本发明涉及水处理领域，特别涉及一种用于水体中微生物生长抑制的组合物、抑菌水处理剂及其应用。
背景技术：
：在循环冷却水系统中，主要存在结垢、腐蚀和微生物危害三方面问题。防止系统结垢和腐蚀最方便且有效的方法是在循环冷却水中投加缓蚀阻垢剂。循环冷却水系统中细菌和藻类的控制，一般通过投加杀菌剂来控制。常用的杀菌剂分为两大类，氧化型和非氧化型杀菌剂。氧化型杀菌剂因其价格低廉而被普遍使用，但其易受循环冷却水中pH、有机物、阻垢缓蚀剂等的影响和干扰，使之杀菌效果降低，而且长期使用，由于微生物产生抗药性.也将影响杀菌效果，同时该类杀菌剂具有较强的氧化性，容易氧化其他水处理剂使其失效；非氧化型杀菌剂通过作用于微生物的特殊部位使之致死，不受循环冷却水中pH、有机物、阻垢缓蚀剂等的影响和干扰，但药效持续时间短，投加量大，费用高，长期使用还对循环冷却水系统有腐蚀作用。目前，高效的多功能水处理剂是药剂研究开发的方向。在添加水处理剂的过程中，常存在阻垢缓蚀剂与杀菌剂的配伍性问题；或者虽然复配药剂稳定性好、容易复配，操作简单、成本低，低毒无公害，但投加量大，费用高；或者缓蚀效果一般，杀菌效果也较差。因此，研发具有较佳缓蚀、阻垢和杀菌性能、使用时投加量较少的水处理药剂具有重要的意义。技术实现要素：为解决以上技术问题，本发明提供一种用于水体中微生物生长抑制的组合物、抑菌水处理剂及其应用，以解决现有的水处理剂对循环冷却水进行处理的过程中需要使用含磷组分，难以同时具备较佳缓蚀、阻垢和杀菌性能，使用时投加量较多等缺陷。本发明采用的技术方案如下：一种用于水体中微生物生长抑制的组合物，其特征在于：所述组合物由丙烯酰胺类化合物、杂环化合物、水溶性无机锌盐和磺酰胺化合物组成，所述丙烯酰胺类化合物、杂环化合物、水溶性无机锌盐和磺酰胺化合物的重量比为(0.3-10)：(1.5-18)：(0.1-8)：(2-20)；所述磺酰胺化合物的结构式为：其中R1是氢、甲基、2-氯苯基、3-氯苯基、2，4-二氯苯基、3，4-二氯苯基；R2是氨基、苄基、对甲苯基、对甲氧苯基、对乙氧基、对硝基苯基或对氯苯基。优选的，丙烯酰胺类化合物、杂环化合物、水溶性无机锌盐和磺酰胺化合物的质量比为8：12：5：18。优选的，所述丙烯酰胺类化合物为3-(4-氟苯基)-3-(3，4-二甲氧基苯基)丙烯酰吗啉。优选的，所述杂环化合物为巯基苯并噻唑、苯并三氮唑中的一种。优选的，所述水溶性无机锌盐为硫酸锌、氯化锌或硝酸锌中的一种。优选的，所述磺酰胺化合物是N-苄基-(2-氯-苄基)磺酰胺、N-苄基-(2，4-二氟-苄基)磺酰胺或4-氯苄基磺酰肼。一种抑菌水处理剂，关键在于：包含用于水体中微生物生长抑制的组合物和缓蚀剂，按抑菌水处理剂总重量计，所述组合物的含量为50-70％，所述缓蚀剂的含量为30-50％。优选的，所述缓蚀剂为硼酸盐、葡萄糖酸盐或硅酸盐；所述硼酸盐为无水四硼酸钠、十水合四硼酸钠或五水合四硼酸钠；所述葡萄糖酸盐为葡萄糖酸钠或葡萄糖酸锌；所述硅酸盐为硅酸钠、无水偏硅酸钠或五水偏硅酸钠。一种抑菌水处理剂的应用，关键在于：在含水体系中使用所述抑菌水处理剂。优选的，相对于含水体系，所述丙烯酰胺类化合物的有效浓度为0.5-8mg/L，所述杂环化合物的有效浓度为3-7mg/L，所述水溶性无机锌盐的有效浓度为0.5-3mg/L，所述磺酰胺化合物的有效浓度为8-15mg/L，所述缓蚀剂的有效浓度为10-20mg/L。有益效果：与现有技术相比，本发明提供了一种用于水体中微生物生长抑制的组合物及抑菌水处理剂，兼具较佳的缓蚀、阻垢和杀菌性能，使用时投加量较低。杂环化合物和水溶性无机锌盐有明显的协同缓蚀作用，共聚物能够起到稳定锌离子的作用，另外，水溶性锌盐水解生成的氢氧化锌具有杀菌作用，引入的磺酰胺化合物具有广谱的抗菌活性，与丙烯酰胺类化合复配后，极大增强了抗菌活性和生物抑制效果，减少使用投放量；与硼酸盐、葡萄糖酸盐或硅酸盐等缓蚀剂复配，不仅可以兼具较好的阻垢、缓蚀和杀菌效果，而且还避免了传统水处理药剂大量使用含有磷元素的药品作为阻垢缓蚀剂而造成环境污染的缺陷。在抑菌水处理剂的应用过程中，所述抑菌水处理剂适合处理钙硬度与总碱度之和为100-300mg/L的中等硬度和中等碱度的循环冷却水，处理该水质的循环冷却水不需要调pH值；对于钙硬度与总碱度之和为300mg/L以上的高硬度和高碱度水质，为防止结垢，往往先加酸调pH值，降低水中的碱度。在上述应用过程中，所述抑菌水处理剂在用于水处理时，抑菌水处理剂在用于水处理时的有效浓度为30-70mg/L，该有效浓度是指相对于待处理的水，向其中投加的该抑菌水处理剂为30-70mg/L，即每升待处理的水中投加的抑菌水处理剂的质量为30-70mg。当缓蚀剂使用硅酸盐和/或硼酸盐时，所述缓蚀剂有效浓度可以是偏小的范围10-15mg/L；当缓蚀剂使用葡萄糖酸盐时，所述缓蚀剂有效浓度最好是偏大的范围15-20mg/L)。由于本发明的抑菌水处理剂中的各个组分之间具有协同作用，因此在用该水处理剂处理水时，上述各个组分的有效浓度都相对偏低。具体实施方式为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作详细说明。实施例1抑菌水处理剂I的制备在室温下，将质量比为0.3：1.5：0.1：2的3-(4-氟苯基)-3-(3，4-二甲氧基苯基)丙烯酰吗啉、巯基苯并噻唑、硫酸锌和N-苄基-(2-氯-苄基)磺酰胺混合均匀得到组合物A，然后将组合物A与十水合四硼酸钠充分混合均匀得到抑菌水处理剂I，其中，按抑菌水处理剂I总重量计，所述组合物A的含量为50％，所述缓蚀剂的含量为50％。实施例2抑菌水处理剂II的制备在室温下，将质量比为10：18：8：20的3-(4-氟苯基)-3-(3，4-二甲氧基苯基)丙烯酰吗啉、苯并三氮唑、氯化锌和N-苄基-(2，4-二氟-苄基)磺酰胺混合均匀得到组合物A，然后将组合物A与葡萄糖酸钠充分混合均匀得到抑菌水处理剂II，其中，按抑菌水处理剂II总重量计，所述组合物A的含量为70％，所述缓蚀剂的含量为30％。实施例3抑菌水处理剂III的制备在室温下，将质量比为8：12：5：18的3-(4-氟苯基)-3-(3，4-二甲氧基苯基)丙烯酰吗啉、苯并三氮唑、硝酸锌和4-氯苄基磺酰肼混合均匀得到组合物A，然后将组合物A与硅酸钠充分混合均匀得到抑菌水处理剂III，其中，按抑菌水处理剂III总重量计，所述组合物A的含量为65％，所述缓蚀剂的含量为35％。实施例4对比实施例设备和操作同实施例3，不同的不加入4-氯苄基磺酰肼，从而制得抑菌水处理剂IV。实施例5对比实施例设备和操作同实施例3，不同的不加入苯并三氮唑，从而制得抑菌水处理剂V。实施例6对比实施例设备和操作同实施例3，不同的不加入3-(4-氟苯基)-3-(3，4-二甲氧基苯基)丙烯酰吗啉，从而制得抑菌水处理剂VI。对上述各实施例制备得到的抑菌水处理剂进行性能测定：(1)阻碳酸钙垢性能试验取蒸馏水配制Ca2+浓度为600mg/L、碱度为600mg/L、pH值在9.0左右的试验用水中，将配制好的水处理剂加入其中，于80±1℃恒温水浴内静置10h，取样分析水中剩余Ca2+的浓度，同时做空白样，并计算阻垢率，其中，相对于每升试验用水，所述水处理剂的投加量为100mg，试验结果如表1所示。阻垢率计算公式为：阻垢率＝(C-C0)×100％/(C1-C0)C：实测Ca2+的浓度(mg/L)C0：空白样的Ca2+的浓度(mg/L)C1：原水中的Ca2+的浓度(mg/L)表1抑菌水处理剂阻垢率测定阻碳酸钙垢率(％)抑菌水处理剂I84.7抑菌水处理剂II81.5抑菌水处理剂III88.6抑菌水处理剂IV74.4抑菌水处理剂V69.2抑菌水处理剂VI72.6上表中可以看出，同样的投放量的抑菌水处理剂I-III具有更好的阻碳酸钙垢性能。(2)稳定锌盐性能试验取蒸馏水配制Ca2+浓度为250mg/L，碱度为250mg/L和Zn2+为5mg/L的试验水，将配制好的水处理剂加入其中，于80±1℃恒温水浴内静置10h，取样分析水中剩余Zn2+的浓度，同时做空白样，并计算阻锌率，其中，相对于每升试验用水，所述水处理剂的投加量为100mg，试验结果如表2所示。阻锌率计算公式为：阻锌率＝(C-C0)×100％/(C1-C0)C：实测Zn2+的浓度(mg/L)C0：空白样的Zn2+的浓度(mg/L)C1：原水中的Zn2+的浓度(mg/L)表2抑菌水处理剂阻锌率测定阻锌率(％)抑菌水处理剂I63.4抑菌水处理剂II60.2抑菌水处理剂III67.3抑菌水处理剂IV53.1抑菌水处理剂V47.9抑菌水处理剂VI51.3从上表中可以看出，抑菌水处理剂I-III相对于对比例，阻锌率明显提高15-20％。(3)旋转挂片腐蚀试验将20#优质碳钢试片固定在挂片仪上，放入加有水处理剂的试验水(Ca2+浓度为370mg/L、碱度为750mg/L、pH值为8.0左右)中，恒定温度40±1℃，保持转速75rpm旋转72h，记录试验前后试片的重量，计算平均腐蚀速度，其中，相对于每升试验用水，所述水处理剂的投加量为100mg，试验结果如表3所示。平均腐蚀速度计算公式为：F＝(C×△W)/(A×T×ρ)C：计算常数，以mm/a(毫米/年)为单位时，C＝8.76×107△W：试件的腐蚀失重(g)A：试件的面积(cm2)T：腐蚀试验时间(h)ρ：试件材料的密度(kg/m3)表3抑菌水处理剂缓释性能测定碳钢腐蚀速度(mm/a)抑菌水处理剂I0.021抑菌水处理剂II0.015抑菌水处理剂III0.017抑菌水处理剂IV0.074抑菌水处理剂V0.081抑菌水处理剂VI0.078从上表中可以看出，抑菌水处理剂I-III具有优异的缓蚀性能。(4)杀菌性能试验在异养菌的液体培养基中，接种自来水(培养基和自来水的体积比为20:1)，于30℃培养箱中富集培养1天，并连续转种3次，此培养液为原始菌种。用自来水稀释原始菌种，充分混合后得到菌液，取200ml菌液装于500ml的三角瓶，加入本发明的无磷水处理剂组合物，置于30℃培养箱，于一定间隔取样监测细菌数，同时做空白样，并计算杀菌率，杀菌率计算公式为：杀菌率＝(同一时间空白样的菌数-同一时间样品的菌数)×100％/同一时间空白样的菌数，其中，相对于每升试验用水，所述水处理剂的投加量为100mg，试验结果如表4所示。表4抑菌水处理剂杀菌性能测定从上表中可以看到，抑菌水处理剂I-III具有快速杀菌能力，并且能在较长时间内杀菌率仍然高达99.89-99.99％。最后需要说明，上述描述仅为本发明的优选实施例，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3