一种应用于循环水系统的无磷缓释型抑菌剂技术方案

本发明专利技术涉及一种应用于循环水系统的无磷缓释型抑菌剂，按照质量百分比，该抑菌剂由以下成分组成：SiO2 15~55%，B2O3 40~70%，Na2O 10~20%，Al2O3 0~10%，K2O 0~20%。本发明专利技术抑菌剂无磷无银，不产生二次污染；固体抑菌剂可稳定缓释出活性硼抑菌因子，具有持续性抑菌效果；抑菌剂完全缓释后残渣量极少且无害。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及一种缓释型抑菌剂，具体地说，涉及一种应用于循环水系统的无磷缓释型抑菌剂。

技术介绍

在循环水系统中，适宜的水温和pH，以及空气流携带来的细菌，导致微生物的大量滋生。微生物及其尸体形成的大量黏泥，导致水质恶化。现有控制微生物的方法主要是投加抑菌剂，氯气是我国循环水系统最常用的抑菌剂，但是氯气药效时间短，需不断投加，且微生物易产生抗药性。目前研究较多的无机缓释型抑菌剂以硼硅酸盐或者磷酸盐为载体，搭载银、锌、铜等金属离子合成，如CN1458084报道的磷酸盐玻璃水处理剂，但是磷易造成水体富营养化，作为抑菌因子的金属离子释放到环境中易产生二次污染，且金属如银，成本高，不宜大规模生产。CN103466812报道的无磷缓溶玻璃水处理剂，虽然避免了磷的污染，但同样是以银作为抑菌因子，且合成水处理剂的温度达到1500℃，时间为2.5h，需要消耗大量的能源。因此，从环境友好，节约能源的角度考虑，研究一种新型无磷无银缓释型抑菌剂是解决工业循环水系统运行问题的重要途径。

技术实现思路

本专利技术所述的应用于循环水系统中的无磷缓释型抑菌剂是一种硼硅酸盐抑菌剂，各组分的质量百分比为：SiO215~55%，B2O340~70%，Na2O10~20%，Al2O30~10%，K2O0~20%。B2O3作为抑菌因子的提供者，兼具助熔剂的作用，可降低合成抑菌剂的温度；SiO2是抑菌剂无规则网络的形成体，Al2O3可帮助SiO2形成网络；Na2O和K2O为助溶剂，促使抑菌剂在水中溶解。
该抑菌剂的制备方法如下：由硼酸和硼酸盐提供B2O3，硼酸盐或碳酸钠提供Na2O，碳酸钾提供K2O，将定量称好的各组分按照一定的比例放入研钵中充分研磨，使其混合均匀，置于刚玉坩埚中，于1000℃高温下熔制1-2h，高温取出在模具中骤冷成型，即可得到缓释型硼硅酸盐抑菌剂。
本专利技术所述的缓释型硼硅酸盐抑菌剂，主要应用于循环水系统中。抑菌剂在清水池中缓慢溶解释放出活性硼，当硼达到一定量时，发挥抑菌作用。硼不断释放保证了其含量维持在一个相对较高的水平，对循环水系统中的细菌起到持续性抑制作用。硼硅酸盐抑菌剂完全溶解后的物质中不含富营养化物质和对环境有害的重金属，属于绿色环保型药剂。
本专利技术的优点体现在合成抑菌剂的成本低，制备方法简便；无磷无银，不产生二次污染；抑菌剂可持续性抑菌，避免连续投药。
附图说明
图1为实施例1、2、3制备的抑菌剂的XRD谱图。
图2，3，4分别为实施例1、2、3制备的抑菌剂的扫描电镜照片。
图5为实施例1、2、3制备的抑菌剂缓释出硼的浓度与时间的关系。
具体实施方式
实施例1
称取43.00g硼酸，19.50g二氧化硅，11.40g碳酸钠和碳酸钾，3.00g三氧化二铝放入研钵中充分研磨至混合均匀，置于刚玉坩埚中，1000℃熔制2h后取出，将熔融状态的抑菌剂倒在定制的石墨模具上冷却成型。用于随后的实验分析。
实施例2
称取43.00g硼酸，18.00g二氧化硅，14.26g碳酸钠和碳酸钾，3.00g三氧化二铝放入研钵中充分研磨至混合均匀，置于刚玉坩埚中，1000℃熔制1h后取出，将熔融状态的抑菌剂倒在定制的石墨模具上冷却成型。用于随后的实验分析。
实施例3
称取22.42g硼酸，21.00g十水合四硼酸钠和12.90g二氧化硅，5.40g碳酸钾，3.00g三氧化二铝放入研钵中充分研磨至混合均匀，置于刚玉坩埚中，1000℃熔制1h后取出，将熔融状态的抑菌剂倒在定制的石墨模具上冷却成型。用于随后的实验分析。
通过X射线衍射分析发现抑菌剂均呈现非晶体态，例1和例2的XRD图谱中出现的波峰是硼酸，如图1。非晶体态结构的物质比晶体态更易溶于水，因此本专利技术抑菌剂为可溶性抑菌剂。
图2，3，4给出了实施例子中各个样品的扫描电镜图，从图中可以看出，抑菌剂结构紧密，表面均匀。
缓释性能以单位质量的抑菌剂在水溶液中缓释出硼的速率来表征。取质量相同，颗粒大小相同的固体抑菌剂1g，溶于100mL去离子水中，每天定时测定缓释液中硼的浓度。结果表明抑菌剂缓慢溶解释放出硼，且缓释速率相对稳定。当抑菌剂完全溶解后，硼含量维持在一个相对不变的范围内，如图5所示。
抑菌性能用抑菌圈表征。取适量缓释液进行抑菌实验。以抑菌圈的大小表征。结果表明，随着抑菌剂的溶解，溶液中抑菌因子硼的浓度升高，抑菌圈越来越大，细菌对抑菌剂敏感度较强，如表1所示，即硼硅酸盐抑菌剂有明显的抑菌效果。
表1硼浓度与抑菌性能的关系
硼浓度 mg/L600900120015001800抑菌圈平均直径 mm11±0.515±0.518±0.521±0.526±0.5敏感度中敏高敏高敏极敏感极敏感取本专利技术实施例3制得的抑菌剂投入循环水系统模拟装置中运行，该装置分为四个重要组成部分，分别为循环水工艺主体、蒸汽模拟热物料部分、组态王智能动态在线监测系统和KPI3在线监控系统，该装置能有效动态模拟现场循环水的状况。投加抑菌剂后，系统中异养菌的含量与运行时间的关系如下表2所示。
表2抑菌剂的使用效果
运行时间 d257101520硼含量 mg/L4909451142139516941754抑菌率59.1%70.4%82.5%93.0%98.8%99.1%本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于循环水系统的无磷缓释型抑菌剂，其特征在于该抑菌剂由SiO2，B2O3，Na2O，Al2O3和K2O合成，其中B2O3由硼酸和硼酸盐提供，Na2O由硼酸盐或碳酸钠提供，K2O由碳酸钾提供，各组分的质量百分含量为：SiO2 15~55%，B2O3 40~70%，Na2O 10~20%，Al2O3 0~10%，K2O 0~20%。

【技术特征摘要】
1.一种应用于循环水系统的无磷缓释型抑菌剂，其特征在于该抑菌剂由SiO2，B2O3，Na2O，Al2O3和K2O合成，其中B2O3由硼酸和硼酸盐提供，Na2O由硼酸盐或碳酸钠提供，K2O由碳酸钾提供，各组分的质量百分含量为：SiO215~55%，B2O340~70%，Na2O10~20%，Al2O30~10%，K2O0~20%。
2.根据权利要求1所述的应用于循环水系统的无磷缓释型抑菌剂，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴元生，史蕊蕊，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：北京;11