介紹

氯化十六烷基吡啶單水合物（Cetylpyridinium chloride monohydrate，簡稱 CPC）是一類典型的陽離子季銨鹽型表面活性劑，分子式為 C??H??ClN?H?O，分子結(jié)構(gòu)由長鏈?zhǔn)榛氖杷不c帶正電荷的吡啶陽離子頭基構(gòu)成，兼具典型表面活性劑的界面吸附、膠束形成能力與陽離子化合物的電荷相互作用特性，在日化、醫(yī)藥等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用價值。

圖一 氯化十六烷基吡啶單水合物

特性

作為陽離子表面活性劑，氯化十六烷基吡啶單水合物最核心的特征是可通過靜電相互作用與帶負(fù)電的物質(zhì)發(fā)生特異性結(jié)合。紡織工業(yè)排放的活性染料廢水因色度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、傳統(tǒng)工藝難降解，一直是水處理難點(diǎn)；其中 Remazol Blue（RB）等陰離子型活性染料，因水解后難以通過常規(guī)絮凝、沉淀工藝去除，更是廢水脫色的重點(diǎn)目標(biāo)。而真菌生物脫色法因低成本、環(huán)境友好，但單一真菌體系存在處理周期長、效率有限的短板。

染料脫色應(yīng)用

在以雜色曲霉（Aspergillus versicolor）為生物載體、糖蜜為低成本培養(yǎng)基的 RB 染料脫色體系中，氯化十六烷基吡啶單水合物的增效作用顯著區(qū)別于陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉（SDS）。陰離子型 SDS 與陰離子染料 RB 存在電荷排斥，24 小時內(nèi)脫色率僅 1.5%，且 0.5 mM 濃度即可完全抑制雜色曲霉生長；而陽離子 CPC 可通過靜電引力與陰離子 RB 快速結(jié)合形成染料 - 表面活性劑復(fù)合物，同時在 pH 6 的最優(yōu)條件下，充當(dāng)負(fù)電真菌細(xì)胞壁與負(fù)電染料之間的電荷橋連介質(zhì)，強(qiáng)化染料在真菌表面的吸附富集，還可輔助提升胞外漆酶等降解酶對染料底物的可及性，最終實(shí)現(xiàn)生物脫色效率的大幅提升。

氯化十六烷基吡啶單水合物的濃度是調(diào)控脫色效果與真菌生長的關(guān)鍵參數(shù)。隨著 CPC 濃度從 0 升高至 1 mM，雜色曲霉的干生物量從 5.08 mg/L 逐步降至 0.07 mg/L，呈現(xiàn)出劑量依賴性的生長抑制，但體系整體脫色率反而從 63.2% 提升至 98.9%，有效脫色周期從 96 小時大幅縮短至 24 小時。氯化十六烷基吡啶單水合物的增效以化學(xué)絡(luò)合吸附為主、生物降解為輔，既突破了單一真菌處理的速率瓶頸，又通過縮短處理周期降低了工藝能耗與運(yùn)行成本。0.5 mM CPC 條件下，體系 24 小時即可實(shí)現(xiàn) 95.75% 的 RB 去除率，在同類真菌脫色研究中處于效率較高的水平。

圖二 脫色周期對比

生物相容性

氯化十六烷基吡啶單水合物對真菌的毒性顯著低于陰離子型 SDS。0.5 mM 濃度下 SDS 可完全阻斷雜色曲霉生長，而同等濃度的 CPC 仍允許真菌維持低水平代謝活性，這一特性是其能夠應(yīng)用于生物處理體系的重要基礎(chǔ)。當(dāng)然，高濃度 CPC 仍會對微生物產(chǎn)生較強(qiáng)毒性，實(shí)際應(yīng)用中需要在脫色效率與微生物活性之間尋找平衡，通過優(yōu)化濃度參數(shù)兼顧處理效果與體系穩(wěn)定性。

抗菌性能

除紡織染料廢水處理外，氯化十六烷基吡啶單水合物還具有陽離子抗菌特性。它是口腔護(hù)理產(chǎn)品中常用的抗菌成分，可抑制牙菌斑形成、緩解牙齦炎癥；也常作為季銨鹽類消毒劑使用[1]。

參考文獻(xiàn)

[1]ülküye Dudu Gül,G?nül D?nmez.Influence of Surfactants on Dye Removal and Growth of Aspergillus versicolor – an Effective Way to Decolorize Textile Dye[J].CLEAN – Soil, Air, Water,2014,42(7):917-922.DOI:10.1002/clen.201200579.