洁厕防溅水消毒杀菌泡腾颗粒剂的研究制备

郭俊华 常领山

（1. 山东乐陵洁能集团有限公司，山东乐陵，253600；2. 山东远联化工有限公司，山东济宁，272000）

卫生间是人类文明发展的象征，越是高度发达的社会对卫浴产品的要求也就越高，同时对环保生态产品的需求也就更高。当今社会环境污染、生态破坏严重，必须走可持续发展的道路，把生态设计的理念融入到人们生活中去。本实验研制的洁厕防溅水消毒除臭泡腾颗粒剂能有效快捷消除卫生间臭味、异味，对细菌繁殖体、芽胞、病毒、结核杆菌和真菌能有良好的杀灭作用，快速分散起泡封盖污水溅起，并且对坐便器内部表面具有清洗去除污垢的作用。

1 实验

1.1 主要实验仪器设备

SL系列高效湿法制粒机（张家港市开创机械制造有限公司）、HX101A-3E型电热鼓风干燥箱（上海正慧工贸有限公司）；BJ-2型崩解时限测试仪（天津市国铭医药设备有限公司）；AE240型电子天平（梅特勒仪器上海有限公司）；PH-3C型酸度计（上海宇隆仪器有限公司 ）；V型高效混合机（张家港市开创机械制造有限公司）；ZSJB系列万能粉碎机（张家港市开创机械制造有限公司）。

1.2 主要原料试剂

亚氨基二琥珀酸四钠盐（IDS），质量分数93.0%，由山东远联化工有限公司提供；无水硫酸钠（四川省川眉芒硝有限责任公司）；富马酸（郑州联拓化工有限公司）；碳酸氢钠（北京凌云建材化工有限公司）；枸橼酸（广州纵望新材料科技有限公司）；ClO2（天津联容宜捷科技有限公司）；聚乙烯醇（PVA）水溶性包装膜自行研制。

1.3 螯合剂的选用与分析比对

表1显示了几种螯合剂在一定温度条件下对于碳酸钙离子的螯合溶解能力。

表1 在同等浓度环境下螯合剂对于碳酸钙离子的螯合溶解能力测试数据

钙交换能力（mgCaCO3/g干基）的测试依据QB/T1768-2003进行。配方中的亚氨基二琥珀酸是一种国际公认的绿色化学品，具有极强的螯合、分散、吸附等作用，对Ca、Mg、Zn及其他过渡金属离子的螯合力很强，特别是对Cu、Fe、Mn、Ni等重金属离子的螯合能力超过EDTA等普通螯合剂，同其他螯合分散剂配合使用效果更好，可生物降解，10d内可降解70%；28d后降解99%，对环境无毒性影响，COD约为225mg O2/g，BOD7大于120mg O2/g。根据红外图谱检测显示，特征峰对应的官能团与其分子结构一致，氧漂稳定性能数据显示，亚氨基二琥珀酸具有良好的双氧水分解抑制能力，耐碱性能数据稳定，能在碱质量浓度为40g/L的条件下使用，在碱性溶液中80℃下放置20小时后稳定性能良好[1]。

产品在储运过程中普遍存在氧化、老化、凝固、变色、变质等问题，需要加入防腐剂来防止变质，这都与某些原料中所含的金属离子催化剂有关，IDS具有很强的高价金属离子螯合能力，可有效降低金属离子的催化活性，抑制细菌防止腐变，延长产品的储存保质期和增加产品的质量稳定性。通过螯合Ca、Mg、Zn、Cu、Fe、Mn、Ni等重金属离子，改善和提高了水的纯度品质，如使用IDS后水体透明度较对照组平均提高了20%左右，并且可使水中氨氮含量降低50%左右，可使水体中的亚硝酸盐降低1个数量级并保持稳定。氨氮通常是在氧气不足时含氮有机物分解而产生的，或者是氮化合物被反硝化细菌还原而生成的，所以通过分析研究使用IDS后和消毒剂配伍使用可以协同或提高对某些微生物的抑制作用。

1.4 消毒剂的选用确定

ClO2是一种高效强氧化剂，被联合国卫生组织（WHO）列为AI级消毒剂，是国际上公认的安全、无毒的绿色消毒剂。在其浓度为0.5～1mg/L时，1分钟内能将水中99%的细菌杀灭，灭菌效果为氯气的10倍，次氯酸钠的2倍，抑制病毒的能力也比氯高3倍，比臭氧高1.9倍。ClO2还有杀菌快速，pH范围广（6-10），不受水硬度和盐分多少的影响，能维持长时间的杀菌消毒作用。并且在水中100%以分子状态存在，所以极易穿透细胞膜，渗入细菌细胞内，将其核酸（DNA或RNA）氧化，从而阻止细菌的合成代谢，并使细菌死亡，具有杀菌效果高、广谱、消毒持久的特性，ClO2对病毒的灭活比O3和Cl2更有效，同时还具有很强的杀蠕虫效果[2]。ClO2与其他常用消毒剂的区别见表2。

表2 ClO2消毒剂与其他常用消毒剂的区别

ClO2消毒一般只起氧化作用，几乎不形成有机卤代物，可见ClO2是最好的消毒剂[3]。

另外，ClO2具有除臭、清除异味的独特效果，能和空气中的硫化合物及水中铁和锰化合物相作用，可消除空气和水中的臭味，所以在卫生间及坐便器中应用可迅速去除臭味。

2 配方及工艺操作流程

2.1 配方设计方案

经过反复分析，实验将表面活性剂 、碳酸氢钠、枸橼酸、无水硫酸钠、富马酸、IDS等分别粉碎，过80目筛备用。按以下6组配方设计的用量进行配制，表3是对6组配方方案制得的防溅水泡腾颗粒剂分别进行崩解时限、酸度检测来优选配方。

通过表3配方的实验比对，测试配方6泡腾时间最快，溶液的pH呈微酸性，质量配制比例符合设计参数要求，当把颗粒剂样品投入到水中时由于碳酸氢钠和枸橼酸中和反应使之产生泡腾作用，颗粒迅速溶解扩散，过量的枸橼酸又成了ClO2的活化剂，使之达到更加良好的消毒灭菌效果[4]。

2.2 制备防溅水泡腾颗粒剂的工艺流程

表3 防溅水泡腾颗粒剂配方试验设计方案表

先将表面活性剂、枸橼酸或富马酸充分混匀制成软材，过10目筛，颗粒干燥备用为(A)。再将配方中的碳酸氢钠、IDS、无水硫酸钠加入混匀制成软材，过10目筛，颗粒干燥备用为(B)，将A和B通过16目筛整粒，总混时加入ClO2、粉体香精进行制粒，成品粒径1～3mm。

经过精细粉碎、高密度造粒、筛分、混合制粒等一系列工艺技术加工而成的洁厕用防溅水颗粒剂样品，入水后通过毛细管的作用迅速崩解扩散，产生大量泡沫覆盖表面，防止水面溅起，并形成均匀的乳化消毒溶液，以便其在使用过程中活性成分和杀菌消毒剂快速释放，消毒灭菌更加完全彻底，同时还具有清洗除污的功能。

2.3 防溅水泡腾颗粒剂配方崩解扩散试验验证

参照中华人民共和国药典相关的检验方法，分别测定上述6种配方制备的洁厕用防溅水颗粒剂样品崩解时限、酸度、成型率，结果见表4，从检验结果可以看出，配方6制得的产品崩解时限、酸度、成型率符合产品设计要求。

表4 防溅泡腾水颗粒剂配方方案试验结果测定表

2.4 配方工艺重现性实验

依照上述配方6和工艺方法一加工了三批洁厕用泡腾防溅水颗粒剂试验样品，并参照中华人民共和国药典中的相关检验方法进行检验，检验结果见表5。表5结果表明，用该配方及工艺制得的产品各项参数稳定，符合配方设计要求。

2.5 定量杀菌实验结果

依照《消毒技术规范》的规定及操作方法，利用含ClO2浓度为50mg/L的本实验样品作用5min，结果表明，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌杀灭率达99.90%以上，ClO2浓度为75mg/L，作用10min，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌杀灭率达100.00%。对卫生间内的霉菌、沙氏门菌、念珠菌、白色葡萄球菌等以及一些导致妇科疾病的细菌均有良好的消毒杀灭作用。

2.6 包材选用

实验样品利用自行研制的聚乙烯醇（PVA）的水溶膜包装，主体原料采用多元复配，丙三醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮作增溶助剂，结构合理、易于生产调控，流延法试制，产品透明度高、光泽度好，经过测试PVA水溶膜双向拉伸性及韧性达到国外产品的先进水平，溶解速度快、彻底无残留，良好的延展性能可以保证各种形状的包装需求，对环境无污染，使用方便、具有节能环保等特点。它可通过自然因素（H2O）作用，迅速自行变性、分解、降解为低分子化合物，并有改良土壤的作用。因此，已受到世界发达国家广泛重视和应用，采用PVA水溶膜包装的产品入水后迅速被水溶解侵入内部、泡腾剂即刻崩解扩散、产生泡沫、完全隔离污水、防止溅出，并释放ClO2对座便器内进行消毒灭菌处理，更加有效地保护人们的身体健康[5]。

表5 按方法一生产制作的防溅水泡腾颗粒剂产品性能测试表

3 结论

洁厕防溅水泡腾颗粒剂的最佳配比为：碳酸氢钠6g，枸橼酸30g，IDS 5g，无水硫酸钠15g，ClO250～75mg/L，采用亚氨基二琥珀酸四钠盐为螯合助剂，包材选用PVA水溶膜。操作简单可行、质量稳定，ClO2消毒剂与本工艺配方配伍良好，杀菌效果达到《消毒技术规范》规定要求，且作用迅速。通过采用新型环保螯合助剂，提高了产品的质量和性能，聚乙烯醇包装材料更加安全，体现了国家倡导低碳环保、安全健康的宗旨。

[1]吴长或，王亚权. 绿色螯合剂亚氨基二琥珀酸的合成及螯合性能[J]. 化学工业与工程, 2007,24(2)：121-124.

[2]付大仁，王建国，陈克刚. 稳定性ClO2溶液杀灭微生物效果的试验观察[J]. 中国消毒学, 2003,20(2)：95-98.

[3]刘继敏，崔玉杰，高贵军. 柠檬酸活化ClO2消毒剂部分性能试验观察[J]. 中国消毒学, 2005,22(4)：380-382.

[4]于溟雪，张文福. ClO2消毒剂及其消毒应用的研究进展[J]. 中国消毒学, 2012,29(2)：132-134.

[5]刘于民，关冰. 聚乙烯醇（PVA）水溶性薄膜的现状和应用前景[J].中国包装工业, 2003(10)：28-30.