第10卷第3期 2010年6月
过程工程学报
The Chinese Jourmal of Process Engineering
接枝型水不溶高分子抗菌材料的制备与抗菌特性
杜瑞奎”，刘青，高保娇：
(1.中北大学化学工程系，山西太原030051：2.山西省高分子复合材料工程技术研究中心，山西太累030051)
VoL.10 No.3 June2010
摘要：以接枝微粒氧氢甲基聚苯乙烯/硅胶(CMPS/SiO,)为原料，用三乙胺(TEA)、三丁胺(TBA)及三苯基膦对其进行季铵(ON)化与季销(QP)化反应，制备了2种水不落抗菌复合材料QN-PSt/SiO与QP-PSt/SiO2：以大肠杆菌为致病菌体，采用平板活菌计数法研究了其抗菌性能及抗菌基团结构与抗菌性能的关系，采用胞外DNA和RNA测定法探索了其抗菌机理，结果表明，2种材料具有很强的抗菌能力，QP-PSt/SiO,用量15g/L时与浓度为10°mL-"的菌悬液接触 1min，杀菌率达100%.影响复合微粒抗菌率的主要因素是抗菌基团的化学结构及其在材料表面的密度，接枝大分子链CMPSt的季铵(鳞)化程度即材料表面的季铵(鳞)基团密度越高，抗菌性能越强；季锁盐型QP-PSt/SiO,的抗菌性能高于季铵盐型QN-PSt/SiO2：以三丁胺为季铵化试剂制备的QN-PSt/SiO2(TBA)的抗菌性能优于以三乙胺为季铵化试剂制备的QN-PSt/SiO2(TEA).QN-PSt/SiO,与QP-PSt/SiO2的抗菌作用实质是杀菌
关键词：水不溶高分子抗菌材料：氯甲基聚苯乙烯：接枝微粒：季铵（磷)盐：抗菌机理
中图分类号：0631 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)03-0613-06
季渠盐已广泛用作杀菌剂，但将季铵及季基团固载于
饮用水消毒处理是给水工程的重要组成部分，目的是去除水中的病原微生物目前使用的消毒剂大多为小分子物质，如Cl2、臭氧及CIO2等.这些小分子物质在水体中的残留物会与原水中的多种有机物发生一系列化学反应，形成多种消毒副产物(Disinfection By-products,DBPs)l1,2)，这些副产物具有致突变性、致畸性与致癌性，严重威胁人体健康(3.4，已在全球范围内引起极大关注[5.]，为避免可溶性小分子消毒剂对水体产生二次污染，人们开始研究开发新的消毒材料和技术，使用水不溶抗菌材料进行饮用水消毒处理就是一种新型的灭菌技术[7，该技术通过键合有抗菌基团的水不溶性材料与水体接触而进行消毒，不仅可有效避免水体的二次污染，还可回收和再利用。另外，由于抗菌基团集中在载体表面，可产生浓集效应，使消毒时间缩短、消毒效率提高，因此，水不溶抗菌材料是一类环境友好型消毒材料，已成为目前水处理领域的重要研究课题，其中，以高分子为载体的水不溶抗菌材料倍受关注(9,1])
前期研究[]制备了氯甲基聚苯乙烯(CMPSt)/硅胶(SiO2)接枝微粒，本研究将季铵(QuatemaryAmmonium， QN)及季磷(QuatemaryPhosphonium，QP)基团化学键合在接枝微粒上，制备了2种水不溶抗菌复合微粒 QN-PSt/SiO,与QP-PSt/SiO2，重点研究了其抗菌性能与抗菌机理，该材料由于抗菌基团浓集在大分子链上，集中在硅胶表面，具有很强的抗菌性能.小分子季胺盐及
固体载体上形成水不溶抗菌材料的研究还较少[12,13)，以聚合物/无机复合微粒为基质的水不溶抗菌材料尚未见报道.复合微粒ON-PSt/SiO，和QP-PSt/SiO将季铵盐，季链盐型大分子的抗菌功能与无机载体SiO，的多种优点（高比表面、优良的机械性能、热稳定性、无毒无害性及低成本等)相结合，是一类新型高性能水不溶抗菌材料，在水消毒处理领域具有广阔的应用前景.
2
实验
2.1原料与仪器
硅胶[120~160目(96~120μm)，试剂级，青岛海洋化工有限公司].Y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(3-Methacryloxypropyl
Trimethoxysilane，
MPTMS
KH-570，南京创世化工助剂有限公司)、甲苯(天津市博迪化工有限公司)、苯乙烯(Styrene,St，天津市登丰化学试剂厂）、偶氮二异丁睛(Azobisisobutyronitrile，AIBN，上海化学试剂厂)、三乙胺(Triethylamine，TEA，天津市福晨化学试剂厂)、三丁胺(Tri-n-butylamine,TBA，上海天莲精细化工有限公司)、三苯基膜(Triphenylphosphine, TPP，天津市科密欧化学试剂开发中心)、2,3,5-氯化三苯基四氮唑(TriphenyltetrazoliumChloride,TTC，上海化学试剂厂)、三羟甲基氨甲烷[Tris(hydroxymethyl) Aminomethane，Tris，北京化工厂均为分析纯.大肠杆菌(E.coli)由山西省微生物研究所提供，经牛肉畜蛋白陈
收稿日期：201001-06，修回日期：2010-0329
基金项目：山西省研究生优秀创新基金资助项目(编号：20093077)：太原市大学生创新创业专项基金资助项目(编号：09122008)
作奢简介：杜瑞查(1979-)，男，山西省和顺县人，博士研究生，讲师，主要研究方向为功能高分子材料，E-mail:dukui1107163.com：高保娇，通讯联
系人，E-mail:gaobaojiao126.com 万方数据