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工业杀菌剂的应用领域

一、工业杀菌剂的应用领域

随着现代工业的迅速发展,工业材料的性质和功能不断推向更高的要求,工业杀菌剂应用领域已经从纺织、造纸、木材、石油制品、胶黏剂、涂料、水处理等扩大到塑料、玻璃、陶瓷、金属乃至航天部件,工业中几乎所有的领域都离不开杀菌剂。据统计,2014年全球工业杀菌剂市场年产值达80多亿美元,并且每年以3.2%的速率增加。

二、工业杀菌剂应用的抗药性

随着杀菌剂在工业领域的广泛应用,尤其是连续使用相同杀菌剂有一定历史的地区,缺乏合理的使用经验和专业的指导,工业杀菌剂的抗药性问题已呈愈演愈烈之趋势。如何克服或延缓微生物抗药性的产生和发展,以延长杀菌剂的有效使用寿命,已成为各行各业杀菌剂使用中所面临的重大难题。近20年来,以异噻唑啉酮衍生物杀菌剂为主的各类杀菌剂已被广泛应用于涂料、冷却循环水、反渗透系统、金属加工液、洗涤用品、黏合剂、纸浆、纺织品、塑料等领域,成为保护各类工业材料及制品免受微生物危害最有效的手段之一。但该类杀菌剂在工业领域的广泛应用,尤其是在同一地区同一地点已连续使用20多年,为微生物抗药性的产生提供了有利条件。我国对异噻唑啉酮衍生物类杀菌剂的关注较晚,微生物对其抗药机制以及抗性治理技术的研究势在必行。

三、工业杀菌剂的应用对水资源的重要性

随着我国工业化进程的不断加快,城镇用水量正在迅速增加,而水资源的严重不足、超限度开采和水污染的加剧,使本来已经紧张的水资源供需矛盾更加突出和尖锐。工业用水约占城市总用水的70%以上,而加强工业循环冷却水系统的运行与管理,是工业节水的重要措施之一。在工业循环水系统中,由于水的不断蒸发浓缩、物料泄漏和适宜的水温,造成了细菌、藻类和真菌的大量繁殖,而生物黏泥在换热设备上的附着会严重影响换热效率,同时对设备和管道产生腐蚀。目前国内通用的微生物控制方法主要是投加工业杀菌剂。

四、工业杀菌剂的应用发展方向

随着水资源的日益紧张和对冷却水系统中微生物问题的日益重视,开发新型、高效工业用杀菌剂将成为十分重要的任务。因此,应从以下几个方面开展研究工作:
1、根据绿色化学理念,开发高效、低毒、环境友好型的杀菌药剂。常规的杀菌灭藻剂对人类和水生物都有不同程度的毒性,在环境中易积累,对环境造成长期危害,因此环境友好型的水处理化学品成为目前研究的热点。
2、开发复配式杀菌药剂。强化杀菌机理的理论研究,在现有单体杀菌剂的基础上,重点对药剂作用机理和协同效能进行研究,弥补单一药剂在使用过程中存在的缺陷和不足。
3、开发新型高效杀菌剂。目前广泛使用的季铵盐类杀菌剂属于高泡沫药剂,长期使用易产生抗药性,水质恶劣时杀菌效力明显降低。应重点开发季铵内盐、多官能团等低泡、水溶性和配伍性好的新型杀菌药剂。产品本身除具有较高的渗透性、剥离性等杀菌效果外,还应兼具分散和缓蚀等性能。
4、加强生物杀菌剂的研究。生物杀菌剂具有生物技术成本低、杀菌效果好、无毒副作用、无腐蚀,具有良好的发展前景,无疑也将成为杀菌技术努力发展的方向之一。

五、杀菌剂的发展与分类

1、杀菌剂又称杀生剂、杀菌灭藻剂、杀微生物剂,通常是指能有效地控制或杀死水系统中的微生物~细菌、真菌和藻类的化学制剂。
2、早期的杀菌剂大多数属于无机物。
1914年出现了第一个有机氯化苯汞杀菌剂,1934年由Tisdale与Williams(美国注册)和Martin各自报道了二硫代氨基甲酸盐化合物的杀菌毒力,标志着近代有机杀菌剂研究的开始。
20世纪60年代中期,杀菌剂主要是分子内含金属元素的有机化合物和含氯的酚系化合物,如有机汞化合物、有机锡化合物以及多氯联苯等。
我国对工业杀菌剂的研究始于20世纪60年代,80年代初期广泛应用。目前国内工业用杀菌剂已达八十余种,普遍应用于油田注水、石油化工、热电、钢铁、医药等领域的循环冷却水中。
3、工业杀菌剂按照杀菌机理可分为氧化性杀菌剂和非氧化性杀菌剂两大类。
氧化性杀菌剂通常为强氧化剂,主要通过与细菌体内代谢酶发生氧化作用而达到杀菌目的。目前常用氧化性杀菌剂有氯气、二氧化氯、溴、臭氧、过氧化氢、次氯酸钠等。
非氧化性杀菌剂是以致毒剂的方式作用于微生物的特殊部位,从而破坏微生物的细胞或者生命体而达到杀菌效果,常见非氧化性杀菌剂有氯酚类、异噻唑啉酮、季铵盐类等。

六、油田领域工业杀菌剂的应用现状

在油田开采过程中,需要大量的回注水。由于回注水一般都含有铁细菌、硫酸盐还原菌(SRB)、产酸细菌和产黏液菌等,微生物的大量生长繁殖,会使钻采设备、注水管线等金属产生腐蚀。据统计,全球采油工业每年因腐蚀而损耗的金属可达其金属使用量的18%。美国和德国科研机构的统计数据表明:仅硫酸盐还原菌(SRB)腐蚀一项对油田矿场供水系统所造成的损失就达7亿美元/a,对保持地层压力系统和矿场污水处理系统造成的损失则更为严重。因此,在污水回注前投加杀菌剂进行杀菌处理是十分必要的。在油田杀菌剂应用中,氧化性杀菌剂占17.5%,非氧化性杀菌剂占72.5%,其他约占10%,我国主要以非氧化性杀菌剂为主,其中季铵盐、季钅粦盐、杂环化合物、有机醛类、含氰类化合物等在油田中的应用较为常见。自20世纪70年代以来,胜利油田开发和应用了一系列杀菌剂。

七、制药行业工业杀菌剂的应用现状

由于制药行业的生产过程本身就是对微生物进行培养、发酵的过程。另外,在某些工艺生产过程中使用大量挥发性有机溶剂,使其在空气中弥漫,通过凉水塔与循环水接触而溶入水中,为微生物生长提供了丰富的养料,大量微生物繁殖。华北制药厂以氯气杀菌为主,辅助采用SH813杀菌剂,细菌指标合格率由原来的70%提高到95%以上。