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        水处理化学品·杀菌剂

        浏览次数: 日期:2016年7月15日 13:50
        水处理化学品根据处理水质可以分为给水(循环水和锅炉水等)处理化学品和废水处理化学品。给水处理化学品,常用的有阻垢剂、分散剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂等;废水处理剂一般有絮凝剂、吸附剂、脱色剂、生物处理剂等。这里分析的是杀菌剂杀菌剂种类很多,有的品种对环境危害大,这里的分析仅仅限于环境友好的绿色杀菌剂
        一、前言
        微生物是自然界生态平衡中一个必要的组成环节。由细菌、霉菌、酵母菌和藻类等导致的微生物危害,如材料的腐烂等迫使人们长期以来采用各种方法与微生物的危害进行斗争。杀菌防腐问题一直是产业界和科技界关注的课题。
        控制微生物的方法可分为物理法、化学法和生物法3类。化学法是通过调节pH、利用化学药剂等手段灭菌。用抗菌防腐剂防止微生物的生长,迄今仍是最广泛采用的方法。
        化学物质的抗菌活性决定于化学物质和微生物之间的有效接触,尔后微生物的很多特性都会发生变化,例如,生长、繁殖、形态、孢子形成、孢子萌发、孢子膨胀、细胞的有丝分裂、细胞的透性、孢子的颜色及其他生理、生化反应和代谢活动都会受到影响,最终表现为抑制微生物的生长、繁殖甚至杀死微生物。其作用机理大致有:⑴使微生物蛋白质变性;⑵干扰微生物细胞膜;⑶干扰遗传机理;⑷干扰细胞内部酶的活力。
        在工业和农业中常见的微生物有细菌、真菌、霉菌、酵母菌和藻类。据杀灭微生物种类的不同,杀菌防腐剂可分别称为:杀(抗)细菌剂、杀真菌剂、防霉剂、杀黏液菌剂、杀孢子剂、灭藻剂等。事实上一种药剂往往既能杀死或抑制霉菌,又能杀死或抑制细菌或酵母菌。而只对一种微生物起作用的不多,所以可统称为抗微生物剂。若按照其抗微生物作用程度和方式的不同,则可分为杀菌剂和抑菌剂。可直接导致微生物死亡的抗微生物剂一般称为杀菌剂、杀生剂或杀灭剂。抑菌剂的主要作用是抑制微生物的生长和繁殖,保护物料和设备不受微生物的侵害,包括防腐剂、防霉剂等。故杀菌和抗菌并无严格界限。
        杀菌剂  可有效杀死微生物的化学物质。
        抗菌剂  能够抑制微生物的生长繁殖或孢子萌发而对病毒作用小的物质。如卫生纸用抗菌剂。
        抑菌剂  能够有效抑制微生物的生长繁殖或可杀死细菌的物质。包括杀菌剂和抑菌剂。
        防腐剂  是指可防止、减缓有机质的*(如纸浆的*、涂料的絮聚、蛋白质的变质、淀粉的发酵、化妆品的*等)的物质。
        防霉剂  防止材料(如涂料、塑料、橡胶等)、机械等物体长霉变质的物质。
        消毒剂  杀灭繁殖状态的微生物或对芽孢、病毒有杀灭、抑制作用的物质。比如,通常纸机、管道在使用前要用消毒剂(如二氧化氯、戊二醛等)作消毒处理,新鲜水和白水也要作消毒处理;水产养殖业也对消毒有相当高的要求。
        杀生剂  主要指水处理或白水循环中用于杀灭微生物以及藻类的化学药剂。
        常用的杀菌防腐剂有多种。历史上曾经大量使用毒性巨大、极难降解的杀菌防腐剂,比如五氯酚钠、醋酸苯汞、有机锡、孔雀石绿等,此类杀菌防腐剂在某些场合仍有被滥用的情况,比如部分业户在水产养殖和保鲜过程中使用违禁消毒剂。自从媒体披露多宝鱼残留孔雀石绿的事件后,我国业界和公众对杀菌剂安全问题格外关注。
        我们计划新上一组杀菌剂产品,这些产品都属于绿色环保型的产品,并且互相关联,因此项目名称为绿色杀菌剂系列产品集成。这里的杀菌剂杀菌剂防腐剂、消毒剂、杀生剂等的总称。而绿色杀菌剂是指那些毒性低、生物降解性好的杀菌剂
         
        二、绿色杀菌剂系列产品名录
        ⒈异噻唑啉酮
        异噻唑啉酮类化合物是Rohm & Hass公司二十世纪中期在研究海洋生物时发现的杀菌防腐活性物质。典型的此类化合物的基本结构如表1所示。
        (表略)
        Rohm & Hass公司原创的Kathon系列防腐剂是一类新型、高效、低毒、广谱、环保型防腐剂,其活性成分主要有:5-氯-2-甲基4-异噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮;2-n-辛基-4-异噻唑啉-3-酮;4,5-二氯-2-n-辛基-4-异噻唑啉-3-酮,其中甲基异噻唑啉酮为水溶性体系,与低分子醇互溶,可以与硝酸镁、硝酸铜、氯化镁、氯化铜复配,也可以与羟甲基衍生物复配,用作杀菌剂、抗菌剂、抑菌剂、防腐剂、灭藻剂(杀生剂)、消毒剂、防霉剂;辛基异噻唑啉酮为油溶性体系,用作防霉剂。仿Kathon的译音,国产异噻唑啉酮类杀菌防腐剂习惯上自称为凯松、卡松等。
        5-氯-2-甲基4-异噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮是通过FDA认证的杀菌防腐剂。在我国可用于水处理、制浆造纸、涂料胶乳、金属工作液、化妆品、水产养殖、食品包装用纸以及与人体接触纸品的杀菌防腐防霉剂。
        异噻唑啉酮类化合物是本集成的核心产品。
        本集成产品包括水溶性的异噻唑啉酮类化合物(5--2-甲基4-异噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮特定比例的组合物)原粉的合成、油溶性的2-n-辛基-4-异噻唑啉-3-酮的合成以及各种商品规格的生产。考虑到先易后难的原则,一般先上水溶性异噻唑啉酮——MT/CMT(5-氯-2-甲基4-异噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的混合物)。
        ⒉季铵盐
        季铵盐其实是典型的阳离子表面活性剂,也是较早工业化的杀菌防腐剂产品。常见的消毒剂1227,商品名洁而灭、新洁而灭之类,化学名是十二烷基二甲基苄基氯化铵或十二烷基二甲基苄基溴化铵。早期的季铵盐都是一个长链烷基或烃基(碳原子数通常为8到24)、三个短链烷基(碳原子数为1到7)的结构,例如1231(十二烷基三甲基氯化铵)、1227、1427(十四烷基二甲基苄基氯化铵)等。
        后来发展出双长链季铵盐,作为表面活性剂、纺织印染助剂、日化产品功能助剂、杀菌灭藻剂等。所谓双长链季铵盐,其分子结构有两个长链烷基或烃基,两个短链烷基。其中,长链烷基的碳原子数为8到24,两个长链可以相同,也可以不同,常见的组合有:D12(两个十二烷基)、8/12(一个辛基一个十二烷基)等。
        双长链季铵盐因为亲脂性增强,与微生物的负电荷亲和力加强,也就是说杀菌力增强。因此,双长链季铵盐在水处理上作为杀菌灭藻剂,水产养殖业作为消毒剂的应用方兴未艾,是一种值得推广的高效广谱的杀菌剂防腐剂、消毒剂、杀生剂、灭藻剂、防霉剂)。
        双长链季铵盐和/或双长链季铵盐以及双长链季铵盐和/或双长链季铵盐与壳聚糖或碘或异噻唑啉酮或戊二醛的组合物用于水处理或水产养殖消毒剂大有可为。
        季铵盐用于医药或者医疗作为消毒剂的历史由来已久。比如著名的商品洁而灭就是1631(十六烷基三甲基氯化铵)的水溶液,新洁而灭则是十六烷基三甲基溴化铵的水溶液。由此推论,双长链季铵盐和/或双长链季铵盐以及双长链季铵盐和/或双长链季铵盐与壳聚糖或碘的组合物,应该可以成为医药上的新型的高效消毒剂。
            本集成中可以生产的产品包括1227、1427、1827和双长链季铵盐(如双辛基二甲基溴化铵、双癸基二甲基溴化铵、双十二烷基二甲基溴化铵、十六烷基辛基二甲基溴化铵等)
        2.1十二烷基二甲基苄基氯化铵(1227
        2.2十二烷基二甲基苄基溴化铵(苯扎溴铵)
        2.3十四烷基二甲基苄基氯化铵(1427
        2.4十八烷基二甲基苄基氯化铵(1827
        2.5双长链烷基二甲基卤化铵
            ⒊复配型产品
            本集成中可以生产的复配型产品均用到异噻唑啉酮或季铵盐,但是不限于异噻唑啉酮或季铵盐(比如戊二醛、甜菜碱、咪唑啉等),包括以下产品:
        冷却循环水缓蚀阻垢剂  本品为多功能复合型全有机阻垢缓蚀剂,对水中的碳酸钙、磷酸钙等均有良好的鳌合分散作用,具有用途广、pH值使用范围宽等特点。
        新型杀菌灭藻粘泥剥离剂  本品是一种复合季胺盐杀菌灭藻剂,具有高效、广谱、低毒、药效快而持久、使用方便,适用温度和pH值范围较宽等优点。
        戊二醛-1227复配型杀菌剂  本品中的戊二醛与1227有很好的互补作用,适用于油田集输系统、污水处理系统以及循环水系统的杀菌灭藻,兼有缓蚀作用。
         
        三、国内主要生产厂家
            大连星原化学有限公司   主要生产异噻唑啉酮
            枣庄泰和水处理有限公司 主要生产 1227与HEDP
         
        四、建设规划
        五、投资概算
        六、经济效益分析   
        七、市场分析
        异噻唑啉酮衍生物广泛应用于国民经济各领域,此处仅列举异噻唑啉酮衍生物在部分产业领域的市场,重点介绍水处理领域但是不限于该领域:
        ①水处理:我国水处理用杀生剂(灭藻剂)的市场容量以销售额计约为15亿元/年,其中异噻唑啉酮衍生物占市场份额的23%(2001年),为首位(其余是表面活性剂类、海因类等)。近年来异噻唑啉酮衍生物占市场份额的比重迅速上升,高居榜首,遥遥领先。除在工业循环水中不断直接单独添加异噻唑啉酮衍生物外,在水处理剂其他品种——缓蚀剂、絮凝剂、沉降剂、黏泥剥离剂、分散剂、表面活性剂等助剂中还要复配异噻唑啉酮衍生物作为功能组分之一。本品有优越的黏泥剥离作用,因而又叫黏泥剥离剂。
        我国非常重视环境保护和可持续发展。原国家经贸委将异噻唑啉酮杀菌灭藻剂列入《当前国家鼓励发展的节水设备(产品)目录(第一批)》(二○○一年第5号)。
        ②造纸工业:据统计,我国造纸化学品中防腐剂的市场容量2002年的实际消费额为5亿元(消费量为3.5万吨),预计2010年可达10亿元。以品种分,异噻唑啉酮衍生物为第一位,其次为均三嗪类、有机溴类等工业防腐剂。当前市场可容纳2000吨/年异噻唑啉酮类防腐剂的生产企业十余家。
        ③涂料、聚合物乳液、颜料浆、油墨:异噻唑啉酮衍生物的市场份额已达数亿元/年,其中防腐剂为水溶性异噻唑啉酮衍生物。
        ④日用化学工业:在欧洲、日本和美国,异噻唑啉酮衍生物已经成为主流的杀菌防腐剂。在我国,异噻唑啉酮衍生物已逐渐淘汰原有的尼伯金酯类等老式防腐剂,市场容量已超过数亿元/年。
        ⑤机械、电子、纺织以及其他:异噻唑啉酮衍生物可以重点面向金属切削液。原先在金属切削液领域独占鳌头的均三嗪已经逐渐被异噻唑啉酮取代。
        ⑥油田注水:目前常用的杀菌防腐剂有异噻唑啉酮衍生物和阳离子表面活性剂(如1227),与1227比,异噻唑啉酮的优点之一是没有1227的耐药性,性价比也优于1227。通常(返)注水中含10ppm活性物的异噻唑啉酮时,即可起到防腐作用。本品有优越的黏泥剥离作用,因而又叫黏泥剥离剂。
        ⑦农业、林业、园艺:商品名为“多霉净”,用于叶面防霉。大棚种植作物,使用异噻唑啉酮作为杀菌剂效果非常好。
        ⑧水产养殖:我国淡水养殖和海水养殖领域,今年来异噻唑啉酮及其复配物逐渐受到业界重视,市场份额额增长极快。多宝鱼事件的发生,给异噻唑啉酮以及复配的绿色消毒剂产品的发展是一个有力的推动。
        根据有关资料分析,我国现阶段杀菌防腐剂的消费额约为(200~300)亿元/年(不含农业,用于农业时算作农药),并且以每年(12~15)%的速度递增。

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