使用一氯代脲处理工业水制造技术

本发明专利技术包括控制(例如抑制)或杀灭水环境中的微生物的方法。所述方法包括将有效量的一氯代脲或改性一氯代脲加入水溶液中。此水溶液可以是冷却水系统、娱乐用水系统、水处理设施或任何循环水系统(即造纸设施)。还公开制备一氯代脲或改性一氯代脲的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及控制水系统中、更具体地工业过程水中微生物生长的方法。
技术介绍
在工业生产系统中微生物不受控制地生长可能产生严重后果，例如降低产品质量、降解或损坏产品、污染产品，以及干扰许多重要的工业过程。微生物在暴露于水的表面上(例如再循环系统、热交换器、单程加热和冷却系统、纸浆和纸处理系统等)的生长可能特别成问题，因为许多这些系统为细菌及其它类型的微生物提供适合生长的环境。工业过程用水常提供使微生物在水中或在浸没的表面上能够生长的温度、营养素、PH等条件。微生物的不受控生长常显现在水柱中大量自由浮游的(浮游 生物)细胞，和条件有利于生物薄膜形成的浸没的表面。形成生物薄膜是工业水系统中的严重问题。当浮游生物细胞由于水流中的湍流或者主动移向浸没的表面而与该表面接触时，开始形成生物薄膜。如果条件有利于生长，微生物可附于该表面，生长，并开始产生赋予生物薄膜三维完整性的生物聚合物。随着时间推移，随着细胞繁殖并产生更多的生物聚合物，生物薄膜变得更厚并且内部复杂。生物薄膜的微生物群落可由单种或多物种组成。许多种工艺、系统和产品都会受到生物薄膜和工业过程水中不受控生长的微生物的不利影响。此类问题包括加速的金属腐蚀、加速的木材及其它生物可降解材料的分解、限制通过管道的流量、阻塞或污染阀和流量计，以及降低热交换表面上的热交换或冷却效率。生物薄膜还可造成与医学设备、啤酒厂、葡萄酒厂、乳品厂及其它工业食品和饮料加工的水系统的清洁和消毒相关的问题。此外，硫酸盐还原菌常在二次采油或一般石油钻探用水中造成问题。虽然硫酸盐还原菌可在设备上和管道中形成生物薄膜，但这些细菌造成的重大问题是它们会产生极刺鼻且有毒的代谢副产物，并且可通过加速以化学方法产生电流的作用来腐蚀金属表面。例如，这些微生物将注入水中所含的硫酸盐还原产生极具毒性且极刺鼻(即臭鸡蛋气味)的硫化氢气体，它具有腐蚀性，可与金属表面反应形成不溶性铁硫化物腐蚀产物。造纸业特别易受生物薄膜的不利影响。纸过程水具有有利于水中和暴露的表面上的微生物生长的条件(例如温度和营养素)。纸加工系统中的生物薄膜常被称为粘质(slime)或粘质沉积物，并且包含纸纤维及用于造纸的其它材料。粘质沉积物可从系统表面除去并且被掺入纸中，由此造成纸张中的洞和缺陷或破裂和裂缝。此类问题导致产品质量降低或者不可接受的产品被拒。这迫使纸生产停止以清洁设备，造成生产时间损失。为了控制工业过程水中的微生物造成的问题，许多抗微生物剂(即生物杀灭剂)已用来消除、抑制或降低微生物生长。为了预防或控制由微生物生长造成的问题，生物杀灭剂被单独或组合使用。生物杀灭剂通常直接被加入过程水流中；典型的加料方法是使生物杀灭剂分布于整个加工系统中。如此可控制浮游微生物以及与过程水接触的表面上的生物薄膜中的那些。根据它们的化学组成和作用模式，生物杀灭剂被归类为氧化性或非氧化性。根据应用，可单独或组合地使用氧化性和非氧化性生物杀灭剂。氧化性生物杀灭剂已数十年广泛用于工业中，特别是纸浆和造纸中，其中强氧化剂已被用来控制微生物群落。氧化性生物杀灭剂，例如氯气、次氯酸钠、次溴酸和二氧化氯广泛地用作生物杀灭剂来处理许多工业领域中的再循环水。使用这些及其它氧化性生物杀灭剂的两个主要原因是，此类氧化剂(I)廉价；(2)对抑制的微生物类型无特异性；如果达到足够浓度的氧化性生物杀灭剂，可抑制几乎所有的微生物。在氧化性生物杀灭剂中，氯最广泛被用来处理再循环的水系统。氯的化学行为是公知的。当被加入水中时，取决于pH，氯可以以HOCl和ocr两种形式中任一形式存在。氯的这些化学物种也称为"游离氯"，其与水系统中的多种有机化合物反应。氯的高度反应性还可能是不利因素，因为一些氧化剂在与非生物材料反应时被使用(例如被消耗)。因此，为了提供与过程 料流中的微生物反应的足够的氧化剂，抑制微生物所需氧化剂的总量可以包括用于与系统中的非生物组分反应的量。与过程水的非生物组分反应不仅增加处理成本，产生不期望的副产物，还可以不利地影响过程料流中的其它添加剂。过程料流如造纸厂中的，由于高浓度的溶解的颗粒状的无机和有机物，对高反应性的氧化剂而言特别困难。此类过程水呈现出对氧化剂的极高的"需求量"。"需求量"定义为与过程水中除了目标微生物之外的物质反应的氯的量。为了保持水系统中抑制微生物的有效浓度的氯，必须应用超出需要量的量。过程料流中的无机和有机材料的类型和量决定了氧化剂的需求量。例如，已知许多物质与氯反应，从而导致氯成为非生物杀灭剂；此类物质包括硫化物、氰化物、金属离子、木质素，以及各种水处理化学品(例如一些水垢抑制剂和腐蚀抑制剂)等。虽然是有效的生物杀灭剂，强氧化剂如次氯酸钠可在工业过程料流中产生许多问题，例如，提升腐蚀速度，增高湿部添加剂的消耗量，缩短用于制纸机上的毡制品的寿命。由于氯及与非生物的有机和无机材料相关的强氧化剂的固有反应性，具有抗微生物活性但与非生物材料的反应性较低的氧化剂形式是令人期望的。已知氯化各种含氮的有机和无机化合物可降低氯对工业领域中使用的添加剂和设备的负面影响。如此降低的反应性还可使氯化的含氮物种能够渗透生物薄膜并与微生物反应，而不是被消耗在与水中的非生物和无机物的非特异性反应中。仍然需要改进的生物杀灭剂，其可以在诸如造纸业及其它工业过程中的严酷环境条件下有效。N-氯代脲也称为一氯代脲(MCU)，其已用于许多应用中，包括漂白(US3，749，672)、从棉花脱木质素和纺织品退浆，并且已用作除草剂。MCU已被用作合成反-2-氯环戊醇和2-氯环己酮的反应中间体。已表明MCU是制备肼时的最初反应产物，其中在明胶存在下将次氯酸钠与脲混合。
技术实现思路
本专利技术包括将一氯代脲或改性一氯代脲用于控制水环境中、更具体地为工业过程水中的微生物生长的方法。本专利技术还提供制备一氯代脲或改性一氯代脲的方法。本专利技术的一个方面是一种方法，其包括将一氯代脲或改性一氯代脲的水溶液加入工业水系统以控制微生物生长的步骤，其中在所述一氯代脲或改性一氯代脲溶液中大于20% (以摩尔计)的固体是一氯代脲或改性一氯代脲。本专利技术的另一方面是制备一氯代脲或改性一氯代脲的方法，所述方法包括以下步骤将漂白剂以0. 5摩尔当量/小时至20当量/小时的速度加入脲的水溶液中，其中所述脲的PH为2-7，所述漂白剂的pH是6-13，其中脲或改性脲变成所述一氯代脲或改性一氯代脲的转化率大于20% (以摩尔计)。还公开了制备一氯代脲或改性一氯代脲的方法，所述方法包括以下步骤将氯源(source)如次氯酸烷基酯加入脲或改性脲的非水溶液或悬浮体中，然后分离固体或油状的氯代脲。 具体实施例方式本专利技术涉及可应用于工业过程水如纸浆和纸加工系统来控制浮游生物和与生物薄膜相关的微生物生长的方法。本专利技术提供要加入工业水系统中以控制微生物生长的一氯代脲或改性一氯代脲。所述方法包括将有效量的一氯代脲或改性一氯代脲加入工业过程水系统中来控制微生物的生长。工业过程水系统包括但不限于冷却水系统、娱乐水系统、水处理设施或任何循环水系统(即造纸设施)。虽然一氯代脲作为活性生物杀灭剂提供了许多优点，但是许多其它衍生物也可以是有效的。特别是在N和/或N’位置中一个或两个位置上具有直链或支链的脂肪族或芳香族取代基的那些。这些材料的优点来自它本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：R·J·耶鲁希克，M·戴维，J·C·亨德森，
申请(专利权)人：赫尔克里士公司，
类型：发明
国别省市：