【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种四头bola型高效杀菌剂的制备与应用，属于水处理科学领域。
技术介绍
1、随着全球经济和工业化水平的迅速提升，水资源短缺成为全球性难题。在众多工业生产过程中，如火力发电和制浆造纸等，大量水资源的需求进一步加剧了水短缺的压力。解决这一问题的关键途径之一是推行水资源的循环利用。在工业生产中，广泛采用循环冷却水系统，以实现高效用水和节水的目标。在长期运行的开放式循环冷却水系统中，随着空气中微生物的侵入，系统内微生物大量繁殖，导致水质恶化；同时，随着浓缩倍数的增加，系统内壁和管道产生结垢现象。这些因素会引发设备腐蚀，降低传热效率，从而影响系统的正常运行。因此，选择适当的化学药剂来抑制微生物滋生和系统内结垢是确保水资源有效利用的重要保障。
2、在循环冷却水系统中，常见的微生物主要有细菌、真菌和藻类等。根据杀菌机理，常用的杀菌剂分为氧化型杀菌剂(如氯气、活性溴、优氯净等)和非氧化型杀菌剂(如氯酚类、季铵盐类)。而氧化型杀菌剂虽然具有较好的杀菌效果，但通常具有毒性偏大，对水体产生二次污染等问题。随着人们环保意识的增强，人们逐渐将目光投向毒性更小的季铵盐表面活性剂，洁尔灭和新洁尔灭是最常用的两种。
3、但在实际使用过程中，季铵盐表面活性剂也存在一定的问题。首先，溶有表面活性剂的水溶液在流动过程中会产生大量泡沫。为了使循环水系统正常运行，通常要加入消泡剂，增加了成本；其次，由于季铵盐表面活性剂的亲水头基带有正电荷，当与一些阴离子型的阻垢剂如聚丙烯酸钠等混合使用时，易于通过静电吸引作用与阴离子强烈结合形成有
4、杀菌阻垢剂不起泡的特性减少了系统中的泡沫问题，不仅有助于水循环系统的正常运行，同时也降低了需添加消泡剂的成本。在此基础上，易降解的特性使得杀菌剂在使用后更容易被自然降解，减少了对环境的影响，符合可持续发展的理念。这些优势共同为新型杀菌剂在提高水资源利用效率、降低成本、减轻环境负担等方面提供了可行的解决方案。因此，开发杀菌效率高、阻垢性好、溶解度高、起泡性差、易降解的新型季铵盐型杀菌剂，对于提高循环水系统的使用寿命及节约水资源具有重要意义。
技术实现思路
1、技术问题：
2、季铵盐类杀菌剂是利用细菌表面带负电的特点对其吸附破坏，不容易产生耐药性。但是在实际使用过程中，季铵盐表面活性剂水溶液在流动过程中容易产生大量泡沫，而且当它与一些阴离子型阻垢剂混合使用时，容易形成沉淀析出，导致杀菌和阻垢效果的削弱。因此，如何设计合成出一种杀菌效率高、发泡性差、配伍性能良好且溶解度高的杀菌剂，是该领域面临的技术问题。
3、技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
4、本专利技术的第一个目的是提供一种化合物(四头bola型高效杀菌剂)，其结构式如下所示：
5、
6、在一种实施方式中，所述的四头bola型高效杀菌剂的合成路线如下：
7、
8、在一种实施方式中，所述四头bola型高效杀菌剂(n2-c12-n2)的合成步骤，包括：
9、(1)十四烷二酸与氯化亚砜发生反应，得到化合物1；
10、(2)化合物1与3-二甲氨基丙胺发生反应；
11、(3)化合物2与3-溴-丙基三甲基溴化铵得到目标产品n2-c12-n2。
12、在一种实施方式中，所述四头bola型高效杀菌剂(n2-c12-n2)制备方法如下：
13、(1)十四烷二酸混合dmf，加入氯化亚砜至体系清亮，蒸馏得到化合物1；
14、(2)三乙胺与3-二甲氨基丙胺混合，加入化合物1，加入二氯甲烷和丙酮重结晶，干燥得到化合物2；
15、(3)将化合物2和3-溴-丙基三甲基溴化铵和乙醇混合反应得到四头bola型高效杀菌剂。
16、在一种实施方式中，所述四头bola型高效杀菌剂(n2-c12-n2)制备方法如下：
17、(1)将十四烷二酸置于三颈烧瓶中，滴入几滴50μldmf，于60℃缓慢滴加氯化亚砜，产生的酸性气体采用氢氧化钠水溶液吸收，反应至体系呈清亮状液体。反应结束后，减压蒸馏除去过量氯化亚砜，得到化合物1纯品；
18、(2)将三乙胺与3-二甲氨基丙胺置于三颈烧瓶中，冰浴下将化合物1缓慢滴入，滴完后于室温25℃下反应6h。反应结束后加入二氯甲烷萃取，用naoh水溶液调节ph至强碱性，加入丙酮重结晶，干燥后得到化合物2纯品；
19、(3)n2-c12-n2的合成：将化合物2和3-溴-丙基三甲基溴化铵及乙醇置于单口烧瓶中，在92℃反应48～72h。冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂，并用乙醇和丙酮重结晶3次，干燥后得到n2-c12-n2纯品。
20、在一种实施方式中，所述化合物的溶解度最高为1000mmol/l。
21、本专利技术的第二个目的是提供一种杀菌阻垢渗透剂，所述杀菌阻垢渗透剂包含任一上述的化合物和阴离子型阻垢剂。
22、在一种实施方式中，所述化合物的浓度为100～300ppm(ppm等同于mg/l)。
23、在一种实施方式中，所述阴离子型阻垢剂聚丙烯酸钠浓度为200ppm。
24、在一种实施方式中，所述化合物与阴离子型阻垢剂比例范围为1:2～3:2。
25、本专利技术还提供任一上述化合物或任一上述杀菌阻垢渗透剂在水处理中的应用。
26、在一种实施方式中，所述应用包括但不限于工业用水处理、冷却水系统、饮用水消毒。
27、有益效果：
28、本专利技术以十四烷二酸为原料，合成得到一种四头bola型化合物。具体有益效果如下：
29、(1)本专利技术的四头bola型化合物在常温下水中溶解度高达1000mmol/l，高溶解度拓宽了其应用领域。
30、(2)本专利技术的四头bola型季铵盐头基电荷集中，可以与细菌表面及藻类产生强烈的结合，具有高效的杀菌灭藻性能，在浓度大于150mg/l时，杀菌率即可达到99.6％以上；在浓度大于200mg/l时，三天灭藻率可达到99.8％，且该杀菌剂是通过强静电作用吸附于细菌表面，不易使细菌产生耐药性。
31、(3)本专利技术的四头bola型季铵盐的疏水基团位于离子头基之间，可在不影响其杀菌灭藻能力的同时，大大地削弱其表面活性，使其发泡性极差，在使用过程中无需加入消泡剂，降低了系统的运行成本。本专利技术的四头bola型季铵盐分子中含有酰胺基团，使其容易降解，对环境友好。
32、(4)本专利技术中的四头bola型高效杀菌剂与常见阴离子阻垢剂聚丙烯酸钠配伍性良好，两者混合后溶液仍为澄清透明，体系依旧具有优秀的阻垢性能。
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1.一种化合物，其分子结构如下：
2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，是按照下式反应得到：
3.一种杀菌阻垢渗透剂，其特征在于，所述杀菌阻垢渗透剂含有权利要求1～2任一所述的化合物和阴离子表面活性剂。
4.根据权利要求3所述的杀菌阻垢渗透剂，其特征在于，所述化合物与阴离子型阻垢剂比例范围为1:2～3:2。
5.根据权利要求3所述的杀菌阻垢渗透剂，其特征在于，所述化合物的浓度为100～300ppm。
6.根据权利要求3所述的杀菌阻垢渗透剂，其特征在于，所述阴离子型阻垢剂聚丙烯酸钠的浓度为200ppm～500ppm。
7.权利要求1～2任一所述化合物在水处理中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述应用包括但不限于工业用水处理、冷却水系统、饮用水消毒。
9.权利要求3～6任一所述杀菌阻垢渗透剂在水处理中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述应用包括但不限于工业用水处理、冷却水系统、饮用水消毒。
【技术特征摘要】
1.一种化合物，其分子结构如下：
2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，是按照下式反应得到：
3.一种杀菌阻垢渗透剂，其特征在于，所述杀菌阻垢渗透剂含有权利要求1～2任一所述的化合物和阴离子表面活性剂。
4.根据权利要求3所述的杀菌阻垢渗透剂，其特征在于，所述化合物与阴离子型阻垢剂比例范围为1:2～3:2。
5.根据权利要求3所述的杀菌阻垢渗透剂，其特征在于，所述化合物的浓度为100～300ppm。
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈登鑫，仲崇军，黄惠芳，
申请(专利权)人：无锡广源高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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