申請日2014.11.04
公開(公告)日2016.04.20
IPC分類號A01N47/48; A01N43/50; A01N43/80; A01N33/12
摘要
本發(fā)明為水處理用的生物粘泥處理處理劑及其制備方法。本發(fā)明的生物粘泥處理劑，按重量百分比計，各組分及其含量為1-(2-硫氰基)乙基-2-甲基-3-芐基-5-硝基咪唑5-30%、二氯化N,N-二(十二烷基二甲基)-3-氧雜-1,5-戊二銨5-10%，二硫氰甲烷5-10%，異噻唑啉酮1-10%、有機(jī)氯1-10%，溶劑5-40%，余量為水。本發(fā)明的生物粘泥處理劑的制備方式如下：在室溫條件下，將1-(2-硫氰基)乙基-2-甲基-3-芐基-5-硝基咪唑、二氯化N,N-二(十二烷基二甲基)-3-氧雜-1,5-戊二銨和水加入反應(yīng)釜，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至<6，再加入醇溶劑，攪拌均勻后，加入異噻唑啉酮、有機(jī)氯，攪拌全溶后制得。本發(fā)明的生物粘泥處理處理劑具有良好的殺菌性能，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)循環(huán)水處理，特別適合油田含油污水系統(tǒng)中SRB等細(xì)菌滋生的控制。
權(quán)利要求書
1.一種水處理用生物粘泥處理劑，其特征在于：按重量百分比由以下組分組成：
1-(2-硫氰基)乙基-2-甲基-3-芐基-5-硝基咪唑5-30%、二氯化N,N-二(十二烷基二甲基)-3-氧雜-1,5-戊二銨5-10%，二硫氰甲烷5-10%，異噻唑啉酮1-10%、有機(jī)氯1-10%，溶劑5-40%，余量為水;
所述的異噻唑啉酮為5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮的混合物;所述有機(jī)氯為2，2-二氯-3-氮川丙酰胺、2-氯-2-硝基-1,3-丙二醇和2,2-二氯-2-硝基乙醇的一種或多種;所述的溶劑為醇溶劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物粘泥處理劑，其特征在于，
所述的異噻唑啉酮中5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮的質(zhì)量比為2.5-4：1;
所述的醇溶劑為乙二醇、乙醇、二甘醇、聚乙二醇200、丙三醇和異丙醇中的一種或一種以上溶劑混合。
3.一種如權(quán)利要求1所述的生物粘泥處理劑的制備方法，其特征在于，在室溫條件下，將1-(2-硫氰基)乙基-2-甲基-3-芐基-5-硝基咪唑、二氯化N,N-二(十二烷基二甲基)-3-氧雜-1,5-戊二銨、二硫氰甲烷和水加入反應(yīng)釜，用鹽酸調(diào)節(jié)pH<6，再加入醇溶劑，攪拌均勻后，加入異噻唑啉酮、有機(jī)氯，攪拌全溶后制得;
所述的1-(2-硫氰基)乙基-2-甲基-3-芐基-5-硝基咪唑由下述方法制備得到：
1)將甲硝唑與鹵化試劑、濃硫酸混合后，加熱升溫到50～160℃，反應(yīng)3～16h后，冷卻至室溫,調(diào)節(jié)pH值為4，過濾，得中間產(chǎn)品A;
2)按照摩爾比1：1～1.2的比例將中間產(chǎn)品A與硫氰酸鹽在乙酸乙酯、DMF或丙酮中，加熱到50～120℃，反應(yīng)2～8h后，抽濾，乙酸乙酯、DMF或丙酮洗滌數(shù)次，再水洗數(shù)次，干燥后制得中間產(chǎn)品B;
3)將步驟2)的中間產(chǎn)品B按照摩爾比1：1的比例直接與氯化芐加熱到50～150℃反應(yīng)2～12h，冷卻至室溫,得到目的產(chǎn)物;
所述的二氯化N,N-二(十二烷基二甲基)-3-氧雜-1,5-戊二銨由下述方法制備得到：稱取十二烷基二甲基叔胺加入反應(yīng)瓶，在攪拌狀態(tài)下緩慢滴加二氯乙醚，其中十二烷基二甲基叔胺與二氯乙醚的摩爾比為2：1，滴加完畢，升溫至80-120℃，反應(yīng)2-5h后制得。
說明書
一種水處理用生物粘泥處理劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種生物粘泥處理劑及其制備方法。
背景技術(shù)
工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中因適宜的生存條件，細(xì)菌、真菌和藻類等微生物極易滋生，并會產(chǎn)生大量的生物粘泥，其中包括水中的無機(jī)物，如沙土等，以及其他菌生長中形成的代謝沉積物，如Fe2O3、FeS和菌藻的遺體等。大量生物粘泥附著在設(shè)備壁上或管道上，一方面可造成出水質(zhì)惡化，另一方面，這些沉積物覆蓋在金屬表面上，導(dǎo)致凝結(jié)水溫度升高，降低冷卻水的冷卻效果，阻止冷卻水中的緩蝕劑和殺生劑到達(dá)金屬表面產(chǎn)生緩蝕、阻垢、殺生作用，影響運(yùn)行效果。更為嚴(yán)重的是，會使金屬表面形成差異腐蝕電池而發(fā)生沉積物下腐蝕(垢下腐蝕)造成設(shè)備和輸水管道的穿孔。因此，必須對冷卻水中的生物粘泥進(jìn)行控制。
甲硝唑(l-羥乙基-2-甲基-5-硝基咪唑))是一種常用的兼性厭氧菌殺菌劑，其對硫酸鹽還原菌(SRB)的殺菌能力在1983年由Tardele發(fā)現(xiàn)。目前在水處理應(yīng)用中，也常被用來作為殺滅硫酸鹽還原菌的殺菌劑。由于甲硝唑水溶性差，25℃時每100mL水中僅可溶解約0.25g。同時甲硝唑是小分子物質(zhì)，且沒有明顯的親水基和親油基，無表面活性作用，因此對黏泥無洗滌剝離效果，無法殺死黏泥沉積物中的SRB。使其在實(shí)際應(yīng)用中效果并不理想，加之其本身價格昂貴，更加限制了其在油田等水處理領(lǐng)域中的應(yīng)用。如果能夠?qū)紫踹蜻M(jìn)行改性，獲得水溶性好，殺菌高效的產(chǎn)品，讓其可以在很低劑量的使用條件下就可以獲得滿意的殺菌效果，就可以實(shí)現(xiàn)其與其他產(chǎn)品復(fù)配或交替使用的目的。國內(nèi)華中科技大學(xué)的黃金營、鄭家燊以及華中理工大學(xué)的陶武榮、董澤華等都對甲硝唑的改性產(chǎn)品進(jìn)行了研究，并取得了積極的結(jié)果，但仍未形成一種粘泥處理劑產(chǎn)品，可以滿足工業(yè)循環(huán)冷卻水現(xiàn)場粘泥的剝離及殺菌的需要。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種新型生物粘泥處理劑，其對水處理中常見的異養(yǎng)菌、鐵細(xì)菌硫酸鹽還原菌和藻類都具有非常優(yōu)異的殺滅處理效果。
本發(fā)明為一種水處理用生物粘泥處理劑，其特征在于：按重量百分比由以下組分組成：
1-(2-硫氰基)乙基-2-甲基-3-芐基-5-硝基咪唑5-30%、二氯化N,N-二(十二烷基二甲基)-3-氧雜-1,5-戊二銨5-10%，二硫氰甲烷5-10%，異噻唑啉酮1-10%、有機(jī)氯1-10%，溶劑5-40%，余量為水;
所述的異噻唑啉酮為5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮的混合物;所述有機(jī)氯為2，2-二氯-3-氮川丙酰胺、2-氯-2-硝基-1,3-丙二醇和2,2-二氯-2-硝基乙醇的一種或多種;所述的溶劑為醇溶劑。
根據(jù)本發(fā)明所述的生物粘泥處理劑，所述的異噻唑啉酮中5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮的質(zhì)量比為2.5-4：1;
根據(jù)本發(fā)明所述的生物粘泥處理劑，所述的醇溶劑為乙二醇、乙醇、二甘醇、聚乙二醇200、丙三醇和異丙醇中的一種或一種以上溶劑混合。
本發(fā)明還提供了一種如上述生物粘泥處理劑的制備方法，具體包括：在室溫條件下，將1-(2-硫氰基)乙基-2-甲基-3-芐基-5-硝基咪唑、二氯化N,N-二(十二烷基二甲基)-3-氧雜-1,5-戊二銨、二硫氰甲烷和水加入反應(yīng)釜，用鹽酸調(diào)節(jié)pH<6，再加入醇溶劑，攪拌均勻后，加入異噻唑啉酮、有機(jī)氯，攪拌全溶后制得;
其中所述的1-(2-硫氰基)乙基-2-甲基-3-芐基-5-硝基咪唑由下述方法制備得到：
1)將甲硝唑與鹵化試劑、濃硫酸混合后，加熱升溫到50～160℃，反應(yīng)3～16h后，冷卻至室溫,調(diào)節(jié)pH值為4，過濾，得中間產(chǎn)品A;
2)按照摩爾比1：1～1.2的比例將A與硫氰酸鹽在乙酸乙酯、DMF或丙酮中，加熱到50～120℃，反應(yīng)2～8h后，抽濾，乙酸乙酯、DMF或丙酮洗滌數(shù)次，再水洗數(shù)次，干燥后制得中間產(chǎn)品B;
3)將步驟2)的硫化產(chǎn)品按照摩爾比1：1的比例直接與氯化芐加熱到50～150℃反應(yīng)2～12h，冷卻至室溫,得到目的產(chǎn)物;
所述的二氯化N,N-二(十二烷基二甲基)-3-氧雜-1,5-戊二銨由下述方法制備得到：稱取十二烷基二甲基叔胺加入反應(yīng)瓶，在攪拌狀態(tài)下緩慢滴加二氯乙醚，其中十二烷基二甲基叔胺與二氯乙醚的摩爾比為2：1，滴加完畢，升溫至80-120℃，反應(yīng)2-5h后制得。
本發(fā)明的生物粘泥處理劑在水系統(tǒng)中的使用濃度視水中細(xì)菌及管壁上的生物粘泥情況而定。一般采用沖擊式加藥方式，使用濃度一般為10～100mg/L。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：
1)本發(fā)明生物粘泥處理劑的組分1-(2-硫氰基)乙基-2-甲基-3-芐基-5-硝基咪唑為雜環(huán)有機(jī)硫殺菌劑，其與常規(guī)殺菌劑產(chǎn)品比較，殺菌效果更佳。由于實(shí)際油田水中常有生物粘泥及油污等雜質(zhì)存在，而甲硝唑無表面活性作用，因此對黏泥無洗滌剝離效果，無法殺死黏泥沉積物中的SRB。在實(shí)際應(yīng)用中甲硝唑加入量>100mg.L-1也難以控制SRB。常用的季銨鹽產(chǎn)品如1227，微生物常會對其產(chǎn)生抗藥性，使其實(shí)際投加濃度隨時間延長而急劇增加。在實(shí)驗室采用油田現(xiàn)場水進(jìn)行SRB試驗結(jié)果顯示，甲硝唑和1227的加藥濃度均≥100mg.L-1時，才能控制住SRB的生長，而本發(fā)明的雜環(huán)有機(jī)硫殺菌劑1-(2-硫氰基)乙基-2-甲基-3-芐基-5-硝基咪唑只需加入20mg.L-1就可以很好的控制SRB的生長。異養(yǎng)菌(TGB)的控制甲硝唑沒有效果，1227的加藥濃度為80mg.L-1時可以控制住其生長，而本發(fā)明組分1-(2-硫氰基)乙基-2-甲基-3-芐基-5-硝基咪唑的投加濃度為20mg.L-1即可控制TGB的生長：
2)經(jīng)濟(jì)可行。本發(fā)明生物粘泥處理劑除原料甲硝唑價格較高，其他原料都比較價廉，而甲硝唑當(dāng)前價格較以前已有很大下降(約6萬元/噸)，加之本發(fā)明產(chǎn)品使用濃度較低，是1227常規(guī)藥劑的1/4～1/5完全，綜合考慮成本，完全可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。
3)通過和二氯化N,N-二(十二烷基二甲基)-3-氧雜-1,5-戊二銨、異噻唑啉酮、有機(jī)氯等按本發(fā)明比例的復(fù)配，使產(chǎn)品同時具有極其高效的殺菌效果和優(yōu)異的殺藻性能，且抑菌時間長、無抗藥性、無泡、使用安全等特點(diǎn);并且其制備方法簡單，對各種金屬材料無腐蝕、對環(huán)境友好，適用于工業(yè)循環(huán)冷卻水和油田注水，對水中異養(yǎng)菌(TGB)、鐵細(xì)菌、硫酸鹽還原菌(SRB)和各種藻類有極其優(yōu)異的殺滅效果。
4)可廣泛應(yīng)用于工業(yè)循環(huán)水處理，特別適合油田含油污水系統(tǒng)中SRB等細(xì)菌滋生的控制。
