CN107049815B - 一种绿色环保人员洗消剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种绿色环保人员洗消剂，由如下质量百分比的物质构成：新型甜菜碱两性表面活性剂：0.05～2％；氯化钠：0.5～5％；碳酸氢钠：0.05～2％；硼酸钠缓冲溶液或磷酸盐缓冲溶液：1～10％；其余为水。本发明绿色环保人员洗消剂采用原料复配的方式，制备出了一种高效、绿色、安全、广谱的皮肤洗消剂，通过实验证明了该洗消剂洗消效果良好，本发明的绿色环保人员洗消剂为两性螯合物质，pH＝7.6±0.2，呈弱碱性，具有水溶性和高渗透性。
Description
技术领域
本发明涉及消防安全领域，特别是涉及一种绿色环保人员洗消剂及其制备方法。
背景技术
危险化学品事故中针对人体皮肤所用的洗消剂最常见的是水，因为水资源丰富，易于获取，对所有具有侵害性的物品均有相同的作用。水作为皮肤洗消剂时主要是利用稀释的作用和机械效应，其中在皮肤表面的冲洗的机械效应是主要作用，会使化学物质的浓度呈现指数式降低，而且用时短，最大限度的将皮肤表面的物质冲洗掉，而稀释作用起到一小部分作用，但是在用水进行洗消时一直存在。水可以降低化学品的浓度，减少对皮肤的渗透和伤害；借助水的冲击力，冲散污染。
水虽是最广泛使用的皮肤洗消剂，但其自身具有很多的局限性：水是一种强极性的分子，根据相似相溶原理，水对非极性或极性小的污染物的溶解作用较差；对高浓度溶液的洗消有一定的局限性，因为高浓度溶液渗透速度很快，可以迅速和皮肤上的分子发生化学反应进入到皮肤内部，所以水的冲洗作用不及溶液的渗透速度，就会有一定的化学灼伤的危险性存在需要后续的治疗；利用水洗消时对时间的要求较高，尽量在事故发生后的10s内就要进行用水冲洗，因为响应时间过长会造成化学制剂向皮肤的渗透，且冲洗时间不能少于15min，洗消时间过短不能很好的达到洗消的目的，但在一些高原或低温的环境下，洗消时间过长还会诱发低温症；水和一些化学物质接触时会放出大量的热量，如浓酸、浓碱，加速有毒物质向体内的渗透，加速有毒物质对人体的腐蚀；用水对眼睛进行洗消时，用水量更大洗消时间更长，但洗消效果却不甚理想。
目前一些消防中队配备了敌腐特灵皮肤洗消剂，但对于敌腐特灵的安全性能和洗消效果缺少相应的数据支撑，而且敌腐特灵价格昂贵仅在少量消防基层配备，研发高效、绿色、安全、广谱的皮肤洗消剂也成为亟需解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高效、绿色、安全、广谱的绿色环保人员洗消剂及其制备方法。
一种绿色环保人员洗消剂，由如下质量百分比的物质构成：
甜菜碱两性表面活性剂：0.05～2％；
氯化钠：0.5～5％；
碳酸氢钠：0.05～2％；
硼酸钠缓冲溶液或磷酸盐缓冲溶液：1～10％；
其余为水。
本发明所述的绿色环保人员洗消剂，其中，所述甜菜碱两性表面活性剂的通式为：CxH2x+1—N+(CH3)2—(CH2)m—NH-(CH2)n—CO2 -；其中，x、m和n的取值范围均在1～50之间。
本发明所述的绿色环保人员洗消剂，其由如下质量百分比的物质构成：
甜菜碱两性表面活性剂：0.1％；
氯化钠：1.5％；
碳酸氢钠：0.35％；
硼酸钠缓冲溶液或磷酸盐缓冲溶液：1.82％；
其余为水；
其中，所述甜菜碱两性表面活性剂为C12H25—N+(CH3)2—(CH2)3—NH-(CH2)3—CO2 -。
本发明所述的绿色环保人员洗消剂，由如下质量百分比的物质构成：
甜菜碱两性表面活性剂：0.5％；
氯化钠：2％；
碳酸氢钠：1％；
硼酸钠缓冲溶液或磷酸盐缓冲溶液：2％；
其余为水；
其中，所述甜菜碱两性表面活性剂为C18H37—N+(CH3)2—(CH2)6—NH-(CH2)6—CO2 -。
本发明所述的绿色环保人员洗消剂的制备方法，包括如下步骤：
按配比准备好各原料，在室温条件下，将甜菜碱两性表面活性剂和氯化钠加入到蒸馏水中形成溶液，搅拌至完全溶解，再将搅拌好的溶液加热至80℃，向溶液中加入碳酸氢钠，搅拌至完全溶解后冷却至室温，加入硼酸钠缓冲溶液或磷酸盐缓冲溶液，最后对溶液进行灭菌处理，即得产品。
本发明所述的绿色环保人员洗消剂的制备方法，其中，所述甜菜碱两性表面活性剂的制备方法包括如下步骤：
(1)在室温条件下，将通式为(CH3)2-N-(CH2)m-NH2的原料一和通式为CH2＝CH-(CH2)n-CO2CH3的原料二混合搅拌2h，去除甲醇得到无色透明液体物质，通式为(CH3)2-N-(CH2)m-NH(CH2)2-(CH2)n-CO2CH3；
(2)将所述无色透明液体物质和乙酸乙酯混合搅拌，在搅拌条件下缓慢滴入(t-Boc)2O，滴入完毕后室温反应1h；去除溶剂和过量原料得到粘稠液体物质，通式为(CH3)2-N-(CH2)m-N[CO2C(CH3)2]-(CH2)2-(CH2)n-CO2CH3；
(3)在反应瓶中依次加入所述粘稠液体物质、乙酸乙酯和CxH2x+1Br，搅拌条件下回流反应30h，用石油醚洗涤去除过量的溴代烷烃得到混合溶液；
(4)在所述混合溶液中加入乙醇和浓盐酸，搅拌反应2h，水解脱去保护基，用10％氢氧化钠溶液将溶液pH值调至7，加入10％氢氧化钠溶液回流3h；冷却后加入碳酸氢钠，将反应液烘干，用热乙醇溶液过滤除去盐，滤液除去溶剂后用石油醚洗涤得到所述甜菜碱两性表面活性剂。
本发明所述的绿色环保人员洗消剂的使用方法，包括如下步骤：所述的绿色环保人员洗消剂是应急洗消处置的用品，当发生危险化学品事故时，配制所述的绿色环保人员洗消剂，使用时，直接对准受伤部位进行洗消，洗消不少于0.5min，严重时可以延长洗消时间，洗消后，用水清洗后再进一步送医。
本发明绿色环保人员洗消剂与现有技术不同之处在于：本发明绿色环保人员洗消剂采用原料复配的方式，制备出了一种高效、绿色、安全、广谱的皮肤洗消剂，通过实验证明了该洗消剂洗消效果良好，而且还降低了成本。本发明的绿色环保人员洗消剂为两性螯合物质，pH＝7.6±0.2，呈弱碱性，具有水溶性和高渗透性。现有的洗消剂主要是法国的敌腐特灵，其成分是敌腐特灵分子，这类洗消剂对强酸碱等危化品的洗消效率不像产品说明书上那么好。本发明使用了甜菜碱两性表面活性剂、氯化钠、缓冲溶液等成分，具有水溶性和高渗透性，通过对比试验发现，对强酸、碱，弱酸弱碱等危化品洗消效果都非常好。此外，通过在体动物实现发现，发明的洗消剂比国外产品敌腐特灵的毒性更低，危化品洗消后修复更好。
本发明绿色环保人员洗消剂的制备方法简便、容易操作。
下面结合具体实施例及附图对本发明的绿色环保人员洗消剂及其制备方法作进一步说明。
附图说明
图1为本发明绿色环保人员洗消剂洗消HCl时pH与用量的关系图；
图2为本发明绿色环保人员洗消剂洗消NaOH时pH与用量的关系图；
图3为本发明绿色环保人员洗消剂对土壤细菌的影响实验中土壤中细菌存活率示意图；
图4为本发明绿色环保人员洗消剂与敌腐特灵的洗消对比实验中，敌腐特灵洗消HCl时的pH与用量的关系图。
具体实施方式
实施例1
一种绿色环保人员洗消剂，由如下质量百分比的物质构成：
甜菜碱两性表面活性剂：0.05％；
氯化钠：5％；
碳酸氢钠：0.05％；
硼酸钠缓冲溶液或磷酸盐缓冲溶液：10％；
其余为水，其中，所述甜菜碱两性表面活性剂的通式为：CxH2x+1—N+(CH3)2—(CH2)m—NH-(CH2)n—CO2 -，x、m和n的取值范围均在1～50之间。
实施例2
一种绿色环保人员洗消剂，由如下质量百分比的物质构成：
甜菜碱两性表面活性剂：2％；
氯化钠：0.5％；
碳酸氢钠：2％；
硼酸钠缓冲溶液或磷酸盐缓冲溶液：1％；
其余为水；其中，所述甜菜碱两性表面活性剂的通式为：CxH2x+1—N+(CH3)2—(CH2)m—NH-(CH2)n—CO2 -；其中，x、m和n的取值范围均在1～50之间。
实施例3
绿色环保人员洗消剂，其由如下质量百分比的物质构成：
甜菜碱两性表面活性剂：0.1％；
氯化钠：1.5％；
碳酸氢钠：0.35％；
硼酸钠缓冲溶液或磷酸盐缓冲溶液：1.82％；
其余为水；
其中，所述甜菜碱两性表面活性剂为C12H25—N+(CH3)2—(CH2)3—NH-(CH2)3—CO2 -。
实施例4
一种绿色环保人员洗消剂，由如下质量百分比的物质构成：
甜菜碱两性表面活性剂：0.5％；
氯化钠：2％；
碳酸氢钠：1％；
硼酸钠缓冲溶液或磷酸盐缓冲溶液：2％；
其余为水；
其中，所述甜菜碱两性表面活性剂为C18H37—N+(CH3)2—(CH2)6—NH-(CH2)6—CO2 -。
实施例5
本发明所述的绿色环保人员洗消剂的制备方法，包括如下步骤：
按配比准备好各原料，在室温条件下，将甜菜碱两性表面活性剂和氯化钠加入到蒸馏水中形成溶液，搅拌至完全溶解，再将搅拌好的溶液加热至40～80℃，向溶液中加入碳酸氢钠，搅拌至完全溶解后冷却至室温，加入硼酸钠缓冲溶液或磷酸盐缓冲溶液，最后对溶液进行灭菌处理，即得产品。
其中，所述甜菜碱两性表面活性剂的制备方法包括如下步骤(添加物质的量，按照化学反应方程式的摩尔数添加)：
(1)在室温条件下，将通式为(CH3)2-N-(CH2)m-NH2的原料一和通式为CH2＝CH-(CH2)n-CO2CH3的原料二混合搅拌2h，去除甲醇得到无色透明液体物质，通式为(CH3)2-N-(CH2)m-NH(CH2)2-(CH2)n-CO2CH3；
(2)将所述无色透明液体物质和乙酸乙酯混合搅拌，在搅拌条件下缓慢滴入(t-Boc)2O，滴入完毕后室温反应1h；去除溶剂和过量原料得到粘稠液体物质，通式为(CH3)2-N-(CH2)m-N[CO2C(CH3)2]-(CH2)2-(CH2)n-CO2CH3；
(3)在反应瓶中依次加入所述粘稠液体物质、乙酸乙酯和CxH2x+1Br，搅拌条件下回流反应30h，用石油醚洗涤去除过量的溴代烷烃得到混合溶液；
(4)在所述混合溶液中加入乙醇和浓盐酸，搅拌反应2h，水解脱去保护基，用10％氢氧化钠溶液将溶液pH值调至7，加入10％氢氧化钠溶液回流3h；冷却后加入碳酸氢钠，将反应液烘干，用热乙醇溶液过滤除去盐，滤液除去溶剂后用石油醚洗涤得到所述甜菜碱两性表面活性剂。
实施例6
一种绿色环保人员洗消剂，每1000mL溶液中含有1.00g甜菜碱两性表面活性剂(通式为C12H25—N+(CH3)2—(CH2)3—NH-(CH2)3—CO2 -)、15.00g氯化钠、3.50g碳酸氢钠、18.20g硼酸钠缓冲溶液或磷酸盐缓冲溶液，称量好各物质在室温下将甜菜碱两性表面活性剂和氯化钠加入蒸馏水中，搅拌至完全溶解后将溶液加热至80℃，加入碳酸氢钠，搅拌均匀至完全溶解后，将溶液冷却至室温下，加入硼酸钠缓冲溶液或磷酸盐缓冲溶液，最后对溶液进行灭菌处理，既得产品。
实施例7
一种绿色环保人员洗消剂，1000mL溶液中含有5.00g甜菜碱两性表面活性剂，通式为C18H37—N+(CH3)2—(CH2)6—NH-(CH2)6—CO2 -、20.00g氯化钠、10.00g碳酸氢钠、20.00g硼酸钠缓冲溶液或磷酸盐缓冲溶液，称量好各物质在室温下将甜菜碱两性表面活性剂和氯化钠加入蒸馏水中，搅拌至完全溶解后将溶液加热至60℃，加入碳酸氢钠，搅拌均匀至完全溶解后，将溶液冷却至室温下，加入硼酸钠缓冲溶液或磷酸盐缓冲溶液，最后对溶液进行灭菌处理，既得产品。
本发明的洗消剂是应急洗消处置的用品。当发生危险化学品事故时，用该发明提供的配方进行调配成洗消剂，直接对准受伤部位进行洗消，洗消不少于0.5min，严重时可以延长洗消时间，洗消后，用水清洗后再进一步送医。
本发明绿色环保人员洗消剂用量和溶液pH之间的关系：
配制0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mol/L的HCl溶液和NaOH溶液，分别取3mL加入烧杯中放至磁力搅拌器上搅拌，并将pH计插入其中，保证探头在液面以下。向烧杯中滴加绿色环保人员洗消剂，直至pH值达到人体可接受的范围时止，记录下此时不同洗消剂的用量，并作出洗消剂用量和溶液pH之间的关系图，如图1和图2所示。
绿色环保人员洗消剂对土壤细菌的影响实验：
取土壤5.00g，除去可见的有机残体，研磨后加入45.00mL的蒸馏水，振荡使土样均匀分散在水中，此为原土；静置后取5.00mL的上清液，配成10倍的稀释液；再取稀释液中5.00mL的上清液，配制成100倍的稀释液。取3张菌落测试片，并将1.00mL的土壤10倍稀释液的上清液均匀滴加在测试片上，静置10s后将菌落测试片的上膜覆盖。把测试片装入塑封袋中，放入37℃恒温箱内温育24h。培养结束后取出测试片，记录测试片中菌落的数目，土壤中细菌存活率如图3所示。
图1和图2可以看到本发明的人员洗消能将酸、碱等危险化学品能够迅速降到可以接受的合适的pH水平，即安全值范围内，洗消效率高。从图3中两图可以看出本发明的洗消剂和国外产品敌腐特灵毒理的比较，通过土壤中菌数成活率数据发现，本发明的洗消剂对环境为低度性产品。
本发明的绿色环保人员洗消剂和敌腐特灵洗消性能对比实验：
对HCl溶液的洗消效能对比：
将制备出的人员洗消剂洗消和敌腐特灵进行洗消不同盐酸效果对比，图4为敌腐特灵洗消HCl时的pH与用量的关系图，将图1和图4进行数据对比。
敌腐特灵随着洗消剂用量的增大，溶液的pH值改变较小，在较低浓度下，随着洗消剂用量的增加pH值变化明显呈指数型增长，而当溶液浓度变大时，pH值随洗消剂用量的改变呈现线性关系；而通过此方法制备出的人员洗消剂对于不同浓度的盐酸的整个洗消阶段中，溶液的pH值成近乎指数的方式增长，洗消速度快，洗消效率高。对比可见，将溶液洗消至人体可接受的范围pH值＝5时，人员洗消剂用量较敌腐特灵少，且随着浓度的增加，用量优势明显。因此，说明对于HCl的洗消，制备出的人员洗消剂洗消效率优于敌腐特灵。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种绿色环保人员洗消剂，其特征在于：由如下质量百分比的物质构成：
甜菜碱两性表面活性剂：0.05~2%；
氯化钠：0.5~5%；
碳酸氢钠：0.05~2%；
硼酸钠缓冲溶液或磷酸盐缓冲溶液：1~10%；
其余为水；
所述甜菜碱两性表面活性剂为C12H25—N+(CH3)2—(CH2)3—NH-(CH2)3—CO2 -或C18H37—N+(CH3)2—(CH2)6—NH-(CH2)6—CO2 -。
2.根据权利要求1所述的绿色环保人员洗消剂，其特征在于：由如下质量百分比的物质构成：
甜菜碱两性表面活性剂：0.1%；
氯化钠：1.5%；
碳酸氢钠：0.35%；
硼酸钠缓冲溶液或磷酸盐缓冲溶液：1.82%；
其余为水；
其中，所述甜菜碱两性表面活性剂为C12H25—N+(CH3)2—(CH2)3—NH-(CH2)3—CO2 -。
3.根据权利要求1所述的绿色环保人员洗消剂，其特征在于：由如下质量百分比的物质构成：
甜菜碱两性表面活性剂：0.5%；
氯化钠：2%；
碳酸氢钠：1%；
硼酸钠缓冲溶液或磷酸盐缓冲溶液：2%；
其余为水；
其中，所述甜菜碱两性表面活性剂为C18H37—N+(CH3)2—(CH2)6—NH-(CH2)6—CO2 -。
4.权利要求1所述的绿色环保人员洗消剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
按配比准备好各原料，在室温条件下，将甜菜碱两性表面活性剂和氯化钠加入到蒸馏水中形成溶液，搅拌至完全溶解，再将搅拌好的溶液加热至40~80 ℃，向溶液中加入碳酸氢钠，搅拌至完全溶解后冷却至室温，加入硼酸钠缓冲溶液或磷酸盐缓冲溶液，最后对溶液进行灭菌处理，即得产品。
5.根据权利要求4所述的绿色环保人员洗消剂的制备方法，其特征在于：所述甜菜碱两性表面活性剂的制备方法包括如下步骤：
（1）在室温条件下，将通式为(CH3)2-N-(CH2)m-NH2的原料一和通式为CH2=CH-(CH2)n-CO2CH3的原料二混合搅拌2h，去除甲醇得到无色透明液体物质，通式为 (CH3)2-N-(CH2)m-NH(CH2)2-(CH2)n-CO2CH3；
（2）将所述无色透明液体物质和乙酸乙酯混合搅拌，在搅拌条件下缓慢滴入(t-Boc)2O，滴入完毕后室温反应1h；去除溶剂和过量原料得到粘稠液体物质，通式为(CH3)2-N-(CH2)m-N[CO2C(CH3)2]-(CH2)2-(CH2)n-CO2CH3；
（3）在反应瓶中依次加入所述粘稠液体物质、乙酸乙酯和CxH2x+1Br，搅拌条件下回流反应30h，用石油醚洗涤去除过量的溴代烷烃得到混合溶液；
（4）在所述混合溶液中加入乙醇和浓盐酸，搅拌反应2h，水解脱去保护基，用10%氢氧化钠溶液将溶液pH值调至7，加入10%氢氧化钠溶液回流3h；冷却后加入碳酸氢钠，将反应液烘干，用热乙醇溶液过滤除去盐，滤液除去溶剂后用石油醚洗涤得到所述甜菜碱两性表面活性剂；
其中， m为3，n为3，x为12；或者，m为6，n为6，x为18。
6.权利要求1~3中任意一种所述的绿色环保人员洗消剂的非治疗目的的使用方法，包括如下步骤：所述的绿色环保人员洗消剂是应急洗消处置的用品，当发生危险化学品事故时，配制所述的绿色环保人员洗消剂，使用时，直接对准受伤部位进行洗消，洗消不少于0.5min，严重时可以延长洗消时间，洗消后，用水清洗后再进一步送医。
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