專利名稱：用于減少表面上的微生物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明領(lǐng)域涉及用于從與系統(tǒng)接觸的表面除去微生物生物膜的方法，所述系統(tǒng)包括但不限于水系統(tǒng)(aqueous system)。更具體地講，本發(fā)明涉及生物分散劑在除去微生物生物膜中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
眾所周知，在任何非無菌水環(huán)境中細(xì)菌附著于表面。在很多工業(yè)中，防止定植或清除生物附著表面的工業(yè)努力花費(fèi)巨大。所述花費(fèi)通常用于包括使用表面活性劑的清潔程序。表面活性劑在水處理程序中常規(guī)施用，作為據(jù)信在除去表面的有機(jī)物質(zhì)、在提高生物殺滅劑功效或在幫助不同殺生劑的水混溶性方面發(fā)揮作用的作用劑。表面活性劑通常亦用于農(nóng)用化學(xué)品商業(yè)，尤其是用于提高除草劑的效力。這通過使用表面活性劑改變所施用液滴的表面積而使其與葉表面的相互作用最大化來實現(xiàn)。有多種表面活性劑實例，其通過在生長目標(biāo)環(huán)境中抑制生物體的總體生長來抑制表面定植。不管是什么種類，當(dāng)以高到足以阻礙細(xì)菌生長的濃度使用時，大部分表面活性劑都抑制表面定植。在水處理工業(yè)中，賦予被淹沒表面以一定程度定植抵抗的最著名的表面活性劑，包括陽離子季胺表面活性劑，其亦作為生物殺滅劑起作用。其它表面活性劑包括以其化學(xué)性質(zhì)歸類為陰離子或非離子的表面活性劑，其起改變表面能量并防止微生物附著于水/表面界面或在該界面生長的作用。然而，甚至相對溫和的非離子或陰離子表面活性劑也可對微生物(例如細(xì)菌、藻類或真菌)表現(xiàn)出毒性作用。介導(dǎo)毒性所需的非離子表面活性劑的濃度通常明顯高于陽離子表面活性劑。另外，表面活性劑越無毒，通常越需要更高的濃度水平來達(dá)到其目的，由此使得它們很不經(jīng)濟(jì)，傾向于形成不想要的高水平泡沫，并在排出到常見接受水體時對非靶標(biāo)水生生物有毒。人們預(yù)期表面定植的無毒防治需要使用高濃度的表面活性劑，這在要處理成千上萬加侖水的水處理工業(yè)中是不可能的。因此，需要可在水處理工業(yè)中使用的表面活性劑， 當(dāng)其被釋放到環(huán)境中時表現(xiàn)出低水平的毒性，并以低劑量有效抑制或除去水系統(tǒng)中的生物膜，由此具有經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢。發(fā)明簡述業(yè)已發(fā)現(xiàn)用于防止或除去與系統(tǒng)(例如但不限于水系統(tǒng))接觸的表面上的微生物生物膜的方法，所述方法包括將有效量的稱為聚環(huán)氧烷烴聚硅氧烷(polyalkyleneoxide polysiloxane)的基于Si的表面活性劑加到系統(tǒng)中，以從系統(tǒng)表面基本上除去微生物生物膜，以便因其極低的排出濃度而使從系統(tǒng)中排出的流出液對非靶標(biāo)水生生物的危險最小化。該產(chǎn)品在這些低濃度下亦產(chǎn)生不穩(wěn)定的泡沫。聚環(huán)氧烷烴聚硅氧烷表現(xiàn)出異常的表面張力降低的特性，在等于或低于常規(guī)的所有基于碳的陰離子和非離子表面活性劑濃度時提供表面張力降低20-30達(dá)因/cm。這種性質(zhì)賦予聚硅氧烷迅速滲入外多糖 (exopolysaccharide)(微生物生物膜)的已知水通道并破壞多糖鍵的能力，所述多糖鍵讓附著的生物質(zhì)錨定到淹沒的固體表面。聚環(huán)氧烷烴聚硅氧烷亦顯示與傳統(tǒng)氧化性或非氧化性生物殺滅劑有極好的相容性?？蓪⑦@些表面活性劑與氧化性生物殺滅劑以及非氧化性生物殺滅劑聯(lián)合使用，以逐出并除去表面釋放的生物膜物質(zhì)，所述氧化性生物殺滅劑例如氯氣、溴、商化乙內(nèi)酰脲、二氧化氯、過氧化氫、臭氧、過硼酸鹽類、高氯酸鹽類、高錳酸鹽類， 所述非氧化性生物殺滅劑例如拌棉醇(bronopol)、異噻唑啉、DBNPA、季銨鹽類、二硫氰基甲烷、十二烷基胍等。這類聯(lián)合處理具有另外的優(yōu)點，因為聚硅氧烷表面活性劑可通過降低生物膜防治所需的生物殺滅劑的量來大大降低生物防治程序的總毒性。另外，由于所需劑量低，也認(rèn)識到其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。在所附權(quán)利要求書中指出表征本發(fā)明特性的各種新穎性特征，構(gòu)成本公開內(nèi)容的部分。當(dāng)然可對本發(fā)明各個組成部分進(jìn)行改變及替換。本發(fā)明權(quán)利也在于所述要素的亞組合及亞系統(tǒng)和使用它們的方法。附圖簡述現(xiàn)在提到附圖，其意欲為例示性而非限制性，其中相同的要素同樣編號，但為了清楚說明起見，沒有在每一個圖中重復(fù)所有編號。

圖1為描述燒杯試驗中生物膜除去效力結(jié)果的圖表。圖2為描述以50ppm水平進(jìn)行的6孔板試驗的生物膜除去結(jié)果的圖表。圖3為描述以50ppm水平進(jìn)行的12孔板試驗的生物膜除去結(jié)果的圖表。發(fā)明說明在整篇說明書及權(quán)利要求中所用的近似(approximating)表述可適用于修飾可獲準(zhǔn)改變但不引起與其有關(guān)的基本功能改變的任何定量描述。因此，由一個或多個術(shù)語 (例如“約”)修飾的值并不限于所規(guī)定的精確值。在至少某些情況下，近似表述可相當(dāng)于測量所述值的儀器的精確度。除非上下文或表述另外指出，否則范圍限制可聯(lián)合和/或互換，并且所述范圍是確定的，包括其中所包括的所有亞范圍。除了在操作實施例中或另外指出的地方外，關(guān)于本說明書及權(quán)利要求書中所用的成分量、反應(yīng)條件等的所有數(shù)值或表述， 應(yīng)理解為在所有情況下都由術(shù)語“約”來修飾。本文所用術(shù)語“包含”、“含有”、“包括”、“包涵”、“具有”、“擁有”或其任何其它變
化說法，意欲包括非排他性的包含。例如，包含一系列要素的過程、方法、物品或設(shè)備不一定僅限于這些要素，而是可包括未明確列出的或為所述過程、方法、物品或設(shè)備固有的其它要
ο在本發(fā)明一個實施方案中，分散劑除去或減少與水系統(tǒng)(例如工業(yè)水系統(tǒng))接觸的表面的微生物粘質(zhì)物，其效果比單獨(dú)用水除去或減少的效果好。微生物粘質(zhì)物包括但不限于代謝細(xì)胞加形成微生物菌落在其中生長的細(xì)胞外物質(zhì)的外多糖。固著(自由漂浮的) 生物可附著到水系統(tǒng)表面，分泌可包括天然表面活性劑的各種外多糖，并逐漸形成相似生物的墊或膜，通常稱其為生物膜。在水系統(tǒng)中應(yīng)該避免所述生物膜，因為其可削弱水系統(tǒng)， 例如但不限于荷有病原體，為引起腐蝕的厭氧生物提供生長生態(tài)位，降低表面各處的傳熱或以本領(lǐng)域已知的其它方式削弱水系統(tǒng)。本發(fā)明實施方案揭示的分散劑除去或減少微生物粘質(zhì)物而不殺傷造成粘附的微生物。因此，本發(fā)明方法具有有益的環(huán)境作用，因為由于其極低的排出濃度其為廢水處理系統(tǒng)或其它排出接受者中存在的非靶標(biāo)水生生物提供最小的危害。另外，本發(fā)明實施方案的分散劑不產(chǎn)生過量的泡沫，而所述過量泡沫在很多水系統(tǒng)中是不可接受的。以本發(fā)明方式處理的水對于排出到接受水流中是更值得接受的，具有更好的水毒性概況。除了產(chǎn)生較少泡沫外，這些基于Si的聚環(huán)氧烷烴聚硅氧烷也不象很多目前所用的基于有機(jī)碳的表面活性劑一樣為微生物提供顯著的營養(yǎng)價值。本發(fā)明實施方案提供用于除去與系統(tǒng)(包括但不限于水系統(tǒng))接觸的表面上的微生物生物膜的方法，所述方法包括將有效量的包含聚環(huán)氧烷烴聚硅氧烷的基于Si的分散劑加到系統(tǒng)中。本發(fā)明中采用的聚環(huán)氧烷烴聚硅氧烷由以下通式來更具體地確定
權(quán)利要求
1.用于除去與系統(tǒng)接觸的表面上的微生物生物膜的方法，所述方法包括將有效量的聚環(huán)氧烷烴聚硅氧烷表面活性劑加到所述系統(tǒng)中。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述系統(tǒng)為水系統(tǒng)。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述聚環(huán)氧烷烴聚硅氧烷表面活性劑以約2ppm-約400ppm的量存在。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述聚環(huán)氧烷烴聚硅氧烷表面活性劑以約20ppm-約 120ppm的量存在。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述聚環(huán)氧烷烴聚硅氧烷表面活性劑以約40ppm-約60ppm的量存在。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述水系統(tǒng)具有約3.5-約10. 5的pH。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述表面活性劑包含約20-約98%重量的聚環(huán)氧烷烴聚硅氧烷。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述表面活性劑包含約40-約60%重量的聚環(huán)氧烷烴聚硅氧烷。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述系統(tǒng)選自商業(yè)和工業(yè)水系統(tǒng)。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述水系統(tǒng)選自敞開式循環(huán)冷卻水塔、單程封閉式冷卻水系統(tǒng)、冷卻水管道、熱交換器、冷凝器、巴氏消毒器、空氣洗滌器、熱交換系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、增濕器、減濕器、水靜壓式殺菌機(jī)、安全和消防水儲存系統(tǒng)、水洗塔、回灌井、包括過濾和澄清器在內(nèi)的進(jìn)水系統(tǒng)。
11.權(quán)利要求1的方法，其中所述系統(tǒng)為廢水處理系統(tǒng)。
12.權(quán)利要求11的方法，其中所述廢水處理系統(tǒng)選自廢水處理罐、水管、過濾床、蒸煮器、澄清器、存貯池、沉淀池、水道、惡臭控制系統(tǒng)和離子交換樹脂床、微孔濾膜、超濾膜和納米濾膜、反向滲透膜和超純水系統(tǒng)、食品及飲料消毒系統(tǒng)。
13.用于除去與系統(tǒng)接觸的表面上的微生物生物膜的方法，所述方法包括將有效量的聚環(huán)氧烷烴聚硅氧烷表面活性劑加到所述系統(tǒng)中，其中所述聚環(huán)氧烷烴聚硅氧烷包含
14.權(quán)利要求13的方法，其中χ具有1的值，η具有3的值，a具有6_9的值，b具有0_3 的值，和a+b具有6-9的值。
15.權(quán)利要求13的方法，其中b具有0的值。
全文摘要
業(yè)已發(fā)現(xiàn)了用于除去與系統(tǒng)(包括但不限于水系統(tǒng))接觸的表面上的微生物生物膜的方法，所述方法包括將有效量的聚環(huán)氧烷烴聚硅氧烷表面活性劑加到水系統(tǒng)中，以從水系統(tǒng)表面大體上除去微生物生物膜，同時由于其在排出時排出濃度極低而對非靶標(biāo)水生生物產(chǎn)生最小的危害。
文檔編號C02F1/50GK102264650SQ200980152845
公開日2011年11月30日 申請日期2009年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者W·K·懷特克特爾, 江娟, 黃旭東 申請人:通用電氣公司