一種穩定型雙氧水消毒劑及其在飲用水消毒中的應用
【專利摘要】本發明提供了一種穩定型雙氧水消毒劑，以雙氧水、硝酸銀溶液、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉為主要原料組成。本發明還提供了一種所述消毒劑在飲用水消毒中的應用，可以顯著降低三鹵甲烷等致癌物的生成，不產生任何有害的消毒副產物，具有高效光譜的殺菌能力。
【專利說明】
一種穩定型雙氧水消毒劑及其在飲用水消毒中的應用
技術領域
[0001] 本發明屬于飲用水處理領域，涉及一種消毒劑，具體的說涉及一種穩定型雙氧水 消毒劑，尤其涉及一種適用于飲用水消毒殺菌的消毒劑。
【背景技術】
[0002] 近年來，消毒殺菌技術是飲用水處理工藝的重要手段之一，在預防病原微生物在 水中的傳播方面發揮了重要的作用。消毒劑除了在水處理過程中殺滅病原體外（即初級消 毒），還要保持一定的殘余用于防止管網系統內的微生物再生長（即次級消毒）。目前，飲用 水領域中普遍采用的消毒劑主要有氯消毒(包括氯氣和游離氯制劑）、氯胺消毒、二氧化氯 消毒、臭氧消毒、紫外線消毒等。上述消毒殺菌技術具有以下主要優點，同時也存在了以下 諸多問題。
[0003] 氯消毒(包括氯氣和游離氯制劑）的優點是消毒技術成熟、消毒能力強、持續時間 長，可做初級、次級消毒劑，成本低廉。然而，氯是一種非常活潑的氧化物，在水中可與多種 有機物反應，產生不同種類的氯化產物，如三鹵甲烷和鹵代乙酸等致癌消毒副產物。此外， 大量流行病學調查表明，長期飲用氯消毒的飲用水，消化和泌尿系統的癌癥危險性增加，并 和其它癌癥的發病率存在統計學的相關關系。另一方面，從20世紀70年代起，飲用水中不斷 發現新的病原微生物，如賈第鞭毛蟲、隱孢子蟲、軍團菌等對人體健康造成嚴重威脅。常用 的氯消毒工藝需要較大的劑量和較長的接觸時間才能達到一定的滅活效果，這樣不僅增加 了藥劑費用，而且增加了消毒副產物的生成量，更重要的是，氯消毒工藝對原生動物病原體 的殺滅效果不佳，例如賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲等，不能有效地對這些微生物進行滅活。
[0004] 氯胺類消毒劑，其優點在于穩定性高、持續時間長，能降低三鹵甲烷等鹵代消毒副 產物的生成，可做初級、次級消毒劑，成本較低。然而，此類消毒劑能夠生成強致癌性的N-亞 硝基二甲胺和其他亞硝胺類含氮消毒副產物;此外，其操作相對復雜，需要精確控制氯和氨 的比例。
[0005] 二氧化氯消毒劑，消毒能力強，對原生動物也有很好的殺滅效果，能夠有效抑制三 鹵甲烷和鹵代乙酸的生成。然而其價格昂貴，成本高。并且會生成亞氯酸鹽和氯酸鹽等無機 消毒副產物。更重要的是，二氧化氯危險性大，而且必須現場制取并及時使用，對操作人員 的技術水平要求高，并且不能作為次級消毒劑。
[0006] 臭氧消毒，對水中各種微生物均有很好的殺滅效果，能夠降低三鹵甲烷等副產物 的生成，能夠有效改善水的顏色、氣味、口味等。然而，其價格昂貴，成本高。并且，需要現場 制備，設備復雜，能耗大，對操作人員的要求高，同時可以生成溴酸鹽等致癌消毒副產物。同 時，其在水中易分解，不能作為次級消毒劑使用。
[0007] 紫外線消毒具有廣譜性，對水中的多種病源微生物都有較好的作用效果，并且不 產生有害消毒副產物，對微生物的滅活迅速，特別對賈第蟲和隱孢子蟲具有顯著滅活效果， 克服了現有傳統消毒技術的缺點。但其成本較高，能耗高。尤其是紫外線消毒不具備持續消 毒能力，不能作為次級消毒劑，需與氯或氯胺等消毒劑聯用來維持管網中的持續滅菌作用。 且水體濁度對紫外線消毒有較大影響。被滅活的微生物可能進行自我修復并且重新恢復活 性。
[0008] 經過對現有技術文獻檢索發現，現有的消毒劑都存在著一定的缺陷。出于對持久 性消毒能力的需求，只有氯消毒劑和氯胺消毒劑能夠用于次級消毒，但同時這些消毒劑的 使用又生成了有害的消毒副產物，并且副產物的產量隨著飲用水在配水管網中貯存時間的 延長而增加。研究表明，在很多飲用水廠，大約50%以上的三鹵甲烷等消毒副產物是在配水 管網系統中生成的。已經有多種消毒副產物被世界各國和世界衛生組織列入了飲用水衛生 標準并且加以監控。如何在對飲用水進行有效的消毒處理的同時減少消毒副產物的產量已 經越來越受到關注。因此發明人致力于尋找一種對飲用水進行有效的消毒處理的同時減少 消毒副產物的產量的消毒劑。

【發明內容】

[0009] 為了在對飲用水進行有效的消毒處理的同時減少消毒副產物的產量，本發明提供 了一種穩定型雙氧水作為飲用水的消毒劑。
[0010]本發明通過下述技術方案實現：
[0011] -種穩定型雙氧水消毒劑，以重量百分比計，含有：雙氧水10-20%、硝酸銀溶液 0 · 004-0 · 009 %、磷酸二氫鈉0 · 08-0 · 16 %、磷酸氫二鈉0 · 0002-0 · 0005 %，蒸餾水余量。
[0012] 優選所述穩定型雙氧水消毒劑，包括：雙氧水1 2 -18 %、硝酸銀溶液0.006_ 0 · 008 %、磷酸二氫鈉0 · 1 -0 · 14 %、磷酸氫二鈉0 · 0003-0 · 0004 %，蒸餾水余量。
[0013] 優選所述穩定型雙氧水消毒劑，含有雙氧水14.3 %、硝酸銀溶液0.0079 %、磷酸二 氫鈉0.12 %、磷酸氫二鈉0.0004 %，蒸餾水余量。
[0014] 優選所述穩定型雙氧水消毒劑中雙氧水有效成分含量為4-12%，銀離子含量為 0 · 003-0 · 006 %，pH值為4-6。
[0015] 優選所述穩定型雙氧水消毒劑中雙氧水有效成分含量為5-10%，銀離子含量為 0 · 004-0 · 005 %，pH值為4-6。
[0016] 本發明提供了一種具有良好的殺菌消毒作用、能夠顯著的降低有害的消毒副產物 產量、并且具有長時間的殘余保護能力的新型飲用水消毒劑，即以銀離子為穩定劑的雙氧 水消毒劑。
[0017] 采用以上原料配置時，采用純度較高的原料，其中，雙氧水為食品級，純度30% ;硝 酸銀溶液，純度>99 %，磷酸二氫鈉，無水物，純度>98 %，磷酸氫二鈉，七水物，純度>99 %。
[0018] 本發明配方合理簡單、無毒無害、具有良好的殺菌消毒作用。銀離子具有一定的殺 菌消毒作用，廣泛的應用于水體的消毒處理。比如許多國家的游泳池內的水都用銀來凈化， 相當多的航空公司都在使用銀裝濾水器。水中微量的銀對人體是無害的。根據世界衛生組 織最新發布的《世界衛生組織飲用水質量指導標準》第四版，銀離子濃度低于〇.lmg/L的飲 用水不會對人體造成不良影響。用本發明進行飲用水處理時，銀離子的濃度一般不會高于 限值的10%，對人體不會造成任何不良影響。銀離子作為穩定劑有效的延緩了雙氧水的降 解速度，用于飲用水消毒不產生有害的鹵代消毒副產物。
[0019] 本發明還提供了一種穩定型雙氧水消毒劑的制備方法，包括以下步驟：
[0020] 備料：以重量份計，稱取所述原料，備用；
[0021]配置緩沖液：用準備好的磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉及適量蒸餾水配置好pH緩沖溶 液；
[0022 ]混合:向緩沖液中加入硝酸銀溶液混合均勻，再加入雙氧水，混合即得。
[0023] 本發明還提供了一種穩定型雙氧水消毒劑在飲用水消毒中的應用。
[0024] 優選的，應用時具體操作為:每L水飲用水中，添加所述穩定型雙氧水消毒劑，使水 中雙氧水含量保持在5_15mg/L內。
[0025] 本發明的有益效果主要體現在以下幾個方面：
[0026] (1)與現有技術相比，本發明所述消毒劑不產生任何有害的消毒副產物，可以顯著 降低三鹵甲烷等致癌物的生成。
[0027] (2)本發明所述消毒劑具有高效光譜的殺菌能力，應用前景廣闊。
[0028] (3)本發明所述消毒劑沒有腐蝕性，可以有效去除設備管網中的生物膜，能顯著降 低管道和設備的維護成本。
[0029] (4)本發明所述消毒劑具有非常穩定的化學性質，貯存時間長，耐高溫，在陽光下 不分解。
[0030] (5)本發明所述消毒劑能夠改善水的顏色、口味、氣味。
[0031] (6)本發明所述消毒劑在雙氧水中添加了銀離子作為穩定劑，克服了一般雙氧水 穩定性較差的缺點，從而可以使雙氧水具有了長效殺毒的能力。
[0032] (7)本發明所述消毒劑配比合理:通過篩選消毒劑組方中的種類和具體配比，得到 消毒效果最優、對飲用水的殺毒效果最佳的配方，各成分相互間起到相輔相成、協同增效的 技術效果。
【附圖說明】
[0033]下面結合附圖對本發明作進一步詳述。
[0034]圖1為實施例1的工藝流程圖；
[0035]圖2為實施例2的工藝流程圖；
[0036]圖3為實施例3的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0037] 下面結合實例對本發明作進一步詳述。
[0038] 實施例1
[0039] 根據穩定型雙氧水消毒劑配方，制備穩定型雙氧水溶液。各組分的質量分數:雙氧 水14.3%、硝酸銀0.0079%、磷酸二氫鈉0.12%、磷酸氫二鈉0.0004%，蒸餾水余量。其中雙 氧水有效成分的質量百分比含量為5%，銀尚子含量為0.005%。
[0040] 使用方法:如圖1所示，仍然使用氯消毒、紫外線消毒等具有良好殺毒效果的消毒 劑進行初級消毒，但是以穩定型雙氧水作為次級消毒劑，替代傳統的氯消毒、氯胺和二氧化 氯等含氯的次級消毒劑。使用穩定型雙氧水作為次級消毒劑時，需要初級消毒之后用雙氧 水將水中余氯中和掉，并且使水中的雙氧水含量保持為5-15mg/L。消毒完成后，其各組分殘 留量須符合國家法律或標準規定的限制要求，不得超出。
[0041] 本實施例的優點是不需要對現有工藝進行較大的改造，投資少，見效快。同時由于 在配水系統中沒有使用氯消毒劑作為次級消毒劑，因此消毒副產物顯著減少。
[0042]對比水廠常用的游離氯消毒劑，本發明能夠有效的減少消毒副產物三鹵甲烷和鹵 代乙酸的產量。下表對比了采用3mg/L游離氯試劑初級消毒劑并且不添加任何穩定型雙氧 水消毒劑，和添加15mg/L穩定型雙氧水消毒劑作為次級消毒劑兩種情況。可見在添加了穩 定型雙氧水消毒劑的情況下，三鹵甲烷和鹵代乙酸的總量都有顯著的減少。不論是一天的 還是7天的接觸時間，消毒副產物都有83%以上的減少。
[0043] 實施例2
[0044] 制備穩定型雙氧水溶液的方法與實施例1相同。
[0045] 使用方法:如圖2所示，使用紫外線消毒進行初級消毒，以穩定型雙氧水作為次級 消毒劑。使用穩定型雙氧水作為次級消毒劑時，并且使水中的雙氧水含量保持為5_15mg/L。 消毒完成后，其各組分殘留量須符合國家法律或標準規定的限制要求，不得超出。
[0046] 本實施例的優點是完全避免了使用氯消毒劑，從而進一步減少了三鹵甲烷等氯消 毒副產物的生成;克服了氯消毒對賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲等病原微生物效果不佳的缺點。 與實施例相比，本例需要對水廠進行一定的改造，并安裝汞燈，同時要注意汞燈的維護和保 養。
[0047] 實施例3
[0048] 制備穩定型雙氧水溶液的方法與實施例1相同。
[0049] 使用方法:如圖3所示，在初級消毒就使用穩定型雙氧水作為初級消毒劑，以穩定 型雙氧水作為次級消毒劑，濃度為30_40mg/L，并盡可能的延長消毒時間。配合紫外線消毒 效果更佳。注意監測初級消毒后消毒劑的余量，不足時進行二次加藥進行補充，使水中的雙 氧水含量在次級消毒時保持為5_15mg/L。消毒完成后，其各組分殘留量須符合國家法律或 標準規定的限制要求，不得超出。
[0050] 本實施例的優點是完全避免了使用含氯元素的消毒劑，從而進一步減少了三鹵甲 烷等氯消毒副產物的生成;克服了氯消毒對賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲等病原微生物效果不佳 的缺點，克服了其他消毒副產物的生成，能夠提供更潔凈的飲用水。
[0051] 以下通過實驗結果，參見表1、表2,對比本發明穩定型雙氧水消毒劑的作用。
[0052]表1.穩定型雙氧水消毒劑對比游離氯消毒劑的結果(溫度25°C，pH值7.0)
[0053]
[0054]
[0055] 表2.穩定型雙氧水和普通雙氧水殺毒效果的比較
[0056]
[0057」 對比例1
[0058] 根據穩定型雙氧水消毒劑配方，制備穩定型雙氧水溶液。各組分的質量分數:雙氧 水25%、硝酸銀0.003%、磷酸二氫鈉0.12%、磷酸氫二鈉0.0004%，蒸餾水余量。其中雙氧 水有效成分的質量百分比含量為13%，銀尚子含量為0.003%。
[0059] 對比例2
[0060] 根據穩定型雙氧水消毒劑配方，制備穩定型雙氧水溶液。各組分的質量分數:雙氧 水5%、硝酸銀0.01%、磷酸二氫鈉0.12%、磷酸氫二鈉0.0004%，蒸餾水余量。其中雙氧水 有效成分的質量百分比含量為3%，銀尚子含量為0.008%。
[0061 ] 對比例3
[0062]根據穩定型雙氧水消毒劑配方，制備穩定型雙氧水溶液。各組分的質量分數:雙氧 水14.3%、硝酸銀0.0079%、磷酸二氫鈉0.18%、磷酸氫二鈉0.0001 %，蒸餾水余量。其中雙 氧水有效成分的質量百分比含量為5%，銀尚子含量為0.005%。
[0063] 對比例4
[0064] 根據穩定型雙氧水消毒劑配方，制備穩定型雙氧水溶液。各組分的質量分數:雙氧 水14.3%、硝酸銀0.0079%、磷酸二氫鈉0.06 %、磷酸氫二鈉0.0006 %，蒸餾水余量。其中雙 氧水有效成分的質量百分比含量為5%，銀尚子含量為0.005%。
[0065] 為與實施例配方效果進行比較，遂對配方中組份組成或組份含量進行篩選試驗， 結論如下表所示:不同配比穩定型雙氧水殺毒效果的比較。
[0066] 具體實驗方法如下：試驗設七個處理(實施例1-3,對比例1-4)4次重復。實驗結果 見表3、表4。
[0067]表3.穩定型雙氧水消毒劑的消毒結果(溫度25°C，pH值7.0)
[0068]
[0069] 表4.穩定型雙氧水消毒劑對飲用水的消毒結果
[0070]
[0072]由表1結果可知，與現有技術或本發明中對比例1-4相比，本發明所述穩定型雙氧 水消毒劑能有效減少三鹵甲烷總量以及鹵代乙酸總量，同時對S . a u r e u s、E . c ο 1 i、 C. albicans等菌株有明顯抑制作用。
[0073] 通過將本發明產品與對比例1-4產品進行對比，可知，即使組分相同，產品配方中 各組分配比不同情況下，對三鹵甲烷總量以及鹵代乙酸總量的降低以及對S. aureus、 E.coli、C.albicans等菌株的抑制作用都有顯著差異，本發明中的配方各組分間具有協同 增效的效果。
[0074]盡管發明人已經對本發明的技術方案做了較為詳細的闡述和列舉，應當理解，對 于本領域一個熟練的技術人員來說，對上述實施例做出修改或者采用等同的替代方案，這 對本領域的技術人員而言是顯而易見，在不偏離本發明精神的基礎上所做的這些修改或改 進，均屬于本發明要求保護的范圍。
【主權項】
1. 一種穩定型雙氧水消毒劑，其特征在于:所述組份以重量百分比計，包括:雙氧水10-20%、硝酸銀溶液0·004-0.009%、磷酸二氫鈉0·08-0.16%、磷酸氫二鈉0·0002-0·0005%， 蒸餾水余量。2. 根據權利要求1所述的穩定型雙氧水消毒劑，其特征在于，包括:雙氧水12-18%、硝 酸銀溶液〇. 006-0.008 %、磷酸二氫鈉0.1-0.14 %、磷酸氫二鈉0.0003-0.0004 %，蒸餾水余 量。3. 根據權利要求1-2任一項所述的穩定型雙氧水消毒劑，其特征在于，含有雙氧水 14.3%、硝酸銀溶液0.0079%、磷酸二氫鈉0.12%、磷酸氫二鈉0.0004%，蒸餾水余量。4. 根據權利要求1-3任一項所述的穩定型雙氧水消毒劑，其特征在于，所述消毒劑中雙 氧水有效成分含量為4-12 %，銀離子含量為0.003-0.006 %，pH值為4-6。5. 根據權利要求1-4任一項所述的穩定型雙氧水消毒劑，其特征在于，所述消毒劑中雙 氧水有效成分含量為5-10%，銀離子含量為0.004-0.005%，pH值為4-6。6. -種穩定型雙氧水消毒劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 備料：以重量份計，稱取所述原料，備用； 配置緩沖液:用準備好的磷酸二氫鈉、磷酸氫二鈉及適量蒸餾水配置好pH緩沖溶液； 混合:向緩沖液中加入硝酸銀溶液混合均勻，再加入雙氧水，混合即得。7. 權利要求1-5之一所述的穩定型雙氧水消毒劑在飲用水消毒中的應用。8. 根據權利要求7所述的應用，其特征在于，具體操作為:每1L飲用水中，添加所述穩定 型雙氧水消毒劑，使水中雙氧水含量保持在5-15mg/L內。
【文檔編號】C02F1/50GK105836860SQ201610373736
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月30日
【發明人】柴海林
【申請人】柴海林