[发明专利]一种季铵盐类杀菌灭藻剂及其合成方法和用途

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种水处理剂及其制备方法，特别涉及工业循环冷却水处理剂及其制备方法，确切地说是一种季铵盐类杀菌灭藻剂及其合成方法和用途。

二、背景技术

1915年Jocobs首次合成季铵盐类表面活性剂，并指出这种化合物有一定的杀菌作用，但未引起注意。1935年Domagk进一步研究了其杀菌作用及其化学结构的关系，Wetzel进行了临床消毒试验后，逐步引起了重视。我国在1964年研究了一种季铵盐类化合物-苯扎溴铰（新洁尔灭）的杀菌作用，1971年后才被推荐作为消毒剂使用。

季铵盐类表面活性剂都含有一个离子化的氮原子是其重要标志,从结构上可分为亲水的阳离子和疏水的长链。季铵盐型表面活性剂的杀菌机制主要通过正离子头基吸附在负电荷的细菌表面，改变细菌细胞壁的通透性来完成的，此外，季铵盐吸附到细菌体表面后，有利于疏水基与亲水基分别深入菌体细胞的类脂层与蛋白层，导致酶失去活性和蛋白质变性使微生物的代谢异常，并还能引起细胞自溶而死亡。由于上述这两种作用的联合效应，使得季铵盐型表面活性剂具有较强的杀菌能力。季铵盐类杀菌剂不受水硬度影响，低毒无累积毒性，在偏碱性条件下对菌藻特别有效，并且有较强的粘泥剥离和分散作用。

季铵盐类杀生剂的分类方法比较多，按分子中长链的多少来分有单链季铵盐、双链季铵盐两类；按氮阳离子的多少，可以分为单季铵盐、双季铵盐和三季铵盐等；按其分子结构分类,疏水基完全为烷基的称为脂肪类季铵盐;含有醇羟基的称为醇醚类季铵盐，含有咪唑啉结构的称为咪唑啉类季铵盐，其余季铵盐分作其他类。

近些年，苯并咪唑类化合物的合成是一大热门，如何快速简单的合成苯并咪唑及其盐类是其中的关键，方法有以下几种：

①以邻苯二胺和羧酸(及其衍生物)为原料的合成；

②以邻苯二胺和醛为原料的合成；

③以邻苯二胺和硫氰酸为原料的合成；

④以邻卤代硝基苯和醛为原料的合成；

⑤以邻硝基苯胺为原料的合成；

⑥以胺和酰基化合物为原料的合成。

其中尤以邻苯二胺和羧酸(及其衍生物)为原料和邻苯二胺和醛为原料最为常用。而合成的条件通常有加热、催化剂，近些年也出现了一些特殊的方法，如光催化、微波催化等新型实验方法。

循环冷却水处理技术是工业节水的主要方法之一。由于工业冷却水占工业用水量的70-80%，因而实现水的循环利用、提高浓缩倍率是工业节水的关键。如果循环冷却系统从城市供水或从水井中取水作补充水时，补充水中微生物的量通常是很少的．可是，敞开循环冷却水系统不断地有灰尘进入而且随风送入微生物，当存在一定量的营养物时微生物会迅速繁殖。

采用杀生剂对冷却水系统中的微生物进行控制是一种目前普遍使用且行之有效的方法，即通过向冷却水中投加不同作用的杀生剂，从而控制微生物繁殖。

由于氧化性杀生剂具有价廉、高效的特点，这种高的性能/价格比使它至今仍主导着冷却水系统微生物的控制。对于大型的冷却水系统，申请人至今未看到不用氧化性杀生剂，而只用非氧化性杀生剂的报导。非氧化性杀生剂是冷却水处理中另一大类杀生剂，它们基本上是有机化合物，就某些方面来讲，它比氧化性杀生剂使用更方便且有效。

在目前所使用的非氧化性杀生剂中，季铵盐杀生剂具有广谱杀生性能，对菌、藻、真菌均有效，与氧化性杀生剂不同，受pH影响小，对环境的毒性低、环境友好，性能/价格比好，且易于使用与贮运，应用最为广泛，是目前杀生研究和应用领域的主要热点之一。

三、发明内容

本发明针对现有水质状况及传统非氧化性杀生剂的不足，旨在为循环冷却水系统提供一种结构新颖、性能良好的新型非氧化性杀菌灭藻剂，所要解决的问题是设计新型季铵盐类杀菌灭藻剂的结构并设计合成路线进行合成，并对合成的新型杀菌灭藻剂进行表征，同时确认其杀菌灭藻的活性。

本发明所称的杀菌灭藻剂，属季铵盐类，化学名称：1-甲乙醚基-2-甲基-3-R基苯并咪唑季铵盐，有以下化学式：

X-甲乙醚基（—CH₂OCH₂CH₃），R-烷基（C₃-C₁₆）；R优选C₈-C₁₆碳的烷基。