季鏻鹽殺菌滅藻劑

時間：2023-03-24 07:24:09來源：food欄目：食品快速檢測閱讀：

季鏻鹽殺菌滅藻劑

[db:作者] / 2023-02-07 00:00

季鏻鹽類殺菌劑是在季銨鹽基礎上開發(fā)的新一代高效、廣譜非氧化殺菌劑，除具有很強的殺菌性能，季憐鹽類殺菌劑還有較強的黏泥剝離能力、低的發(fā)泡性、低劑量、良好的配伍性以及較寬的pH使用范圍，因此它出現(xiàn)后就成為國內外學者的研究熱點。目前國內各種水處理藥品書籍對其介紹比較簡單，因此本書將更深入地對其進行總結，以供研究者和使用者參考。

(1)季鏻鹽類殺菌滅藻劑的殺菌機理

季鏻鹽類殺菌劑從結構、類型上來看屬于陽離子表面活性劑，其殺菌機理-般可認為此類化合物中帶正電荷的有機陽離子被帶負電荷的細菌選擇性地吸附(陽離子通過靜電力、氫鍵力以及表面活性劑分子與蛋白質分子之間的疏水結合等作用)，或聚集在細胞壁上，產生室阻效應，導致細菌生長受抑而死亡，或通過滲透和擴散作用，穿過表面進入細胞膜，從而阻礙細胞膜的半滲透作用，并進一步進入細胞內部，使細胞酶鈍化，蛋白質酶不能產生，從而使蛋白質變形，達到殺死細菌細胞的作用。這種陽離子表面活性劑的親油基團能溶解并損傷細菌表面的脂肪壁，改變了細菌原生質膜的物化性質。親油基的溶解性能越好，越有利于破壞細菌原生質膜，加速細菌的死亡。

圖7-22 季鏻鹽與季銨鹽的結構比較

季鏻鹽與季銨鹽有相似的結構，如圖7-22所示，只是用含磷的陽離子代替季銨鹽中含氮的陽離子。季鏻鹽中的磷原子與季銨鹽中的氮原子同是第V主族元素，均采用SP3雜化軌道與其他4個烷基碳原子相連，形成一個四面體，這樣的分子結構比較穩(wěn)定，與一般氧化還原劑、酸堿性物質及其他類型化合物不起作用。但是，氮原子是第二周期元素，而磷原子是第三周期的元素，磷原子半徑較氮原子半徑大，相應的離子半徑也大。離子半徑大使其極化作用增大，從而使其周圍的正電性增加。正電性增加使其容易與帶負電荷的微生物產生靜電吸附作用，更容易殺死微生物。因此從結構上分析季鏻鹽的殺菌效果比季銨鹽的殺菌效果更好。季鏤鹽對革蘭陰性菌、革蘭陽性菌及霉菌和藻類等都有效。

(2)季鏻鹽類殺菌滅藻劑的研究進展

季鏻鹽的應用最早開始于1941年，當時美國的Conrad Schoeller等，經(jīng)過理論研究和實際應用，首先提出季鏻鹽是織物和有關工業(yè)中的良好的助燃劑，這項成果獲得美國專利。次年，Norman E.Searle又提出季鏻鹽可作為消毒劑、殺蟲劑和去污劑。隨后，Willelm Lommel和Heinrich Munzel兩人將季鏤鹽用于織物材料殺蟲、殺菌的研究獲得成功。從20世紀70年代開始，季鏻鹽的發(fā)展便進入了一個輝煌的成熟期。正是這個時期，應用領域不斷拓寬，到目前為止，從它的應用方向來看，可分為催化劑、植物生長劑、殺菌劑、阻燃劑、織物處理劑等等。

季鏻鹽用于水處理使其進入了一個新的發(fā)展階段，經(jīng)過幾年的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模。早期研究的季銹鹽主要帶有三苯基鏻的結構，開始研究時已初步顯示出好的抗菌性。Akihik等研究的帶有長烷基鏈的季鏤鹽則有更佳的抗菌活性。進一步的Akihiko等又于1993年報道了帶一個長烷基的三丁基鏻，當長烷基鏈碳數(shù)為12，14，16，18時，均對E.Coli及s.Aureus菌有高效、快速的殺滅活性，并分析了殺菌效果與烷基碳鏈長短的關系。同年Akihiko等報道的乙基芐基三烷基氯化鏻，當烷基為正辛基、乙基、正丁基、苯基時，他們發(fā)現(xiàn)當烷基為正辛基時抗菌活性最強。

1994年Akihiko等在前面研究的基礎上報道了帶有單、雙長烷基鏈的三甲基、二甲基季鏻鹽。他們所研究的長烷基鏈的碳數(shù)分別為10、14、18。這些季鏻鹽對所試的11種典型微生物均有好的抗菌性。Akihiko還就其他結構相同，僅陽離子種類不同的季銨鹽和季鏤鹽進行了對比，結果是后者比前者具有更佳的抗菌活性。Akihiko等于1996年報道了對乙基芐基-二甲基-長鏈烷基季鏻鹽對S.Aureus菌和E.Coli菌的構效關系并測定了此種季鏤鹽對上述兩種菌種的最小抑菌濃度(MIC)。

我國對季銹鹽類殺菌劑的研究起步較晚，主要是在國外研究的基礎上，進行進一步的分子設計，以使得此類殺菌劑成為不僅具有良好的殺菌性能，而且還具有阻垢、緩蝕和分散能力的一類多效的綠色環(huán)保型水處理藥劑。發(fā)展方向是研制改性季鏻和聚季鏻鹽。改性季銷鹽主要可分為烷氧基改性季鎖鹽、縮醛改性季銷鹽和聚醚改性季鎖鹽，它們主要都是通過化學反應將烷氧基基團、醛基基團和醚基基團直接連在分子中的中心磷原子上，通過分析證明這將大大增強中心磷原子的正電性，有助于殺菌性能的提高。在聚季銷鹽的研究方面，主要是設法通過季銹鹽殺菌劑一單體化合物的聚合或將季鏻鹽殺菌劑分子固定在高分子載體上制成聚合物殺菌劑，尤其研究的是水不溶性聚合物殺菌劑。聚季鏻鹽已初步顯示了良好的殺菌性，適當?shù)南嗨平Y構的聚季鏻鹽較聚季銨鹽有更佳的抗菌性，這類聚合物的緩蝕、長效性更為人關注，但目前該類聚合物尚有一定的水溶性，而且合成原料受限，尚需作更多的探索和研究。

(3)季銷鹽殺菌滅藻劑的生產應用

季鏻鹽類殺菌劑雖然具有很多其他殺菌劑并不具備的性能，但由于此類產品生產工藝復雜，生產成本較高，工業(yè)化較為困難。在國外與國內水處理藥劑市場上有英國Ciba Geigy公司的產品B-350，由于其優(yōu)良的性能在國外得到了普遍的使用，在國內也有良好的應用前景。此產品中起殺菌作用的活性成分就是單長鏈的三丁基氯化鏻，通過復配，得到一種無色透明液體，可以與任何比例的水互溶，藥劑有效含量為50%，使用非常方便。由我國石油化工科學研究院研制的季銷鹽型殺菌劑RP-71,通過在不同藥劑濃度下評定對異養(yǎng)菌、鐵細菌、真菌和硫酸鹽還原菌的殺菌效果時發(fā)現(xiàn)，RP-71的殺菌率無論是在低濃度還是在高濃度下，均與B-350相當，具有高效、廣譜和低劑量的特點。

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