有机抗菌剂（共4篇）
有机抗菌剂 篇1
由于各种传染性病菌在自然界分布非常广泛,因此人类的健康受到严重威胁。由细菌传播感染产生的疾病,引起广泛关注。另一方面,随着人们对健康和环境保护意识的不断增强,对抗菌织物提出了新的要求[1],包括以下几个方面:选择性杀死有害微生物;至少以半渗透的方式将抗菌剂施加到织物上;抗菌剂对织物的黏附不会抑制其抗菌性;不会对人体和环境造成伤害和污染;微生物在生命周期内不会对抗菌剂产生免疫力;抗菌性能优异;不影响织物的其它优良性能。
季铵盐化合物能吸附带负电荷的细菌,具有良好的杀菌作用,在国际上使用广泛。但是,普通季铵盐化学活性较低,应用时基本以游离态存在,毒性相对较大,刺激性也强,将其作为抗菌剂应用在纺织品上是溶出型的,易洗脱,且易在人体表面逐渐富集,长期使用易产生病变。如果将硅氧烷引入季铵盐结构中制得有机硅季铵盐,可使其性能发生巨大变化。
在众多类型的纺织品抗菌剂中,有机硅季铵盐是一类综合性能较理想的抗菌剂。此抗菌剂整理织物时不需要高温烘焙,一般烘干后就可产生持久的抗菌效果。整理后的织物不仅具有优良的抗菌性能,而且还具备良好的吸水吸汗性、柔软性、平滑性、回弹性、防静电性和抗污染性。该表面活性剂对人体皮肤无刺激和致癌作用,各项指标都符合国内外对抗菌纺织品的要求。经EPA(美国环保署)检查,急性毒性LD50为12.27 g·kg-1(老鼠口服),对兔子没有刺激性,鲑鱼的鱼毒性TL50为56 mg·L-1,同时又进行了亚急性毒性、致突变性、促畸形性、粘膜刺激性试验以及袜子穿着试验,都充分认定它的安全性和耐久性。此外,有机硅季铵盐在应用时无需添加反应性树脂,不存在抗药性菌出现和织物抗菌失效的问题,日益受到人们的重视。近年来,随着各种传染性病菌的流行,有机硅季铵盐及其整理的抗菌织物可望为人们的身心健康提供有效保障。
目前,国内使用的有机硅季铵盐类抗菌剂大多数从国外进口,致使用户使用不便和生产成本升高。因此,研究并生产以低成本资源为原料的高质量抗菌剂,在实际生产中有着重要意义。然而,有机硅季铵盐的研究起步晚,进展慢,在国内尤为突出。因此,我们对有机硅季铵盐抗菌剂的合成及应用进行研究是很有必要的。
1 抗菌机理
有机硅季铵盐的优良抗菌抑菌性能是经过实践证明的。有研究表明[2],将其用于纯棉织物整理,发现对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠球菌24 h后的抑菌率分别达到98.12%、96.86%、95.14%,显示出广谱抗菌效果和较高抗菌率且安全无毒、无致酶反应。黄作鑫[3]等研究了带有苄基二甲基硅丙基氯化铵侧基的聚硅氧烷在纯棉床单布上的吸附性能及其对大肠杆菌与金黄色葡萄球菌的杀菌活性,结果表明杀菌活性很强。日本专利报道[4],将三甲氧基硅基取代的异氰脲化合物、含有C10～30季铵基团的三甲氧基硅烷以及CH2Cl2配成整理剂,用来处理聚酯织物,100 ℃热处理10 min后可使织物具有优异的抗菌及耐洗性。
有机硅季铵盐是一类新型阳离子表面活性剂,它具有耐高温、耐水洗、持久的效果,抑菌范围广,能有效地抑制革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、酵母菌和真菌。其杀菌机理是:以有机硅作为媒介,将具有杀菌性能的铵阳离子基团强有力地吸附于细菌的表面,改变细菌细胞壁的通透性,使菌体内的酶、辅酶和代谢中间产物溢出,致使微生物停止呼吸功能而致死,从而达到杀菌、抑菌的作用,即发生了“接触死亡”[5]。
现今最优秀的抗菌整理剂[6]是美国Dow Corning公司研制出的DC-5700,这和国内许多单位研制的有机硅季铵盐抗菌剂结构类似,都是三烷氧基硅烷的季铵盐。该类抗菌剂的结构通式如下:
结构中R为活性基团,如OCH3、OC2H5等,可水解成易起交联反应的硅羟基,与织物表面上的羟基脱水缩合,由共价键将它附着和固定在织物表面,同时又通过有机硅的接枝聚合,形成一层能够杀菌抑菌的牢固的薄膜。此薄膜无毒,无刺激性气味,对人体无害,安全可靠。R1为烃基、含氧或含氮基团,如(CH2)3NHCH2CH2,CH2COCH2CH2,CH2等;R2为含碳原子1～20个的烃基;X为酸根阴离子。
国内许多单位也在研制有机硅季铵盐抗菌剂[7],如山东大学与山东省纺织研究所合作研制STU-1,上海树脂厂研制的SAQ-1,中国纺织大学的CTU-1,南通崇川科光新材料研究所的KGS-999均属于同类产品。
2 主要合成方法
2.1 卤烷基硅烷的季铵化
利用卤烷基硅烷与长碳链叔胺进行反应,是制备该类化合物最简单的途径。将不同结构的长碳链叔胺(如N,N-二甲基十八胺,N,N-二甲基C12～14烷基叔胺等)与γ-氯丙基硅烷进行反应,可合成系列季铵化硅烷。彭忠利等[8]以3-氯丙基甲基二乙氧基硅烷和叔胺为原料,合成了甲基二乙氧基硅烷季铵盐(QADIES)单体,并确立了最佳反应条件。但是,叔胺与γ-氯丙基硅烷的反应属于典型的SN2亲核取代历程,基团之间的空间位阻较大,进攻试剂叔胺与C-X键带部分正电中心的碳原子接触相对困难,因而反应速率较低。所以如何提高反应速率成为该反应的核心研究问题。蒋波等[9]发现,无机碘化物可作为一种反应物参与该季铵化反应,加速其初期反应速率。Bruno Mebes[10],安秋凤[11]等人认为无机碘化物(如KI,NaI,MgI2)可以作为该类有机硅季铵盐合成的催化剂,并对该季铵化反应的工艺条件进行了研究,合成了N,N-二甲基-N-十八烷基氨基丙基三甲氧基硅烷季铵盐(简称季铵化硅烷BFS)。
2.2 氨基硅油(硅烷)的季铵化
氨基硅油(硅烷)中的氨基与不同的季铵化试剂反应,可以得到不同季铵基团的硅油。周建华等[12]以α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷(WS-62M)、N-β-氨乙基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(SG-Si 900)和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵(CHPTA)为原料,合成了聚硅氧烷季铵盐抗菌柔软整理剂。经该有机硅季铵盐整理后的织物具有较好的抗菌性和耐洗性,并可赋予织物柔软的手感和较高的白度。吕艳萍等[13]用油酸甲酯对DL-602进行酰胺化,再经硫酸二甲酯季铵化,制备了有机硅季铵盐类抗菌整理剂ASQA,用于棉布整理有一定的抗菌效果和耐洗性。李俊英等[14]用叔胺基硅油与氯化苄反应制得的聚硅氧烷季铵盐对大肠杆菌的抑菌率达到了100%,对霉菌也有一定的抑制作用。
2.3 含氢硅油(硅烷)的硅氢化加成反应
利用聚硅氧烷与亲水性物质聚合后再进行季铵化,可得到聚硅氧烷季铵盐。如以含氢硅油与缩水甘油烯丙醚反应,生成带环氧基团的硅油,然后与二甲胺反应生成有机硅叔胺,再与一氯甲烷在压力下反应也可合成有机硅季铵盐。美国专利5854147[15],采用含氢硅油与烯丙基缩水甘油醚在酸催化作用下,制备出含环氧基团的聚硅氧烷。然后,利用环氧基团与有机胺反应合成季铵盐结构的化合物。此路线可任意改变聚硅氧烷及聚合物中环氧基的含量,并可选用不同的有机胺和季铵化试剂,合成一系列有机硅季铵盐。Kang等[16]从含氢硅油出发,通过加成和季铵化反应在聚硅氧烷上接上了季铵基团,并确立了最佳反应条件。南通市科光新材料研究所自制一种适当含氢量的含氢硅油,选用一种新合成的含不饱和双键的长链烷基季铵盐,通过加成反应生成一种有机硅卫生整理剂KGS-999。经检测,其产品质量稳定,不仅抗菌防霉防臭效果好,而且赋予织物很多优异性能。
2.4 甲基硅油与季铵盐反应
可通过平衡反应或缩聚反应把季铵基团引入聚硅氧烷中。使用的甲基硅油可以是三甲硅基封端的聚二甲基硅氧烷、羟基封端的聚二甲基硅氧烷、硅烷醇封端的聚二甲基硅烷或直接用D4代替甲基硅油。美国Dow Corning公司在这方面做了较多的研究工作,也得到了许多产品。湖南轻工所采用D4与DC-5700合成了一种季铵盐型有机硅聚合物,并制成微乳液,亦得到了抗菌性很好的织物整理剂。
此外,通过阴离子硅酮金属盐或有机表面活性剂与其他硅酮季铵盐或有机表面活性剂之间的交换反应,可以得到不同阴离子的有机硅季铵盐化合物。
3 应用
3.1 在纺织中的应用
有机硅季铵盐除了具有优异的抑菌抗菌性外,还可用于织物亲水整理并且赋予织物良好的柔软性、回弹性、平滑性和明显的抗静电效果。周俊等[17]以三甲胺、环氧氯丙烷、壳聚糖为原料合成了N-壳聚糖季铵盐,并将其与氨基硅油、非离子型表面活性剂、一种有机硅两性表面活性剂复配,制成了一种新型有机硅柔软剂,经其整理的纯棉白布不仅具有一定的抗菌活性,而且具有良好的柔软性。周安安[18]在阳离子型有机硅乳液中配入季铵盐阳离子表面活性剂后,得到复合阳离子型有机硅柔软剂,对涤纶长丝织物进行后整理,获得了良好的综合手感。
含湿量70%的聚酯纤维经有机硅季铵羧酸盐的丙醇溶液处理后,在175 ℃烘干60 s,可使纤维的抗静电性能大大增强。SWS Silicones Corp的Martin等人在专利中报道[19],[C8H17CHCH(CH2)7N(CH3)(CH2CH2OH)2]+·Cl-与琥珀酸酐在甲苯溶液中反应,然后取此溶液加入(EtO)3Si(CH2)3NH2回流搅拌2 h,再于60 ℃下真空去溶剂得粘稠液体,该产品在空气湿度下会形成一层玻璃状薄膜,作为织物整理剂具有优异的抗静电效果。
纤维被有机硅季铵盐处理后,污垢的去除很容易,由此可大大提高织物的易去污性。Dow Corning公司曾用甲基硅油与DC-5700反应制得的有机硅季铵盐整理织物后,再用液体石蜡分别对处理后的织物污染,保持16 h后洗涤,污垢全部去除[20]。再如,以端羟基二甲基硅油与DC-5700合成了一种琥珀色季铵盐型有机硅聚合物,然后与MeSi(OMe)3及锡的硫醇盐(作为催化剂)配成整理剂,对织物的整理效果很好,尤其去污性最佳[21]。
含有亲水基的有机硅季铵盐,能与阴离子表面活性剂配伍,可以有效增加材料的表面活性。亲水基中不同含量的乙氧丙氧基使产品具有不同的水溶性和浊点。因此,使用此类产品可在浊点下处理织物,使有效成分最大量地直接沉积在织物表面上,从而减少了产品用量[22]。
此外,有机硅季铵盐还可提高织物抗撕裂及耐磨强度[23]。将其用于纯棉织物整理,整理后织物较未整理的撕破及耐磨力有所增加[2]。
3.2 其他应用
在皮革、金属和涂料中适当添加有机硅季铵盐,抗菌防霉效果却大大加强。在皮革加脂剂、涂饰稀释剂中加入有机硅季铵盐除了增加柔软性、结膜牢固性之外,防霉效果尤其突出。在船底的防蚀保护涂料层中,加入一定量的有机硅季铵盐,除了有缓蚀功能外,还可大大提高防藻类和其它生物附着的有效性,维持航速,延长船只的检修保养周期。
有机硅季铵盐在日化行业主要用于洗发香波中产品的泡沫和粘度影响问题,而且能有效改善发质、调节发量和卷曲定型,在干发或湿发状态下,降低纠缠程度,提升梳理性能。此外,它还可应用于柔软液洗剂、护肤等产品中,也具有较好的调理效果。
4 展望
由以上介绍可以看出,有机硅季铵盐在纺织、皮革、金属、涂料和日化等行业都有广泛的应用。在纺织行业,有机硅季铵盐主要赋予纺织品抗菌、柔软、抗静电、去污等功能;在皮革、金属、涂料等行业,主要利用了其抗菌防霉防腐蚀功能;在日化行业,主要利用了其表面性能好和对人体无毒、温和、柔软滑爽的性能。因此,该类产品具有广阔的发展前景。
美、英、日、法和瑞士等国都致力于这方面的研究,开发了一系列产品,国外甚至已经有了双季铵盐聚硅氧烷[24]。我国有机硅季铵盐的研发虽取得了长足的进展,但与国外先进水平相比,还存在不少差距,合成方法不够多元化,合成结构单一,而且目前多处于实验室研究阶段。
但是,我们认为,有机硅季铵盐是当前抗菌剂发展的一个重要方面。随着有机硅工业的发展,随着人们对抗菌剂性能的要求越来越高,必定会给有机硅季铵盐抗菌剂的研究和应用带来新的生机。同时,由于有机硅季铵盐在分子结构上的特点,深入进行有机硅季铵盐的合成和抗菌作用机理的研究,也会为抗菌剂的理论研究增添丰富的、新的内容。
有机抗菌剂 篇2
关键词：抗菌活性,有机粘土矿物,表面疏水性,绿色季铵盐,十六烷基三甲基溴化铵
虽然用粘土矿物治理赤潮具有成本低、对环境和非赤潮生物影响小等方面的优点,但因其溶胶性质差,迅速凝聚、沉淀赤潮生物能力偏低,量少时难以消除赤潮生物,所以在实际应用时必须大量撒播粘土,给大面积治理赤潮带来了原料量和淤渣量过大的问题。而经季铵盐改性的有机黏土矿物(O-MMT)不仅使用范围更广泛,而且其具有缓释性能。为了提高粘土矿物的除、杀藻能力,减少除、杀藻中粘土矿物的使用量,使用进行粘土矿物改性是一个有效途径[1]。
粘土有机改性研究近年来被广泛应用于环境修复中[2],特别是在水环境污染和土壤污染的修复研究中应用较多,但利用有机改性粘土去除藻类生物的研究目前在国内外还鲜见报道。以往用于藻类去除的粘土矿物有机改性剂皆为季铵盐阳离子活性剂(QACs)。QACs是一类具有杀菌能力的有机化合物,用于粘土矿物的改性的确可以改进粘土矿物的除藻性能,但是实践证明还存在许多的问题[3,4]。目前用于粘土改性的QACs基本上为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),属于mono型季铵盐,杀藻能力很弱。而且CTAB不易自然生物降解,存在环境二次污染问题,而采用导入酯基的Bis型季铵盐制备绿色有机粘土矿物,不但可以提高天然粘土矿物的杀、除藻能力,而且还可以消除其二次环境毒性问题。
本文分别以传统的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和新型绿色季铵盐1,5-(戊撑) 双(N,N'-乙酸十二酯溴化铵)作为MMT 的改性剂,通过离子交换法分别制备了有机改性粘土矿物O-MMT1和O-MMT2,并用X-射线衍射法和红外法表征了Na-MMT 和改性所得O-MMT 的结构,分别以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为典型试验菌种,通过“最小抑菌浓度法”测试了各OMMT 的抗菌性能。
1 材料与方法
1.1 主要药品和仪器
钠基蒙脱石(Na-MMT),阳离子交换容量CEC=90 meq/100 g,浙江丰虹黏土化工有限公司;1,5-(戊撑) 双(N,N'-乙酸十二酯溴化铵)为本实验室合成(化学结构见图1)[5];蛋白胨、牛肉膏,北京奥博星生物技术有限公司;X'Pert PRO X-射线衍射仪,荷兰帕纳科公司PANalytical B.V.;接触角的测定,JY-82A视频接触角测定仪,河北承德鼎盛试验机检测设备有限公司。
1.2 机蒙脱石阳离子交换总容量的测定
采用中华人民共和国石油天然气行业标准S/Y 5395-916中的“黏土阳离子交换容量测定方法”进行测定。
1.3 O-MMT的制备
准确称取4 g MMT, 加入100 mL去离子水, 搅拌分散, 用0.1 mol/L稀盐酸或0.1 mol/L稀氢氧化钠溶液调节其pH 至一定值(pH计精确测量), 加热至75～80 ℃, 当MMT 充分溶胀后缓慢滴加一定量的季铵盐(季铵盐溶液的pH值用稀盐酸或者稀氢氧化钠溶液调节至与MMT悬浊液相同), 所用摩尔数与MMT的CEC 相同, 快速搅拌反应2 h(季铵盐溶液滴加完毕后开始计时), 静置1 h,将产物倾出、抽滤,充分洗涤,直到无季铵盐中的阴离子流出为止, 115 ℃下烘干、粉碎、干燥器中保存备用。
1.4 O-MMT抗菌活性的测定
在0～1.4 g/L的O-MMT浓度梯度范围(浓度梯度为0.2 g/L)内,103～104 cell/L的微生物浓度下测定了O-MMT的抗菌活性[6]。本研究中以鱼腥藻(Anabaena), 绿藻(Chlorella),金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)和大肠杆菌(E.coli)作为抗菌活性测试对象,并以天然Na-MMT作为对照。
血球计数法对存活微生物进行计数,以存活率评价OMMT的抗菌活性。计算公式(1):
式中:A——抗菌测定体系中的最初微生物计数 (微生物个数/mL 培养基)
B——经O-MMT处理后的最终微生物计数
2 结果与讨论
2.1 O-MMT的确认
根据图2的FT-IR和图3XRD的结果分析可以断定,1,5-(戊撑) 双(N,N'-乙酸十二酯溴化铵)已经插入蒙脱石层间,而且使层间距发生显著变化。
2.2 蒙脱石有机化前后的表面疏水性变化
不同季铵盐浓度下制备得到了各种有机粘土矿物,它们的接触角列于表1。接触角反映了粘土矿物的疏水性。随着制备时季铵盐的浓度增加,粘土矿物的疏水性增加。
*1#～9# O-MMT2分别为在每100 g Na-MMT中使用50、60、70、80、90、100、110、120和130 mmol的1,5-(戊撑) 双(N,N'-乙酸十二酯溴化铵)所制备的有机粘土矿物。
2.3 O-MMT的抗菌活性
本研究分别调查了O-MMT1和O-MMT2对于两种藻类和两种细菌的抗菌活性。从图4和图5的调查结果来看,天然粘土矿物对绿藻有一定的杀灭能力,但是相对于季铵盐改性有机粘土而言,其杀菌活性很弱,即使使用量增加到了1.2 g/L,其对于绿藻的去除率也只能达到40%。就季铵盐改性粘土矿物而言,O-MMT2的抗菌活性明显高于O-MMT1。在使用量分别为0.6 g/L和1.0 g/L时,O-MMT2就可以完全杀死藻类和细菌,而对于O-MMT1要达到同样的效果,则分别需要1.0 g/L和1.2 g/L。
图6显示了O-MMT2的杀菌动力学,可见O-MMT2对于藻类的杀灭速度高于细菌,在48 h内O-MMT2可以完全杀灭藻类,而对于细菌而言则需要60 h。
3 结 论
FT-IR与XRD分析表明, 粘土矿物的季铵盐改性达到了预期目标,有机粘土矿物的合成成功。改性后的天然粘土矿物的表面疏水性有了明显的增加,由Na-MMT的45.3°提高到了O-MMT的56.4°至143.5°(接触角的变化随着制备时季铵盐的使用量增加而上升)。
相对于季铵盐改性有机粘土而言,天然粘土矿物的杀菌活性很弱。本研究中的实验数据表明,天然粘土矿物对于绿藻的去除率最高只能达到40%。双子型季铵盐改性粘土矿物O-MMT2的抗菌活性明显高于单季铵盐改性的粘土矿物O-MMT1。在使用量分别为0.6 g/L和1.0 g/L时,O-MMT2就可以完全杀死藻类和细菌,而对于O-MMT1要达到同样的效果,则分别需要1.0 g/L和1.2 g/L。
双子型季铵盐改性粘土矿物O-MMT2对于藻类的杀灭速度高于细菌,在48 h内O-MMT2可以完全杀灭藻类,而对于细菌而言则需要60 h。
参考文献
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有机抗菌剂 篇3
1 实验
1. 1 主要仪器及原料
TG328A电子天平AL204,上海分析仪器厂; 真空泵SHB -Ⅲ,郑州长城科工贸有限公司; 搅拌器DF - 101S,巩义市予华仪器有限责任公司; 旋转蒸发器ZFQ85A,上海医械专机厂;傅立叶变换红外光谱仪Irprestige - 21,岛津公司; 数量陶瓷砖抗折试验机TZS - 900,夏机械研究院有限责任公司。
无水乙醇( AR) ,成都市联合化工试剂研究所; 正硅酸乙酯( AR) 、硅烷偶联剂( HP560) 、乙酸乙酯( AR) 、聚乙二醇400、草酸钙( AR) 、十二烷基磺酸钠( SDS) 、盐酸、钛酸丁酯( AR) ,成都科龙试剂厂; 三氯化铁( AR) ,汕头市西陇化工厂; 硫酸铵( AR) ,成都化学试剂厂。
1. 2 浸泡液的配制及石材浸泡
将正硅酸乙酯与硅烷偶联剂、聚乙二醇400、乙酸乙酯、钛酸丁酯分别按一定得比例配配制成溶液。在配制的过程中加入一定量的十二烷基磺酸钠( SDS) ,溶液中的各种药品均匀分布。
1. 3 抗菌实验
用圆型纸片法,参考文献实验方法［5］。将配制好的石材浸泡液用于浸泡直径为20 mm的纸片24 h,放入已制好的察氏培养基正中。菌种使用青霉和黑霉,在28 ~ 30 ℃ 培养48 ~ 72 h用游标卡尺量出抑菌圈的直径算出抑菌圈的面积,从抑菌圈的面积大小就可以初步得出各个配方的抑菌效果。
从表1、表2 和图1、图2 可以很明显的分析的出6 号配方对青霉和黑霉的效果都很好,抑菌圈的面积分别为1. 80 ×10－ 3m2和1. 38 × 10－ 3m2。抑菌效果比其他配方提高10 ~ 100倍。从给配方的成分分析来看1 ~ 5 号配方中含有钛酸丁酯而6 号配方中不含有钛酸丁酯。因此可以分析得出,钛酸丁酯的存在影响了1 ~ 5 号配方的抑菌效果。6 号配方的抑菌效果来源于正硅酸乙酯在水解的过程中产生了具有抗菌效果的纳米二氧化硅［6 － 7］。因此,从抗菌实验结果可以得出在配方中不需加入钛酸丁酯。
1. 4 石材机械性能
根据表3 按药品比例配制四组浸泡液,没组浸泡液为400 m L,然后选取规格相同的石材12 块。将每三块石材为一组分别( 分别为A1、A2、A3; B1、B2、B3; C1、C2、C3;D1、D2、D3) 浸泡在配制好的浸泡液中,在常温下浸泡48 h,向每组浸泡液中滴加20 m L的水。然后在45 ℃ 的条件下继续浸泡120 h。然后将石材从浸泡液中取出洗净在30 ℃ 的条件下保养48 h。未处理石材对照组( T1、T2、T3) 进行对比,测出各组石材的抗折力。
将经过浸泡的石材在跨径为100 mm的情况下用数量陶瓷砖抗折试验机TZS - 900 测得表4 中规格的石材的抗折强度。按公式( 1)［8］可以计算出石材的抗折力的大小:
式中: R———抗折强度,MPa
P———试件破坏荷载,N
B———试件宽度,mm
H———试件高度,mm
L———试件间距,mm
从表4 可以看出经过处理的石材比没有进过处理的石材的机械强度有明显的加强,强度一般都增加了10 倍以上。但是各个配方对石材的效果有所不同。最大抗折力为5 441. 80 N。因在硫酸氢铵的作用下,正硅酸乙酯水解,水解产物中有微球状结构的多聚硅酸,多聚硅酸沉积在制品的孔隙中,凝聚固化,降低了毛细管吸入。水解产物乙氧基硅醇同石料表面形成坚固的硅氧硅键,提高了试样的强度,石材中含有钙离子时,活性硅酸与其反应可形成低碱性的CSH( B) 型硅酸钙,它具有较高的密度,可提高制品的强度。因此,在外观没有任何变化的条件下,石材的孔隙或毛细管被堵塞,这样就加强了石材的接下强度和耐候性［8］。
2 结论
( 1) 研制了一种新型的有机硅复配石材保护液,复配液有较好的抗菌效果,对红砂石材处理后最大抗折力为5 441. 80 N,比未处理石材强度增加了10 倍以上。
( 2) 有机硅复配液可用于红砂石等特别是疏松,多孔的石材保护,文物的保护,有效增加其机械强度、韧性、抗菌性,有较好实际意义。
摘要：主要用正硅酸乙酯与不同硅烷偶联剂及其它化学试剂按一定的比例混合,得到新型的有机硅复配石材保护液。用圆型纸片法研究了复配液抗菌效果。用数量陶瓷砖抗折试验机测定了石材保护液处理后的石材的抗折强度,研究结果表明:有机硅复配液对青霉和黑霉的效果都很好,抑菌圈的面积分别为1.80×10-3m2和1.38×10-3m2。最大抗折力为5 441.80 N,比未处理石材强度增加了10倍以上。
有机抗菌剂 篇4
1 蚕沙无害化处理生产有机肥的效益分析
开展蚕沙无害化处理生产有机肥,推动蚕沙资源综合利用,一是可有效解决蚕沙对环境的污染问题,清洁了家园、水源和田园,为实现“美丽广西·清洁乡村”提供有效保障。二是可进一步拉长蚕桑产业链,减少蚕农购买肥料的投入及提高肥料企业收入。广西腐农户年户均饲养蚕种8张,年可产新鲜蚕沙约2.5 t,按照无害化发酵处理成熟蚕沙的转化率为40%计算,得腐熟蚕沙有机肥约1 t,再按每667 m2桑园施用复合肥50 kg,即可满足1 334 m2桑园的冬肥施入量,则冬肥亩桑投入 = 发酵菌种投入 + 复合肥投入 =43.75+180=223.75元。市场上蚕沙有机肥的售价约为500元 /t,企业生产1 t蚕沙有机肥的成本约400元 /t,利润高达1 100元 /t。如果蚕沙有机肥施到桑园,就形成了“桑叶—蚕沙—有机肥料—农田桑—叶”完整的产业循环链,达到社会效益、经济效益和环境效益等综合效益多赢的显著效果。
2 广西蚕沙处理的主要模式
目前,广西蚕沙生态循环利用主要有三种模式:一是肥料企业集中利用蚕沙生产有机肥;二是建设蚕沙沼气池生产沼气和沼肥;三是蚕农自行发酵处理蚕沙生产有机肥。
2.1 肥料企业集中利用蚕沙生产有机肥
该模式是企业在蚕区定点定时收集蚕沙并运回车间集中统一处理生产蚕沙有机肥。这样的收集处理方式在一定程度上控制了蚕沙乱倒、乱堆现象,并实现了蚕沙资源化利用。但是,目前这种蚕沙处理模式存在的问题也较多,一是由于蚕沙收集点数量较多且较为分散,企业不能及时运走收集点的蚕沙,由此产生臭气和污水造成环境污染,一定程度上影响到蚕农情绪;二是农户养蚕数量多,蚕沙的产出量大,而现有的肥料企业收集加工的蚕沙数量有限,离完全解决蚕沙“公害”问题尚有很大差距;三是蚕农没有能够从企业手中得到直接的好处,久而久之两者并产生诸多矛盾,直接影响到企业的正常运行。
2.2 建设蚕沙沼气池生产沼气和沼肥
该模式是向沼气池中加入蚕沙生料,由此发酵产出的沼气用作燃料,发酵后的沼渣、沼液作为有机肥料。这种蚕沙处理方式,不仅能为农户家庭日常烧水做饭提供燃料,还能为农田提供有机肥,实现了蚕沙的高效利用。但是同样也有局限性,一是沼气池发酵消耗蚕沙的量远小于农户养蚕产出蚕沙的量;二是蚕沙中带有蚕体蚕座消毒的石灰,容易造成沼气池底结块板结,需要定期清理,十分麻烦。
2.3 自行发酵处理蚕沙生产有机肥
该模式是蚕农将每次养蚕产生的蚕沙集中堆在特定的蚕沙池中进行自然静态发酵,充分腐熟后作为有机肥料再施到农田。这种蚕沙处置方式一是简便易行,省工省力,蚕农学得了,易于接受[2];二是生产的有机肥由蚕农自己支配,蚕农直接受益;三是可处理蚕沙的量大,蚕农养蚕产生的所有蚕沙全部得到处理。目前,该模式是我区主推的蚕沙无害化处理模式,但是该模式存在的主要问题就是蚕农没有很好地掌握蚕沙堆沤发酵技术,使蚕沙堆体不能在短时间内均匀完全腐熟,蚕沙中的病原微生物有可能灭活不彻底等,存在一定的病原污染风险。针对这些问题,我站在前人的基础上做了大量的试验研究,总结完善了一项蚕农自行发酵无害化处理蚕沙生产有机肥技术。
3 厌氧型“国菌”复合微生物菌剂无害化处理蚕沙生产有机肥技术
3.1 生产蚕沙有机肥的优势
2014年我站在前人的基础上做了大量的蚕沙无害化处理生产有机肥试验研究,筛选出了一种高效的微生物菌剂———厌氧型“国菌”复合微生物菌剂(北京中农富源生物工程技术有限公司生产),应用于无害化处理蚕沙生产有机肥有着如下优点:
3.1.1升温快速,温度高,持续时间长发酵堆体蚕沙第2 d温度便上升到56℃,温度最高值达到了68℃,其中60℃以上8 d,50℃以上21 d,能有效的杀灭蚕沙中的家蚕核型多角体病毒、家蚕微孢子虫、家蚕白僵菌分生孢子及害虫的虫卵等病原物,达到无害化处理的目的。
3.1.2 腐熟快而完全 该菌种处理蚕沙堆体经 35 d 左右发酵便可腐熟蚕沙,在发酵的过程中由于堆体上下部的温差小,整个堆体腐熟较均匀而完全。
3.1.3 灭虫卵除臭好 该菌种处理蚕沙,能在蚕沙中快速繁殖,且能有效抑制有害菌的繁殖,杀灭寄生虫卵,除臭效果好。
3.1.4腐熟蚕沙养分含量高经测试有机质含量为83%,全N为3.2%,全P为1.6%,全K为5.2%。
3.1.5操作简易省力整个过程只需翻堆1次,如若农户不急用农肥也可不用翻堆。
3.2 处理蚕沙有机肥的技术要点
我们利用该菌剂总结优化了其配套的无害化处理蚕沙生产有机肥技术,主要的技术要点如下:
3.2.1上蔟后,按照蚕沙和微生物菌剂的物重比1 000:1的比例量取微生物菌剂,把菌剂兑水适量,(总之喷菌液后的蚕沙外观较湿润但不能有水渗出为宜),混合均匀后用喷雾器均匀地喷洒到蚕沙上,使物料含水量在45%~55%。(注意气温低于20℃时需按每处理1 t蚕沙加入糖蜜1 kg,气温高于20℃时可免加)。
3.2.2 充分搅匀,打成方堆,堆体高度≥ 80 cm 以上,盖上塑料膜。发酵 7~10 d 后可掀开塑料膜,翻堆一次,重新垒高堆体不再盖膜继续发酵。
3.2.3 发酵到 35 d 左右蚕沙堆体不再升温,挖开堆体内部为黑褐色泥状物且颜色均一即完成。黑褐色泥状物堆体稍风干即成块状物,稍击打即成松散可回田的有机肥料。
注意事项:微生物菌剂不能与农药混用,喷菌液的工具一定要用水清洗干净。
摘要：从环境效益和经济效益方面分析了无害化处理蚕沙生产有机肥的必要性。对比目前广西的3种蚕沙处理模式得出:蚕农自行发酵处理蚕沙生产有机肥是广西蚕沙生态循环利用的主推模式。介绍了厌氧型“国菌”复合微生物菌剂在蚕沙无害化处理上具有升温快,温度高,持续时间长,腐熟快而完全,灭虫卵除臭好,腐熟蚕沙养分高,操作简易省力等诸多优点,总结出该项技术的要点,为广西蚕农自行发酵无害化处理蚕沙生产有机肥提供参考依据。