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隨著工業(yè)和石油開采業(yè)的迅猛發(fā)展,石油化學工業(yè)生產(chǎn)中用水和油田回注水的使用量也在逐年增加,其含有的硫酸鹽還原菌和腐生菌等對設備造成嚴重腐蝕,造成了巨大的經(jīng)濟損失,因此,對設備投加殺菌劑極為必要。但目前廣泛使用的表面活性劑型殺菌劑如1227等,使用一段時問后,微生物往往能對其產(chǎn)生抗藥性,而且在添加過程中會產(chǎn)生大量泡沫,從而影響使用效果,因此迫切需要研究開發(fā)新型高效無泡殺菌劑。由于有機胍類殺菌劑具有高效、無泡等優(yōu)點,已日益受到研究者的關注
1861年Streeker發(fā)現(xiàn)了胍(cH3N3),從結(jié)構(gòu)上看,胍是亞胺脲,又稱作氨基甲酸脒。胍是無色吸濕性晶體,胍基化合物因其具有強堿性、高穩(wěn)定性、較好的生物活性等優(yōu)良特性,應用領域十分廣泛,其衍生物廣泛應用于藥物、染料、炸藥、農(nóng)用化學品、紡織品、塑料的生產(chǎn)以及生物技術(shù)等方面,國外常用于纖維織物、紙張等的殺菌消毒。目前胍基化合物逐漸向水處理方向發(fā)展,其合成方法也在不斷地改進和完善。美國梅勒克和貝茨公司的商品名為多果定(Dogdine)的殺菌劑就是醋酸十二烷基胍。I-Iorst等發(fā)現(xiàn)烷基胍衍生物都是良好的殺菌劑。
1有機胍殺菌劑在水處理中的應用現(xiàn)狀
有機胍類殺菌劑是水處理用新型殺菌劑,屬于非氧化型殺菌劑。鹽酸十二烷基胍能和亞甲基二硫氰酸酯配合控制冷卻水中的微生物,效果接近國際先進水平。在勝利油田進行的現(xiàn)場試驗表明,以胍鹽為主的殺菌劑殺菌效果是1227的l倍,明顯優(yōu)于其他殺菌劑。但目前在國內(nèi)水處理過程中有機胍殺菌劑的使用并未普及。
2幾種主要的有機胍殺菌劑的殺菌機理及合成方法
有機胍類殺菌劑主要包括長鏈烷基胍類殺菌劑和雙胍類殺菌劑。目前應用較多的長鏈烷基胍類殺菌劑有十二烷基胍醋酸鹽、十二烷基胍硫酸鹽、醋酸十八胍等;雙胍類殺菌劑有丁基雙胍硫酸鹽、咪唑啉雙胍硫酸鹽、雙胍辛乙酸鹽、聚六亞甲基胍鹽酸鹽等。
長鏈烷基胍本身是一種陽離子表面活性劑,易溶于水,水溶液無泡,便于現(xiàn)場應用。殺菌機理主要是其在水溶液中帶正電荷,可以吸附于微生物表面,形成微團,并逐步滲入細胞漿的類脂層和蛋白質(zhì)層,從而改變胞膜通透性,使細胞內(nèi)容物外滲,導致微生物死亡;同時可以凝固蛋白,使酶和結(jié)構(gòu)蛋白變性,破壞微生物的代謝體系,導致其死亡。烷基雙胍同時具有抗菌和殺菌的特性,對微生物有抑制作用。
2.1十二烷基胍醋酸鹽的合成
2.1.1反應原理
選用十二胺與O一甲基異脲醋酸鹽為原料,其反應方程式如下:
2.1.2實驗過程
將十二胺溶于乙醇,于四口瓶中40℃油浴加熱溶解,再將0一甲基異脲醋酸鹽的水溶液加入四口瓶,40℃恒溫攪拌反應6h,加人醋酸蒸餾回收甲醇。殘留物用無水乙醇洗滌3次,抽濾后放入烘箱干燥。得到的白色粉末狀固體即為十二烷基胍醋酸鹽。
2.2咪唑啉雙胍硫酸鹽的合成
2.2.1反應原理
以咪唑啉與三氧化硫脲為原料,反應式如下:
2.2.2實驗過程
將乙醇放入反應瓶中35c《=恒溫攪拌,然后將咪唑啉一次性投入反應瓶中,使之溶解成透明液體,1h內(nèi)分批投入水合三氧化硫脲(A1MSOH),繼續(xù)恒溫攪拌,反應2h后停止加熱,將樣品冷卻至10℃后用玻璃坩堝抽濾,濾餅用乙醇沖洗,6O℃下烘干,得白色片狀晶體,即為咪唑啉胍硫酸鹽。
2.3聚六亞甲基胍鹽酸鹽的合成
2.3.1反應原理
以鹽酸胍與己二胺為原料,反應方程式如下。
1)等物質(zhì)的量的鹽酸胍與己二胺反應生成低聚合度的聚六亞甲基胍鹽酸鹽:
3研究方向及前景展望
有機胍類殺菌劑因其良好的殺菌效果,長期的抑菌作用,對各種金屬材料無腐蝕、毒性低、使用安全等特點,具有廣闊的發(fā)展前景。國外該類殺菌劑已得到了廣泛應用,國內(nèi)相關研究工作開展很少,目前有機胍類殺菌劑的生產(chǎn)廠家很少,產(chǎn)品主要依靠進口。今后的研究重點應放在開發(fā)生產(chǎn)工藝過程更便捷、更綠色環(huán)保的有機胍類殺菌劑,開展有機胍殺菌劑物化性質(zhì)方面的研究,特別是該類殺菌劑與其它殺菌劑的復配性能的方面研究