水处理杀生剂异噻唑啉酮的制备、性能和应用

Posted 2023-01-13 噻唑

篇首语：学而不思则罔，思而不学则殆。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了水处理杀生剂异噻唑啉酮的制备、性能和应用相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

工业循环冷却水中微生物的危害主要有两个方面：一是细菌形成的生物粘泥和藻类的附着物会降低冷却塔与换热设备的效率，严重的还会堵塞冷却塔填料和换热设备的管路。二是细菌能引起管道和换热设备的腐蚀甚至穿孔，因此必须加强循环冷却水的杀菌灭藻工作。目前，水处理用杀生剂品种很多，异噻唑啉酮杀生剂是其中一种。它是一种新型、广谱、高效的非氧化性水处理用杀生剂。
1 国内外异噻唑啉酮杀生剂的商品代号及产地表1为国内市场出现的部分异噻唑啉酮杀生剂的牌号及产地。

严格说来，用于水处理的异噻啉酮杀生剂应该是两种异噻唑啉酮衍生物〔2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(A)和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(B)〕的混合水溶液并添加了少量稳定剂的产品。产品中活性物的总含量应大于1.5%，其中2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的含量应大于0.35%，5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的含量应大于1.15%；2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的组分比应为1∶3～3.5。这两种衍生物的结构式如下：

2 异噻唑啉酮杀生剂的制备异噻唑啉酮衍生物最早是作为化妆品防腐防霉剂介绍到国内市场的。国外早在70年代就已用该产品做工业循环水处理杀生剂。在我国该产品被用于水处理则还是近年来的事。异噻唑啉酮衍生物纯品的制备和分离工艺比较复杂。用于水处理杀生剂不需分离出纯品，而只需一步合成两个异噻唑啉酮衍生物的混合物即可。从基础原料出发，合成该产品的工艺路线共分三步：
2.1 二硫代二丙酸二甲酯的制备多硫化钠，丙稀酸甲酯等，在0～5℃温度下反应5h。再将产物分离后可得纯品二硫代二丙酸二甲酯。
2.2 N，N′-二甲基二硫代二丙酰胺的制备以二硫代二丙酸二甲酯为原料，在0～5℃温度下，加入甲胺水溶液及稀盐酸，控制反应温度在5℃左右，反应2～3h，分离得纯品N，N′-二甲基二硫代二丙酰胺。
2.3 异噻唑啉酮杀生剂的制备以N，N′-二甲基二硫代二丙酰胺为原料，加入无水醋酸乙酯，在0℃时通氯1h，分离即可得2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐的混合物。该混合物的组成为含2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐23%、5-氯-二甲基-4-异噻唑啉-3-酮盐酸盐77%。将该混合物溶于水，加入碳酸钙中和过滤，再加入适量稳定剂即可得到以2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮为主要成分的水处理用杀生剂。目前市场主要有1.5%含量和5%含量两个品种。各步反应用的化学方程式如下：

3 异噻唑啉酮杀生剂的性能水处理用异噻唑啉酮杀生剂是一种浅黄色或蓝绿色透明水溶液，稍有气味，1.5%浓度产品特征密度1.02～1.04g/ml，pH值2.0～5.0，冰点-4℃。
3.1 杀菌抑菌能力异噻唑啉酮衍生物杀生剂具有广谱的抗菌能力，对革兰氏阳性菌、阴性菌、真菌、酵母菌、异养菌、藻类等具有较好的抑制效果。表2为该药剂对微生物的最低抑制浓度。异噻唑啉酮杀生剂在不同浓度下对循环水中异养菌和铁细菌的杀生率的分析结果见表3。其分析方法为化工部颁布的《循环冷却水中菌藻分析规程》中的方法。

试验结果表明，使用浓度50×10-6(质量)时，24h杀生率达99%以上。
3.2 异噻唑啉酮杀生剂与常用阻垢缓蚀剂的相容性异噻唑啉酮衍生物的配伍性好，可与氯气、常用缓蚀阻垢剂(如磷系)，大多数阴离子、阳离子、非离子表面活性剂等同时使用，不影响药效。表4引出了该药剂与磷系水稳剂配合应用的沉淀实验结果。实验表明，异噻唑啉酮衍生物杀生剂与有机磷水处理剂混合后不产生沉淀。异噻唑啉酮杀生剂对磷系缓蚀剂的缓蚀能力也无不良影响。其试验结果见表5。试验方法为静态挂片法、挂片不预膜。试验条件为：总磷11～15×10-6(质量)，总碱度200～250×10-6(质量)，pH值8.5～9.0，时间48h，温度为常温。从试验结果可以看出，异噻唑啉酮杀生剂在0～100×10-66(质量)的不同浓度下，挂片的腐蚀速度基本接近。这证明异噻唑啉酮杀生剂对磷系缓蚀剂的缓蚀能力无不良影响。
3.3 异噻唑啉酮杀生剂的低毒性和降解性能异噻唑啉酮衍生物杀生剂的毒性低，(小鼠LD50为3000mg/kg)，而且异噻唑啉酮衍生物本身易于降解成无毒物，无累积毒性，不会造成环境污染。美国环保局登记号，N-7330为EDA.R，1706-153，KAT.WT为EPA.R703-133。国内上海市化学品毒性检定所对该产品的毒性检定结果为LD502723mg/kg，评价属低毒类。在自然界中，异噻唑啉酮杀生剂可渐次降解为无毒物质。
4 异噻唑啉酮杀生剂的应用异噻唑啉酮杀生剂应用领域十分广泛，可作为杀菌灭藻剂应用于化肥、化纤、炼油、钢铁等工业循环冷却水的水处理，可与氯气等氧化性杀生剂配合使用，也可单独使用。它还可用作油田采油注水的杀菌剂，用于海上油田修井等。对油田常见硫酸盐还原菌(SRB)的抑制效果很好。异噻唑啉酮杀生剂的使用剂量应根据使用的场所及系统的条件和水质状况而定，在工业循环冷却水中的用量一般在20～100×10-6(质量)之间。此外，异噻唑啉酮杀生剂还可广泛用作农用杀生剂，切削油防腐剂，皮革、油漆及涂料防霉剂，洗涤用品消毒剂、化妆品保存剂等。异噻唑啉酮杀生剂还可与一些助剂或其它类型的非氧化性杀生剂(如阳离子表面活性剂、醛类等)组成复合产品，应用于不同的领域，产生更好的效果。