CN101595358B - 用于生产稳定的氧化性抗微生物剂的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于生产氧化性抗微生物剂的装置。该装置可以用作远程生产系统或可以是现场生产系统，在前一系统中，产物被储存使用，而在后一系统中，产物可以与待处理的系统流体连接。该系统的优选产物是氯胺，用此装置可以制造呈稳定形式的氯胺。

Description

用于生产稳定的氧化性抗微生物剂的装置
版权公告
本专利文献的一部分公开内容包含或可能包含受版权保护的材料。版权所有人不反对任何人以专利和商标局的专利文件或记录中显示的准确形式来影印复制专利文献或专利公开内容，但是以其他方式保留所有的、无论是什么版权。
技术领域
本发明涉及生产稳定的氧化性抗微生物剂(oxidizing biocide)和所述生产中使用的装置。本发明具有装置的若干实施方案，但本发明存在两个主要的实施方案，现场生产和远程生产(remote production)。氧化性抗微生物剂呈更稳定形式的事实允许对其进行生产、储存和运输。本发明证明了用于制造作为稳定的氧化性抗微生物剂的一个示例的稳定且官能化的氯胺的装置，这允许氯胺作为抗微生物剂的组合物使用在水处理系统和多种其他处理系统中而不会迅速降解。
背景
此处描述的本发明涉及用于生产生物淤积控制剂的装置。本发明的基础是一种提供了反应物组合物和使用浓缩的反应物进行生产的条件以将两种液体溶液从它们原本的化学形式转化成另一种化学形式并改变抗微生物性能的装置。
放眼全球，存在许多不同类型的工业用水系统。工业用水系统的存在使得可以进行必要的化学、机械和生物过程以达到期望的结果。即使用目前可利用的最好的水处理程序处理过的工业用水系统中可能都会存在淤积。基于此专利申请的目的，“淤积(fouling)”被定义为“表面上的任何无机物质或有机物质的沉积物”
如果这些工业用水系统并不因为控制微生物淤积而进行处理的话，那么它们将会被严重淤积。淤积对工业用水系统产生不利的影响。例如，严重的矿物垢(无机物质)将会积聚在水接触表面上且任何地方都被结垢，这将成为微生物生长的理想环境。
多种机理会产生淤积，包括空气传播的和水传播的以及水形成的污染物的沉积、水停滞、工艺泄漏和其他因素。如果允许继续发生，那么系统可能遭受工作效率的降低、设备失效的过早出现、生产率的损失、产品质量的损失以及微生物淤积带来的与健康相关的风险的提升。
淤积还可能因为微生物污染而发生。工业用水系统中的微生物污染的来源很多，且可能包括，但不限于，空气传播的污染物、补充水、工艺泄漏和未适当净化的设备。这些微生物可以在用水系统的任何润湿的或半润湿的表面上形成微生物群落。一旦这些微生物种群存在于散装水中，水中存在的超过99％的微生物将会以微生物膜的形式存在于所有的表面上。
随着微生物群落在表面上扩展，由微生物分泌的胞外多聚物有助于形成生物膜。这些生物膜是复杂的生态系统，其建立了一种浓缩培养基的方式并为生长提供保护。生物膜可以加速结垢、腐蚀以及其他淤积过程。生物膜不但会促使系统效率的降低，而且还会为可能包括病原菌的微生物增殖提供极佳的环境。因此，尽可能最大程度地减少生物膜和其他淤积过程是非常重要的，以使过程的效率最大，并使由水传播的病原体引起的与健康有关的风险最小。
好几种因素引起了生物淤积的问题并控制其程度。水温；水pH；有机和无机培养基，生长条件，诸如好氧性条件和厌氧性条件，在一些情况下，光照的存在或不存在等都可能会起到重要的作用。这些因素还有助于决定什么类型的微生物有可能会存在于用水系统中。
正如较早前的描述，生物淤积可引起不期望的过程干扰，且因此必须受到控制。许多不同的方法可被用于控制工业过程中的生物淤积。最常用的方法是将抗微生物化合物施用到工艺水中。所施用的抗微生物剂本质上可以是氧化性的或非氧化性的。由于诸如经济和环境关注的若干不同的因素，因此优选氧化性抗微生物剂。诸如氯气、次氯酸、溴衍生的抗微生物剂以及其他氧化性抗微生物剂被广泛地用于处理工业用水系统。
建立氧化性抗微生物剂有效性的一个因素是在水基体内存在将会构成“需氯量”或氧化性抗微生物剂需求量的组分。“需氯量”界定为被水中的物质还原或以其他方式转变成氯的惰性形式的氯的量。消耗氯的物质包括，但不限于，微生物、有机分子、氨和氨基衍生物；硫化物、氰化物、可氧化的阳离子、淀粉、糖、油、类似阻垢剂和腐蚀抑制剂的水处理添加剂等。水中和生物膜上的微生物的生长促进了水的需氯量和待处理的系统的需氯量。在含有高需氯量的水中，包括浓粘液中，认为常规的氧化性抗微生物剂是低效的。对这种水来说，通常推荐非氧化性抗微生物剂。
氯胺是有效的，且通常用在诸如氯的氧化性抗微生物剂存在高需求量的条件下，或在从“氧化性”抗微生物剂的存在中获益的条件下。家庭用水系统逐渐地用氯胺来进行处理。通常在游离氯与水中存在的或添加到水中的氨反应时形成氯胺。已经记录了许多不同的生产氯胺的方法。氯和氮源之间的反应的某些关键的参数确定了所产生的抗微生物化合物的稳定性、功效。前述方法也依靠预先形成反应物的稀释溶液，然后使反应物结合来产生氯胺溶液。反应物是铵盐(硫酸盐、溴化物或氯化物)形式的胺源和气体或与碱土金属(Na或Ca)结合的形式的Cl供体(氯供体)。而且，所述方法依靠通过添加高pH的反应物或通过单独添加苛性溶液来控制反应混合物的pH。因而，所产生的消毒剂必须立即被供给到待处理的系统中，这是因为消毒剂降解得非常快。消毒剂溶液在待处理的系统外部产生，然后被供给到用于处理的含水系统中。在前述用于处理液体以控制生物淤积的生产方法中，会出现显著的问题，这是因为活性抗微生物成分不是化学稳定的并且迅速分解，从而导致pH的快速降低。此抗微生物成分的迅速退化造成功效的损失。还观察到，活性抗微生物成分的pH从未＞8.0，这是因为抗微生物组分的迅速分解(参考US5976386)。
概述
本发明描述了下面的关键方面：
1.一种合适地制备稳定的氧化性抗微生物剂的装置。
2.一种能够以远程生产或现场生产的方式生产氧化性抗微生物剂的装置。
3.一种生产稳定的氧化性抗微生物剂的方法，该方法无需在结合各反应组分之前稀释各反应组分。
4.所生产的稳定的氧化性抗微生物剂是氯胺。
附图说明
图1是装置的一个实施方案的示意图。
图2是装置的另一个实施方案的示意图。
详细描述
通过参考下面的附图可以更好地理解前述内容，下面的附图期望阐释用于实施本发明的方法，而并不期望限制本发明的范围。
本发明涉及用于生产稳定的氧化性抗微生物剂的装置10，其包括第一给料管线12、第二给料管线14、第三给料管线15、搅拌器16和产物出口17。本发明的第三管线15用于将反应介质(reaction means)和反应物供给到装置中以生产稳定的氧化性抗微生物剂。第三给料管线15用于反应介质，其优选是水且更优选是系统的驱动水。驱动水可以从用氧化性抗微生物剂处理的工艺中得到。
在本发明的另一个实施方案中，用于产生稳定的氧化性抗微生物剂的装置10包括第一给料管线12、第二给料管线14、搅拌器16和产物出口17。第一给料管线12和第二给料管线14用于输送反应物，反应物用于产生稳定的氧化性抗微生物剂。本发明的各实施方案共同包含下面的各部件，因此下面的描述与所有的实施方案有关。
本发明的搅拌器16优选是管线内的混合器(inline mixer)，该混合器更优选是静态的。本发明的产物出口17直接连接到待处理的工艺以提供氧化性抗微生物剂的现场生产或可以连接存储设备以储存氧化性抗微生物剂供日后使用。本发明还可以使产物出口17与待处理的工艺流体连接，以提供氧化性抗微生物剂的现场生产。
用装置10生产的优选的稳定的抗微生物剂是稳定的氯胺。用于生产稳定的氯胺的反应物通过第一给料管线12和第二给料管线14，该反应物是浓缩的氯源和浓缩的胺源。
应该理解，对此处描述的目前优选的实施方案所做的各种变化和修改对本领域的技术人员来说将是明显的。可以做出这样的变化和修改而并不偏离本发明的范围且不会削弱其预期的范围。因此，期望这样的变化和修改由所附的权利要求覆盖。

Claims (15)

1.一种用于生产稳定的氧化性抗微生物剂的装置，其包括：
(i)第一给料管线，所述第一给料管线用于输送浓缩的氯源，
(ii)第二给料管线，所述第二给料管线用于输送浓缩的胺源，
(iii)第三给料管线，所述第三给料管线用于输送作为反应介质的水，
(iv)搅拌器，以及
(v)产物出口，
其中所述第一给料管线和所述第二给料管线给料入所述第三给料管线，且其中所述第三给料管线给料入所述搅拌器。
2.如权利要求1所述的装置，其中，所述反应介质也是系统的驱动水。
3.如权利要求2所述的装置，其中，所述驱动水从用所述氧化性抗微生物剂处理的工艺中得到。
4.如权利要求1所述的装置，其中，所述搅拌器是管线内的混合器。
5.如权利要求4所述的装置，其中，所述管线内的混合器是静态的。
6.如权利要求3所述的装置，其中，所述产物出口直接连接到待处理的所述工艺，以提供所述氧化性抗微生物剂的现场生产。
7.如权利要求2所述的装置，其中，所述产物出口与存储设备流体连接。
8.如权利要求2所述的装置，其中，所述产物出口与待处理的工艺流体连接，以提供所述氧化性抗微生物剂的现场生产。
9.如权利要求1所述的装置，其中，所述稳定的氧化性抗微生物剂是氯胺。
10.一种用于生产稳定的氧化性抗微生物剂的装置，其包括：
(i)第一给料管线，所述第一给料管线用于输送浓缩的氯源，
(ii)第二给料管线，所述第二给料管线用于输送浓缩的胺源，
(iii)搅拌器，以及
(iv)稳定的氧化性抗微生物剂出口，
其中，所述浓缩的氯源和浓缩的胺源从所述第一给料管线和所述第二给料管线无需稀释给料入所述搅拌器。
11.如权利要求10所述的装置，其中，所述搅拌器是管线内的混合器。
12.如权利要求11所述的装置，其中，所述管线内的混合器是静态的。
13.如权利要求11所述的装置，其中，所述稳定的氧化性抗微生物剂出口与存储设备流体连接。
14.如权利要求11所述的装置，其中，所述稳定的氧化性抗微生物剂出口与待处理的工艺流体连接。
15.如权利要求14所述的装置，其中，所述稳定的氧化性抗微生物剂是氯胺。
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