一种稳定型双氧水消毒剂及其在饮用水消毒中的应用

摘要

本发明提供了一种稳定型双氧水消毒剂，以双氧水、硝酸银溶液、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠为主要原料组成。本发明还提供了一种所述消毒剂在饮用水消毒中的应用，可以显著降低三卤甲烷等致癌物的生成，不产生任何有害的消毒副产物，具有高效光谱的杀菌能力。

说明书

技术领域

本发明属于饮用水处理领域，涉及一种消毒剂，具体的说涉及一种稳定型双氧水消毒剂，尤其涉及一种适用于饮用水消毒杀菌的消毒剂。

背景技术

近年来，消毒杀菌技术是饮用水处理工艺的重要手段之一，在预防病原微生物在水中的传播方面发挥了重要的作用。消毒剂除了在水处理过程中杀灭病原体外(即初级消毒)，还要保持一定的残余用于防止管网系统内的微生物再生长(即次级消毒)。目前，饮用水领域中普遍采用的消毒剂主要有氯消毒(包括氯气和游离氯制剂)、氯胺消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外线消毒等。上述消毒杀菌技术具有以下主要优点，同时也存在了以下诸多问题。

氯消毒(包括氯气和游离氯制剂)的优点是消毒技术成熟、消毒能力强、持续时间长，可做初级、次级消毒剂，成本低廉。然而，氯是一种非常活泼的氧化物，在水中可与多种有机物反应，产生不同种类的氯化产物，如三卤甲烷和卤代乙酸等致癌消毒副产物。此外，大量流行病学调查表明，长期饮用氯消毒的饮用水，消化和泌尿系统的癌症危险性增加，并和其它癌症的发病率存在统计学的相关关系。另一方面，从20世纪70年代起，饮用水中不断发现新的病原微生物，如贾第鞭毛虫、隐孢子虫、军团菌等对人体健康造成严重威胁。常用的氯消毒工艺需要较大的剂量和较长的接触时间才能达到一定的灭活效果，这样不仅增加了药剂费用，而且增加了消毒副产物的生成量，更重要的是，氯消毒工艺对原生动物病原体的杀灭效果不佳，例如贾第鞭毛虫和隐孢子虫等，不能有效地对这些微生物进行灭活。

氯胺类消毒剂，其优点在于稳定性高、持续时间长，能降低三卤甲烷等卤代消毒副产物的生成，可做初级、次级消毒剂，成本较低。然而，此类消毒剂能够生成强致癌性的N-亚硝基二甲胺和其他亚硝胺类含氮消毒副产物；此外，其操作相对复杂，需要精确控制氯和氨的比例。

二氧化氯消毒剂，消毒能力强，对原生动物也有很好的杀灭效果，能够有效抑制三卤甲烷和卤代乙酸的生成。然而其价格昂贵，成本高。并且会生成亚氯酸盐和氯酸盐等无机消毒副产物。更重要的是，二氧化氯危险性大，而且必须现场制取并及时使用，对 操作人员的技术水平要求高，并且不能作为次级消毒剂。

臭氧消毒，对水中各种微生物均有很好的杀灭效果，能够降低三卤甲烷等副产物的生成，能够有效改善水的颜色、气味、口味等。然而，其价格昂贵，成本高。并且，需要现场制备，设备复杂，能耗大，对操作人员的要求高，同时可以生成溴酸盐等致癌消毒副产物。同时，其在水中易分解，不能作为次级消毒剂使用。

紫外线消毒具有广谱性，对水中的多种病源微生物都有较好的作用效果，并且不产生有害消毒副产物，对微生物的灭活迅速，特别对贾第虫和隐孢子虫具有显著灭活效果，克服了现有传统消毒技术的缺点。但其成本较高，能耗高。尤其是紫外线消毒不具备持续消毒能力，不能作为次级消毒剂，需与氯或氯胺等消毒剂联用来维持管网中的持续灭菌作用。且水体浊度对紫外线消毒有较大影响。被灭活的微生物可能进行自我修复并且重新恢复活性。

经过对现有技术文献检索发现，现有的消毒剂都存在着一定的缺陷。出于对持久性消毒能力的需求，只有氯消毒剂和氯胺消毒剂能够用于次级消毒，但同时这些消毒剂的使用又生成了有害的消毒副产物，并且副产物的产量随着饮用水在配水管网中贮存时间的延长而增加。研究表明，在很多饮用水厂，大约50％以上的三卤甲烷等消毒副产物是在配水管网系统中生成的。已经有多种消毒副产物被世界各国和世界卫生组织列入了饮用水卫生标准并且加以监控。如何在对饮用水进行有效的消毒处理的同时减少消毒副产物的产量已经越来越受到关注。因此发明人致力于寻找一种对饮用水进行有效的消毒处理的同时减少消毒副产物的产量的消毒剂。

发明内容

为了在对饮用水进行有效的消毒处理的同时减少消毒副产物的产量，本发明提供了一种稳定型双氧水作为饮用水的消毒剂。

本发明通过下述技术方案实现：

一种稳定型双氧水消毒剂，以重量百分比计，含有：双氧水10-20％、硝酸银溶液0.004-0.009％、磷酸二氢钠0.08-0.16％、磷酸氢二钠0.0002-0.0005％，蒸馏水余量。

优选所述稳定型双氧水消毒剂，包括：双氧水12-18％、硝酸银溶液0.006-0.008％、磷酸二氢钠0.1-0.14％、磷酸氢二钠0.0003-0.0004％，蒸馏水余量。

优选所述稳定型双氧水消毒剂，含有双氧水14.3％、硝酸银溶液0.0079％、磷酸二氢钠0.12％、磷酸氢二钠0.0004％，蒸馏水余量。

优选所述稳定型双氧水消毒剂中双氧水有效成分含量为4-12％，银离子含量为0.003-0.006％，pH值为4-6。

优选所述稳定型双氧水消毒剂中双氧水有效成分含量为5-10％，银离子含量为0.004-0.005％，pH值为4-6。

本发明提供了一种具有良好的杀菌消毒作用、能够显著的降低有害的消毒副产物产量、并且具有长时间的残余保护能力的新型饮用水消毒剂，即以银离子为稳定剂的双氧水消毒剂。

采用以上原料配置时，采用纯度较高的原料，其中，双氧水为食品级，纯度30％；硝酸银溶液，纯度>99％，磷酸二氢钠，无水物，纯度>98％，磷酸氢二钠，七水物，纯度>99％。

本发明配方合理简单、无毒无害、具有良好的杀菌消毒作用。银离子具有一定的杀菌消毒作用，广泛的应用于水体的消毒处理。比如许多国家的游泳池内的水都用银来净化，相当多的航空公司都在使用银装滤水器。水中微量的银对人体是无害的。根据世界卫生组织最新发布的《世界卫生组织饮用水质量指导标准》第四版，银离子浓度低于0.1mg/L的饮用水不会对人体造成不良影响。用本发明进行饮用水处理时，银离子的浓度一般不会高于限值的10％，对人体不会造成任何不良影响。银离子作为稳定剂有效的延缓了双氧水的降解速度，用于饮用水消毒不产生有害的卤代消毒副产物。

本发明还提供了一种稳定型双氧水消毒剂的制备方法，包括以下步骤：

备料：以重量份计，称取所述原料，备用；

配置缓冲液：用准备好的磷酸二氢钠、磷酸氢二钠及适量蒸馏水配置好pH缓冲溶液；

混合：向缓冲液中加入硝酸银溶液混合均匀，再加入双氧水，混合即得。

本发明还提供了一种稳定型双氧水消毒剂在饮用水消毒中的应用。

优选的，应用时具体操作为：每L水饮用水中，添加所述稳定型双氧水消毒剂，使水中双氧水含量保持在5-15mg/L内。

本发明的有益效果主要体现在以下几个方面：

(1)与现有技术相比，本发明所述消毒剂不产生任何有害的消毒副产物，可以显著降低三卤甲烷等致癌物的生成。

(2)本发明所述消毒剂具有高效光谱的杀菌能力，应用前景广阔。

(3)本发明所述消毒剂没有腐蚀性，可以有效去除设备管网中的生物膜，能显著降低管道和设备的维护成本。

(4)本发明所述消毒剂具有非常稳定的化学性质，贮存时间长，耐高温，在阳光下不分解。

(5)本发明所述消毒剂能够改善水的颜色、口味、气味。

(6)本发明所述消毒剂在双氧水中添加了银离子作为稳定剂，克服了一般双氧水稳定性较差的缺点，从而可以使双氧水具有了长效杀毒的能力。

(7)本发明所述消毒剂配比合理：通过筛选消毒剂组方中的种类和具体配比，得到消毒效果最优、对饮用水的杀毒效果最佳的配方，各成分相互间起到相辅相成、协同增效的技术效果。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详述。

图1为实施例1的工艺流程图；

图2为实施例2的工艺流程图；

图3为实施例3的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实例对本发明作进一步详述。

实施例1

根据稳定型双氧水消毒剂配方，制备稳定型双氧水溶液。各组分的质量分数：双氧水14.3％、硝酸银0.0079％、磷酸二氢钠0.12％、磷酸氢二钠0.0004％，蒸馏水余量。其中双氧水有效成分的质量百分比含量为5％，银离子含量为0.005％。

使用方法：如图1所示，仍然使用氯消毒、紫外线消毒等具有良好杀毒效果的消毒剂进行初级消毒，但是以稳定型双氧水作为次级消毒剂，替代传统的氯消毒、氯胺和二氧化氯等含氯的次级消毒剂。使用稳定型双氧水作为次级消毒剂时，需要初级消毒之后用双氧水将水中余氯中和掉，并且使水中的双氧水含量保持为5-15mg/L。消毒完成后，其各组分残留量须符合国家法律或标准规定的限制要求，不得超出。

本实施例的优点是不需要对现有工艺进行较大的改造，投资少，见效快。同时由于在配水系统中没有使用氯消毒剂作为次级消毒剂，因此消毒副产物显著减少。

对比水厂常用的游离氯消毒剂，本发明能够有效的减少消毒副产物三卤甲烷和卤代乙酸的产量。下表对比了采用3mg/L游离氯试剂初级消毒剂并且不添加任何稳定型双氧水消毒剂，和添加15mg/L稳定型双氧水消毒剂作为次级消毒剂两种情况。可见在添加了 稳定型双氧水消毒剂的情况下，三卤甲烷和卤代乙酸的总量都有显著的减少。不论是一天的还是7天的接触时间，消毒副产物都有83％以上的减少。

实施例2

制备稳定型双氧水溶液的方法与实施例1相同。

使用方法：如图2所示，使用紫外线消毒进行初级消毒，以稳定型双氧水作为次级消毒剂。使用稳定型双氧水作为次级消毒剂时，并且使水中的双氧水含量保持为5-15mg/L。消毒完成后，其各组分残留量须符合国家法律或标准规定的限制要求，不得超出。

本实施例的优点是完全避免了使用氯消毒剂，从而进一步减少了三卤甲烷等氯消毒副产物的生成；克服了氯消毒对贾第鞭毛虫和隐孢子虫等病原微生物效果不佳的缺点。与实施例相比，本例需要对水厂进行一定的改造，并安装汞灯，同时要注意汞灯的维护和保养。

实施例3

制备稳定型双氧水溶液的方法与实施例1相同。

使用方法：如图3所示，在初级消毒就使用稳定型双氧水作为初级消毒剂，以稳定型双氧水作为次级消毒剂，浓度为30-40mg/L，并尽可能的延长消毒时间。配合紫外线消毒效果更佳。注意监测初级消毒后消毒剂的余量，不足时进行二次加药进行补充，使水中的双氧水含量在次级消毒时保持为5-15mg/L。消毒完成后，其各组分残留量须符合国家法律或标准规定的限制要求，不得超出。

本实施例的优点是完全避免了使用含氯元素的消毒剂，从而进一步减少了三卤甲烷等氯消毒副产物的生成；克服了氯消毒对贾第鞭毛虫和隐孢子虫等病原微生物效果不佳的缺点，克服了其他消毒副产物的生成，能够提供更洁净的饮用水。

以下通过实验结果，参见表1、表2，对比本发明稳定型双氧水消毒剂的作用。

表1.稳定型双氧水消毒剂对比游离氯消毒剂的结果(温度25℃，pH值7.0)

表2.稳定型双氧水和普通双氧水杀毒效果的比较

对比例1

根据稳定型双氧水消毒剂配方，制备稳定型双氧水溶液。各组分的质量分数：双氧水25％、硝酸银0.003％、磷酸二氢钠0.12％、磷酸氢二钠0.0004％，蒸馏水余量。其中双氧水有效成分的质量百分比含量为13％，银离子含量为0.003％。

对比例2

根据稳定型双氧水消毒剂配方，制备稳定型双氧水溶液。各组分的质量分数：双氧水5％、硝酸银0.01％、磷酸二氢钠0.12％、磷酸氢二钠0.0004％，蒸馏水余量。其中双氧水有效成分的质量百分比含量为3％，银离子含量为0.008％。

对比例3

根据稳定型双氧水消毒剂配方，制备稳定型双氧水溶液。各组分的质量分数：双氧水14.3％、硝酸银0.0079％、磷酸二氢钠0.18％、磷酸氢二钠0.0001％，蒸馏水余量。其中双氧水有效成分的质量百分比含量为5％，银离子含量为0.005％。

对比例4

根据稳定型双氧水消毒剂配方，制备稳定型双氧水溶液。各组分的质量分数：双氧水14.3％、硝酸银0.0079％、磷酸二氢钠0.06％、磷酸氢二钠0.0006％，蒸馏水余量。其中双氧水有效成分的质量百分比含量为5％，银离子含量为0.005％。

为与实施例配方效果进行比较，遂对配方中组份组成或组份含量进行筛选试验，结论如下表所示：不同配比稳定型双氧水杀毒效果的比较。

具体实验方法如下：试验设七个处理(实施例1-3，对比例1-4)4次重复。实验结果见表3、表4。

表3.稳定型双氧水消毒剂的消毒结果(温度25℃，pH值7.0)

表4.稳定型双氧水消毒剂对饮用水的消毒结果

由表1结果可知，与现有技术或本发明中对比例1-4相比，本发明所述稳定型双氧水消毒剂能有效减少三卤甲烷总量以及卤代乙酸总量，同时对S.aureus、E.coli、C.albicans等菌株有明显抑制作用。

通过将本发明产品与对比例1-4产品进行对比，可知，即使组分相同，产品配方中各组分配比不同情况下，对三卤甲烷总量以及卤代乙酸总量的降低以及对S.aureus、E.coli、C.albicans等菌株的抑制作用都有显著差异，本发明中的配方各组分间具有协同增效的效果。

尽管发明人已经对本发明的技术方案做了较为详细的阐述和列举，应当理解，对于本领域一个熟练的技术人员来说，对上述实施例做出修改或者采用等同的替代方案，这对本领域的技术人员而言是显而易见，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。