環(huán)保型抗菌劑BBAB的合成及其抑菌性能研究

黃 捷，胡學(xué)偉

（昆明理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，云南 昆明650500）

工業(yè)循環(huán)冷卻水、油田回注水和造紙行業(yè)等水系統(tǒng)具有特殊而復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境，適宜于多種細(xì)菌和藻類微生物的生長繁殖[1－2］。這些微生物的大量繁殖會(huì)形成粘泥，造成管路堵塞、設(shè)備腐蝕、水質(zhì)惡化等問題，給工業(yè)生產(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，需選取優(yōu)良的工業(yè)水處理抗菌劑進(jìn)行殺菌處理[3－4］。

1，4－雙（溴乙酮氧）－2－丁烯（BBAB）是一種高效、環(huán)保的消毒抗菌劑，具有抗菌譜廣、毒副作用小、降解迅速、無環(huán)境污染、可有效抑制粘泥的形成等特點(diǎn)，作為抗菌劑被廣泛應(yīng)用于工業(yè)水處理系統(tǒng)[5－6］。作者以溴乙酸和2－丁烯－1，4－二醇為原料合成了BBAB，并測試了BBAB對(duì)工業(yè)循環(huán)冷卻水的抑菌性能，擬為BBAB制劑在工業(yè)水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用提供參考。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑與儀器

溴乙酸、2－丁烯－1，4－二醇，阿拉丁試劑（上海）有限公司；氯化鎂、二甲苯、碳酸氫鈉、無水氯化鈣，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；所用試劑均為分析純。

營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基。

Nicolet Avatar 330型傅立葉變換紅外光譜儀；Bruker AVANCE 400型核磁共振儀；SKP－08B 型電熱恒溫培養(yǎng)箱；JJ－CJ－2PD型潔凈工作臺(tái)；電子萬用爐；SL302型電子天平；立式壓力蒸汽滅菌器；DNP－9162BS－Ⅲ型電熱恒溫培養(yǎng)箱。

1.2 方法

1.2.1 BBAB的合成

稱取14.88g溴乙酸和2.00g氯化鎂，加入到裝有溫度計(jì)、滴液漏斗和分水器的250mL三口瓶中，再加入150mL二甲苯，磁力攪拌，加熱回流，同時(shí)緩慢滴加4.0mL2－丁烯－1，4－二醇，1h內(nèi)滴加完畢。反應(yīng)完成后，將反應(yīng)液過濾，濾液用稀的碳酸氫鈉溶液洗滌3次，再水洗至中性，加入無水氯化鈣干燥，蒸去溶劑，得到黃棕色油狀液體即為產(chǎn)物BBAB，產(chǎn)率為66.75%。合成路線見圖1。

圖1 BBAB的合成路線Fig.1 Synthetic route of BBAB

1.2.2 BBAB的表征用傅立葉變換紅外光譜儀和核磁共振儀對(duì)BBAB進(jìn)行表征。

1.2.3 BBAB的抑菌實(shí)驗(yàn)

采集某化工廠循環(huán)冷卻系統(tǒng)的工業(yè)循環(huán)水水樣，按照水的衛(wèi)生細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)方法[7－8］測試水樣中細(xì)菌總數(shù)。經(jīng)測試，水樣中細(xì)菌總數(shù)為59 000個(gè)·mL－1。

取1.0g BBAB溶于1 000mL無菌水（20mL曲拉通＋980mL蒸餾水）中，配制1.0mg·mL－1的BBAB抑菌液。

用移液管分別移取9mL水樣上清液至5支洗凈并干燥過的20mL試管中，編號(hào)為1＃～5＃，其中1＃為對(duì)照樣，2?！?＃分別加入配制好的BBAB抑菌液0.1mL、0.2mL、0.5mL和1.0mL，5支試管均補(bǔ)加無菌水至10mL，使BBAB濃度分別為：0mg·L－1、10mg·L－1、20mg·L－1、50mg·L－1、100mg·L－1。分別在1h、6h、12h、24h、48h后，以無菌操作方法用無菌吸管分別吸取上述試管中的樣品液1mL，注入無菌平皿中，再傾注約15mL已融化并冷卻到45℃左右的營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基，立即旋搖平皿，使水樣與培養(yǎng)基充分混勻，每個(gè)水樣傾注2個(gè)平皿。另用一個(gè)平皿加1mL無菌水后傾注營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基作為空白對(duì)照。待培養(yǎng)基冷卻凝固后，翻轉(zhuǎn)平皿使底面向上，置于（37±1）℃恒溫箱中培養(yǎng)24h，進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)，取2個(gè)平板菌落數(shù)的平均值即為1mL水樣中的菌落數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 紅外光譜（FTIR）分析（圖2）

圖2 BBAB的紅外光譜Fig.2 FTIR Spectrum of BBAB

由圖2可知，2 920cm－1、2 850cm－1處的吸收峰為飽和碳?xì)滏I的伸縮振動(dòng)吸收峰，1 740cm－1、1 625 cm－1處的吸收峰是不飽和雙鍵（C＝O和C＝C）的特征吸收峰；1 280cm－1、1 200cm－1、1 105cm－1處是碳氧醚鍵的吸收峰。以上均為BBAB中主要官能團(tuán)的特征吸收峰，表明合成產(chǎn)物為BBAB。

2.2 核磁共振氫譜（1 HNMR）分析

1HNMR（CDCl3），δ：5.83 （2H，m），4.81 （4H，d），3.87（4H，s），分別對(duì)應(yīng)于BBAB分子結(jié)構(gòu)式（圖3）中 H－3（3′）、H－2（2′）和 H－1（1′），進(jìn)一步證明合成產(chǎn)物為BBAB。

圖3 BBAB的分子結(jié)構(gòu)式Fig.3 Molecular structural formula of BBAB

2.3 BBAB的抑菌性能

不同濃度BBAB溶液對(duì)工業(yè)循環(huán)冷卻水的抑菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1 所示。

表1 不同濃度BBAB溶液對(duì)工業(yè)循環(huán)冷卻水的抑菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.1 Bacteriostasis results of BBAB solution for industrial circulating cooling water at different concentrations

由表1 可知，BBAB溶液在低濃度下就具有較高的抑菌能力，濃度為10mg·L－1、1h后抑菌率就可達(dá)98%以上。

3 結(jié)論

以溴乙酸和2－丁烯－1，4－二醇為原料，以氯化鎂為催化劑、二甲苯為分水劑，合成了1，4－雙（溴乙酮氧）－2－丁烯，產(chǎn)率達(dá)66.75%。經(jīng) FTIR和1HNMR分析，確認(rèn)所合成的產(chǎn)物為BBAB。將合成的BBAB進(jìn)行工業(yè)循環(huán)水抑菌實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，BBAB是一種高效抗菌劑，低濃度下就具有較高的抗菌活性、起效快、效率高、易降解，具有廣闊的應(yīng)用前景。

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