一种协同性抗微生物剂以及控制微生物生长的方法技术

本发明专利技术公开了卤代胺的协同性混合物以及它们控制水体系中微生物生长的用途。使用所述协同性混合物的方法需要将有效量的一卤代胺和有效量的二卤代胺加入到水体系中。选择一卤代胺对二卤代胺的比率以获得协同性抗微生物效果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及卤代胺的协同性混合物以及它们在水体系中，更具体在工 业制备用水中控制微生物生长的用途。
技术介绍
工业制备体系中微生物未受控制的生长可带来严重的后果，如产品质 量降低、产品遭降解或变质损坏、产品遭污染，并妨碍大范围重要的工业 制备过程。微生物在暴露于水(例如，再循环体系、热交换器、直流式加 热和冷却体系、纸桨和纸张加工体系等)的表面上的生长可能是特别有问 题的，因为这些体系中许多都提供了适于细菌和其它类微生物生长的环境。工业制备用水常常提供允许微生物大量生长的温度、养分、pH等条件。微生物未受控制的生长常常出现在具有大量自由漂浮(浮游)细胞的水柱中， 以及具有促进生物膜形成的条件的水下表面上。导致生物膜形成的过程下面进行详细描述。生物膜形成的第一阶段是 浮游细胞由于水流湍流或者通过向表面主动运动而接触水下表面。如果表 面，包括该表面-水界面的物理和化学特性有利于生长，微生物会附着于该 表面，生长，并开始产生为生物膜提供三维完整性的外多糖。因为细胞再 生并产生更多外多糖，生物膜随时间变得更厚并且内部复杂。生物膜的微 生物群可由单一物种或多个物种组成。就我们所知生物膜普遍存在于所有存在细菌的自然环境、医学环境和 工业环境中。微生物可在许多非生物疏水或亲水表面，包括玻璃、金属和 塑料上形成生物膜。许多类的方法、体系和产品可受到生物膜和工业制备用水中微生物不 受控制的生长的不利影响。这类问题包括加速金属腐蚀、加速木材和其它 可生物降解材料的分解、流通管受限制、阀门和流量计堵塞或阻塞、以及 在热交换器表面上热交换或冷却效率下降。在医疗器械、啤酒厂、葡萄酒 厂、牛奶场和其它工业食品及饮料制备用水体系中，生物膜在清洁和卫生方面也可能是有问题的。而且，硫酸盐还原细菌在石油二次回收用水或石 油钻探用水中常常是有问题的。尽管硫酸盐还原细菌可以在器械上以及在 管道内形成生物膜，由这些细菌引起的明显问题是它们产生的代谢副产物 具有非常讨厌的气味，是有毒的，并可通过加速电流作用而引起金属表面 的腐蚀。例如，这些微生物还原存在于注射水中的硫酸盐而生成硫化氢， 硫化氢是一种具有非常讨厌气味(臭鸡蛋气味)的十分有毒的气体，是腐 蚀性的，并与金属表面反应生成不溶的硫化铁腐蚀产物。纸张制备特别容易受到生物膜的不利影响。纸张制备用水的调节(如 温度和养分)有利于水中以及暴露表面上微生物的生长。造纸工艺体系表 面上的生物膜可是非常厚的，并包含纸纤维和纸张制备中所用的其它材料; 所得材料称作粘液或粘液沉积物。粘液沉淀物可从体系表面分离，并混入 到纸张中，这导致纸页中断裂和撕裂增加。另外，粘液可在最终产品上引 起难看的疵点或洞，这导致产品质量较低或产品不合格。这使得需要停止 纸张制备来清洗设备，导致制备时间的损失。为了控制工业制备用水中微生物引起的问题，众多抗微生物剂已经被 用于消除、抑制或减少微生物生长。抗微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。通常将抗微生物剂直接加入制备用水流 中或制备中使用的材料中。当用于防止生物膜形成时，典型的加入方法使 得抗微生物剂分布遍及整个制备体系。这样，可以控制浮游微生物以及与 制备用水接触的表面上的生物膜内的微生物。许多有机和无机物质被用作工业制备体系中的抗微生物剂。用于给定 体系的抗微生物剂的类型将依据许多因素，其包括，但不限于，加入抗微 生物剂的介质的性质；有问题的微生物；以及该工业特殊的要求，包括安 全和管理考虑。不是所有的抗微生物剂都是可互换的。在一种环境中起很 好作用的抗微生物剂可能在另一种环境中不起作用。例如，形成生物膜的 微生物很难控制，因为许多抗微生物剂不能穿透微生物周围形成的鞘。根据它们的化学组成和作用模式，抗微生物剂分为氧化型或非氧化型。 氧化型和非氧化型抗微生物剂根据应用可单独使用或结合使用。氧化型抗 微生物剂几十年来已广泛用于工业中，尤其用在已经使用强氧化剂控制微 生物群体的纸浆和纸张制备中。氧化型抗微生物剂如氯气、次氯酸钠、次溴酸和二氧化氯被广泛用作抗微生物剂来处理许多类工业中的再循环水。 使用这些和其它氧化型抗微生物剂的主要两个原因是这类氧化剂是(1) 便宜的；以及(2)没有特定的涉及所抑制的微生物类型；如果氧化型抗微 生物剂达到足够浓度，就几乎可以抑制所有微生物。氧化型抗微生物剂中，氯是最广泛用于处理再循环水体系的。氯的化 学性是公知的。其它卤素如溴、氟和碘已知具有抗微生物活性。当加入到水中时，根据pH，氯化物可以两种形式的任一种存在，HOCl禾POCr。溴与水反应类似于氯。氯的这些化学物种，也被称作"游离氯"，与水体系中很 多种化合物反应。作为消毒剂，hoci (次氯酸)比ocr (次氯酸盐)有效得多。当h0c1接触微生物时，氧化剂可迅速与任何大量细胞成分相互作用，导致生长受 抑制。已报道，抑制细胞需要非常短的接触时间(即<0.1秒)。接触微生 物的氯可迅速引起Fenton型反应，其中产生羟基并且那些自由基带来抑制 作用。氯的高反应性也可能是缺点，因为在与非生物材料反应期间将使用(如 消耗) 一些氧化剂。因此，为了提供足够的氧化剂与工业制备液流中的微 生物反应，抑制微生物所需的氧化剂总用量将包括用于与体系中非生物成 分反应的那些。与制备用水的非生物成分的反应不仅增加处理成本，而且 可产生不想要的副产物，工业制备液流中的其它添加剂可能受到不利的影 响。例如在造纸厂中的工业制备液流对于高反应性氧化剂是特别有问题 的，因为溶解的和颗粒的无机物和有机物的高浓度。这类工业用水对氧化 剂表现出非常高的"需求"。"需求"被定义为与除了工业用水中目标微生物以 外的物质反应的氯的用量。为了保持水体系中氯的有效浓度来抑制微生物， 必须使用超过需求的用量。工业制备液流中无机物和有机物的类型和量将 确定对氧化剂的需求。例如，已知许多物质与氯反应，并导致氯不抗微生 物；这类物质包括硫化物、氰化物、金属离子、木质素、以及尤其各种水 处理化学物(如一些污垢抑制剂和腐蚀抑制剂)。尽管强氧化剂如次氯酸钠作为抗微生物剂是有效的，但在工业制备液 流中它可引起许多问题，例如腐蚀速度增加、湿部添加剂的消耗增加、以及尤其用在造纸机上的毛毡的寿命减少。由于氯和相关的强氧化剂对非生物有机物和无机物固有的反应性，理 想的是氧化剂的形式会具有抗微生物活性但较少与非生物材料反应。氯胺 化工艺已经被用于避免一些与使用强氧化剂有关的问题。氯胺化可以许多 方式发生(1)将氯加入到含有已知低浓度氨的水体系中，(2)将氨加 入到含有己知低浓度氯的水体系中。在这两个任一情况下，氯和氨原位反 应生成氯胺。由氯和氨反应产生的氯胺包括一氯代胺(NH2C1) 、 二氯代胺(NHC12)和三氯代胺(NC13)。决定将存在于体系中的氯胺种类的两个重 要参数是pH和Cl对N的比率。作为气体或液体的氯与氨常常化合生成氯胺。其它卤素如溴可取代氯。 其它含有胺(RNH2)基团的物质也能生成卤代胺如氯胺。氯胺的抗微生物 活性依赖于含胺化合物的化学性质。例如，氢氧化胺能与氧化性卤素供体 如次氯酸钠反应生成一氯代胺；这种氯胺将是有效的抗微生物剂。但是， 如果氨基酸如氨基乙酸(NH2CH2COOH)与次氯酸钠反本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制水体系中微生物生长的方法，其包括向水体系中加入有效量的一卤代胺和二卤代胺的混合物，其中选择一卤代胺对二卤代胺的比率以得到体系的协同指数小于１。

【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：MJ迈耶，FL辛格尔顿，
申请(专利权)人：赫尔克里士公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]