專利名稱：一種利用溴氯海因脂質(zhì)體控制管道生物膜生長的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理領(lǐng)域，涉及飲用管道水生物膜控制技術(shù)，具體地說是一種利用新型的溴氯海因脂質(zhì)體包埋技術(shù)控制管道生物膜生長的方法。
背景技術(shù)：
飲用水源中的微生物可以在營養(yǎng)成分相對較低的飲用水管網(wǎng)系統(tǒng)中附著生長，形成成熟生物膜。生物膜主要由多聚物、蛋白質(zhì)、核糖類物質(zhì)組成，它可以為生物膜緊密附著于載體表面提供“庇護所”，有效地保護了生物膜受到外界的各種傷害。飲用水管道系統(tǒng)中的生物膜，會造成管道的腐蝕，并產(chǎn)生有毒有害的微生物代謝物，產(chǎn)生惡臭氣體，造成水質(zhì)降低。所以，有效剝離生物膜對延長管道系統(tǒng)壽命、提高供水水質(zhì)、改善熱交換效率、減少堵塞方面具有重要意義?？刂粕锬さ姆椒òㄔ搭^控制、過程控制和后續(xù)控制三個方面。源頭控制包括控制進水的水質(zhì)、管道內(nèi)部狀況等方法，過程控制包括管道材質(zhì)改性和生物控制材料等等。末端控制管道的生物膜控制主要有物理超聲、化學氧化劑和非氧化劑滅菌、表面活性劑、生物活性酶等方法。目前，生物膜剝離劑的研究和開發(fā)遠遠落后于其他水處理藥劑，尤其是國內(nèi)很少見具有獨立知識產(chǎn)權(quán)的新型剝離劑，多數(shù)都是引進或改進國外的技術(shù)。溴氯海因(l-Bromo-3-chloro-dimethylhydantion, BCDMH)是一種氧化型殺生劑，發(fā)明CN1611492以5，5-二甲基海因為主要原料，通過它在水中或在生產(chǎn)二溴海因時產(chǎn)生的含有溴化鈉的母液中溶解，用溴素和氯氣做為鹵化劑，同時滴加氫氧化鈉溶液進行溴化和氯化反應(yīng)，經(jīng)離心分離、水洗、干燥處理制得溴氯海因，產(chǎn)品收率高，達96%以上，產(chǎn)品純度高，達99%以上，廢水排放量少的顯著效果。發(fā)明CN1836514提供一種溴氯消毒緩釋組合物及制備方法以二溴海因、溴氯海因等為主要藥物，輔以高分子材料、成型劑通過制劑工藝制備而成，具有良好的控制釋放殺菌因子的能力、長期的穩(wěn)定性?？梢詰?yīng)用于水處理工廠、游泳池、醫(yī)院污水處理、魚塘養(yǎng)殖和公共場所和衛(wèi)生間、消毒和除藻處理，是一種安全的高效綠色環(huán)保緩釋消毒劑。發(fā)明CN101775613A提供了二鹵海因的制備方法在鹵化鹽水溶液中加入海因，電解池中電解，維持反應(yīng)液PH為4 10，電解完畢過濾，干燥即得目標物二溴海因、二氯海因或溴氯海因。反應(yīng)液可反復循環(huán)使用，反應(yīng)產(chǎn)率可達95%以上，成本低，后處理簡單，產(chǎn)率高，純度好，母液可反復循環(huán)使用。利用電解法，工藝簡單，對設(shè)備要求不高，操作安全，無毒，無刺激。如今沒有利用脂質(zhì)體(liposomes)包埋BCDMH進行管道微生物剝離的相關(guān)專利和研究。即利用脂質(zhì)體的親脂功能，運載藥物穿透生物膜的胞外聚合物到達生物膜內(nèi)部，有效殺滅生物膜內(nèi)微生物并有效剝離生物膜。脂質(zhì)體包埋藥物技術(shù)成為解決管道污染問題的重要途徑。等特性，并可應(yīng)用于飲用水系統(tǒng)中。

發(fā)明內(nèi)容
針對已有剝離生物膜技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種新型的利用溴氯海因脂質(zhì)體對管道生物膜的控制技術(shù)，其可為現(xiàn)有飲用水處理工業(yè)提供一種新的控制微生物的方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)步驟是
(1)精密稱取1-1. 4 g大豆卵磷脂和0.4-0. 8g膽固醇，溶于5-15 mL氯仿和10-20 mL 乙醚混合溶劑中，加入6-10 mL濃度為2 g/L的溴氯海因(BCDMH)磷酸鹽緩沖溶液，水浴超聲處理0. 5-2min,形成穩(wěn)定的W/0型乳化液，生成穩(wěn)定體系。(2)裝有乳化液的茄形瓶置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上，減壓至0. 02-0. 06 MI^a后，將乳液在 30-45°C下蒸發(fā)8-16 h去除有機溶劑，茄形瓶轉(zhuǎn)速為100-165 r/min。(3)取下茄形瓶，用氮氣進行吹脫，去除乳液中存在的難揮發(fā)乙醚。繼續(xù)蒸發(fā) 8-1 后，瓶壁形成均勻的脂質(zhì)膜，加入40-80 mL，磷酸鹽緩沖溶液(PBS)，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)6 9 h， 茄形瓶壁上膜清洗下來后得淡黃色(呈少許白色)的脂質(zhì)體混懸液。使用經(jīng)過PBS浸泡后的微孔濾膜(粒徑為0.8 ym)過濾去除大顆粒雜質(zhì)后，置于4°C下繼續(xù)保存，將制備好的溶解酶脂質(zhì)體對模擬管網(wǎng)的微生物膜進行剝離處理。本發(fā)明較好的實施條件是
步驟(1)的大豆卵磷脂最佳配料為1. 2g，膽固醇最優(yōu)配料為0. 6g。步驟(1)的氯仿最佳體積為10mL，乙醚最佳體積為15mL。步驟(1)中加入BCDMH磷酸鹽緩沖液用量為16mg (8mL，2g/L)。步驟(1)中超聲時間最佳為lmin。步驟(2)中壓力最佳減壓至0.04MPa，蒸發(fā)溫度在37.5°C，蒸發(fā)時間為12h。茄形瓶轉(zhuǎn)速為135 r/min。步驟(3)中蒸發(fā)時間最佳為12h。旋轉(zhuǎn)時間為7.證。步驟(3)加入BCDMH最佳量為60mL。本發(fā)明的有益效果是
(I)BCDMH脂質(zhì)體顆粒均勻分布于溶液中，沒有出現(xiàn)團聚或者聚集現(xiàn)象。^ta電位只是輕微地從-10. 6 mV降低至-10.9 mV，Zeta電位的降幅也同樣證明了顆粒的穩(wěn)定性。kta 電位的變化幅度只有2. 8 %?？蓞⒁姼綀DIa和圖lb ( BCDMH脂質(zhì)體的TEM和SEM圖象)。(2)合成的BCDMH脂質(zhì)體平均粒徑位于7(T90 nm之間。在平均粒徑為3. M ym 的脂質(zhì)體中，大約分布了 30(Γ400個體型均一的脂質(zhì)體，同時，脂質(zhì)體粒徑分布不受超聲水浴的影響，包封率達到80. 2%00(3) BCDMH脂質(zhì)體對微生物剝離作用穩(wěn)定、持久，長時間范圍內(nèi)保持了酶活性。最佳剝離效率從單獨使用BCDMH 55.2 %提高到使用BCDMH脂質(zhì)體的79. 5 %，并通過緩釋控制有效抑制微生物的“再恢復”問題。效果見附圖2 a和2b (BCDMH脂質(zhì)體和BCDMH處理生物膜后的SEM圖片)。


圖Ia為本發(fā)明方法制得的BCDMH脂質(zhì)體的TEM圖像； 圖Ib為本發(fā)明方法制得的BCDMH脂質(zhì)體的SEM圖像；
圖加為未使用過的BCDMH脂質(zhì)體的SEM圖像； 圖加為本發(fā)明方法制得的BCDMH處理生物膜后的SEM圖像。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，應(yīng)當理解下面所舉的實施例只是為了解釋說明本發(fā)明，本發(fā)明的所有內(nèi)容并不限于此。實施例1
精密稱取1. 2g大豆卵磷脂和0. 6g膽固醇，溶于IOmL氯仿和15 mL乙醚混合溶劑中， 加入6mL 2 g/L的BCDMH磷酸鹽緩沖溶液(PBS，pH=6. 8，過濾去除懸浮物)，水浴超聲處理 0. 5min,形成乳化液。將乳化液注入茄形瓶，并置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上，減壓至0. 02MI^后，將乳液在30°C下蒸發(fā)8 h去除有機溶劑，茄形瓶轉(zhuǎn)速為100 r/min。取下茄形瓶，用氮氣進行吹脫，去除乳液中存在的難揮發(fā)乙醚。繼續(xù)蒸發(fā)他后，瓶壁形成均勻的脂質(zhì)膜，加入40 mL，2 g/L PBS(pH=6. 8)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)6 9 h，茄形瓶壁上膜清洗下來后得淡黃色(呈少許白色)的脂質(zhì)體混懸液。使用經(jīng)過PBS(pH=6. 8)浸泡后的微孔濾膜(粒徑為0. 8 μ m)過濾去除大顆粒雜質(zhì)，將制備好的BCDMH脂質(zhì)體對模擬管網(wǎng)的微生物膜進行剝離處理。經(jīng)過檢測，制備的BCDMH脂質(zhì)體包埋率65. 5%，形態(tài)比較均勻，對生物膜的剝離效率為72.3%。對生物有一定的殺毒效果。實施例2
稱取Ig大豆卵磷脂和0. 4g膽固醇，溶于5mL氯仿和10 mL乙醚混合溶劑中，加入8mL 2 g/L的BCDMH磷酸鹽緩沖溶液(PBS，pH=6. 8，過濾去除懸浮物)，水浴超聲處理Imin，形成乳化液。將乳化液注入茄形瓶，并置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上，減壓至0. (MMI5a后，將乳液在37. 5°C 下蒸發(fā)12 h去除有機溶劑，茄形瓶轉(zhuǎn)速為135 r/min。取下茄形瓶，用氮氣進行吹脫，去除乳液中存在的難揮發(fā)乙醚。繼續(xù)蒸發(fā)1 后，瓶壁形成均勻的脂質(zhì)膜，加入60mL，2 g/L PBS(pH=6. 8)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)7. 5 h，茄形瓶壁上膜清洗下來后得淡黃色(呈少許白色)的脂質(zhì)體混懸液。使用經(jīng)過PBS (pH=6J)浸泡后的微孔濾膜(粒徑為0.8 μ m)過濾去除大顆粒雜質(zhì)，將制備好的BCDMH脂質(zhì)體對模擬管網(wǎng)的微生物膜進行剝離處理。經(jīng)過檢測，制備的BCDMH脂質(zhì)體包埋率80. 2%，形態(tài)均勻一致，對生物膜的剝離效率為79.5%。對生物有很強的緩釋殺毒效果。實施例3
稱取1. 4 g大豆卵磷脂和0. 8g膽固醇，溶于15 mL氯仿和20 mL乙醚混合溶劑中，加入10 mL 2 g/L的BCDMH磷酸鹽緩沖溶液(PBS，pH=6. 8，過濾去除懸浮物)，水浴超聲處理 2min，形成穩(wěn)乳化液。將乳化液裝入茄形瓶，并置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上，減壓至0.06 MI^后，將乳液在45°C下蒸發(fā)16 h去除有機溶劑，茄形瓶轉(zhuǎn)速為165 r/min。取下茄形瓶，用氮氣進行吹脫，去除乳液中存在的難揮發(fā)乙醚。繼續(xù)蒸發(fā)1 后，瓶壁形成均勻的脂質(zhì)膜，加入80 mL，2 g/L PBS(pH=6.8)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)9 h，茄形瓶壁上膜清洗下來后得淡黃色(呈少許白色) 的脂質(zhì)體混懸液。使用經(jīng)過PBS(pH=6. 8)浸泡后的微孔濾膜(粒徑為0. 8 μ m)過濾去除大顆粒雜質(zhì)，將制備好的BCDMH脂質(zhì)體對模擬管網(wǎng)的微生物膜進行剝離處理。 經(jīng)過檢測，制備的BCDMH脂質(zhì)體包埋率78. 1%，形態(tài)均勻，對生物膜的剝離效率為
76.3%。對生物有一定的緩釋殺毒效果。
權(quán)利要求
1.一種利用溴氯海因脂質(zhì)體控制管道生物膜生長的方法，其步驟如下(1)將大豆卵磷脂和膽固醇溶于氯仿和乙醚混合溶劑中，加入溴氯海因磷酸鹽緩沖溶液，水浴超聲處理，形成穩(wěn)定的乳化液，生成穩(wěn)定體系；(2)將乳化液裝入茄形瓶置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上，減壓后將乳液蒸發(fā)去除有機溶劑，并將茄形瓶搖勻；(3)取下茄形瓶，用氮氣進行吹脫，去除乳液中存在的難揮發(fā)乙醚，繼續(xù)蒸發(fā)，瓶壁形成均勻的脂質(zhì)膜，加入磷酸鹽緩沖溶液，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，茄形瓶壁上膜清洗下來后得淡黃色的脂質(zhì)體混懸液；(4)使用經(jīng)過磷酸鹽緩沖溶液浸泡后的粒徑為0. 8 μ m的微孔濾膜過濾去除大顆粒雜質(zhì)，并置于4°C下繼續(xù)保存，將制備好的溴氯海因脂質(zhì)體對模擬管網(wǎng)的微生物膜進行剝離處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種利用溴氯海因脂質(zhì)體控制管道生物膜生長的方法，其特征在于所述(1)步驟中大豆卵磷脂和膽固醇的投加量分別為1-1. 4 g和0. 4-0. Sg。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1中所述的一種利用溴氯海因脂質(zhì)體控制管道生物膜生長的方法， 其特征在于所述(1)步驟中氯仿和乙醚溶劑的體積分別為5-15 mL和10-20 mL。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種利用溴氯海因脂質(zhì)體控制管道生物膜生長的方法，其特征在于所述(1)步驟中鹵化海因磷酸鹽緩沖溶液加入范圍在6-10 mL，濃度為2 g/L， pH=6. 8。
5.根據(jù)權(quán)利要求書1所述一種利用溴氯海因脂質(zhì)體控制管道生物膜生長的方法，其特征在于所述(1)步驟中的水浴超聲處理時間為0. 5-aiiin。
6.根據(jù)權(quán)利要求書1所述一種利用溴氯海因脂質(zhì)體控制管道生物膜生長的方法，其特征在于所述(2)步驟中的減壓范圍在0.02-0. 06 MPa，減壓后乳液蒸發(fā)溫度在30-45°C，蒸發(fā)時間 8-16 h，轉(zhuǎn)速為 100-165 r/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種利用溴氯海因脂質(zhì)體控制管道生物膜生長的方法，其特征在于所述(3)步驟中加入磷酸鹽緩沖溶液的量為40-80 mL，加入后旋轉(zhuǎn)時間為6、 h。
全文摘要
一種新型利用溶解酶脂質(zhì)體對飲用水管道生物膜控制方法，步驟為(1)將大豆卵磷脂和膽固醇溶于氯仿和乙醚混合溶劑中，加入BCDMH酸鹽緩沖溶液，水浴超聲處理，形成穩(wěn)定的乳化液；(2)將乳化液裝入茄形瓶置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上，減壓后將乳液蒸發(fā)去除有機溶劑；(3)取下茄形瓶，用氮氣進行吹脫，去除乳液中存在的難揮發(fā)乙醚，繼續(xù)蒸發(fā)，瓶壁形成均勻的脂質(zhì)膜，加入PBS，茄形瓶壁上膜清洗下來后得脂質(zhì)體混懸液；(4)使用經(jīng)過PBS浸泡后的微孔濾膜過濾去除大顆粒雜質(zhì)，并置于4℃下保存，將制好的溴氯海因脂質(zhì)體對模擬管網(wǎng)的微生物膜進行剝離處理。本發(fā)明方法具有高包埋率和生物剝離效率，并有緩釋殺毒作用。
文檔編號C02F5/14GK102363539SQ20111018190
公開日2012年2月29日 申請日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月30日
發(fā)明者于永勝, 俞沖, 王海峰, 郁建華 申請人:上海明諾環(huán)境科技有限公司