3.0-10.0范围内。
优选地，所述生物基醛的消毒剂由如下质量百分比的原料组成：生物基醛2-10wt％，生物基表面活性剂0.1-5wt％，乙醇1-10wt％，净味剂1-5wt％，余量为水，并通过添加酸碱试剂调节消毒剂的pH在4.0-9.0范围内。
更优选地，所述生物基醛的消毒剂由如下质量百分比的原料组成：生物基醛2-5wt％，生物基表面活性剂0.1-3wt％，乙醇1-8wt％，净味剂1-3wt％，余量为水，并通过添加酸碱试剂调节消毒剂的pH在5.0-9.0范围内。
可选地，所述生物基醛包括糠醛、2,5-二甲酰基呋喃、5-甲基糠醛、藜芦醛、肉桂醛、大茴香醛、巴豆醛中的至少一种。
可选地，所述生物基表面活性剂包括表面活性剂Ⅰ(式Ⅰ)、表面活性剂Ⅱ(式Ⅱ)、表面活性剂Ⅲ(式Ⅲ)、表面活性剂Ⅳ(式Ⅳ)、表面活性剂Ⅴ(式Ⅴ)、表面活性剂Ⅵ(式Ⅵ)中的至少一种。
可选地，所述净味剂包含1-辛烯-3-醇、己醇、壬醇、二氢香芹醇、丁香酚中的至少一种。
可选地，所述酸碱试剂包含中氯化铵、磷酸、醋酸、氨水、二甲胺、三乙胺的至少一种。
作为其中一种具体的实施方式，所述生物基醛的消毒剂制备方法包括：将乙醇和净味剂加入到100g水中搅拌均匀，再向其中加入生物基醛、生物基表面活性剂搅拌均匀，加适量水混合均匀，加入酸碱试剂调节pH，即可获得生物基醛的消毒剂。
表面活性剂的制备方法：
表面活性剂Ⅰ：将1mmol 2,5-二羟甲基呋喃，1mmol油醇，5mL 1，4-二氧六环放入100mL圆底烧瓶中，并加入40wt％ITQ-2(硅铝原子比为15，按Nature 1998,396,353–356制备)。通过油浴搅拌加热至100℃，保持10h。反应结束后冷却至室温，并过滤出去催化剂。采用柱层析分离，使用石油醚和乙酸乙酯(体积比为10:1)洗脱反应液，旋蒸除去溶剂，真空干燥得表面活性剂Ⅰ纯品。
表面活性剂Ⅱ：将1mmol 5-羟甲基糠醛，1mmol 1,2-十六二醇，5mL苯甲胺放入100mL圆底烧瓶中，并加入30wt％H-Beta(硅铝原子比为12，南开大学催化剂厂)。通过油浴搅拌加热至90℃，保持24h。反应结束后冷却至室温，并过滤出去催化剂。采用柱层析分离，使用石油醚和乙酸乙酯(体积比为10:1)洗脱反应液，旋蒸除去溶剂，真空干燥得表面活性剂Ⅱ纯品。
表面活性剂Ⅲ：将1mmol 2,5-二羟甲基呋喃，1mmol顺，顺-9,12-十八碳二烯醇，5mL氯仿放入100mL圆底烧瓶中，并加入10wt％MCM-41(硅铝原子比为15，南开大学催化剂厂)。通过油浴搅拌加热至80℃，保持16h。反应结束后冷却至室温，并过滤出去催化剂。采用柱层析分离，使用石油醚和乙酸乙酯(体积比为10:1)洗脱反应液，旋蒸除去溶剂，真空干燥得表面活性剂Ⅲ纯品。
表面活性剂Ⅳ：将1mmol 2,5-二羟甲基呋喃，1mmol顺，顺，顺-9,12,15-十八碳三烯醇，5mL 1,4-二氧六环放入100mL圆底烧瓶中，并加入15wt％
Figure BDA0002529489060000071
IR-120H。通过油浴搅拌加热至50℃，保持18h。反应结束后冷却至室温，并过滤出去催化剂。采用柱层析分离，使用石油醚和乙酸乙酯(体积比为10:1)洗脱反应液，旋蒸除去溶剂，真空干燥得表面活性剂Ⅳ纯品。
表面活性剂Ⅴ：将1mmol 2,5-二羟甲基呋喃，1mmol正十六醇，5mL乙腈放入100mL圆底烧瓶中，并加入25wt％Amberlyst-15(干，上海阿拉丁公司)。通过油浴搅拌加热至40℃，保持12h。反应结束后冷却至室温，并过滤出去催化剂。采用柱层析分离，使用石油醚和乙酸乙酯(体积比为10:1)洗脱反应液，旋蒸除去溶剂，真空干燥得表面活性剂Ⅴ纯品。
表面活性剂Ⅵ：将1mmol 2,5-二羟甲基呋喃，1mmol正十八醇，5mL氯仿放入100mL圆底烧瓶中，并加入50wt％SAPO-34(硅铝原子比为0.3，中触媒股份公司)。通过油浴搅拌加热至130℃，保持40h。反应结束后冷却至室温，并过滤出去催化剂。采用柱层析分离，使用石油醚和乙酸乙酯(体积比为10:1)洗脱反应液，旋蒸除去溶剂，真空干燥得表面活性剂Ⅵ纯品。
实施例1
将20g乙醇和12.5g1-辛烯-3-醇加入到100g水中搅拌均匀，再向其中加入25g糠醛、37.5g表面活性剂Ⅰ搅拌均匀，再加水55g混合均匀，加入酸碱试剂调节pH至8.5，即可获得生物基醛的消毒剂。其中酸碱试剂为氨水。
在消毒剂中，乙醇的含量为8wt％，1-辛烯-3-醇的含量为5wt％，糠醛的含量为10wt％，表面活性剂Ⅰ的含量为15wt％，其余为水。
实施例2
将25g乙醇和7.5g壬醇加入到100g水中搅拌均匀，再向其中加入12.5g 2,5-二甲酰基呋喃、50g表面活性剂Ⅱ搅拌均匀，加水55g混合均匀，加入酸碱试剂调节pH至6.0，即可获得生物基醛的消毒剂。其中酸碱试剂为氯化铵。
在消毒剂中，乙醇的含量为10wt％，壬醇的含量为3wt％，2,5-二甲酰基呋喃的含量为5wt％，表面活性剂Ⅱ的含量为20wt％，其余为水。
实施例3
将2.5g乙醇和2.5g己醇加入到100g水中搅拌均匀，再向其中加入5g 5-甲基糠醛、2.5g表面活性剂Ⅲ搅拌均匀，加水137.5g混合均匀，加入酸碱试剂调节pH至4.0，即可获得生物基醛的消毒剂。其中酸碱试剂为磷酸。
在消毒剂中，乙醇的含量为1wt％，己醇的含量为1wt％，5-甲基糠醛的含量为2wt％，表面活性剂Ⅲ的含量为1wt％，其余为水。
实施例4
将50g乙醇和25g壬醇加入到50g水中搅拌均匀，再向其中加入37.5g藜芦醛、75g表面活性剂Ⅳ搅拌均匀，加水12.5g混合均匀，加入酸碱试剂调节pH至9.0，即可获得生物基醛的消毒剂。其中酸碱试剂为二甲胺。
在消毒剂中，乙醇的含量为20wt％，壬醇的含量为10wt％，藜芦醛的含量为15wt％，表面活性剂Ⅳ的含量为30wt％，其余为水。
实施例5
将22.5g乙醇和10g二氢香芹醇加入到100g水中搅拌均匀，再向其中加入20g肉桂醛、50g表面活性剂Ⅴ搅拌均匀，加水47.5g混合均匀，加入酸碱试剂调节pH至5.0，即可获得生物基醛的消毒剂。其中酸碱试剂为醋酸。
在消毒剂中，乙醇的含量为9wt％，二氢香芹醇的含量为4wt％，肉桂醛的含量为8wt％，表面活性剂Ⅴ的含量为20wt％，其余为水。
实施例6
将12.5g乙醇和5g丁香酚加入到100g水中搅拌均匀，再向其中加入10g大茴香醛、12.5g表面活性剂Ⅵ搅拌均匀，加水110g混合均匀，加入酸碱试剂调节pH至6.0，即可获得生物基醛的消毒剂。其中酸碱试剂为三乙胺。
在消毒剂中，乙醇的含量为5wt％，丁香酚的含量为2wt％，大茴香醛的含量为4wt％，表面活性剂Ⅵ的含量为5wt％，其余为水。
实施例7
将实施例1-6的生物基醛的消毒剂稀释400倍，采用2012版《医疗机构消毒技术规范》方法对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌进行20min的杀菌试验，计算对细菌的灭杀率(％)，结果如表一所示。
表一、生物基醛的消毒剂对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌灭杀率
Figure BDA0002529489060000101
由表一可知，生物基醛的消毒剂对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌灭杀率达100％，说明生物基醛的消毒剂具有良好的杀菌消毒作用。
本发明生物基醛的消毒剂具有高效、低毒、腐蚀小、稳定性好等特点，制备方法简单，易生物降解，环境友好，杀菌消毒效果良好适用于多种物品及场所的消毒，同时可用于对医疗器械和内窥镜的消毒，可以减少对环境的次生污染，具有广阔的应用发展空间。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (10)

1.一种生物基消毒剂，其特征在于，所述生物基消毒剂含有生物基醛、生物表面活性剂、低碳醇、净味剂和水；
所述生物基消毒剂的pH为3.0～10.0。
2.根据权利要求1所述的生物基消毒剂，其特征在于，所述生物基醛包括糠醛、2,5-二甲酰基呋喃、5-甲基糠醛、藜芦醛、肉桂醛、大茴香醛、巴豆醛中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的生物基消毒剂，其特征在于，所述生物表面活性剂为生物质基呋喃类非离子型表面活性剂；
优选地，所述生物表面活性剂选自生物表面活性剂Ⅰ、生物表面活性剂Ⅱ、生物表面活性剂Ⅲ、生物表面活性剂Ⅳ、生物表面活性剂Ⅴ、生物表面活性剂Ⅵ中的至少一种；
其中，所述生物表面活性剂Ⅰ具有式Ⅰ所示的结构式；所述生物表面活性剂Ⅱ具有式Ⅱ所示的结构式；所述生物表面活性剂Ⅲ具有式Ⅲ所示的结构式；所述生物表面活性剂Ⅳ具有式Ⅳ所示的结构式；所述生物表面活性剂Ⅴ具有式Ⅴ所示的结构式；所述生物表面活性剂Ⅵ具有式Ⅵ所示的结构式；
Figure FDA0002529489050000011
Figure FDA0002529489050000021
4.根据权利要求1所述的生物基消毒剂，其特征在于，所述低碳醇选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的任一种。
5.根据权利要求1所述的生物基消毒剂，其特征在于，所述净味剂包含1-辛烯-3-醇、己醇、壬醇、二氢香芹醇、丁香酚中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的生物基消毒剂，其特征在于，所述生物基消毒剂的各组分的含量如下：
Figure FDA0002529489050000022
7.根据权利要求1所述的生物基消毒剂，其特征在于，所述生物基消毒剂的各组分的含量如下：
Figure FDA0002529489050000031
所述生物基消毒剂的pH为4.0～9.0。
8.根据权利要求1所述的生物基消毒剂，其特征在于，所述消毒剂的各组分的含量如下：
Figure FDA0002529489050000032
所述生物基消毒剂的pH为5.0～9.0。
9.权利要求1至8任一项所述的生物基消毒剂的制备方法，其特征在于，向含有生物基醛、生物表面活性剂、低碳醇、净味剂和水的混合物中添加酸碱试剂，调节pH在3.0～10.0，即可得到所述生物基消毒剂。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
S100、将低碳醇和净味剂、水混合，得到中间混合物；
S200、将所述中间混合物中添加生物基醛和生物表面活性剂和水，得到所述混合物；
S300、向所述混合物中添加酸碱试剂，调节pH在3.0～10.0，即可得到所述生物基消毒剂；
优选地，所述酸碱试剂包含中氯化铵、磷酸、醋酸、氨水、二甲胺、三乙胺中的至少一种。
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