硅膠表面接枝季銨鹽型與季鏻鹽型殺生材料的制備.pdf

1、固定化殺生材料是指將殺菌基團(tuán)共價(jià)結(jié)合在有機(jī)或無機(jī)載體上制成具有殺生功能的制劑并應(yīng)用于水處理中，以其長效、不溶于水以及低毒性等優(yōu)點(diǎn)近年來被廣泛研究。本文即以硅膠為載體，表面接枝季銨鹽及季鱗鹽殺生基團(tuán)合成了兩類固定化殺生材料。
　　 首先以經(jīng)過活化的硅膠(粗孔微球硅膠、柱層析硅膠)為載體，利用硅膠粒子表面的大量羥基，以不同的硅烷偶聯(lián)劑(γ-胺丙基三甲氧基硅烷(KH540)，γ-胺丙基三乙氧基硅烷(KH550))對(duì)硅膠表面進(jìn)行改性，獲

2、得胺丙基化SiO2，而后利用其進(jìn)行Eschweiler-clarke反應(yīng)，獲得叔胺化硅膠，最后通過長鏈鹵代烷烴對(duì)其進(jìn)行修飾，從而將季銨基團(tuán)接枝到硅膠表面，合成固定化季銨鹽型殺生材料。實(shí)驗(yàn)中通過紅外光譜、熱重分析等手段對(duì)合成的殺生材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，證實(shí)了季銨殺生基團(tuán)已接枝到硅膠載體上，同時(shí)以大腸桿菌為實(shí)驗(yàn)菌體通過平板活菌測(cè)數(shù)法對(duì)殺生材料的抗菌性能進(jìn)行了測(cè)定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明合成的固定化季銨鹽類殺生材料具有良好的殺菌性能，對(duì)于季銨基團(tuán)接枝率為

3、1.5mmol·g-1的殺生材料樣品，殺生材料在小劑量(50mg·L-1)、短時(shí)間內(nèi)(15min)即可視活菌數(shù)迅速下降，在殺生材料作用時(shí)間20min的條件下，抗菌率可達(dá)97％。同時(shí)殺菌測(cè)試結(jié)果表明，季銨基團(tuán)的接枝率越高，合成的殺生材料殺菌性能越好。
　　 硅膠載體的接枝反應(yīng)是發(fā)生在固-液界面的非均相反應(yīng)，季銨基團(tuán)的接枝率首先取決于胺丙基官能團(tuán)在微粒表面的接枝程度，在一定的條件下，胺丙基基團(tuán)越多，季銨化程度越高。本文為了提高固定化

4、季銨鹽型殺生材料的接枝率，引入了超聲輻照條件對(duì)胺丙基化硅膠的合成進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在頻率為20kHz，聲壓為57kPa的變幅桿浸入式超聲波發(fā)生器的作用下能使該胺丙基化反應(yīng)溫度由110℃降低至40℃，反應(yīng)時(shí)間由6h縮短至2h，對(duì)以KH540為偶聯(lián)劑的胺丙基化反應(yīng)N固載率可由1.82mmol·g-1提高到2.32mmol·g-1左右；而以KH550作為偶聯(lián)劑的胺丙基化反應(yīng)，在溫度為40℃，反應(yīng)時(shí)間為2h時(shí)，N固載率也提高到2.21mm

5、ol·g-1左右。
　　 另外，本文以經(jīng)過活化的硅膠為載體，采用了兩種方法合成了新型固定化季鏻鹽類殺生劑。方法Ⅰ首先通過不同的硅烷偶聯(lián)劑(KH540、KH550)在硅膠表面引入胺丙基活性基團(tuán)，再利用其與實(shí)驗(yàn)室自制的Br(CH2)3P+Ph3·Br-發(fā)生SN2反應(yīng)，制得含氨基-季鏻結(jié)構(gòu)的固定化季鏻鹽型殺生材料；方法Ⅱ則首先制備了Br(CH2)3P+Ph3·Br-，通過其與KH550進(jìn)行SN2反應(yīng)制得季鏻鹽型硅烷偶聯(lián)劑，最后再表面接

6、枝于硅膠上制得固定化季鏻鹽類殺生材料。實(shí)驗(yàn)中采用了紅外光譜、核磁共振、元素分析等手段對(duì)殺生材料及中間產(chǎn)物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，證實(shí)了季鏻殺生基團(tuán)已接枝到硅膠載體表面，同時(shí)元素分析結(jié)果得出方法Ⅰ合成的殺生材料季鏻基團(tuán)接枝率在0.2mmol·g-1左右，而方法Ⅱ則可將季鏻基團(tuán)接枝率提高到0.5mmol·g-1以上。并采用平板活菌計(jì)數(shù)法測(cè)定殺生材料對(duì)大腸桿菌的抗菌能力，結(jié)果表明合成的季鏻鹽型殺生材料也具有優(yōu)異的殺菌性能，同時(shí)殺菌測(cè)試表明，季鏻基團(tuán)的