CN114403157A - 双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂及其制备方法、应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于消毒剂技术领域，涉及双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂及其制备方法、应用。包括凝胶主剂和固体活化剂，凝胶主剂的原料由明胶、亚氯酸盐、碱性化合物、防腐剂、水组成，固体活化剂选自双乙酸钠、柠檬酸、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙磺酸、衣康酸中的一种或几种；明胶、亚氯酸盐、碱性化合物、防腐剂、水、固体活化剂的质量比为11:(0.5～3.0):(0.1～0.8):(0.1～0.8):(25.0～75.0):(0.6～5.0)。使用时，将固体活化剂加入到凝胶主剂中，室温下进行活化反应，缓慢释放出二氧化氯气体。将活化后的双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂放置在较为密闭场所内，进行环境空气的消毒。

Description

双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂及其制备方法、应用

技术领域

本发明属于消毒剂技术领域，具体涉及双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂及其制备方法、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。

二氧化氯是一种黄绿色到橙黄色的气体，具有高效广谱性的杀菌消毒效果，可用于水处理、纸浆的漂白、食品加工消毒、空气消毒净化、水果蔬菜保鲜等领域。

目前有关二氧化氯消毒剂的制备方法较多。例如，一种缓释二氧化氯凝胶粉及其制备方法(中国专利申请CN110574764A)，包括以下原材料按质量份配比而成：二氧化氯前体20-35份，凝胶剂20-30份，活化剂10-18份，稳定剂15-25份，交联剂15-25份，缓释剂10-15份。(1)将二氧化氯前体、凝胶剂、活化剂、稳定剂、交联剂和缓释剂分别放入恒温干燥箱中进行干燥后备用；(2)将配方量的二氧化氯前体和稳定剂混合均匀，得到混合物A；(3)将配方量的凝胶剂、交联剂和缓释剂混合均匀，得到混合物B；(4)将混合物A和混合物B混合，并加入配方量的活化剂，混合均匀；(5)分装、避光保存。又如，一种二氧化氯凝胶及其制备方法(中国专利申请CN103565828A)，包括：将高分子聚合物聚乙二醇聚物及双-癸基十四烷醇溶于热水中,使形成聚乙二醇共聚物、双-癸基十四烷醇水溶液；将聚乙二醇共聚物、双-癸基十四烷醇水溶液加热使形成呈凝胶状的胶合物；将纯二氧化氯气体溶于水中使形成二氧化氯水溶液；将二氧化氯水溶液与步骤二的聚乙二醇共聚物、双-癸基十四烷醇胶合物均匀混合，使形成二氧化氯凝胶。

目前，二氧化氯消毒剂的活化剂一般为盐酸，但是盐酸挥发性高且有严重的腐蚀性。因此，有必要开发新的二氧化氯消毒剂产品，以丰富消毒剂的品种，用于空气消毒，使得消毒剂的生产成本更加降低、环保、生产工艺简单，以满足用户需求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂及其制备方法、应用，该消毒剂生产成本低、环保、生产工艺简单。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂，包括凝胶主剂和固体活化剂，所述凝胶主剂为凝胶状态，所述凝胶主剂的原料由明胶、亚氯酸盐、碱性化合物、防腐剂、水组成，所述固体活化剂选自双乙酸钠、柠檬酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、衣康酸中的一种或几种；

明胶、亚氯酸盐、碱性化合物、防腐剂、水、固体活化剂的质量比为11:(0.5～3.0):(0.1～0.8):(0.1～0.8):(25.0～75.0):(0.6～5.0)。

经过大量实验分析，上述质量配比的各原料制备本发明的双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂的性能较好，不合适的配比不能形成凝胶主剂。

在一些实施例中，亚氯酸盐选自亚氯酸钠、亚氯酸钾中的一种或几种。

在一些实施例中，碱性化合物选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的一种或几种。碱性化合物起到调节pH值、稳定亚氯酸盐的作用。

在一些实施例中，防腐剂选自苯甲酸钠、丙酸钠、丙酸钙、山梨酸钾、乳酸钠中的一种或几种。防腐剂起到对明胶防腐的目的。

本发明的第二个方面，提供了一种第一方面所述双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂的制备方法，包括凝胶主剂的制备过程；

凝胶主剂的制备过程为：明胶，加水，加热搅拌溶解，得到明胶水溶液；将亚氯酸盐溶解在水中，再加入碱性化合物和防腐剂，得到亚氯酸盐混合水溶液；将亚氯酸盐混合水溶液加入到明胶水溶液中，搅拌均匀，即得到凝胶主剂。

在一些实施例中，制备明胶水溶液步骤中，加热温度为40～70℃。

在一些实施例中，上述双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂的制备方法具体包括如下步骤：

包括：凝胶主剂的制备和固体活化剂的选择；

凝胶主剂的制备：明胶，加水，加热至40～70℃充分搅拌溶解，得到明胶水溶液；将亚氯酸盐溶解在水中，再加入碱性化合物和防腐剂，搅拌均匀，得到亚氯酸盐混合水溶液；将亚氯酸盐混合水溶液加入到明胶水溶液中，搅拌均匀，冷却后，即得到凝胶主剂；

固体活化剂的选择：固体活化剂选自双乙酸钠、柠檬酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、衣康酸中的一种或几种。

本发明开发了一种新的双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂，丰富了消毒剂的品种，使得消毒剂的生产成本更加降低、环保、生产工艺简单，满足用户要求。

在本发明的第三方面，提供一种第一方面所述双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂的活化方法：

将上述固体活化剂加入到凝胶主剂中，在室温下即可进行活化反应，缓慢释放出二氧化氯气体。本发明所述的室温是指室内环境下的温度，一般为15～30℃。

在本发明的第四方面，提供一种第一方面所述双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂在较为密闭场所内环境空气消毒中的应用。利用第三方面所述的活化方法对所述双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂进行活化，然后将活化后的双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂放置在较为密闭场所内，例如房间、冰箱、冷库、卫生间、车厢等，进行环境空气的消毒。

本发明具有以下有益效果：

(1)具有好的使用性能，可用于较为密闭场所内环境空气消毒。例如，房间、冰箱、冷库、卫生间、车厢等。

(2)生产原料价廉、来源广泛、生产成本低，并且环保。产品可保存和使用较长时间。

(3)产品为凝胶状及固体，便于携带，使用方便。

(4)由明胶形成的凝胶体起到了对二氧化氯缓慢平稳释放的载体的作用。产品使用时不刺激人体及威胁人体健康。

(5)该生产方法简单、操作方便、实用性强，易于普及推广。

(6)产品使用完失效后，剩余物可自然生物降解，不污染环境。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例与实验例详细说明本发明的技术方案。

实施例1

(1)一种双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂的制备：

凝胶主剂的制备：11.0g明胶，加30.0g水，加热至60℃充分搅拌溶解，得到明胶水溶液；将1.2g亚氯酸钠溶解在15.0g水中，再加入0.2g氢氧化钠和0.2g苯甲酸钠，搅拌均匀，得到亚氯酸钠混合水溶液；将亚氯酸钠混合水溶液加入到明胶水溶液中，搅拌均匀，冷却后，即得到凝胶主剂。

固体活化剂：2.5g双乙酸钠。

(2)活化方法：

将上述固体活化剂加入到凝胶主剂中，即可以缓慢平稳释放出二氧化氯气体。

反应方程式如下：

5NaClO₂+4C₄H₇O₄Na＝4ClO₂+4C₄H₆O₄Na₂+NaCl+2H₂O (1)

(3)应用：

将上述活化后的消毒剂放置在较为密闭的场所内进行环境空气的消毒。例如，房间、卫生间、冰箱、冷库、车厢等。并可保持较长时间的消毒效果。

实施例2

(1)一种双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂的制备：

凝胶主剂的制备：11.0g明胶，加30.0g水，加热至60℃充分搅拌溶解，得到明胶水溶液；将1.2g亚氯酸钠溶解在15.0g水中，再加入0.2g氢氧化钠和0.2g苯甲酸钠，搅拌均匀，得到亚氯酸钠混合水溶液；将亚氯酸钠混合水溶液加入到明胶水溶液中，搅拌均匀，冷却后，即得到凝胶主剂。

固体活化剂：3.6g 2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。

(2)活化方法：

将上述固体活化剂加入到凝胶主剂中，即可以缓慢平稳释放出二氧化氯气体。

反应方程式如下：

5NaClO₂+4C₇H₁₃NSO₄＝4ClO₂+4C₇H₁₂NSO₄Na+NaCl+2H₂O (2)

(3)应用：

将上述活化后的消毒剂放置在较为密闭的场所内进行环境空气的消毒。例如，房间、卫生间、冰箱、冷库、车厢等。并可保持较长时间的消毒效果。

实施例3

(1)一种双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂的制备：

凝胶主剂的制备：11.0g明胶，加30.0g水，加热至60℃充分搅拌溶解，得到明胶水溶液；将1.2g亚氯酸钠溶解在15.0g水中，再加入0.2g氢氧化钾和0.2g苯甲酸钠，搅拌均匀，得到亚氯酸钠混合水溶液；将亚氯酸钠混合水溶液加入到明胶水溶液中，搅拌均匀，冷却后，即得到凝胶主剂。

固体活化剂：1.2g柠檬酸。

(2)活化方法：

将上述固体活化剂加入到凝胶主剂中，即可以缓慢平稳释放出二氧化氯气体。

反应方程式如下：

15NaClO₂+4C₆H₈O₇＝12ClO₂+4C₆H₅O₇Na₃+3NaCl+6H₂O (3)

(3)应用：

将上述活化后的消毒剂放置在较为密闭的场所内进行环境空气的消毒。例如，房间、卫生间、冰箱、冷库、车厢等。并可保持较长时间的消毒效果。

实施例4

(1)一种双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂的制备：

凝胶主剂的制备：11.0g明胶，加30.0g水，加热至60℃充分搅拌溶解，得到明胶水溶液；将1.2g亚氯酸钠溶解在15.0g水中，再加入0.2g氢氧化钠和0.2g苯甲酸钠，搅拌均匀，得到亚氯酸钠混合水溶液；将亚氯酸钠混合水溶液加入到明胶水溶液中，搅拌均匀，冷却后，即得到凝胶主剂。

固体活化剂：1.2g衣康酸。

(2)活化方法：

将上述固体活化剂加入到凝胶主剂中，即可以缓慢平稳释放出二氧化氯气体。

反应方程式如下：

5NaClO₂+2C₅H₆O₄＝4ClO₂+2C₅H₄O₄Na₂+NaCl+2H₂O (4)

(3)应用：

将上述活化后的消毒剂放置在较为密闭的场所内进行环境空气的消毒。例如，房间、卫生间、冰箱、冷库、车厢等。并可保持较长时间的消毒效果。

实验例1

(1)一种二氧化氯消毒剂的制备：

1)A剂：质量分数为4.31％的亚氯酸钠水溶液。

2)活化剂：衣康酸固体。

(2)二氧化氯消毒剂的活化：

将上述A剂20ml和活化剂0.85g，室温下混合均匀活化反应10min，采用碘量法测定活化后生成的二氧化氯的量为0.1241g(活化效率为28.19％)；活化反应60min后再测定二氧化氯的量为0.1143g。

反应方程式如下：

5NaClO₂+2C₅H₆O₄＝4ClO₂+2C₅H₄O₄Na₂+NaCl+2H₂O (4)

实验例2

(1)一种二氧化氯消毒剂的制备：

1)A剂：质量分数为4.31％的亚氯酸钠水溶液。

2)活化剂：2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸固体。

(2)二氧化氯消毒剂的活化：

将上述A剂20ml和活化剂2.70g，室温下混合均匀活化反应10分钟，采用碘量法测定活化后生成的ClO₂的量为0.2896g(活化效率为65.77％)；活化反应60分钟后再测定ClO₂的量为0.2511g。

实验例3

(1)二氧化氯消毒剂的制备：

1)A剂：质量分数为4.31％的亚氯酸钠水溶液。

2)活化剂配制：柠檬酸固体。

(2)二氧化氯消毒剂的活化：

将上述A剂20ml和活化剂0.84g，室温下混合均匀活化反应10分钟，采用碘量法测定活化后生成的ClO₂的量为0.2005g(活化效率为45.54％)；反应60分钟后再测定ClO₂的量为0.173g。

实验例4

(1)二氧化氯消毒剂的制备：

1)A剂：质量分数为4.31％的亚氯酸钠水溶液。

2)活化剂配制：稀盐酸(浓度为1:1)。

(2)二氧化氯消毒剂的活化：

将上述A剂20ml和活化剂2.36ml，室温下混合均匀活化反应10分钟，采用碘量法测定活化后生成的ClO₂的量为0.2928g(活化效率为66.50％)；活化反应60分钟后再测定ClO₂的量为0.2617g。

反应方程式如下：

5NaClO₂+4HCl＝4ClO₂+5NaCl+2H₂O (5)

实验例5

(1)二氧化氯的制备：

1)A剂：质量分数为4.31％的亚氯酸钠水溶液。

2)活化剂：固体丙二酸。

(2)二氧化氯的活化：

将上述A剂20ml和活化剂0.68g，室温下混合均匀活化反应10分钟，采用碘量法测定活化后生成的ClO₂的量为0.187g(活化效率为42.47％)。活化反应60分钟后再测定ClO₂的量为0.017g。此时发现该反应液中有大量的CO₂气泡产生，其原因是由于生成的ClO₂分子继续与产物丙二酸钠进行氧化反应引起的。

反应方程式如下：

5NaClO₂+2C₃H₄O₄＝4ClO₂+2C₃H₂O₄Na₂+NaCl+2H₂O (6)

12ClO₂+4C₃H₂O₄Na₂＝12CO₂+7O₂+8NaCl+4HCl+2H₂O (7)

(3)活化后二氧化氯的应用：

由于产生的ClO₂继续氧化丙二酸钠生成了二氧化碳，不能作为消毒剂使用。

实验例6

(1)一种二氧化氯消毒剂的制备：

1)A剂：质量分数为4.31％的亚氯酸钠水溶液。

2)活化剂：双乙酸钠固体。

(2)二氧化氯消毒剂的活化：

将上述A剂20ml和活化剂1.86g，室温下混合均匀活化反应10min，采用碘量法测定活化后生成的二氧化氯的量为0.0986g(活化效率为22.40％)；活化反应60min后再测定二氧化氯的量为0.0909g。

注明：实验例1～6是在相同的实验条件(即活化剂用量为理论计量的2倍)下进行的。

实验例7

将实验例1、2、4和6制备的二氧化氯消毒液放置7天后，采用碘量法对二氧化氯的含量进行测定。使用衣康酸时二氧化氯的量为0g；使用2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸时二氧化氯的量为0.0551g；使用盐酸时二氧化氯的量为0.0006g；使用双乙酸钠时二氧化氯的量为0.0858g。

对于实验例6制备的二氧化氯消毒液放置14天后，二氧化氯的量为0.0858g；放置22天后，二氧化氯的量为0.0832g；放置25天后，二氧化氯的量为0.0756g。

结果表明：采用双乙酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、柠檬酸时对二氧化氯的缓慢释放效果，比采用盐酸的效果要好。尤其是双乙酸钠的缓慢释放效果更好。

实施例5

将实施例1～4制备的固体活化剂加入到凝胶主剂中，放置在卫生间内，进行环境空气的消毒。

实施例6

本实验采用一种直观简易的半定量方法来表征二氧化氯的释放速率：二氧化氯具有漂白作用，可作为纸浆的漂白剂使用。将用蒸馏水润湿的广范pH值试纸放置在活化后的二氧化氯消毒剂的瓶口，释放出的二氧化氯气体将漂白广范pH值试纸，广范pH值试纸将由黄色漂白变为白色，该时间的长短可半定量地比较二氧化氯气体的释放速率，漂白时间越长，二氧化氯的释放速率就越低。

对于实验例3～4、以及实施例1～4制备的双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂经活化后，将用蒸馏水润湿的广范pH值试纸放置在瓶口，记录广范pH值试纸由黄色变为白色的时间(见表1)。可见，实施例1～4的二氧化氯释放速率都比较缓慢。

表1漂白时间

最后应该说明的是，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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。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。上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂，其特征在于，包括凝胶主剂和固体活化剂，所述凝胶主剂为凝胶状态，所述凝胶主剂的原料由明胶、亚氯酸盐、碱性化合物、防腐剂、水组成，所述固体活化剂选自双乙酸钠、柠檬酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、衣康酸中的一种或几种；

明胶、亚氯酸盐、碱性化合物、防腐剂、水、固体活化剂的质量比为11:(0.5～3.0):(0.1～0.8):(0.1～0.8):(25.0～75.0):(0.6～5.0)。

2.如权利要求1所述的双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂，其特征在于，亚氯酸盐选自亚氯酸钠、亚氯酸钾中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂，其特征在于，碱性化合物选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾中的一种或几种。

4.如权利要求1所述的双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂，其特征在于，防腐剂选自苯甲酸钠、丙酸钠、丙酸钙、山梨酸钾、乳酸钠中的一种或几种。

5.一种权利要求1～4所述的双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂的制备方法，其特征在于，包括凝胶主剂的制备过程；

凝胶主剂的制备过程为：明胶，加水，加热搅拌溶解，得到明胶水溶液；将亚氯酸盐溶解在水中，再加入碱性化合物和防腐剂，得到亚氯酸盐混合水溶液；将亚氯酸盐混合水溶液加入到明胶水溶液中，搅拌均匀，即得到凝胶主剂。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，制备明胶水溶液步骤中，加热温度为40～70℃。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

包括：凝胶主剂的制备和固体活化剂的选择；

凝胶主剂的制备：明胶，加水，加热至40～70℃充分搅拌溶解，得到明胶水溶液；将亚氯酸盐溶解在水中，再加入碱性化合物和防腐剂，搅拌均匀，得到亚氯酸盐混合水溶液；将亚氯酸盐混合水溶液加入到明胶水溶液中，搅拌均匀，冷却后，即得到凝胶主剂；

固体活化剂的选择：固体活化剂选自双乙酸钠、柠檬酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、衣康酸中的一种或几种。

8.一种权利要求1～4任一所述的双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂的活化方法，其特征在于，将固体活化剂加入到凝胶主剂中，在室温下即可进行活化反应。

9.一种权利要求1～4任一所述的双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂在较为密闭场所内环境空气消毒中的应用。

10.如权利要求9所述的应用，其特征是，将所述双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂活化，活化后的双组分凝胶缓释型二氧化氯消毒剂放置在较为密闭场所内，进行环境空气的消毒；所述较为密闭场所优选为房间、冰箱、冷库、卫生间、车厢等。