[发明专利]一种有机高分子异养菌杀菌剂的制备方法及应用

说明书

一、技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种有机高分子异养菌杀菌剂的制备方法及应用。

二、背景技术

常用的异养菌杀菌剂主要分为氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂两种类型。氧化性杀菌剂主要有氯气、溴基杀菌剂、漂白粉、氯胺、次氯酸等，这类杀菌剂对设备有一定的腐蚀作用，价格较高，一般中小型企业应用不多；且Cl₂可能会和水中有机物产生致癌物三卤甲烷（THMS）。非氧化性杀菌剂包括二硫氰基甲烷、异噻唑啉酮和季铵盐类杀菌剂等，其中单链季铵盐类杀菌剂（1227、新洁尔灭等）在循环水中使用较为普遍。单链季铵盐杀菌剂具有高效、黏泥剥离性强等特点，但由于使用时间较长（上世纪60年代开始使用），一些工业循环水系统中的异养菌已对其产生抗药性，使用过程中只有靠通过增加药剂投加量的方式来保证杀菌效果，从而增加了药剂使用成本。此外，《工业水处理》2006年7月第26卷第7期15-16页报道了单链季铵盐杀菌剂投加到循环水系统后，夏天极易起泡，往往需要添加消泡剂。针对上述异养菌杀菌剂存在的一些不足，合成一种新型、高效的异养菌杀菌剂意义重大、市场应用前景广阔。

聚季铵盐杀菌剂是一种强阳离子高分子聚合物，《高分子学报》2007年7月第7期70-73页报道了张昕等通过叔胺化反应与季铵化反应“两步法”制备了聚季铵盐-聚乙烯亚胺(QPEI)，当投加量为15mg/L、杀菌时间15min时，其对浓度为10⁹CFU/mL的大肠杆菌菌悬液的杀菌率可达100%。《应用化工》2008年2月第37卷第2期149-152页报道了王瑛等通过共聚合反应制备了一种以N,N,N′,N′-四甲基乙二胺和二氯乙醚为原料的新型聚季铵盐，以厌氧菌为杀菌对象，当投加量80mg/L、杀菌时间9h时，其杀菌率达到98%。发明专利“一种聚季铵盐及其制备方法与应用”（CN103012782A）公开了以四氯甲基甲烷和双（2-二甲氨基乙基）醚为原料合成聚季铵盐，投加量为40mg/L、杀菌时间为6h时，对异养菌的杀菌率达到92.5%。上述研究报道表明聚季铵盐类异养菌杀菌剂具有良好的杀菌效果。本发明立足于此，以四甲基乙二胺、二氯乙醚为主要原料，以质量分数为30%的双氧水作为引发剂，“一步法”合成了一种水溶性有机高分子异养菌杀菌剂。

三、发明内容

本发明的目的是针对现有工业循环冷却水系统中使用的异养菌杀菌剂药效不高这一技术问题，以四甲基乙二胺和二氯乙醚为主要原料，通过投加质量分数为30%的双氧水作为引发剂，利用二氯乙醚的C-Cl键断裂与四甲基乙二胺发生共聚合反应，“一步法”合成水溶性有机高分子异养菌杀菌剂（PACZMT）。

本发明的水溶性PACZMT合成步骤如下：

（1）向装有回流冷凝管和温度计的反应釜中加入一定量四甲基乙二胺和超纯水，升温至40℃；

（2）向上述反应釜中缓慢加入一定量的二氯乙醚，0.5h内加完，同时加入一定量的质量分数为30%的双氧水作为引发剂，启动搅拌器进行搅拌，搅拌转速为300r/min；二氯乙醚滴加完毕后，升温至70℃，回流反应8h；

（3）将反应后的淡黄色溶液倒入旋转蒸发器的旋蒸瓶中，旋转蒸发器的水浴温度调至75℃-80℃，循环水力真空泵的压力升至0.1MPa时进行减压蒸馏1.5h-2.5h，所得淡黄色、带有粘稠性的液体即为本发明的PACZMT产品，旋转蒸发器蒸馏出的溶媒为未反应完的超纯水和二氯乙醚，可回收套用。

其中步骤（1）中的四甲基乙二胺和步骤（2）中的二氯乙醚的摩尔比为1：1，即n(四甲基乙二胺)：n(二氯乙醚)=1：1；

步骤（1）中超纯水的加入量为步骤（2）中二氯乙醚质量的5倍，即m(超纯水)：m(二氯乙醚)=5：1；

步骤（2）中质量分数为30%双氧水的加入量为四甲基乙二胺、二氯乙醚和超纯水三者质量总和的1%，即m(双氧水)：m([四甲基乙二胺]+[二氯乙醚]+[超纯水])=1：100。

本发明合成的PACZMT为水溶性液态产品，能与水以任意比例混合。本发明建议的加药方式为：按质量浓度为10kg/m³配制成水溶液，采用计量泵或依靠重力自流方式投加到循环水中。