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解放军理工大学学报控制释放技术应用于饮用水消毒保质的可行性探讨1邓正栋。谢思桃，唐志坚解放军理工大学工程兵工程学院，江苏南京210007你异新的研究领域首先介绍了控制释放的41知识，分析了各种控释体系应用于饮用水的消毒呆质上的可行性，指出了这技术在饮用水的消毒呆质上应用的优点和夺在的问，并对其应用前景进行了展望=关键词控制释放控释体系；消毒；深质；饮用水我国是个水资源严重匮乏的国家部分边陈海岛淡水缺乏主要靠运水和储水解决饮用水问供水系统造成的次污染使原本合格的水或优质水的品质在相当程度上有所降低，北方农村地区，水窖水卫生状况很差。这就要求我们不能忽视对饮用水的消毒保质通常消毒需每天投药，使用很不方便。目前常用的饮用水消毒方法是超氯消毒，为了维持消毒效果，经常施用超过消毒所需*低浓度几倍甚至几十倍的剂量，造成消毒剂浪费，毒害人畜或环境污染利用控释技术，制成消毒剂的控释体系，是解决此问的种新型效方便安全的方法必将在各种饮用水的贮存运输及战时的饮用水消毒保质上具有广阔的应用空间和无比的优越性1控制释放技术简介1.1概述控制释放技术是指将活性制剂加简称和妯村嗵常为高分子材料结合在起使活性制剂通过扩散等方式，在定时间内以预先设定的某速度释放到周围的环境中去，从而在某段时间内，在特定的区域，活性制剂的浓度可以保持在某个事先设定的范围内的技末它是本世纪50年代出现的高新技水，其特征沾性制剂如化农药呔药活性催化剂等与高聚物村料以定方式结合，形成活性制齐咖控制释放系统2！控制释放技术是种新型安全有效的方法，*早应用于农业方面，主要用于释放化肥农药及除草剂。60年代开始向医学界渗透，7，年代中期己开始设计大分子量药物如多肽的释放近年来1樽药杀虫剂除孤物长调节想生化环保等须域内己有似衫成功应的例子内控抒系统是门尚不很成熟的技术，己引起愈来愈多有关专业人员重视，并正在形成个崭新的研究领域，发展可控制技术有巨大总义1.2动力学模型实现活性制剂控制释放的方法有多种，目前扩散药物释放体系在制作和应用等方面均优于其它活性制剂释放体糸，圮前研究*多应用*广的体糸，般分为坫体此。1化和容器。1.，1.两种形式均相模型早在六十年代，8等人对均相体系的质量传递进行了研究，并建立了这种体系的4维假稳态传质动力学模型即，梭型4，为孔隙率为曲折度义为，此缶常数此模型作了以下假设，稳态释放药物装填量远大于其在基体中的饱和溶解度您药物均匀分散，颗粒直径相对于扩散平均自由程小得多；扩散阻力集中于致密的膜相，释放环境为完全无限渗阱，基体本9目1不溶胀也个收缩乃非均相模型抓出汁*早提，的描述元扩散体系中任意组元的分子扩散的经验公式朽士定律2控制释放体系及其应用于饮用水消毒保质上的可行性分析2.1基质式物理法控制释放体系21.1体系简介物理法控制释放系统中的均匀型，就是把活性制剂均匀分散或溶解在聚合物中，活性制剂通过扩散等作用而释放因均匀型释放体系的制备过程简单，成本较低，可以把活性制剂和聚合物粉末混合后利用压模注模挤出压延或铸模等常用的成型手段成型或是把活性制剂与添加剂起在生产过程中加人在这体系中，人人是均匀分散在聚合物基质中的释放般是按级动力学进行的，体系的几何形状与人人释放有似尺关泵如聚合物是丁降解的，旧解速设远人活性制剂1聚合物中的扩故速度，此种怙况聚合物的降解速度实际=就愧的释放速度，这种过祝是1血枳控制过积，对于如民柱等形状的基材，降解过程中面积基本保持不变，这样就实现了对活性制剂的匀速释放适合这种过程的聚合物应有以下几个特点与环境和活性制剂有良好的相容性；有适当的降解速度；来源丰富，易得5！
21.2可行性分析体系制备过程简单，成本较低，效果可靠，有定的控释期，是目前研宄开发较多的体系。利用可降解聚合，遂塍碰系亦，占塍，好前景的方法2.2贮库式物理法控制释放体系22.1体系简介有控释膜的贮藏型体系它是将活性制剂包埋在高分子膜中形成胶囊，活性制剂通过高分子膜向环境中释放，其释放速度取决于膜的厚度组成扩散物质的性质和环境条件，随着这些条件的固定，其释放速度也就固定了。贮库式体系是在活性制剂核的外面装有个速度控制膜，当活性制剂处于饱和状态时，可获得零级恒速释放动力学上符合，1散定律将制剂作成膜控制扩散系统，药物经过扩散过程其释放速率减慢，释放时间延长，通过调节膜的厚度面积等因素，使药物在释放全过程中维持恒速释放或近恒速释既在贮库式体系中活性制剂全部被聚合物膜包围且储存活性物质量大于释放制剂总量在这种类型体系中常的是微胶囊，即把固体颗粒液海溶解或分散在有固体物质的液滴外包上极薄且均匀的层涂层高分子微包囊药物释放体系中境船户，以控制释放5！。
无控释膜的贮藏型体系它主要包括浸渍多孔材料中空纤维贮藏层压薄膜法等多种方法22.2可行性分析体系可以获得恒速释放，控释期可调，常用胶囊形式，同属物理法扩散控制释放体系相对来说，成本较高，加工不方便篇要相关设备和仪器。但其恒速可控对不稳定物质提供保护及其对液体的包覆能力，使其在水的消毒保质等环保领域有着很大的潜力和不可替代的优势就现阶段来说是种待选的体系。无控释膜种简便易行的方法2.3溶剂渗透控制释放体系23.1体系简介溶剂渗透控制释放体系是种新颖且非常有用的体系，它的释放机理是可溶性活性物质均匀分散在聚合物基材中，然后靠饱和活性物质溶液和环境介质之间的渗透压差向外释欣渗透控制是通过水对聚合物材料的涔透作阳或聚物丛质的济胀作用实现的712，传递口潘透控制完全溶胀含灿，透核心溶胀控制这种体系可以恒速释放活性物质，除活性物质的溶解度外，释放速率与活性物质的其它性质无关。近年来，以下几种溶剂渗透控制释放装置己引起人们的广泛注意它主要由药室水室和含有无机盐的盐室组成盐室和水室之间被半渗透膜隔开由于膜两侧的渗透压不同，水室的水过膜进，室，这样药物就以饱和水涪液从释放1释放出来它的优心是有相3的妁物释放速宇。
纠。1丁，8栗它是在18，1泵的基础上研制开发出来的这种泵中没有水室，而是靠周围环境介质中的水使之活化，它的外层由有定强度及刚度的膜包围而构成个刚性体，药物的释放速率相当低，因此需要较长它是利溶剂渗透碟合溶胀达到释放药物的目的。在这凋体系中，药物溶解或分散在聚合物中，当体系被放入环境介质中，开始并无药物扩散，然而当溶剂渗透到聚合物中使其溶胀，此时聚合物的玻璃化转变温度降至环境温度以下，聚合物链松驰，这样药物就可以释放出，23.2可行性分析它是通过水对聚合物材料的渗透作用或聚合物基质的溶胀作用实现的，可获得恒速释放，释放速率与活性物质的溶解度有关，基于这体系的渗透控制装置已引起人们广泛的关注，是种新颖且非常有用的体系。开发种适合饮用水的消毒保质的渗透控释装置或溶胀体系，是十分有意义的，也是可行的，但加工不易，成本较高。
2.4化学法控制释放体系24.1体系简介化学法控制释放体系是由活性制剂与聚合物通过化学键结合而成它通过人人与聚合物之间化学键的断裂而使人人从系统释放出来键的断裂，多为水解过程和生物降解过程，影响释放速度的因素主要有活性物质与聚合物间键的本性降解剂浓度交联密度和聚合度等它与物理法相比，需要相对较少的惰性聚合物。但它的缺点是活性物质与聚合物都必须有可反应基团，这在定程度上限制了它的应用范围它主要有3种形式必活性物质与聚合物直接或间接相连，活性物质单体衍生物间的聚合，活性物质单体间的聚合或与其它单体共聚2.4.2可行性分析它是由活性制剂与聚合物通过化学键结合而成键的断裂多为水解过程和生物降解过程它不引入添加剂，对环境更友妊有关消毒的活性物质存在的相关基团为这体系在饮用水的净化方面提供了可能，它是反渗透超纯水设备个新领域但成品加工有定的条件限制，且涉及化工化学知识和相关仪器设备15新型控制释放体系25.1体系简介磁控制释放体系1磁控制释放体系是将药物和磁粉均匀分散在聚合物中，当放在释放环境介质中时，药物以通常方式释放，但若在体系外加变化的磁场，可加快药物的释放速率它的机理目前尚不太清楚，常用乙烯避酸乙烯酯作为基材智能化释放体系6它是以智能高分子材料为基础，使药物释放体系智能化，即需要用药时释放，不需用药时药物停止释放它的特点是药物需要与否可由药剂本身判断，而集传感器处理及执行功能于体。
31电化学控制释放体系，电化学控制药物释放是把带有药物活性基团的分子结合到聚合物载体上，使聚合物载体固着在电极面，构成化学修饰电极，再由控制电极的氧化还原过程使药物分子或离子释放到溶液中。
2.5.2可，分析体系功能独特，有着很好的发展前景，但因加工和技术原因，就目前来说还不具备条件引入到饮用水的消毒保质上来，但在环境工程中的另些领域可能具有广泛的开发空间。
3控制释放技术在饮用水的消毒保质上的优点存在的问及前景展望3.1优点用于饮用水消毒杀菌灭藻的活性物质浓度可以在较长时间内保持在有效的浓度范围之内，延长了作叫，间，提高了作用效果；控制释放体系可以提高活性物质的利用效率，减少其投放量进而可以降低副作用水处理设备，较好地控制了活性制剂在规定的安全浓度内，保证了饮用水的水质；控制释放体系具有减少活性物质的挥发流失生化分解等损失，增加其物化稳定性，易于保存，便于饮用水消毒保质的推广使用；释放到环境中的药物浓度比较稳定，不产生锯齿状波动，能*有效地利用药物，大大减少了用药次数，便于管理，使方便，提高饮水消，的经济性；可控释放技术，在保证饮用水的安全性，降低环境污染等方面也有显著的作用。
3.2存在的问1作为门新兴技术，控制释放技术在理论研究和实际操作上尚不十分成熟；习作为基材的聚合物及其中的添加剂傅塑剂抗氧，稳定剂河能影响环境；就目前的条件来看，缓控释制剂的成本与普通消毒剂相比，由于加工等原因，其价格要高些，速率和择放试是控释技术所耍实现的*终私，也；6设计的基木依据。门前6没有相应的动乃学模型可用于指导这目标的实现3.3前景展望目前，控制释放技术作为种新型且安全有效的方法，己引起越来越多有关专业人员的重视，正在形成个崭新的研究领域由于其具有显著的优点，己在医药农药生产等方面得到应用。目前，己有缓释药品和拧释药品1市。各种新型控制释放体系如磁拧释放智能化释放体系都己经出现随着控制释放技术身的逐步完善和相关学科的发展，相信会在越来越多的新领域得到应用。在饮用水消毒保质上，国内唯报导剂硬脂酸镁组成，缓释期可达813天91.就目前的条件来看，缓控释制剂的成本与普通剂型相比，由于加工等原因，其价格要高些。但因其用药量的减少及管理的简化，从整体来看，并不会比普通制剂高。作为基材的高聚物及用于改变性能的添加剂可能污染环境，使控制释放技术的应用受到了定的限制，但随着技术保质上，控制释放技术还是块未开垦的处女地，有很好的发展和应用前景。
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责任编辑熊云
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