改性纤维素抑菌剂及其制备方法与应用

本发明涉及水处理药剂，具体涉及一种改性纤维素抑菌剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、随着人们的环保意识逐渐增强，越来越多研究者聚焦于绿色阻垢剂，由于纤维素作为天然高分子化合物来源丰富，分布广泛，且其糖环上含有丰富的活性羟基，所以通过对纤维素进行改性，来获得能够抑制水垢形成的改性纤维素成为研究热点。

2、目前这类阻垢剂对无机垢有较强的抑制作用，但是在循环水或脱盐等系统中，很难避免生物污染，然而现有的改性纤维素阻垢剂并不能对其发挥较佳的抑制作用。

3、为此，提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提出一种改性纤维素抑菌剂及其制备方法与应用，本发明中的改性纤维素抑菌剂能够有效抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌生长，减轻水处理过程中的生物污染。

2、为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案。

3、本发明的第一方面提供了一种改性纤维素抑菌剂，所述改性纤维素抑菌剂为羧甲基纤维素接枝没食子酸，所述羧甲基纤维素接枝没食子酸以羧甲基纤维素为主链，没食子酸分子中的羧基与羧甲基纤维素中的羟基反应以接枝到主链上。

4、在本发明的实施例中，所述羧甲基在所述羧甲基纤维素接枝没食子酸中的质量占比为10～40％。

5、在本发明的实施例中，所述没食子酸占所述羧甲基纤维素接枝没食子酸质量的10～15％。

6、本发明的第二方面提供了一种本发明第一方面所述的改性纤维素抑菌剂的制备方法，其包括以下步骤：

7、将羧甲基纤维素和没食子酸溶解在水中，得到水溶液；

8、向所述水溶液中通入氮气后，加入过氧化氢溶液，通过自由基接枝制得所述羧甲基纤维素接枝没食子酸。

9、在本发明的实施例中，所述水溶液中还加入有抗坏血酸。

10、在本发明的实施例中，所述抗坏血酸与所述没食子酸的质量比为(0.15～0.4):1。

11、在本发明的实施例中，所述没食子酸与所述羧甲基纤维素的质量比为(0.5～2):1。

12、在本发明的实施例中，所述自由基接枝的反应温度为70～85℃，时间为0.5～6h。

13、在本发明的实施例中，所述过氧化氢溶液为质量分数30％的过氧化氢溶液。

14、在本发明的实施例中，所述过氧化氢溶液的加入量与所述羧甲基纤维素溶液体积比为5～10％。

15、在本发明的实施例中，所述羧甲基纤维素通过纤维素和氯乙酸醚化后制得。

16、在本发明的实施例中，所述氯乙酸与所述纤维素质量比为(0.5～2):1。

17、在本发明的实施例中，所述羧甲基纤维素中羧基基团取代度为0.45～1.55。

18、本发明的第二方面提供了一种本发明第一方面所述的改性纤维素抑菌剂或者采用本发明第一方面所述的制备方法制备得到的改性纤维素抑菌剂在抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌生长中的应用。

19、与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：

20、1.本发明中的改性纤维素抑菌剂能够阻碍微生物生长，从而降低生物污染的风险，提高水处理运行效率，适用于反渗透系统、循环冷却水系统等工艺，而且实施手段简便，效果显著。

21、2.本发明中改性纤维素抑菌剂具有可生物降解、绿色环保的优势，体现在所用的原材料纤维素和没食子酸均来源于植物，且具有无毒性，无二次污染等特点。

22、3.本发明中改性纤维素抑菌剂分子链上引入了可抑制生物活性的酚羟基基团，能有效地缓解生物污染。此外，除了具有羟基活性基团外，还增加了羧基基团，能与废水中ca2+、mg2+等阳离子具有强烈的螯合作用，可作为水处理剂，抑制水处理过程中无机垢的形成。

23、4.本发明提供的制备方法，操作简单，合成时间短，所用主要原料是来源丰富的天然高分子材料，成本低廉，适合工业化大规模生产，是一种经济高效的制备方法。

24、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

技术特征：

1.一种改性纤维素抑菌剂，其特征在于，所述改性纤维素抑菌剂为羧甲基纤维素接枝没食子酸，所述羧甲基纤维素接枝没食子酸以羧甲基纤维素为主链，没食子酸分子中的羧基与羧甲基纤维素中的羟基反应以接枝到主链上。

2.如权利要求1所述的改性纤维素抑菌剂，其特征在于，所述羧甲基在所述羧甲基纤维素接枝没食子酸中的质量占比为10～40％。

3.如权利要求1所述的改性纤维素抑菌剂，其特征在于，所述没食子酸占所述羧甲基纤维素接枝没食子酸质量的10～15％。

4.一种权利要求1-3任一项所述的改性纤维素抑菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述水溶液中还加入有抗坏血酸；

6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述没食子酸与所述羧甲基纤维素的质量比为(0.5～2):1。

7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述自由基接枝的反应温度为70～85℃，时间为0.5～6h。

8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述过氧化氢溶液为质量分数30％的过氧化氢溶液；

9.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述羧甲基纤维素通过纤维素和氯乙酸醚化后制得；

10.一种权利要求1-3任一项所述的改性纤维素抑菌剂或者采用权利要求4-9任一项所述的制备方法制备得到的改性纤维素抑菌剂在抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌生长中的应用。

技术总结本发明提供了一种改性纤维素抑菌剂及其制备方法与应用，该改性纤维素抑菌剂为羧甲基纤维素接枝没食子酸，所述羧甲基纤维素接枝没食子酸以羧甲基纤维素为主链，没食子酸分子中的羧基与羧甲基纤维素中的羟基反应以接枝到主链上。本发明中的改性纤维素抑菌剂能够有效抑制大肠杆菌和金黄色葡萄球菌生长，减轻水处理过程中的生物污染。技术研发人员：余伟,熊丽萍,林红军,申利国,卢心怡受保护的技术使用者：浙江师范大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10