用于制备协同杀生物剂的方法技术

本发明专利技术公开了用于制备卤胺的协同混合物（或组合），以控制含水系统中的微生物生长的设备和方法。所述用于制备协同混合物的设备和方法可以制备批量卤胺并将部分卤胺转化为另一种类的卤胺以形成协同混合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制备卤胺(haloamine)混合物(或组合)，以控制含水系 统，更具体而言是工业过程用水(industrial process water),最具体而言是纸 桨和纸张过程系统(process system)中的微生物生长的设备和方法。
技术介绍
在工业生产系统中，微生物的不受控生长可以产生严重的后果，如产 品质量下降、产品降解或损坏(spoilage)、产品污染以及妨碍广泛的重要工 业过程。在曝露于水的表面(例如再循环系统、热交换器、单程(once-through) 加热和冷却系统、纸浆和纸张过程系统等)上的微生物生长特别成问题，这 是因为许多这些系统提供了适合细菌和其它类型的微生物生长的环境。工 业过程用水通常提供了允许微生物在水中和没入水中的表面上生长的温 度、养分、pH等条件。在条件适合形成生物膜的水中以及没入水中的表面 上，微生物的不受控生长通常表现为存在大量的自由漂浮(浮游)细胞的柱 (column)。生物膜形成在含水工业系统中是严重的问题。生物膜形成的第一阶段 是浮游细胞接触没入水中的表面，其是湍流(turbulence in water flow)或者通 过朝向表面主动运动的结果。如果条件适合生长，则微生物能够附着到表 面上，生长，并幵始产生为生物膜提供三维完整性的胞外多糖。随着时间 流逝，生物膜随着细胞繁殖而变得更厚并且内部复杂化，并产生更多的胞 外多糖。生物膜的微生物群落可以由单一物种或多个物种组成。生物膜看上去普遍存在于有细菌存在的所有天然、医疗和工业设施中。 微生物可以在广泛的多种非生物疏水和亲水表面，包括玻璃、金属和塑料 上形成生物膜。微生物在生物膜和工业过程用水中的不受控生长会有害地影响多种类 型的过程、系统和产品。这种问题包括金属加速腐蚀、木质和其它可生物降解的物质加速分解、通过管道的流动受限、阀门和流量计堵塞或结垢 (fouling)、和热交换表面的热交换或冷却效率降低。生物膜对医疗器械、酿 酒厂、葡萄酒厂、奶制品厂和其它食品及饮料工业的过程用水系统的清洁 和卫生来说也成问题。而且，通常硫酸盐还原菌经常在石油的二次开采或 石油钻探用水中成问题。尽管硫酸盐还原菌可以在器械上和管道内形成生 物膜，但由这些细菌引起的重大问题是它们会产生具有非常难闻的气味、有毒、并能通过加速原电池作用(galvanic action)而引起金属表面腐蚀的代谢 副产物。例如，这些微生物将存在于注入水中的硫酸盐还原，以产生高毒 性的气体硫化氢，它具有非常难闻的气味(即臭鸡蛋味)、具有腐蚀性，并且 与金属表面反应生成不溶的铁的硫化物腐蚀产物。造纸对生物膜的有害作用特别敏感。纸张过程用水具有适合微生物在 水中和暴露的表面上生长的条件(例如温度和养分)。纸张过程系统中的生物 膜通常被称为腐浆(slime)或腐浆沉积物(slime deposite)，并包含纸纤维和造 纸中使用的其它物质。腐浆沉积物可以脱离系统表面，并掺入纸中，这导 致纸张中的孔洞和疵点或破裂和撕裂。这些问题导致产品质量下降或不可 接受的不合格产品。这样不得不为了清洗设备而停止造纸过程，从而导致 生产时间的损失。为了控制工业过程用水中由微生物引起的问题，许多抗微生物剂(即杀 生物剂(biocide))已经被用于消除、抑制或减少微生物的生长。杀生物剂被 单独或组合使用以防止或控制由微生物生长引起的问题。通常将杀生物剂 直接添加到过程水流(process water stream)中，典型的添加方法使得杀生物 剂遍布过程系统。通过这种方式，可以控制与过程用水接触的表面上的浮 游微生物和生物膜中的微生物。许多有机和无机物被用作工业过程系统中的杀生物剂。在给定的系统 中，所用杀生物剂的类型将取决于多种因素，所述因素包括但不限于向其 中添加杀生物剂的介质的性质、带来问题的微生物、以及工业的具体要求， 包括安全性和管理规章方面的考虑。根据杀生物剂的化学组成及作用模式，将它们分为氧化型或非氧化型。 根据应用，氧化型和非氧化型杀生物剂可以单独使用或组合使用。氧化型 杀生物剂广泛用于工业已有几十年，特别是在己使用强氧化剂控制微生物种群的纸浆和纸张生产中。氧化型杀生物剂如氯气、次氯酸钠、次溴酸和 二氧化氯被广泛用作杀生物剂，以处理多种工业类型中的循环水。使用这 些和其它氧化型杀生物剂的两个主要原因在于这些氧化剂是(l)廉价的； 和(2)对于所抑制的微生物类型没有特异性；如果获得了足够的氧化型杀生 物剂浓度，几乎可以抑制所有微生物。在氧化型杀生物剂中，最广泛地使用氯处理循环水系统。氯的化学性质是公知的。当添加到水中时，氯可以以Hoci和ocr这两种形式中的任一种存在，这取决于pH。氯的这些化学种类也被称为"游离氯"，它们在 含水系统中与广泛的多种化合物反应。氯的高反应性也可能是不利因素，这是因为在与非生物物质的反应过 程中将使用(例如消耗)一些氧化剂。因此，为了提供足够的氧化剂与过程液流(process stream)中的微生物反应，所需的用于抑制微生物的氧化剂的总量 将包括用于与系统中的非生物成分反应的量。与过程用水的非生物成分反 应不仅增加了处理成本，而且还可能产生不期望的副产物，并有害地影响 过程液流中的其它添加剂。由于存在高浓度的溶解的和颗粒状无机和有机物质，因此过程液流如 造纸厂的过程液流对于高反应性氧化剂来说尤其成问题。这种过程用水显 示出极高的氧化剂"需求"。"需求"定义为与过程用水中除目标微生物以 外的物质反应的氯的量。为了在含水系统中保持有效的氯浓度以抑制微生 物，必须施用超过需求的量。工业过程液流中的无机和有机物质的类型和 量将确定对氧化剂的需求。例如，已知许多物质与氯反应并导致氯没有生 物杀灭性；这种物质包括硫化物、氰化物、金属离子、木质素和尤其是各 种水处理化学品(例如某些水垢和腐蚀抑制剂)。尽管是有效的杀生物剂，但强氧化剂如次氯酸钠会在工业过程液流中 引起许多问题，例如腐蚀速率增加、湿部(wet end)添加剂的消耗增加和尤 其是造纸机上使用的毡(felt)的寿命降低。由于氯和相关强氧化剂与非生物有机和无机物质的固有的反应性，因 此使氧化剂以具有抗微生物活性，但与非生物物质的反应性较低的形式存 在是合意的。因此，已经使用氯胺化方法来避免与使用强氧化剂相关的某 些问题。氯胺化可以通过(1)将氯添加到包含已知低浓度氨的水系统中或(2)将氨添加到包含已知低浓度氯的水系统中而发生。在任一情况下，氯和氨 都将原位反应以形成氯胺。由氯和氨反应而产生的氯胺包括单氯胺(NH2C1)、 二氯胺(NHCl2)和三氯胺(NCl3)。决定系统中将存在哪种氯胺的两 个重要参数是pH和C1与N之比。通常将作为气体或液体的氯与氨结合以产生氯胺。然而，包含胺(RNH》 基团的其它物质也可以形成氯胺。氯胺的抗微生物活性取决于含胺化合物 的化学性质。例如，氢氧化铵可以与氧化卤素供体如次氯酸钠反应以形成 单氯胺；这种氯胺将是有效的杀生物剂。然而，如果氨基酸如甘氨酸 (NH2CH2COOH)与次氯酸钠反应，则胺基团将被氯化，从而形成单氯胺或 二氯胺种类。与由氢氧化铵形成的单氯胺相比，氯化的甘氨酸具有较低的 抗微生物活性。由于它们的原位稳定性本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制备包含单卤胺和二卤胺杀生物剂的协同组合的水溶液，以控制含水系统中的微生物生长的方法，所述方法包括：ａ）以各自的有效量将铵或胺源与卤化氧化剂接触，以制备单卤胺，和ｂ）降低ｐＨ，以将期望部分的单卤胺转化为二卤胺。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：FL辛格尔顿，MJ迈耶，AW布林，
申请(专利权)人：赫尔克里士公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]