利用抗微生物乳化液控制水介质中生物污垢的方法技术

本发明专利技术公开了一种通过用含有抗微生物油相和至少一种乳化剂的水包油乳化液处理水介质，控制水介质中生物污垢的方法。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
由于生物污垢能够增加热传递阻力，提高系统压力，引起腐蚀或结垢，并且还有蔓延趋势，所以控制生物污垢是工业水处理中必不可少而又非常复杂的组成部分。在工业水系统中，生物污垢包括生物膜，也即附着在表面的固着微生物群落。生物膜是细胞集合体的来源，由于如温度、剪切力、营养和添加农药等多种环境变化，引起脱落而进到本体溶液中。当分散的集合体聚集时，细胞集合体是系统和可能的插入物中微生物接种的种源。在工业系统中，大多数微生物群落都与生物膜，或者随着生物膜脱落的细胞集合体有关。因而，控制生物污垢的目的包括除去现有的生物膜，杀灭单个细胞和细胞集合体，并防止处理后的系统中再生长微生物。因为在生物膜和细胞集合体中，细菌和生物聚合物的密度越高，达到希望结果所需的生物杀伤剂的浓度也就越高。目前，对付工业水系统中生物污垢的方法是在水流本体中添加控制剂，即氧化性和非氧化性生物杀伤剂。要想使控制剂到达生物膜，只能依靠质量传递，即扩散或对流。一旦控制剂到达生物膜，它们的浓度将被大大稀释，由此使得它们没有足够的能力，或者说不能持久地提供满足要求的杀菌效果。在实践中，大多数生物污垢控制剂要么被冷却塔溶脱到下凝结水而浪费掉，要么由于水本身的反应而消耗掉。已经采取了一种改进生物杀伤剂供给方式，用防污涂料封装生物杀伤剂，以控制表面生长的生物膜的方法。该方法已经实施在船舶中，如美国专利4,253,877所述。然而，这种防污涂料在大多数水系统中都不实用，因为一旦初层涂料被侵蚀掉，几乎不能进行后续涂覆。美国专利4,561,981公开了一种利用微型胶囊和比重，为炼油厂供给抗生物污垢药剂的方法。在造纸行业也提出过类似方法，如美国专利5,164,096所述。这种胶囊还广泛用于制药业和农业中，以便有控制地释放药剂，有的放矢地供给药剂。不幸的是，胶囊有一个很大的缺点，不仅不易制造，而且造价高，因而限制了它在工业水处理领域的应用。美国专利4,954,338提出了另一种利用微乳化液作为生物杀伤剂载体的方法。然而，微乳化液主要用于溶解水溶性非常低的活性成分，并不能准确地施加在特定表面。此外，配方中所用的活性生物杀伤剂，即低水溶性的氯化辛基异噻唑酮，作为杀菌剂和灭藻剂比抗微生物剂更有效，因此其应用仅限于控制藻类和霉菌。如美国专利5,080,831和5,585,341所述，乳化液和微乳状液已经被用于表面活性剂和油基溶剂，如清洁剂/去油污剂的配方中。美国专利5,656,177正是利用了这一特性，它公开了一种不含毒性的杀微生物剂的水包油乳化液，用于防止生物污垢，尤其是造纸过程中的生物污垢。然而，尽管这种乳化液在某些时段、在某种程度上确实有效，但是，无毒的疏水油是某些微生物的营养物，最终将会促成选择型的生物污垢。因此，迫切需要提供一种更有效的控制水介质中生物污垢的方法，该方法将处理药剂，以浓缩的形式直接准确施加到生物膜、细胞表面和/或细胞集合体。通过对准特定的表面，能更有效地使用抗微生物药剂，由此提供一种环境可接受的且经济适用的生物杀伤剂用法。专利技术概述本专利技术的方法是用水包油乳化液处理水介质，该乳化液包括一种抗微生物油相和至少一种乳化剂。该处理方法通过对准生物膜、细胞表面和/或细胞集合体，能有效且高效地控制水介质中的生物污垢。由于生物杀伤剂的用量极少，所以该处理方法不仅环境可接受，而且经济适用。专利技术详述本专利技术涉及一种在水介质中控制生物污垢的方法。根据本专利技术，用含有抗微生物油相和至少一种乳化剂的水包油乳化液对水介质进行处理。在本专利技术的一个实施方式中，抗微生物油相是非水相的液态生物污垢控制剂。可采用的非水相液态生物污垢控制剂包括，但不限于phenoxytol丙醇、五氯苯酚、5-氯-2-(二氯苯氧基)苯酚、1-(2-羟乙基)-2-烷基(C18)-2-咪唑啉、C8-C20脂族酸类、C8-C20脂族醇类以及C8-C20脂族胺类。在本专利技术的另一实施方式中，抗微生物油相是非水相液体和生物污垢控制剂，其中生物污垢控制剂在非水相液体中是可溶的。合适的非水相液体包括(但不限于此)C4-C30脂族醇类，如辛醇、癸醇和十二烷醇；C4-C30饱和烃类，如癸烷、己烷、十八烷和十二烷；C4-C30单不饱和烃类，如癸烯和十六碳烯；天然油类，如棕榈油、玉米油、椰子油和豆油；以及矿物油石蜡类。根据本专利技术的该实施方式，可使用的生物污垢控制剂包括(但不限于此)任何一种与非水相液体相配的抗微生物剂，非水相液体如戊二醛、2,2二溴代-3-次氮基丙酰胺、异噻唑酮、亚甲基双硫氰酸酯、2-溴代-2-硝基丙烷-1,3-二醇、2-(氰硫基甲硫基)苯并三唑、双(三氯甲基)砜、5-氯-2-(2,4-二氯苯氧基)苯酚、正苯基苯酚、溴代-硝基-乙烯基呋喃、溴代硝基苯乙烯、三丁基氧化锡和2-甲基-4,5三亚甲基-4-异噻唑啉-3-酮。生物污垢控制剂还可以是螯合剂，如乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二醇双(b-氨基乙基醚)-四乙酸(EGTA)以及8-羟基喹啉。采用螯合剂并将其准确施加到生物膜的原因是因为螯合剂能够从生物膜中萃取出阳离子，已知这些阳离子如钙交联在胞外聚合物上。众所周知许多螯合剂对微生物是有毒的，它们能引起细胞膜漏损，并使蛋白质变性。可用于本专利技术的水包油乳化液包括水包油微乳化液、水包油粗乳状物以及它们的混合物。可用于本专利技术的乳化剂包括阴离子、阳离子、非离子或两性表面活性剂。合适的阴离子表面活性剂包括分子式为R-SO3M的烷基硫酸盐类，其中R是任何一种脂肪烷基或烷芳基，M是抗衡离子，如Na+、NH+4、Mg++或三乙醇胺；分子式为R-O-(CH2CH2O)nSO3M的醚硫酸盐类，其中R是任何一种脂肪烷基或烷芳基，M是抗衡离子，如Na+、NH+4、Mg++或三乙醇胺，n是环氧乙烷的摩尔数；十二烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、二苯基氧二磺酸盐、烷基萘磺酸盐、磺基琥珀酸盐、磺基琥珀酰胺酸盐、萘甲醛缩聚物、硫脂、磺酰胺、烷基磷酸酯和羧酸烷基醚。可用的阳离子表面活性剂包括咪唑啉类、氯化二烷基季胺类、氯化二烷基苄基季胺类、氧化胺类以及乙氧化胺类。合适的非离子表面活性剂包括链烷醇酰胺类、乙氧化链烷醇酰胺、亚乙基双酰胺、脂肪酸酯类、丙三醇酯类、脱水山梨醇酯类、乙氧化脂肪酸类、乙氧化乙二醇酯类、聚乙烯乙二醇酯类、乙氧化脱水山梨醇酯类、烷基酚乙氧基化物、醇乙氧基化物、三苯乙烯基苯酚乙氧基化物、硫醇乙氧基化物、醇烷氧基化物、环氧乙烷/环氧丙烷(EO/PO)嵌段共聚物、氯封端的乙氧基化物以及逆共聚物。可用的两性表面活性剂包括咪唑啉一乙酸酯、咪唑啉diproprionate、咪唑啉两性磺酸盐、烷基三甲基铵内酯、sultaine、二羟乙基甘氨酸酯、烷基酰氨基propropyl三甲基铵内酯以及氨基丙酸酯。优选地用于处理水介质的水包油乳化液的量大约是百万分之1～2000(ppm)。更优选地，用于处理水介质的水包油乳化液量大约是5～500ppm，其中大约10～100ppm尤其更佳。最好，水包油乳化液包括大约1～70重量％的抗微生物油相和大约1～25重量％的乳化剂，乳化液与水相平衡。可将水包油乳化液连续或者缓慢投放到水介质中。在本专利技术的一个实施方式中，抗微生物油相是非水相液态生物污垢控制剂，根据它们的溶解度，将乳化剂溶解在水或抗微生物油相中，由此制备乳化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制水介质中生物污垢的方法，包括用有效微生物污垢控制量的含有抗微生物油相和至少一种乳化剂的水包油乳化液，对水介质进行处理。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨曙龙，MV恩齐恩，MM吴，WM麦科伊，
申请(专利权)人：纳尔科化学公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]