CN115399320A - 一种控释二氧化氯的消毒组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
一种控释二氧化氯的消毒组合物及其制备方法和应用,涉及化学消毒制品技术领域;包括芯层和包覆芯层的囊壁层,所述囊壁层包括亲水高分子聚合物,所述芯层包括质量比为20‑35:15‑25:0.1‑2的羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物、亚氯酸盐和泡腾剂。本发明的消毒组合物,包括羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物和亚氯酸盐,其可在水的作用下反应以产生二氧化氯,其原料安全性高,无环境污染,且可在水性介质中产生二氧化氯微泡,延长消毒时间,在长效、缓释方面性能优异,在食品和饮用水中消毒中具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于化学消毒制品技术领域,具体涉及一种控释二氧化氯的消毒组合物及其制备方法和应用。
背景技术
新鲜的水果和蔬菜为人们日常饮食中的重要产品,这些食物可能生吃或经过最低限度加工后进入人体,因此该类食物可能是多种病原体的载体。与农产品相关病原体包括细菌(沙门氏菌属、单核球增多性李斯特菌、大肠杆菌和志贺氏菌属)、病毒和寄生虫,食源性病原体致病的病例并不罕见,因此,有必要对食品进行消毒处理。
常见的杀菌剂包括氯系杀菌剂、过氧化物和臭氧等杀菌剂,其中过氧化物和臭氧的氧化性过强,容易腐蚀产品,且残留长,不适用于作为食品消毒剂。氯系杀菌剂包括氯气、次氯酸和二氧化氯杀菌剂,其具备杀菌谱广、杀菌能力强、作用速度快、稳定性好、毒性低、腐蚀性小、刺激性小等特点;但是随着食品安全意识的提高,人们发现氯气、次氯酸杀菌剂的氧化性强,对人体具有一定的潜在风险。研究表明,二氧化氯对细胞壁有较强的吸附和穿透能力,放出原子氧将细胞内的含巯基的酶氧化起到杀菌作用,对大多数的细菌病毒均有优秀的灭活作用;文献“Can chlorine dioxide prevent the spreading of coronavirusor other viral infections?Medical hypotheses”中记载其对冠状病毒同样具有良好的消毒作用。此外,二氧化氯对人体的安全性高,在文献“Controlled Clinical Evaluationsof Chlorine Dioxide,Chlorite and Chlorate in Man”中Judith R.Lubbers等人证明,二氧化氯消毒剂对人体的相对安全性,对环境污染小。
二氧化氯的化学性质活泼,受热或光照易分解,难以保藏和运输,故二氧化氯消毒剂均为二氧化氯前体,在使用时会制备生成二氧化氯进行消毒;现有的二氧化氯制备方法主要为以亚氯酸盐为原料,在酸性条件下发生自氧化反应生成二氧化氯。一方面,引发反应所需的酸源具有很强的腐蚀性,存在较大的安全隐患,另一方面,反应生产的二氧化氯停留时间短,难以实现长效消毒的作用。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明的目的之一在于提供一种控释二氧化氯的消毒组合物,其安全性高,不需要添加腐蚀性的酸或酸性介质,且可在水性介质中产生二氧化氯微泡,延长消毒时间。
本发明的目的之二在于提供一种控释二氧化氯的消毒组合物的制备方法,制备方法简单,无环境污染,产品性能稳定性。
本发明的目的之三在于提供一种控释二氧化氯的消毒组合物的应用。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现:
一种控释二氧化氯的消毒组合物,包括芯层和包覆芯层的囊壁层,所述囊壁层包括亲水高分子聚合物,所述芯层包括质量比为20-35:15-25:0.1-2的羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物、亚氯酸盐和泡腾剂。
进一步地,所述亚氯酸盐为亚氯酸钠、亚氯酸钾、亚氯酸镁和亚氯酸钡中的一种或两种以上。
进一步地,所述泡腾剂为碳酸氢盐、过碳酸盐和过硼酸盐中的一种或两种以上。
进一步地,所述亲水高分子聚合物为壳聚糖、环糊精、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺中的一种或两种以上。
进一步地,所述芯层和囊壁层的质量比为1:0.5-2。
进一步地,按照质量份计,所述囊壁层的原料包括以下组分:
壳聚糖5-10份,β-环糊精1-3份,聚丙烯酰胺10-15份,EDTA 0.1-0.5份,干燥剂1-5份。
进一步地,所述干燥剂为氯化钙、硫酸钙、氯化镁、磷酸氢二钠中的一种或两种以上。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现:
一种控释二氧化氯的消毒组合物的制备方法,包括以下步骤:
S1,将配方量的羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物、亚氯酸盐和泡腾剂混合均匀,造粒,得到芯层物料;
S2,将配方量的壳聚糖、β-环糊精、聚丙烯酰胺、EDTA和干燥剂加入有机溶剂中加热并搅拌均匀,得到囊壁物料;
S3,将所述囊壁物料喷淋到芯层物料上,干燥,即得控释二氧化氯的消毒组合物。
进一步地,所述制备方法的所有步骤中环境的相对湿度少于20%;
步骤S2中,加热的温度为70-85℃。
本发明的目的之三采用如下技术方案实现:
一种控释二氧化氯的消毒组合物的应用,所述控释二氧化氯的消毒组合物在食品和饮用水中消毒的应用。
相比现有技术,本发明的有益效果在于:
本发明的一种控释二氧化氯的消毒组合物,包括羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物和亚氯酸盐,其可在水的作用下反应以产生二氧化氯,其原料安全性高,无环境污染,不需要添加腐蚀性的强酸或其他危险的引发剂,且化学反应的放热强度相对较低,不易损害产品;此外,本发明的消毒组合物中加入泡腾剂,泡腾剂会产生大量微泡,使二氧化氯进入微泡中,微泡分散于水性介质中,既提高二氧化氯的分散性,又延长了二氧化氯的停留时间;同时消毒组合物采用囊壁层进行包覆,一方面,囊壁层能阻隔水分以保护芯层,提高产品的稳定性,另一方面,囊壁层控制芯层的反应速度,延长崩解时间,提高二氧化氯与微泡的结合程度。
本发明的一种控释二氧化氯的消毒组合物的制备方法,制备方法简单,可适用于规模化生产,制得的产品性能稳定性。
本发明的一种控释二氧化氯的消毒组合物的应用,所述控释二氧化氯的消毒组合物,其安全性高,杀菌广谱性高,杀菌能力强,作用速度快,稳定性好,可应用在食品和饮用水中进行消毒。
具体实施方式
下面,结合具体实施方式,对本发明做进一步描述,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
一种控释二氧化氯的消毒组合物,包括芯层和包覆芯层的囊壁层,所述囊壁层包括亲水高分子聚合物,所述芯层包括质量比为20-35:15-25:0.1-2的羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物、亚氯酸盐和泡腾剂。其中,所述羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物的结构式为:羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物和亚氯酸盐,其可在水的作用下反应以产生二氧化氯,安全性高,泡腾剂能加快反应速率,克服羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物和亚氯酸盐的反应相对缓和的缺陷。
进一步地,所述亚氯酸盐为亚氯酸钠、亚氯酸钾、亚氯酸镁和亚氯酸钡中的一种或两种以上。
进一步地,所述泡腾剂为碳酸氢盐、过碳酸盐和过硼酸盐中的一种或两种以上。优选地,所述泡腾剂为碳酸氢钠、碳酸氢钾、过碳酸钠和过硼酸钠中的一种或两种以上。
进一步地,所述亲水高分子聚合物为壳聚糖、环糊精、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺中的一种或两种以上。
进一步地,所述芯层和囊壁层的质量比为1:0.5-2。
进一步地,按照质量份计,所述囊壁层的原料包括以下组分:
壳聚糖5-10份,β-环糊精1-3份,聚丙烯酰胺10-15份,EDTA 0.1-0.5份,干燥剂1-5份。
所述囊壁层具有良好的吸水性能,使消毒组合物快速激活反应;其中聚丙烯酰胺可溶解于水中并形成具有网状交联聚合结构的水凝胶,壳聚糖微溶于水,并在酸性环境下发生降解,通过聚丙烯酰胺和壳聚糖的配合,可控制反应速率在合适的范围内,控释二氧化氯,β-环糊精作为稳定剂,能提高稳定性和结合力,EDTA对囊壁层结构进行螯合从而增加结构的结合力,提高强度。
进一步地,所述干燥剂为氯化钙、硫酸钙、氯化镁、磷酸氢二钠中的一种或两种以上。干燥剂可吸附水分,避免消毒组合物过早的触发反应释放二氧化氯。
一种控释二氧化氯的消毒组合物的制备方法,包括以下步骤:
S1,将配方量的羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物、亚氯酸盐和泡腾剂混合均匀,造粒,得到芯层物料;
S2,将配方量的壳聚糖、β-环糊精、聚丙烯酰胺、EDTA和干燥剂加入有机溶剂中加热并搅拌均匀,得到囊壁物料;
S3,将所述囊壁物料喷淋到芯层物料上,干燥,即得控释二氧化氯的消毒组合物。
进一步地,所述制备方法的所有步骤中环境的相对湿度少于20%;
步骤S2中,加热的温度为70-85℃。
一种控释二氧化氯的消毒组合物的应用,所述控释二氧化氯的消毒组合物在食品和饮用水中消毒的应用。
实施例1
一种控释二氧化氯的消毒组合物,包括芯层和包覆芯层的囊壁层,所述芯层和囊壁层的质量比为1:1。
进一步地,按照质量份计,所述芯层的原料包括以下组分:
羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物25份,亚氯酸盐18份,泡腾剂1份,粘合剂5份;其中,所述亚氯酸盐为亚氯酸钠,所述泡腾剂为碳酸氢钠,粘合剂为海藻酸钠。
进一步地,按照质量份计,所述囊壁层的原料包括以下组分:
壳聚糖7份,β-环糊精2份,聚丙烯酰胺12份,EDTA 0.3份,干燥剂2份;其中,所述干燥剂为氯化钙。
所述控释二氧化氯的消毒组合物的制备方法,包括以下步骤:
S1,在保持环境的相对湿度少于20%的条件下,取配方量的羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物、亚氯酸盐、泡腾剂和粘合剂,干燥至含水量在0.5%以下,然后原料混合均匀,压制造粒,得到芯层物料;
S2,将配方量的壳聚糖、β-环糊精、聚丙烯酰胺、EDTA和干燥剂加入适量乙二醇中加热并搅拌均匀,加热的温度为80℃,得到囊壁物料;
S3,将所述囊壁物料喷淋到芯层物料上,在温度为60℃,压力为-80kPa的条件下进行负压干燥,即得控释二氧化氯的消毒组合物,密封包装,隔湿保藏。
实施例2
一种控释二氧化氯的消毒组合物,包括芯层和包覆芯层的囊壁层,所述芯层和囊壁层的质量比为1:0.5。
进一步地,按照质量份计,所述芯层的原料包括以下组分:
羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物20份,亚氯酸盐25份,泡腾剂0.1份,粘合剂4份;其中,所述亚氯酸盐为亚氯酸钠,所述泡腾剂为过碳酸钠,粘合剂为海藻酸钠。
进一步地,按照质量份计,所述囊壁层的原料包括以下组分:
壳聚糖5份,β-环糊精2份,聚丙烯酰胺15份,EDTA 0.2份,干燥剂1份;其中,所述干燥剂为氯化镁。
所述控释二氧化氯的消毒组合物的制备方法,包括以下步骤:
S1,在保持环境的相对湿度少于20%的条件下,取配方量的羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物、亚氯酸盐、泡腾剂和粘合剂,干燥至含水量在0.5%以下,然后原料混合均匀,压制造粒,得到芯层物料;
S2,将配方量的壳聚糖、β-环糊精、聚丙烯酰胺、EDTA和干燥剂加入适量乙二醇中加热并搅拌均匀,加热的温度为75℃,得到囊壁物料;
S3,将所述囊壁物料喷淋到芯层物料上,在温度为60℃,压力为-80kPa的条件下进行负压干燥,即得控释二氧化氯的消毒组合物,密封包装,隔湿保藏。
实施例3
一种控释二氧化氯的消毒组合物,包括芯层和包覆芯层的囊壁层,所述芯层和囊壁层的质量比为1:0.8。
进一步地,按照质量份计,所述芯层的原料包括以下组分:
羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物27份,亚氯酸盐22份,泡腾剂0.5份,粘合剂5份;其中,所述亚氯酸盐为亚氯酸钠,所述泡腾剂为过硼酸钠,粘合剂为海藻酸钠。
进一步地,按照质量份计,所述囊壁层的原料包括以下组分:
壳聚糖6份,β-环糊精1份,聚丙烯酰胺10份,EDTA 0.1份,干燥剂2份;其中,所述干燥剂为氯化钙。
所述控释二氧化氯的消毒组合物的制备方法,包括以下步骤:
S1,在保持环境的相对湿度少于20%的条件下,取配方量的羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物、亚氯酸盐、泡腾剂和粘合剂,干燥至含水量在0.5%以下,然后原料混合均匀,压制造粒,得到芯层物料;
S2,将配方量的壳聚糖、β-环糊精、聚丙烯酰胺、EDTA和干燥剂加入适量乙二醇中加热并搅拌均匀,加热的温度为80℃,得到囊壁物料;
S3,将所述囊壁物料喷淋到芯层物料上,在温度为60℃,压力为-80kPa的条件下进行负压干燥,即得控释二氧化氯的消毒组合物,密封包装,隔湿保藏。
实施例4
一种控释二氧化氯的消毒组合物,包括芯层和包覆芯层的囊壁层,所述芯层和囊壁层的质量比为1:1.5。
进一步地,按照质量份计,所述芯层的原料包括以下组分:
羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物30份,亚氯酸盐23份,泡腾剂1份,粘合剂5份;其中,所述亚氯酸盐为亚氯酸钠,所述泡腾剂为碳酸氢钠,粘合剂为海藻酸钠。
进一步地,按照质量份计,所述囊壁层的原料包括以下组分:
壳聚糖8份,β-环糊精2份,聚丙烯酰胺13份,EDTA 0.4份,干燥剂4份;其中,所述干燥剂为氯化钙。
所述控释二氧化氯的消毒组合物的制备方法,包括以下步骤:
S1,在保持环境的相对湿度少于20%的条件下,取配方量的羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物、亚氯酸盐、泡腾剂和粘合剂,干燥至含水量在0.5%以下,然后原料混合均匀,压制造粒,得到芯层物料;
S2,将配方量的壳聚糖、β-环糊精、聚丙烯酰胺、EDTA和干燥剂加入适量乙二醇中加热并搅拌均匀,加热的温度为85℃,得到囊壁物料;
S3,将所述囊壁物料喷淋到芯层物料上,在温度为60℃,压力为-80kPa的条件下进行负压干燥,即得控释二氧化氯的消毒组合物,密封包装,隔湿保藏。
实施例5
一种控释二氧化氯的消毒组合物,包括芯层和包覆芯层的囊壁层,所述芯层和囊壁层的质量比为1:2。
进一步地,按照质量份计,所述芯层的原料包括以下组分:
羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物35份,亚氯酸盐28份,泡腾剂2份,粘合剂5份;其中,所述亚氯酸盐为亚氯酸钠,所述泡腾剂为碳酸氢钠,粘合剂为海藻酸钠。
进一步地,按照质量份计,所述囊壁层的原料包括以下组分:
壳聚糖10份,β-环糊精3份,聚丙烯酰胺15份,EDTA 0.5份,干燥剂5份;其中,所述干燥剂为氯化钙。
所述控释二氧化氯的消毒组合物的制备方法,包括以下步骤:
S1,在保持环境的相对湿度少于20%的条件下,取配方量的羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物、亚氯酸盐、泡腾剂和粘合剂,干燥至含水量在0.5%以下,然后原料混合均匀,压制造粒,得到芯层物料;
S2,将配方量的壳聚糖、β-环糊精、聚丙烯酰胺、EDTA和干燥剂加入适量乙二醇中加热并搅拌均匀,加热的温度为85℃,得到囊壁物料;
S3,将所述囊壁物料喷淋到芯层物料上,在温度为60℃,压力为-80kPa的条件下进行负压干燥,即得控释二氧化氯的消毒组合物,密封包装,隔湿保藏。
对比例1
一种消毒组合物,包括芯层和包覆芯层的囊壁层,所述芯层和囊壁层的质量比为1:1。
进一步地,按照质量份计,所述芯层的原料包括以下组分:
羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物25份,亚氯酸盐18份,粘合剂5份;其中,所述亚氯酸盐为亚氯酸钠,粘合剂为海藻酸钠。
进一步地,按照质量份计,所述囊壁层的原料包括以下组分:
壳聚糖7份,β-环糊精2份,聚丙烯酰胺12份,EDTA 0.3份,干燥剂2份;其中,所述干燥剂为氯化钙。
所述消毒组合物的制备方法,包括以下步骤:
S1,在保持环境的相对湿度少于20%的条件下,取配方量的羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物、亚氯酸盐和粘合剂,干燥至含水量在0.5%以下,然后原料混合均匀,压制造粒,得到芯层物料;
S2,将配方量的壳聚糖、β-环糊精、聚丙烯酰胺、EDTA和干燥剂加入适量乙二醇中加热并搅拌均匀,加热的温度为80℃,得到囊壁物料;
S3,将所述囊壁物料喷淋到芯层物料上,在温度为60℃,压力为-80kPa的条件下进行负压干燥,即得消毒组合物,密封包装,隔湿保藏。
对比例2
一种消毒组合物,按照质量份计,原料包括以下组分:
羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物25份,亚氯酸盐18份,泡腾剂1份,粘合剂5份;其中,所述亚氯酸盐为亚氯酸钠,所述泡腾剂为碳酸氢钠,粘合剂为海藻酸钠。
所述消毒组合物的制备方法,包括以下步骤:
在保持环境的相对湿度少于20%的条件下,取配方量的羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物、亚氯酸盐、泡腾剂和粘合剂,干燥至含水量在0.5%以下,然后原料混合均匀,压制造粒,即得消毒组合物,密封包装,隔湿保藏。
性能测试
1、二氧化氯的产量测试
利用碘量法测定二氧化氯的含量,具体为:取实施例1-5和对比例1-2的样品,溶解于100mL水中,在黑暗中放置10min,得到对应的样品液。取2mL样品液置于250mL碘量瓶中,加入50mL的0.5mol/L盐酸和50mL的6%碘化钾溶液,振荡,得到黄色溶液,立即用0.1mol/L硫代硫酸钠溶液滴定至浅黄色,加入0.5%淀粉指示液,继续滴定至蓝色刚好消失,记录硫代硫酸钠溶液的用量,计算出二氧化氯的含量,然后计算二氧化氯的转化率,其计算公式为:转化率=(二氧化氯的摩尔量)/(亚氯酸盐的摩尔量)×100%,结果如表1所示。
2、稳定性测试
取实施例1-5和对比例1-2的样品制成样品浓度为10ppm的水溶液,在样品开始溶解30min后测量水溶液中二氧化氯的量,记为A,在55℃加热下静置2周后继续测量水溶液中二氧化氯的含量,记为B,计算2周后二氧化氯的衰减率,其计算公式为:衰减率=(A-B)/A×100%,结果如表1所示。
表1
转化率/% | 衰减率/% | |
实施例1 | 68.5 | 0.68 |
实施例2 | 64.3 | 1.13 |
实施例3 | 67.6 | 0.78 |
实施例4 | 66.8 | 0.85 |
实施例5 | 65.7 | 1.01 |
对比例1 | 63.9 | 6.24 |
对比例2 | 59.6 | 2.08 |
从表1可以看出,本发明的消毒组合物的二氧化氯的转化率,且通过微泡作用,长期保持在较高的水平,不易衰减,稳定性强;对比例1中不含泡腾剂,其衰减率明显升高,长效稳定性差;对比例2中不含囊壁层,其综合性能下降,且缺少囊壁层的保护,意外过早反应的风险高。
3、杀菌性能测试
取实施例1的消毒组合物配制成二氧化氯的浓度为100mg/L的水溶液,按照国家标准GB/T 38502-2020中记载的消毒剂杀菌效果检测方法对金黄葡萄球菌ATCC6538、铜绿假单胞菌ATCC15442、大肠杆菌8099、单核球增多性李斯特菌和沙门氏菌进行杀菌实验,结果如表2所示。
表2
从表2可以看出,本发明的消毒组合物的杀菌消毒性能优异,对金黄葡萄球菌、铜绿假单胞菌、单核球增多性李斯特菌、大肠杆菌和沙门氏菌等常见致病菌具有显著的杀菌作用。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种控释二氧化氯的消毒组合物,其特征在于,包括芯层和包覆芯层的囊壁层,所述囊壁层包括亲水高分子聚合物,所述芯层包括质量比为20-35:15-25:0.1-2的羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物、亚氯酸盐和泡腾剂。
2.如权利要求1所述的控释二氧化氯的消毒组合物,其特征在于:所述亚氯酸盐为亚氯酸钠、亚氯酸钾、亚氯酸镁和亚氯酸钡中的一种或两种以上。
3.如权利要求1所述的控释二氧化氯的消毒组合物,其特征在于:所述泡腾剂为碳酸氢盐、过碳酸盐和过硼酸盐中的一种或两种以上。
4.如权利要求1所述的控释二氧化氯的消毒组合物,其特征在于:所述亲水高分子聚合物为壳聚糖、环糊精、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺中的一种或两种以上。
5.如权利要求1所述的控释二氧化氯的消毒组合物,其特征在于:所述芯层和囊壁层的质量比为1:0.5-2。
6.如权利要求4所述的控释二氧化氯的消毒组合物,其特征在于,按照质量份计,所述囊壁层的原料包括以下组分:
壳聚糖5-10份,β-环糊精1-3份,聚丙烯酰胺10-15份,EDTA 0.1-0.5份,干燥剂1-5份。
7.如权利要求6所述的控释二氧化氯的消毒组合物,其特征在于:所述干燥剂为氯化钙、硫酸钙、氯化镁、磷酸氢二钠中的一种或两种以上。
8.一种权利要求6或7所述的控释二氧化氯的消毒组合物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1,将配方量的羟基甲亚磺酸单钠盐二水合物、亚氯酸盐和泡腾剂混合均匀,造粒,得到芯层物料;
S2,将配方量的壳聚糖、β-环糊精、聚丙烯酰胺、EDTA和干燥剂加入有机溶剂中加热并搅拌均匀,得到囊壁物料;
S3,将所述囊壁物料喷淋到芯层物料上,干燥,即得控释二氧化氯的消毒组合物。
9.如权利要求8所述的控释二氧化氯的消毒组合物的制备方法,其特征在于:所述制备方法的所有步骤中环境的相对湿度少于20%;
步骤S2中,加热的温度为70-85℃。
10.一种权利要求1-7任一项所述的控释二氧化氯的消毒组合物的应用,其特征在于:所述控释二氧化氯的消毒组合物在食品和饮用水中消毒的应用。
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CN202210849715.9A CN115399320A (zh) | 2022-07-19 | 2022-07-19 | 一种控释二氧化氯的消毒组合物及其制备方法和应用 |
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