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新型季鏻盐型缓蚀杀菌剂的合成及其特性

发布:多吉利        来源:www.duojili.cn  
新型季鏻盐型缓蚀杀菌剂的合成及其特性
摘要:合成了两种新型季鏻盐型缓蚀杀菌剂(BHP—l、BHP一2).并用红外光谱对其结构进行解析结果表明这类缓蚀杀菌剂能抑制SRB的生长、抑制微生物腐蚀的发展.失重法和绝迹稀释法对药剂的缓蚀杀菌效果评价结果都证明BHP一1缓蚀及杀菌效果最佳,且BHP一1和BHP一2缓蚀杀菌性能均优于工业上广泛应用的新洁尔灭.
关键词:季鏻盐型缓蚀杀菌剂;微生物腐蚀;失重法;绝迹稀释法
SRB(Sulphate Reducing Bacteria)引起的微生物腐蚀破坏发电厂、化工厂的冷却水系统与污水处理系统、油田注水系统、地下输油管道、航空及海洋工业等的水系统、针对SRB腐蚀的一个既经济又简便的方法是用具有缓蚀性能的杀菌剂.新洁尔灭等季锛盐类杀菌剂被广泛用于防治碳钢的微生物腐蚀,但有些环境中使用效果不佳,有负作用,特别是长期使用同一种药剂将导致生物体的抗药性⋯.因此,开发对微生物腐蚀有防治作用的缓蚀杀菌剂具有重要意义.这种药剂应具有以下特征:一是吸附在基体表面阻碍去极化反应进行;二是能够破坏生物膜;三是能杀灭细菌.
研究表明:季磷盐作为缓蚀剂,对钢铁及Zn缓蚀性能良好;对高氯酸铝溶液中Al的缓蚀性能,优于同结构的季镂盐.Akihiko等报道:带有长烷基链的季锛盐作为杀菌剂对所试11种典型微生物均有良好的抗菌性;同时就其它结构相同、仅阳离子种类不同的季锛盐和季锛盐的抗菌性进行了比较,结果后者比前者具有更佳的抗菌活性.本文合成了两种季锛盐型新型缓蚀杀菌剂.研究了其缓蚀性能及杀菌性能.
1实验方法
1.1试剂与仪器
培养基的组成:K2HP。4(无水)0.5 g/L;NHc11.0 g/L;Na2SO4 0.5 g/L;CaCl2 0.1 L;MgSO42.0 g/L;FeSO4(NH4)2S04-6H20 0.1 g/L;乳酸钠3.5 g/L;抗坏血酸0.1 g/L;酵母汁1.0 g/L.
将培养基pH值调至7.O-7.1.在培养以及实验中所用的各种玻璃器具均进行了严格的消毒及灭菌.消毒方式有3种:培养基、生理盐水及细菌测试瓶等均需高压蒸汽灭菌30 rain;腐蚀实验所用的试片,实验前需经紫外线消毒;抗坏血酸和硫酸亚铁铵溶液需经抽滤灭菌.所有杀菌实验操作均应在无菌操作箱中进行.
1.2含长烷基链的溴化季镌盐BHP—l 和BHP一2的合成
将等摩尔的烷基膦与长碳链(c=n)溴代烷溶于N.N一二甲基甲酰胺,在三口瓶中加热至153℃ ,回流6 h后静置,三颈瓶中物质分为两层:上层为黄色油状物,下层为白色蜡状固体.然后减压蒸馏,蒸除N,N一二甲基甲酰胺,得到黄色油状物.将此黄色油状物用乙醚分散后放入冰箱中冷冻20min,产物颜色由原来的黄色变为白色.将此白色物质用乙酸乙脂重结晶,提纯后得到白色吸湿性极强的固体,即为产物BHP一1,置于干燥器中保存.BHP一1产率为58%.
将等摩尔的烷基膦与长碳链(c=n一4)溴代烷溶于二甲苯溶液,得澄清溶液,在三口瓶中加热至143℃ ,溶液变浑浊.在此温度下回流4h.将产物冷却至室温,得到白色油状物.将此白色油状物用乙醚溶解,然后抽滤,洗去二甲苯,重复此操作3次后,将布氏漏斗中的白色物用二氯甲烷溶解.然后将该溶液减压蒸馏,得到淡黄色油状物.将此淡黄色油状物与乙醚混合,置于0℃ 冰箱中冷冻12 h.取出后.混合物分两层.将分层的混合物减压浓缩,得白色、吸湿性很强的固体,即为产物BHP一2.将产物置于干燥器中保存.BHP一2产率为72%.
1,3腐蚀试验
试验采用45 钢试片,规格为50 mm×25 mm×2mm,在恒温厌氧条件下,采用静态失重法进行
缓蚀性能评价,试验温度为(30±1)℃ ,pH=7.0,试验周期为20 d.
腐蚀介质为4种不同的溶液,其腐蚀溶液代号与腐蚀体系组成成份由表1给出.其中培养基组成与前文所述一致,缓蚀剂浓度均为100×1O-6g/L,
1.4杀菌实验
本试验采用绝迹稀释法和分光光度法测量溶液中菌浓度的变化来评价杀菌剂抑灭SRB效果.在培养基和初始菌浓度相同条件下,将一定浓度的杀菌剂加到溶液中,然后在(30±1)℃ 下培养14 d,用绝迹稀释法和分光光度法测定水中最大可能存活菌量.有菌生长用“+”表示,无菌生长用“一”表示.杀菌剂分别为BHP一1、BHP一2及新洁尔灭,杀菌剂浓度分别为50×10-6g/L,60×10-6g/L,100×10-6g/L.200×10-6g/L.
2结果与讨论
2.1缓蚀性能评价
用最大可能记数法确定初始菌量后,将经过紫外线杀菌的45 碳锕试片分别浸入4种不同的溶液后,放入30℃ 的恒温水浴中进行腐蚀试验.经过1 d后,溶液1的颜色由培养基的淡黄色变为黑色浑浊液,即证明溶液1中SRB已长满;而加有缓蚀剂的溶液2,溶液3和溶液4仍为澄清的培养基原色.这说明缓蚀剂对SRB生长有抑制作用,而溶液体系对碳钢的腐蚀主要是SRB对碳钢的腐蚀.所以.缓蚀剂对SRB的抑制表明缓蚀剂对SRB溶液体系腐蚀的抑制.溶液4和3在第4天先后变黑,第5天溶液2变黑.由变黑顺序判断,缓蚀剂新洁尔灭对SRB生长的抑制能力小于BHP一2对sRB生长的抑制能力,BHP一1对SRB生长的抑制能力则同时优于BHP一2和新洁尔灭对SRB生长的抑制能力.
当PH值为7.0,培养温度为3O℃ ,在溶液1和所加缓蚀剂浓度为100 X 10-6 g/L的溶液2、溶液3和溶液4中加挂45 钢试片,腐蚀周期为20 d。失重分析结果由表2给出,表中缓蚀率由下式计算,它是以溶液1的腐蚀失重结果为基础.
在无缓蚀剂的溶液1中挂片腐蚀最为严重.在含缓蚀剂BHP一1的溶液2中试样几乎不腐蚀,计算出BHP一1的缓蚀率为97.8%.试片在溶液3中的失重少于溶液4中的失重,但比在溶液2中的大,可见BHP一2缓蚀率高于新洁尔灭的缓蚀率,而小于BHP一1的腐蚀率.3次实验计算结果给出BHP一2的缓蚀率为82.1%。新洁尔灭的缓蚀率为4O.7%.可知缓蚀性能BHP一1>BHP一2>新洁尔灭.这与前述各溶液由SRB生长引起的颜色变化所得的结果一致.
2.2菌量的确定
绝迹稀释法是经典的确定初始细菌量的方法。但周期长,需15 d以上,而且很被动,只能培养细菌后测菡量;同时,操作繁琐,无法直接用于调整初始菌量相同实验.本文通过对SRB在紫外一可见光范围吸收曲线的研究。发现SRB在紫外区的最大吸收波长位于226 lm 处,并且在一定浓度范围内菡量与吸光度大小有线性关系.以此确定了一种新的对SRB菡量定量的方法—— 紫外一可见分光光度法。即在获得菡量一吸光度(226 m )标准工作曲线后。可通过测量未知浓度的溶液的吸光度确定该溶液的SRB菌量.
给出了含及不合SRB溶液体系用去离子水分别稀释10倍、20及50倍后所得溶液的分光光度吸收曲线.由图2可知。纯培养基在远紫外区和可见光区无特征吸收,而含培养基的SRB溶液体系对226 nm光的特征吸收应为SRB本身的特征吸收。且随溶液中SRB浓度的增大,吸光度增大.稀释lO倍的SRB溶液在226 13133处吸光度为2.4。稀释20倍的为1.39。稀释5O倍仅为0.53.由上述结果可以判断,当波长为226 m 时,含SRB菡的溶液对光的吸收能力最强,所以,226 m为SRB最大吸收波长.且不同浓度的SRB在最大波长处的吸光度不同,并满足A1:A2:A3=C1:C2:C3=10:5:2.通过经典的绝迹稀释法确定原始溶液中SRB的菡量,分别以各稀释溶液的倍数除以原始菡量得到各溶液的稀释菡量,以这一系列菡量值为横坐标,同时以对应浓度下SRB的吸光度为纵坐标,做出SRB吸光度与菡量浓度的对应曲线。即为定量SRB的标准工作曲线,如图3所示.这样,在测出其它未知浓度的溶液吸光度后,可以从此标准工作曲线上很快、很方便地求得该溶液的SRB菡量.这种方法能快速而简便的确立微生物腐蚀平行实验条件.
2.3杀菌效果的评价
采用绝迹稀释法和上述紫外一可见分光光度计法测定含SRB溶液添加杀菌剂前后菡量的变化来评价杀菌剂的杀菌效果.
同一浓度下,不同杀菌剂对SRB的生长影响不一致.取每种杀菌剂在60×10-6 g/L浓度下的菌量随时间变化作图.
由4图可知:杀菌剂BHP一1、BHP一2及新洁尔灭的存在使SRB菌量显著变少.其中含BHP一1的溶液中SRB被全部杀灭.含BHP一2的溶液中SRB菌量少于含新洁尔灭溶液中SRB菌量,说明杀菌能力BHP一1高于BHP一2,而BHP一2高于新洁尔灭.
在PH=7.0,培养温度为30℃ 条件下,测试杀菌剂BHP一1、BHP一2、新洁尔灭浓度分别为50×10-6g/L,60×10-6g/L.100×10-6 g/L,200×10-6 g/L条件下的杀菌效果,得到BHP一1的最佳杀菌浓度60×10-6g/L.由表3可知.在BHP一1为最佳杀菌浓度60×10-6 g/L时.含BHP一2和新洁尔灭中的菌液中仍有SRB未被杀死(表中“+”表示有菌生长.“一 表示无菌生长),杀菌效果BHP一I>BHP一2>新洁尔灭.
3结论
(1)合成两种新型缓蚀杀菌剂BHP一1和BHP一2,
(2)缓蚀剂BHP一1,BHP一2和新洁尔灭的缓蚀能力大小为:BHP一1>BHP一2>新洁尔灭,BHP一1缓蚀效率为97.8%,是一种具有缓蚀和杀菌两种作用的新型高效缓蚀杀菌剂
(3)杀菌实验证明.杀菌剂BHP一1,BHP一2和新洁尔灭的杀菌能力大小为:BHP一1>BHP一2>新洁尔灭.
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