季鏻盐类杀菌剂是在季铵盐基础上开发的新一代高效、广谱非氧化杀菌剂，除具有很强的杀菌性能，季憐盐类杀菌剂还有较强的黏泥剥离能力、低的发泡性、低剂量、良好的配伍性以及较宽的pH使用范围，因此它出现后就成为国内外学者的研究热点。目前国内各种水处理药品书籍对其介绍比较简单，因此本书将更深入地对其进行总结，以供研究者和使用者参考。

(1)季鏻盐类杀菌灭藻剂的杀菌机理

季鏻盐类杀菌剂从结构、类型上来看属于阳离子表面活性剂，其杀菌机理-般可认为此类化合物中带正电荷的有机阳离子被带负电荷的细菌选择性地吸附(阳离子通过静电力、氢键力以及表面活性剂分子与蛋白质分子之间的疏水结合等作用)，或聚集在细胞壁上，产生室阻效应，导致细菌生长受抑而死亡，或通过渗透和扩散作用，穿过表面进入细胞膜，从而阻碍细胞膜的半渗透作用，并进一步进入细胞内部，使细胞酶钝化，蛋白质酶不能产生，从而使蛋白质变形，达到杀死细菌细胞的作用。这种阳离子表面活性剂的亲油基团能溶解并损伤细菌表面的脂肪壁，改变了细菌原生质膜的物化性质。亲油基的溶解性能越好，越有利于破坏细菌原生质膜，加速细菌的死亡。

图7-22 季鏻盐与季铵盐的结构比较

季鏻盐与季铵盐有相似的结构，如图7-22所示，只是用含磷的阳离子代替季铵盐中含氮的阳离子。季鏻盐中的磷原子与季铵盐中的氮原子同是第V主族元素，均采用SP3杂化轨道与其他4个烷基碳原子相连，形成一个四面体，这样的分子结构比较稳定，与一般氧化还原剂、酸碱性物质及其他类型化合物不起作用。但是，氮原子是第二周期元素，而磷原子是第三周期的元素，磷原子半径较氮原子半径大，相应的离子半径也大。离子半径大使其极化作用增大，从而使其周围的正电性增加。正电性增加使其容易与带负电荷的微生物产生静电吸附作用，更容易杀死微生物。因此从结构上分析季鏻盐的杀菌效果比季铵盐的杀菌效果更好。季镂盐对革兰阴性菌、革兰阳性菌及霉菌和藻类等都有效。

(2)季鏻盐类杀菌灭藻剂的研究进展

季鏻盐的应用最早开始于1941年，当时美国的Conrad Schoeller等，经过理论研究和实际应用，首先提出季鏻盐是织物和有关工业中的良好的助燃剂，这项成果获得美国专利。次年，Norman E.Searle又提出季鏻盐可作为消毒剂、杀虫剂和去污剂。随后，Willelm Lommel和Heinrich Munzel两人将季镂盐用于织物材料杀虫、杀菌的研究获得成功。从20世纪70年代开始，季鏻盐的发展便进入了一个辉煌的成熟期。正是这个时期，应用领域不断拓宽，到目前为止，从它的应用方向来看，可分为催化剂、植物生长剂、杀菌剂、阻燃剂、织物处理剂等等。

季鏻盐用于水处理使其进入了一个新的发展阶段，经过几年的发展已经初具规模。早期研究的季锈盐主要带有三苯基鏻的结构，开始研究时已初步显示出好的抗菌性。Akihik等研究的带有长烷基链的季镂盐则有更佳的抗菌活性。进一步的Akihiko等又于1993年报道了带一个长烷基的三丁基鏻，当长烷基链碳数为12，14，16，18时，均对E.Coli及s.Aureus菌有高效、快速的杀灭活性，并分析了杀菌效果与烷基碳链长短的关系。同年Akihiko等报道的乙基苄基三烷基氯化鏻，当烷基为正辛基、乙基、正丁基、苯基时，他们发现当烷基为正辛基时抗菌活性最强。

1994年Akihiko等在前面研究的基础上报道了带有单、双长烷基链的三甲基、二甲基季鏻盐。他们所研究的长烷基链的碳数分别为10、14、18。这些季鏻盐对所试的11种典型微生物均有好的抗菌性。Akihiko还就其他结构相同，仅阳离子种类不同的季铵盐和季镂盐进行了对比，结果是后者比前者具有更佳的抗菌活性。Akihiko等于1996年报道了对乙基苄基-二甲基-长链烷基季鏻盐对S.Aureus菌和E.Coli菌的构效关系并测定了此种季镂盐对上述两种菌种的最小抑菌浓度(MIC)。

我国对季锈盐类杀菌剂的研究起步较晚，主要是在国外研究的基础上，进行进一步的分子设计，以使得此类杀菌剂成为不仅具有良好的杀菌性能，而且还具有阻垢、缓蚀和分散能力的一类多效的绿色环保型水处理药剂。发展方向是研制改性季鏻和聚季鏻盐。改性季销盐主要可分为烷氧基改性季锁盐、缩醛改性季销盐和聚醚改性季锁盐，它们主要都是通过化学反应将烷氧基基团、醛基基团和醚基基团直接连在分子中的中心磷原子上，通过分析证明这将大大增强中心磷原子的正电性，有助于杀菌性能的提高。在聚季销盐的研究方面，主要是设法通过季锈盐杀菌剂一单体化合物的聚合或将季鏻盐杀菌剂分子固定在高分子载体上制成聚合物杀菌剂，尤其研究的是水不溶性聚合物杀菌剂。聚季鏻盐已初步显示了良好的杀菌性，适当的相似结构的聚季鏻盐较聚季铵盐有更佳的抗菌性，这类聚合物的缓蚀、长效性更为人关注，但目前该类聚合物尚有一定的水溶性，而且合成原料受限，尚需作更多的探索和研究。

(3)季销盐杀菌灭藻剂的生产应用

季鏻盐类杀菌剂虽然具有很多其他杀菌剂并不具备的性能，但由于此类产品生产工艺复杂，生产成本较高，工业化较为困难。在国外与国内水处理药剂市场上有英国Ciba Geigy公司的产品B-350，由于其优良的性能在国外得到了普遍的使用，在国内也有良好的应用前景。此产品中起杀菌作用的活性成分就是单长链的三丁基氯化鏻，通过复配，得到一种无色透明液体，可以与任何比例的水互溶，药剂有效含量为50%，使用非常方便。由我国石油化工科学研究院研制的季销盐型杀菌剂RP-71,通过在不同药剂浓度下评定对异养菌、铁细菌、真菌和硫酸盐还原菌的杀菌效果时发现，RP-71的杀菌率无论是在低浓度还是在高浓度下，均与B-350相当，具有高效、广谱和低剂量的特点。

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