Chất bảo quản kháng khuẩn rất đa dạng về bản chất; dựa trên cấu trúc phân tử của chúng, chúng có thể được phân loại rộng rãi thành các loại vô cơ và hữu cơ.
Chất bảo quản kháng khuẩn vô cơ
Dựa trên cơ chế hoạt động của chúng, chất bảo quản kháng khuẩn vô cơ có thể được chia thành loại oxy hóa và loại khử. Các chất kháng khuẩn có tính khử phát huy tác dụng diệt khuẩn và tẩy trắng thông qua khả năng khử của chúng-ví dụ: axit sulfurous và muối của nó, những chất này chủ yếu được sử dụng làm chất tẩy trắng. Ngược lại, các chất chống vi trùng oxy hóa đạt được tác dụng diệt khuẩn thông qua khả năng oxy hóa của chúng. Mặc dù các tác nhân này có hiệu lực cao nhưng chúng có xu hướng không ổn định về mặt hóa học, dễ bị phân hủy và có thời gian tác dụng hạn chế; hơn nữa, chúng thường phát ra mùi khó chịu đặc trưng. Do đó, chúng chủ yếu được sử dụng để khử trùng và khử trùng thiết bị, thùng chứa, bán thành phẩm và nước xử lý; danh mục này chủ yếu bao gồm các chế phẩm có gốc clo-và peroxit.
hypoclorit
Hypochlorite là chất tẩy trắng truyền thống trong đó thành phần "clo hoạt tính" thể hiện hoạt tính diệt khuẩn mạnh. Clo xâm nhập vào bên trong tế bào vi sinh vật, phá vỡ các protein enzyme của tế bào hoặc ức chế các enzyme nhạy cảm với quá trình oxy hóa, từ đó dẫn đến cái chết của vi sinh vật. Hypochlorite có hiệu quả trong việc tiêu diệt nhiều loại vi sinh vật, bao gồm tế bào vi khuẩn sinh dưỡng, bào tử vi khuẩn, vi rút, nấm men và nấm mốc. Hiệu quả diệt khuẩn của chúng được tăng cường đáng kể trong các điều kiện liên quan đến nhiệt độ cao, nồng độ cao, thời gian tiếp xúc kéo dài và độ pH thấp.
Cloramin
Chloramines là chất kháng khuẩn hiệu quả được đặc trưng bởi đặc tính oxy hóa nhẹ. Trong các cơ sở sản xuất giấy, cloramin thường được tạo ra bằng cách trộn trực tiếp amoni sunfat với dung dịch tẩy trắng (chứa 18–20 g/L clo hoạt tính). Sản phẩm cụ thể của phản ứng này thay đổi tùy thuộc vào độ pH của dung dịch: ở độ pH bằng 5, phản ứng tạo ra NHCl₂; ở độ pH từ 7 trở lên, phản ứng tạo ra NH₂Cl. Khi thêm vào bột giấy, liều lượng chloramine được khuyến nghị dao động từ 0,03% đến 0,05% trọng lượng bột giấy; khi áp dụng cho "nước trắng" (nước xử lý tái chế), nồng độ khuyến nghị là 3–5 mg/L. Cả việc điều chế và sử dụng cloramin phải được tiến hành trong điều kiện kiềm hoặc kiềm yếu; ngược lại, độ pH quá cao sẽ làm giảm hiệu quả diệt khuẩn của chúng. Ưu điểm chính của việc sử dụng chloramines bao gồm chi phí thấp và hiệu quả cao; tuy nhiên, nhược điểm của chúng bao gồm mùi hăng, nồng, tác động tiêu cực đến môi trường hoạt động và tiềm ẩn những rủi ro đối với sức khỏe con người. Để giảm thiểu sự phát triển của vi khuẩn kháng thuốc, việc sử dụng xen kẽ chloramines với đồng sunfat-phù hợp với lịch vệ sinh của cơ sở-đã được chứng minh là một chiến lược có hiệu quả cao.
Chất diệt khuẩn và chất bảo quản hữu cơ
Chất diệt khuẩn và chất bảo quản hữu cơ mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm hiệu quả cao, độc tính thấp và khả năng phân hủy sinh học tuyệt vời; do đó, chúng được sử dụng rộng rãi trong ngành sản xuất giấy. Hiện tại, các tác nhân chính được sử dụng trong lĩnh vực này bao gồm các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ, hợp chất organobromine và các hợp chất dị vòng có chứa nitơ-lưu huỳnh{2}}.
Trong nước, nhiều công ty chuyên nghiên cứu và bán các chất diệt khuẩn này, tập trung hoạt động ở Đông Trung Quốc (ví dụ, Nanjing Gutian) và Nam Trung Quốc (ví dụ, Quảng Châu Guyi).
Hợp chất lưu huỳnh hữu cơ
Sản phẩm tiêu biểu trong nhóm này là Methylene Bisthiocyanate (viết tắt là MBT). MBT có phổ hoạt động diệt khuẩn rộng, thể hiện tác dụng tiêu diệt đáng kể đối với vi khuẩn, nấm và tảo; do đó nó phù hợp để sử dụng trong việc bảo quản cả bột giấy và lớp phủ giấy. Trong ứng dụng thực tế, MBT thường được điều chế thành dung dịch 10% (theo trọng lượng) bằng cách trộn nó với dung môi và tác nhân hiệp đồng. Khi thêm vào với liều lượng 7,5 mg/L, nó có thể đạt tỷ lệ khử trùng vượt quá 99,8% trong vòng 30 phút. Tác nhân này thích hợp để sử dụng trong các hệ thống có giá trị pH nhỏ hơn 11. Một chất diệt khuẩn organosulfur thường được sử dụng khác là Benzothiazol-3-one. Chất bảo quản này có độc tính rất thấp đối với con người và các động vật khác; chỉ cần thêm 45–170 gram mỗi tấn giấy là đủ để ngăn ngừa hiệu quả sự hư hỏng bột giấy. Khi sử dụng để bảo quản lớp phủ giấy, liều lượng khuyến nghị dao động từ 0,015% đến 0,03% tổng trọng lượng lớp phủ.
Hợp chất organobromine
2,2-Dibromo-2-cyanoacetamide là một ví dụ điển hình của chất diệt khuẩn organobromine. Nó có tác dụng tiêu diệt và ức chế vi khuẩn và nấm mốc, khiến nó thích hợp cho việc bảo quản cả lớp phủ giấy và bột giấy. Hợp chất này rất dễ bị phân hủy, với tốc độ phân hủy tăng nhanh khi cả độ pH và nhiệt độ đều tăng. Ví dụ, mặc dù nó ổn định trong 155 giờ ở 25 độ và độ pH là 6,0 nhưng nó sẽ phân hủy hoàn toàn chỉ trong vòng 6 phút ở độ pH 9,7. Do đó, nó phù hợp nhất để ứng dụng trong các hệ thống có tính axit nhẹ đến trung tính.
Hợp chất dị vòng
Một ví dụ về loại này là 1,3,5-Tris(hydroxyethyl)hexahydro-s-triazine. Hợp chất này thể hiện tác dụng tiêu diệt và ức chế mạnh mẽ đối với nhiều loại vi sinh vật khác nhau, bao gồm *Aerobacter*, *Pseudomonas aeruginosa*, *Bacillus* và *Escherichia coli*. Nó chủ yếu được sử dụng để bảo quản lớp phủ giấy, mặc dù nó cũng có thể được áp dụng để bảo quản bột giấy; đáng chú ý là nó có hiệu quả trên phạm vi pH rộng và duy trì tính ổn định ngay cả trong các hệ thống có tính kiềm mạnh. 1,2-Benzisothiazolin-3-one (viết tắt là BTT) có hiệu quả chống lại nhiều loại vi sinh vật, bao gồm vi khuẩn, nấm mốc, nấm men và vi khuẩn khử sunfat{23}}; nó chứng tỏ hiệu quả diệt khuẩn đặc biệt đáng kể đối với trực khuẩn gram âm. Nó thích hợp để sử dụng làm chất bảo quản trong sơn và chất hồ; ổn định trong cả điều kiện axit và kiềm, nó có thể được sử dụng trong phạm vi pH rộng. Một loại chất diệt khuẩn dựa trên isothiazolinone- mới xuất hiện gần đây (còn được gọi là Kathon) - chủ yếu bao gồm 5-chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3-one (CMI) và 2-methyl-4-isothiazolin-3-one (MI) - thể hiện hoạt tính kháng khuẩn tuyệt vời chống lại nhiều loại vi khuẩn, nấm mốc, nấm men và tảo. Hiệu quả cao, hoạt động phổ rộng và tính chất thân thiện với môi trường của loại chất bảo quản diệt khuẩn này đã được công nhận rộng rãi trên toàn cầu; chúng có thể áp dụng để kiểm soát vi sinh vật và bảo quản bột giấy, nước trắng và sơn trong phạm vi pH thích hợp từ 4 đến 8.
