CN107846900B - 用于水基系统处理的螯合碱产物和制备碱产物的方法 - Google Patents

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Abstract

通过在流程管线中向水加入无水液态氨和第一部分硫酸形成混合流体，制备碱产物流体。可使混合流体冷却，并可向混合流体加入第二部分硫酸，以生成碱产物流体。碱产物流体可包括作为螯合化合物的分子化合物。分子化合物可具有式：((NH4)2SO4)a·(H2SO4)b·(H2O)c·(NH4HSO4)x。在式中，a可在1和5之间，b可在1和5之间，c可在1和5之间，x可在1和10之间。

Description

用于水基系统处理的螯合碱产物和制备碱产物的方法
发明背景
1. 发明领域
本发明涉及用于多种水基处理系统的碱产物。更具体地讲，本发明涉及带有具有所选式的螯合化合物的碱产物流体，制备具有螯合化合物的碱产物流体的方法，和由碱产物流体制成的最终产物的应用。
2. 相关技术描述
碱产物(如螯合剂)已与硫酸铜混合用于水基处理系统的不同用途。Sorber的美国专利4,564,504，如本文完全阐述一样通过引用结合到本文中，公开用水、氨和硫酸产生新酸的早期方法(“Sorber法”)。Sorber法包括其中硫酸缓慢混到氨水溶液的桶混分批方法。Sorber法在敞开的桶中进行，由于涉及反应的极端放热性质，是危险的。Sorber法可称为“冷法”，因为减慢混合，以避免产生过热和/或发生爆炸。
改善“冷法”(Sorber法)已有数种尝试。这些尝试的实例发现于Cummins的美国专利5,989,595、Cummins的美国专利6,242,011、Cummins的美国专利RE41,109和Cummins的美国专利8,012,511，各专利如本文完全阐述一样通过引用结合到本文中。另外，还尝试了涉及使用高压和高压DC直流的桶混法。
发明概述
在某些实施方案中，螯合化合物具有式((NH4)2SO4)a·(H2SO4)b·(H2O)c·(NH4HSO4)x，其中a在1和5之间，b在1和5之间，c在1和5之间，x在1和10之间。在某些实施方案中，螯合化合物具有式((NH4)2SO4)a·(H2SO4)b·(H2O)c·(NH4HSO4)x，其中a为至少1，b为至少1，c为至少1，x在1和10之间。在一些实施方案中，分子化合物包括以下元素组成：约3%和约6%之间的氢、约10%和约15%之间的氮、约25%和约30%之间的硫和约52%和约60%之间的氧。在一些实施方案中，在与水混合时，螯合化合物具有低于约2的pH。在某些实施方案中，螯合流体包括在水溶液中的多种螯合化合物，螯合化合物具有式((NH4)2SO4)a·(H2SO4)b·(H2O)c·(NH4HSO4)x，其中在多种螯合化合物中a在1和5之间，在多种螯合化合物中b在1和5之间，在多种螯合化合物中c在1和5之间，在多种螯合化合物中x在1和10之间。
在某些实施方案中，制备碱产物流体的方法包括：使水流动通过流程管线；在流程管线中向水加入和混合无水液态氨和第一部分硫酸，以形成混合流体；由混合流体流动通过热交换器冷却混合流体；并向混合流体加入第二部分硫酸，以生成碱产物流体，其中第二部分硫酸以重量计大于第一部分硫酸。在某些实施方案中，通过以下方法生成螯合化合物：在流程管线中向流动水加入和混合无水液态氨和第一部分硫酸，以形成混合流体；由混合流体流动通过热交换器冷却混合流体；并向混合流体加入第二部分硫酸，以生成包含分子化合物的碱产物流体，其中第二部分硫酸以重量计大于第一部分硫酸。
在某些实施方案中，水处理溶液包含具有式((NH4)2SO4)a·(H2SO4)b·(H2O)c·(NH4HSO4)x的螯合化合物，其中a在1和5之间，b在1和5之间，c在1和5之间，x在1和10之间；金属盐；和水。在某些实施方案中，一种制备水处理溶液的方法包括：将金属盐加到碱产物流体和水，其中碱产物流体包含具有式((NH4)2SO4)a·(H2SO4)b·(H2O)c·(NH4HSO4)x的螯合化合物，其中a在1和5之间，b在1和5之间，c在1和5之间，x在1和10之间。在某些实施方案中，一种处理水的方法包括：向需要处理的水加入水处理溶液，水处理溶液包含金属盐和具有式((NH4)2SO4)a·(H2SO4)b·(H2O)c·(NH4HSO4)x的螯合化合物，其中a在1和5之间，b在1和5之间，c在1和5之间，x在1和10之间。
在某些实施方案中，一种农业处理溶液包含具有式((NH4)2SO4)a·(H2SO4)b·(H2O)c·(NH4HSO4)x的螯合化合物，其中a在1和5之间，b在1和5之间，c在1和5之间，x在1和10之间；一种或多种金属盐；和水。在某些实施方案中，一种制备农业处理溶液的方法包括：将一种或多种金属盐加到碱产物流体和水，其中碱产物流体包含：具有式((NH4)2SO4)a·(H2SO4)b·(H2O)c·(NH4HSO4)x的螯合化合物，其中a在1和5之间，b在1和5之间，c在1和5之间，x在1和10之间。在某些实施方案中，一种处理农产品的方法包括：向农作物加入农业处理溶液，农业处理溶液包含一种或多种金属盐和具有式((NH4)2SO4)a·(H2SO4)b·(H2O)c·(NH4HSO4)x的螯合化合物，其中a在1和5之间，b在1和5之间，c在1和5之间，x在1和10之间。
附图简述
通过参考目前优选但仍为说明性的本发明的实施方案的以下详述并结合附图，将更完全地理解本发明的方法和装置的特征和优点，其中：
图1描绘制备碱产物流体的实施方案的流程系统的实施方案的示意图。
图2描绘第一子系统的实施方案的详细示意图。
图3描绘第二子系统的实施方案的详细示意图。
图4描绘第三子系统的实施方案的详细示意图。
图5描绘第四子系统的实施方案的详细示意图。
图6描绘第五子系统的实施方案的详细示意图。
图7描绘水罐的实施方案的实例。
图8描绘无水液态氨瓶的实施方案的实例。
图9描绘酸罐的实施方案的实例。
图10描绘酸罐的另一个实施方案的实例。
图11描绘启动罐的实施方案的实例。
图12A-F描绘孔流混合器和静态混合器的不同混合器结构。
图13描绘用于碱产物流体的UV吸光度-波长的绘图。
图14描绘使用SE-HPLC的碱产物流体的210nm色谱图。
图15描绘碱产物与硫酸氢铵((NH4)HSO4)比较的红外(IR)光谱图。
图16描绘碱产物与硫酸氢铵((NH4)HSO4)和硫酸铵((NH4)2SO4)比较的X射线衍射分析(XRD)光谱图。
图17描绘碱产物流体的飞行时间质谱(TOFMS)。
图18描绘铜扩散检验装置的侧视图。
图19描绘在管中具有水的管的横截面端视图。
图20描绘关于本文所述螯合铜(表示为ESL-Cu)和硫酸铜(表示为CuSO4)在30cm取样位置的铜浓度-时间绘图。
图21描绘在72小时保持时间后ESL-Cu和CuSO4的表面扩散分布。
图22描绘在72小时保持时间后ESL-Cu和CuSO4的底部浓度扩散分布。
图23描绘使用从碱产物流体生成的最终产物和三种其它产物制剂，在复制或生长中25%减少(IC25)和50%减少(IC50)的抑制浓度。
图24描绘对于图23中描绘的不同抑制浓度和制剂，来自96小时抑制试验的总铜和溶解铜的平均差。
图25描绘对于由碱产物流体制成的最终产物的不同浓度(浓度表示为铜当量浓度)的死亡率百分数与暴露天数。
图26描绘在暴露于最终产物不同处理24小时后白纹伊蚊幼虫的平均死亡率。
虽然本公开容许各种修改和替代形式，但其具体实施方案通过实例在附图中显示，并将在本文中详细描述。然而，应了解，附图和详述不旨在使本公开限于说明的具体形式，相反，旨在覆盖落在附加权利要求限定的本公开精神和范围内的所有修改、相当和替代。本文所用标题只是为了组织目的，而不用于限制描述的范围。如整个本申请中所用，词“可”以许可意义(即，指有可能)而非强制意义(即，指必须)使用。类似地，词“包括”意味包括但不限于。另外，如本说明书和附加权利要求书中所用，单数形式“一”和“所述”包括单数和复数讨论对象，除非本文另外清楚地规定。另外，在整个本申请中，词“可”以许可意义(即，有可能、能够)而非强制意义(即，指必须)使用。词语“包括”及其衍生词意味“包括但不限于”。词语“连接”指直接或间接连接。
本公开的范围包括本文所述的任何特征或特征的组合(明确或暗示)或其任何概括，无论是否缓解本文提出的任何或所有问题。因此，在进行本申请(或要求其优先权的申请)期间可对任何这些特征组合构想新权利要求。具体地讲，关于附加权利要求，从属权利要求的特征可与独立权利要求的特征组合，且从相应独立权利要求的特征可以任何适合方式而不只在附加权利要求列举的具体组合中组合。
实施方案详述
包括以下实施例用于说明优选实施方案。本领域的技术人员应了解，以下实施例中公开的技术代表发明人发现在所公开实施方案实施中很好发挥作用的技术，因此，可认为构成其实施的优选方式。然而，本领域的技术人员鉴于本公开应理解，很多变化可在所公开具体实施方案中作出，在不脱离所公开实施方案的精神和范围下仍得到相似或类似结果。
本说明书包括对“一个实施方案”或“实施方案”的提述。短语“在一个实施方案中”或“在实施方案中”的出现不必指相同实施方案，尽管一般涵盖包括任何特征组合的实施方案，除非在本文中明确否认。具体特征、结构或特性可以与本公开一致的任何适合方式组合。
螯合为金属离子与作为较大分子一部分的至少两个非金属离子键合的类型。本文所用金属离子与螯合分子的键合可包括任何离子键或原子吸引(例如，氢键)类型。本文所用螯合剂可包括能够与一个或多个金属离子形成稳定络合物的有机或无机分子或分子聚集体或有序分子装配。
图1描绘制备碱产物流体的实施方案的流程系统的实施方案的示意图。在某些实施方案中，流程系统50包括子系统100、200、300、400和500。图2-6描绘子系统100、200、300、400和500的实施方案的详细示意图。子系统100、200、300、400和500可结合产生具有所需性质的碱产物流体。
图2描绘子系统100的实施方案的详细示意图。子系统100可以为水和无水液态氨(NH3)混合系统。在某些实施方案中，子系统100包括水罐102和氨瓶104。氨瓶104可以为无水液态氨瓶。水罐102可以为具有所需容量的储水罐。例如，水罐102可具有约300加仑容量。图7描绘水罐102的实施方案的实例。如图2中所示，水罐102提供水进入水管线106。在一些实施方案中，在108加入水和/或与在流程系统50启动期间在子系统500的启动罐504(在图6中显示)中收集的一些另外物质(例如，氨和/或硫酸)混合的水。
可用泵110控制水流通过水管线106。泵110可以为例如计量泵或变频驱动泵。在一些实施方案中，泵110为在约15Hz和约55Hz之间频率工作的变频驱动泵。在某些实施方案中，水流速以所需流速控制。例如，水流速可在约0.5gpm(加仑/分钟)和约3gpm之间。在一些实施方案中，水流速在约0.65gpm和约2.5gpm之间。可调节水流速，以提供产物从系统50的不同所需输出速率。
氨瓶104可以为设计用于无水液态氨的压力瓶。图8描绘氨瓶104的实施方案的实例。氨瓶104可具有例如140 lbs重量。可用天平105监测氨瓶104的重量。如图2中所示，氨瓶104可提供无水液态氨进入氨管线112。可用位于氨管线112上的热交换器114冷却无水液态氨。热交换器114可以为例如使冷却流体从冷却器117循环以冷却流经热交换器的无水液态氨的热交换器。在某些实施方案中，冷却器117使在低于约18℉温度的冷却流体循环，以使氨在升高的压力(例如，高于大气压的压力)保持为液态氨。
可用位于氨管线上的阀113控制通过氨管线112的氨流。阀113可以为例如针阀。在一些实施方案中，无水液态氨的流速在约3gph (加仑/小时)和约15gph之间。在一些实施方案中，无水液态氨的流速在约3gph和约6gph之间或约3gph和约5gph之间。氨管线112中氨的压力可用压力调节器115控制。压力调节器115可以为例如前馈压力调节器。在一些实施方案中，氨压力为约60psig。在约60psig压力，需要热交换器114将氨冷却到约43℉温度，以保持氨为液态氨。可根据期望或需要调节来自冷却器117的氨压力和/或冷却流体温度，以保证流动通过热交换器114的氨保持为液态氨。在一些实施方案中，使氨管线112隔热，以保持氨处于液态(例如，防止氨在氨管线中沸腾)。
在某些实施方案中，使氨管线112中的液态氨与来自水管线106的水在接头116结合，结合的氨/水流体进入流程管线118。使用液态氨(代替氨气)抑制氨、硫酸和水之间的反应产物的闪蒸。在某些实施方案中，水和氨以所需重量比结合。例如，在一些实施方案中，水和氨以约15.6:1(水:氨)重量比结合。在一些实施方案中，水与氨的重量比在约10:1和约20:1之间，在约12:1和约18:1之间，或在约14:1和16:1之间。
流程管线118可提供氨/水流体到子系统200，如图3中所示。图3描绘子系统200的实施方案的详细示意图。子系统200可以为第一反应器系统。在某些实施方案中，用子系统200使氨/水流体与小(第一)部分硫酸(H2SO4)反应。
硫酸可储存在酸罐202中。图9描绘酸罐202的实施方案的实例。酸罐202可以为具有所需容量的储酸罐。例如，酸罐202可具有约120加仑容量。如图3中所示，酸罐202提供酸(例如，硫酸)进入酸管线204。可用泵206控制酸流通过酸管线204。泵206可以为例如计量泵或变频驱动泵。在一些实施方案中，泵206为在约15Hz和约55Hz之间频率工作的变频驱动泵。
酸管线204可与流程管线118在接头208连接，以将酸加到氨/水流体。在一些实施方案中，酸管线204中的酸具有约200ml/min和约1200ml/min之间、约500ml/min和约1200ml/min之间或约600ml/min和约1000ml/min之间的流速。在某些实施方案中，酸以所需重量比加到氨/水流体。例如，在一些实施方案中，氨/水流体与酸重量比为约7.2:1。在一些实施方案中，氨/水流体与酸重量比在约5:1和约9:1之间，在约6:1和约8:1之间，或在约6.5:1和7.5:1之间。
然后，结合的酸/氨/水流体可流动通过混合器210。混合器210可以为例如静态混合器。酸、氨和水的混合流体可流出混合器210，并提供到子系统300，如图4中所示。在某些实施方案中，控制混合器210中的结合的酸/氨/水流体的pH。例如，可控制混合器210中的结合的酸/氨/水流体的pH在约pH 1和约pH 9之间。
图4描绘子系统300的实施方案的详细示意图。子系统300可以为热交换器系统。在某些实施方案中，子系统300包括与流程管线118一起在线内的热交换器302。在混合流体流动通过热交换器时，热交换器302可冷却混合流体。在氨/水流体与硫酸混合放热时，可能需要冷却混合流体。可使冷却流体304循环通过热交换器304，以冷却混合流体。在某些实施方案中，冷却流体304为水。在一些实施方案中，冷却流体304在最高约65℉温度进入热交换器302，并在至少约5gpm (加仑/分钟)流速循环通过热交换器。
在某些实施方案中，热交换器302使混合流体冷却至少约50℉，至少约75℉，或至少约150℉。例如，热交换器302可使混合流体从约200℉温度冷却到约75℉温度。
在一些实施方案中，将脉冲阻尼器306连接到热交换器302下游的流程管线118。在脉冲阻尼器306后，流程管线118可将(经冷却)混合流体提供到子系统400，如图5中所示。图5描绘子系统400的实施方案的详细示意图。子系统400可以为第二反应器系统。在某些实施方案中，用子系统400将另外的硫酸(例如，第二部分硫酸)加到混合流体并反应。
硫酸可储存在酸罐402中。图10描绘酸罐402的实施方案的实例。酸罐402可以为具有所需容量的储酸罐。例如，酸罐402可具有约500加仑容量。如图5中所示，酸罐402提供酸(例如，硫酸)进入酸管线404。可用泵406控制酸流通过酸管线406。泵406可以为例如计量泵或变频驱动泵。在一些实施方案中，泵406为在约15Hz和约55Hz之间频率工作的变频驱动泵。
酸管线404可与流程管线118在接头408连接，以将另外的酸加到混合流体。在一些实施方案中，酸管线404中的酸具有约1000ml/min和约5000ml/min之间、约1100ml/min和约4900ml/min之间或约1200ml/min和约4800ml/min之间的流速。新混合流体然后可流动通过混合器410。在某些实施方案中，新混合流体具有约0的pH。混合器410可以为例如静态混合器。酸、氨和水的混合流体可流出混合器410，并提供到子系统500，如图6中所示。
在某些实施方案中，如图5中所示，在流体流动通过流程管线118时，用阀412控制混合流体的压力。在阀412控制压力可控制流程管线118中的压力(例如，在阀412调节压力调节在子系统100-400中的系统压力)。阀412可以为例如针阀。在一些实施方案中，在子系统200 (显示于图3中)和/或子系统400(显示于图5)中开始加硫酸后，用阀412调节系统压力。在某些实施方案中，系统压力在约40psig和约80psig之间。也可根据需要或期望使用其它系统压力。
在某些实施方案中，在子系统400 (显示于图5中)加入的另外(第二)部分硫酸大于在子系统200中加入的(第一)部分硫酸。例如，第二部分硫酸与第一部分硫酸的重量比为约6:1。在一些实施方案中，第二部分硫酸与第一部分硫酸的重量比在约2:1和约7:1之间，在约3:1和约6:1之间，或在约3.5:1和约5.5:1之间。
图6描绘子系统500的实施方案的详细示意图。子系统500可以为产物系统。在某些实施方案中，子系统500包括产物罐502和启动罐504。产物罐502可以为具有所需容量的储罐。例如，产物罐502可具有约20000加仑容量。可用产物罐502收集通过系统50产生的碱产物流体(例如，在加入第二部分硫酸后产生的混合流体)。
图11描绘启动罐504的实施方案的实例。如图1和6中所示，可用启动罐504在系统50启动阶段期间收集流体。系统50的启动阶段可以为产生具有所需性质的碱产物流体之前的阶段。例如，系统50的启动阶段可包括在第二部分硫酸加到在子系统400的混合流体之前的阶段，如图5中所示。因此，系统50的启动阶段可包括用于使水和/或氨达到所需压力和/或流速而不加入任何硫酸的时间(阶段)。加入第一部分硫酸(在图3所绘的子系统200中)也可以为启动阶段的部分和第二部分硫酸加到混合流体(在图5所绘的子系统400中)的任何坡升部分(例如，在系统中存在稳定(稳态)条件之前加入第二部分的坡升)。
由于在这些时间期间不产生所需碱产物流体，可收集在启动阶段期间产生的流体，并储存在启动罐504。在一些实施方案中，在启动罐504储存的流体循环进入在子系统100中在108的水管线106，如图2中所示。例如，可将在加入任何硫酸之前收集的流体(例如，水和氨流体)提供进入水管线106，并用作用于系统50的水/氨进料的部分。在一些实施方案中，排放在启动罐504储存的流体。
在启动阶段结束后，图6中所示子系统500中的产物流可从启动罐504切换到产物罐502。在切换罐之间的流动后，可能需要调节系统中的压力，以使系统返回到稳定(稳态)条件。
在某些实施方案中，在系统50中在一个或多个位置监测温度、压力和/或pH水平。可在系统50中用沿着流程管线118和/或其它管线(例如，水管线和/或酸管线)的传感器监测温度、压力、流速和/或pH水平。例如，可用温度传感器52监测温度，可用压力传感器54监测压力，可用流速传感器56(例如，质量流量控制器)监测流速，可用pH监测器58监测pH水平，如图1-6中所示。可用来自这些传感器的数据监测和/或控制系统50的操作。
如上所示，可用系统50从水、氨和硫酸的混合物制备碱产物流体。在某些实施方案中，系统50以所需输出制备碱产物流体，并将碱产物流体储存/收集在产物罐502中。例如，系统50可在稳态(稳定)条件下(例如，在第二部分硫酸正加到混合流体时的稳态条件下)产生约1gpm (加仑/分钟)和约4gpm之间的碱产物流体。通过调节系统的一个或多个性质，可通过系统50产生其它所需输出的碱产物流体。可调节的性质包括但不限于水、氨和/或硫酸的流速、压力、pH和温度。在一些实施方案中，也可能需要调节管、罐、阀等的大小，以从系统50产生不同所需输出。
在某些实施方案中，用孔流混合器代替或连同混合器210(描绘于图3中)在图2和3中分别描绘的子系统100和200中提供在水、氨和第一部分硫酸之间不同混合。例如，可线内提供孔流混合器，以在一个流体注入另一个流体期间或之后混合流体。在一些实施方案中，孔流混合器的大小和/或位置随着图3中所绘混合器210(例如，静态混合器)的大小、位置和/或数量改变而改变。孔流混合器和/或静态混合器的数量、大小和/或位置的改变可提供通过系统50产生的碱产物流体的不同的期望性质。
图12A-F描绘适用于在系统50中提供碱产物流体的不同性质的孔流混合器和静态混合器的不同混合器结构。图12A描绘其中紧接着在水(来自水管线106)与氨(来自氨管线112)结合之后和在硫酸(来自酸管线204)加到水/氨混合物之前在流程管线118中布置的孔流混合器600的混合器结构。孔流混合器600可以为例如0.3”孔流混合器。图12B描绘图12A中混合器结构的变型，其中紧接着在加入硫酸后流程管线118中布置的第二孔流混合器600’。另外，静态混合器210和210’在第二孔流混合器600’后布置。第二孔流混合器600’可以为例如0.4”孔流混合器。静态混合器210可以为3元件静态混合器，而静态混合器210’可以为5元件静态混合器。
图12C描绘图12B中混合器结构的变型，其中第一孔流混合器600被去除且现在在与硫酸相同位置注入氨(从氨管线112)(例如，对于氨使用长注射器)。图12D描绘图12C中混合器结构的变型，其中用短长度注射器在与硫酸相同位置注入氨(从氨管线112)。图12E描绘图12D中混合器结构的变型，其中利用短长度注射器在硫酸下游注入氨(从氨管线112)。图12F描绘图12E中混合器结构的变型，其中在第一静态混合器210下游注入氨(从氨管线112)且无孔流混合器。
通过系统50及其以上在图1-12实施方案中所述相关方法制备的碱产物流体为与其它水、氨和硫酸基金属螯合剂比较显示改善性质的金属螯合剂。例如，在一些实施方案中，通过系统50制备的碱产物流体可具有UV吸光度，尽管组分流体(例如，水、氨和硫酸)自身有很小甚至没有UV吸收。在某些实施方案中，碱产物流体具有在254nm至少约0.75的UV吸光度。在一些实施方案中，碱产物流体具有在254nm至少约0.7、在254nm至少约0.8、在254nm至少约0.85、在254nm至少约1或在254nm至少约1.5的UV吸光度。在某些实施方案中，碱产物流体具有在约200nm和约300nm之间波长范围至少约0.5的UV吸光度。在一些实施方案中，碱产物流体具有在约200nm和约300nm之间波长范围至少约0.6、至少约0.7或至少约0.75的UV吸光度。
由于碱产物流体中硫酸铵、硫酸氢铵、硫酸和/或水的分子化合物簇集，碱产物流体可具有UV吸收性质。在某些实施方案中，分子化合物簇具有各种(多种)大小。图13描绘用于碱产物流体的UV吸光度-波长的绘图。多种大小可在多种波长产生UV吸收，如图13中所示。硫酸铵、硫酸氢铵和硫酸的实例在Joseph W. DePalma et al. (2012): Structureand Energetics of Nanometer Size Clusters of Sulfuric Acid with Ammonia andDimethylamine(硫酸与氨和二甲胺的纳米尺寸簇的结构和能量学), The Journal ofPhysical Chemistry, 116, 1030-1040中给出，所述文献如本文完全阐述一样通过引用结合到本文中。
对碱产物流体进行水性尺寸排阻高效液相色谱(SE-HPLC)检验，以分离碱产物流体中的组分。图14描绘使用SE-HPLC的碱产物流体的210nm色谱图。如图14中所示，碱产物流体色谱图具有5个不同峰，显示在碱产物流体中存在不同分子量结构。这些不同分子量结构可能是由于碱产物流体中的簇集。
图15描绘碱产物与硫酸氢铵((NH4)HSO4)比较的红外(IR)光谱图。曲线700为硫酸氢铵粉末的IR光谱。曲线702为固体碱产物的IR光谱。可使固体碱产物从碱产物流体分离(例如，使碱产物流体脱水形成固体碱产物)。对固体和液体样品利用Smart iTR，在NicoletiS50-FT-IR分光光度计上得到IR光谱。如图15中所示，碱产物流体的图线702包括硫酸氢铵的数个IR带特征。
固相产物的元素分析显示，在碱产物中只存在氮、氧、硫和氢。表1显示碱产物的元素分析质量百分数与关于碱产物的可能组分(硫酸氢铵、硫酸铵、硫酸和水)的元素质量百分数：
表1
元素 碱产物 (NH<sub>4</sub>)HSO<sub>4</sub> (NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> H<sub>2</sub>O
氢 4.70% 4.38% 6.10% 2.06% 11.19%
氮 14.80% 12.17% 21.20% -- --
硫 26.55% 27.85% 24.26% 32.69% --
氧 53.95% 55.60% 48.43% 65.25% 88.81%
如表1中所示，碱产物流体的元素质量百分数不匹配与任何可能组分相关的元素质量百分数。因此，碱产物流体可能为具有不同量这些可能组分的化合物。
也对固体碱产物进行X射线光电子能谱(XPS)，以证明元素分析的结果。使用Physical Electronics 5800多分析工具，对碱产物进行XPS。测量扫描以1.6eV分辨率步距和187.85eV通过能量进行。在23.5eV通过能量和0.1eV步距获取高分辨谱。用低能分散电子束中和样品，并用C 1s外来碳在284.8 eV使高分辨谱位移到该峰，作为“标准”。表2显示XPS分析的原子百分数结果。
表2
Figure DEST_PATH_IMAGE002
如表2中所示，XPS数据证明在碱产物中只存在氮、氧和硫(与氢)的分析结果。XPS也显示，在碱产物中的基本所有氮处于-3氧化态(氨中氮的氧化态)，在碱产物中的基本所有硫处于+6氧化态(硫酸盐/硫酸氢盐中硫的氧化态)。
图16描绘固体碱产物与硫酸氢铵((NH4)HSO4)和硫酸铵((NH4)2SO4)比较的X射线衍射分析(XRD)光谱图。图线704为硫酸氢铵的XRD谱。图线706为碱产物流体的XRD谱。图线708为硫酸铵的XRD谱。图线706，虽然具有与曲线704和708相同的一些峰，但也包括在其它图线中未发现的其它峰。因此，图16中所示的XRD谱表明碱产物流体不是硫酸氢铵或硫酸铵。
图17描绘碱产物流体的飞行时间质谱(TOFMS)。使用购自Waters的Q-TofPremier，用MassLynx 4.1软件控制采集和数据分析，用纳米ESI MS进行TOFMS。碱产物流体样品原样注入，并在正离子和负离子两个模式(V模式)分析。源参数为：正离子模式，毛细管0.1-1 kV，取样锥74V，抽取锥3.6V，离子引导2.5V。如图17中所示，从碱产物流体分裂出多个硫酸氢铵单元，这可表示硫酸氢铵单元数可在碱产物流体中的化合物之间变化。
基于以上试验数据，碱产物流体可包括具有不同量硫酸铵、硫酸氢铵、硫酸和水的分子化合物，且分子化合物处于簇型结构。因此，碱产物流体中的分子化合物可描述为硫酸铵、硫酸氢铵、硫酸和水的簇集结合。在某些实施方案中，碱产物流体中的分子化合物由下式描述：((NH4)2SO4)a·(H2SO4)b·(H2O)c·(NH4HSO4)x，其中a、b、c和x根据分子化合物的簇大小在碱产物流体中的分子化合物之间变化。在某些实施方案中，对于在碱产物流体中的分子化合物，a为至少1，b为至少1，c为至少1，x为至少1。在某些实施方案中，a在1和5之间，b在1和5之间，c在1和5之间，x在1和10之间。在一些实施方案中，a在1和3之间，b在1和3之间，c在1和3之间，x在1和6之间。在一个实施方案中，碱产物流体包括具有下式的分子化合物：((NH4)2SO4)1·(H2SO4)1·(H2O)1·(NH4HSO4)x；其中x在1和6之间。
在某些实施方案中，碱产物流体中的分子化合物具有下式：((NH4)2SO4)a·(H2SO4)b·(H2O)c·(NH4HSO4)x；其中氢的质量百分数在约3%和约6%之间，氮的质量百分数在约10%和约15%之间，硫的质量百分数在约25%重量和约30%之间，氧的质量百分数在约52%和约60%之间。在这些实施方案中，对于分子化合物，a为至少1，b为至少1，c为至少1，x为至少1。在一些实施方案中，碱产物流体中的分子化合物具有下式：((NH4)2SO4)a·(H2SO4)b·(H2O)c·(NH4HSO4)x；其中氢的质量百分数在约4%和约5%之间，氮的质量百分数在约11%和约15%之间，硫的质量百分数在约26%重量和约28%之间，氧的质量百分数在约53%和约57%之间。在一个实施方案中，碱产物流体中的分子化合物具有下式：((NH4)2SO4)a·(H2SO4)b·(H2O)c·(NH4HSO4)x；其中氢的质量百分数为约4.7%，氮的质量百分数为约14.8%，硫的质量百分数为约26.5%重量，氧的质量百分数为约54%。
上述分子化合物可以为用于碱产物流体中金属盐(例如，铜盐)的螯合化合物(例如，分子化合物为金属螯合剂)。如以上试验数据证明，在碱产物流体中具有这种分子化合物可改善系统50产生的碱产物流体的性质。例如，在一些实施方案中，分子化合物可提高加到碱产物流体的铜和/或其它金属在水中的扩散速率。在一些实施方案中，分子化合物可改善加到碱产物流体时铜和/或其它金属跨细胞膜的传输。改善传输可提高从碱产物流体生成的最终产物中金属(例如，铜)的生物利用率和/或反应性。提高生物利用率和/或反应性可提高从碱产物流体生成的最终产物的效率。提高最终产物的效率可允许用较小剂量最终产物达到所需效果(例如，在水性系统中不同处理的希望效果)。另外，与传统螯合剂不同，具有分子化合物的碱产物流体不伴随金属或金属盐加到碱产物流体产生热。不产生热可以是碱产物流体中不存在任何配位化学反应性的指示。
使用具有上述分子化合物的碱产物流体，用扩散检验装置评价铜在水中的扩散效率。图18描绘铜扩散检验装置的侧视图。检验装置800包括管802。管802为在各管端上布置PVC端盖804的PVC管。管802具有10.16cm内径，和158.75cm端到端长。
用孔口806向管802加入样品和从管收集样品。孔口806为隔开30cm的10mm直径开口。孔口806’最接近管802的末端，并离管的末端4.375cm。管802水平，用12.0L水填充，并在检验前稳定48小时。水温度为24.5℃至26.5℃。在初步研究中得到的结果证明，第一取样点(例如，离加入位置30cm)，提供关于试验流体扩散动力学的最有用信息。通过在各研究结束比较所有取样位置的浓度，评价分散效率。
在稳定阶段后，将适合体积试验流体加到管802。在装置800中评价两种试验流体。第一试验流体为通过将五水硫酸铜加到系统50产生的碱产物流体生成的最终产物。第一试验流体具有202.7μL未稀释体积，并且具有以重量计5%铜。第二试验流体具有用五水硫酸铜与反渗透水制备的5%重量铜，通过每100mL溶液加20μL 93%硫酸酸化。第二试验流体具有212.4μL未稀释体积。
然后，在选择的培养时间后收集样品。培养时间不包括外部水混合(例如，管802为静态水系统)。通过在气候控制室保持检验装置在25±1℃使通过热流的混合最大限度地减小。通过微量吸移管从低于水表面2.5cm收集样品。在检验结束，还从高于水底部0.5cm收集样品。图19描绘显示样品收集位置810和812的在管中具有水808的管802的横截面端视图。位置810用于通过微量吸移管从低于水808的表面2.5cm收集样品。位置812用于在研究结束从高于水808的底部0.5cm收集样品。
图20描绘关于本文所述螯合铜(表示为ESL-Cu)和硫酸铜(表示为CuSO4)在30cm取样位置的铜浓度-时间绘图。图21描绘关于第一试验流体在72小时保持时间时间后ESL-Cu和CuSO4的表面扩散特性相对于距加入点的距离。图22描绘在72小时保持时间后ESL-Cu和CuSO4的底部浓度扩散特性。如图20-22中所示，在ESL-Cu处理水中的铜比在CuSO4处理水中的铜更快、更均匀分散，且处于更高浓度。
在某些实施方案中，从碱产物流体生成的最终产物可显示在水检验中改善的抑制效果。图23描绘使用从碱产物流体生成的最终产物和三种其它产物制剂，在复制或生长中25%减少(IC25)和50%减少(IC50)的抑制浓度。点150A (IC25)和150B (IC50)是关于从系统50产生的碱产物流体生成的最终产物。
点152A (IC25)和152B (IC50)是关于将88g五水硫酸铜和水的溶液加到12g合成制剂生成的产物。通过将硫酸铵(72.4克)溶入蒸馏水(275.3克)，然后在冷却下缓慢加入98%硫酸(230.4克)，在硫酸加入期间保持最高温度到118℉，制备合成制剂。这种合成制剂产生类似于“冷法”金属螯合剂的产物。
点154A (IC25)和154B (IC50)是关于将88g五水硫酸铜和水的溶液加到12gSorber Acid酸(上述酸)生成的产物。点156A (IC25)和156B (IC50)是关于将20g五水硫酸铜加到80g蒸馏水生成的产物。
如图23中所示，从碱产物流体产生的最终产物(点150A, 150B)显示与其它产物制剂(例如，其它金属螯合剂)比较改善的抑制效果。图24描绘对于图23中描绘的不同抑制浓度和制剂从96小时抑制试验总铜和溶解铜的差平均。如图24中所示，从碱产物流体产生的最终产物(点150A, 150B)显示在抑制试验期间增加靶物质摄入铜。
在某些实施方案中，通过系统50及其以上在图1-12实施方案中所述相关方法制备的碱产物流体在水溶液中时(例如，在碱产物流体包括与水混合的分子化合物时)具有低pH(一般约0)。在某些实施方案中，碱产物流体在与水混合时具有最高约2的pH。在一些实施方案中，碱产物流体在与水混合时具有约0和约2之间或约0.4和约1之间的pH。在某些实施方案中，使固体碱产物(或粉末状碱产物)从碱产物流体分离(例如，使碱产物流体脱水形成固体碱产物)。在一些实施方案中，当碱产物流体的pH在约0.4和约1之间时，使固体碱产物从碱产物流体分离。可使固体碱产物重新水合(例如，加水)，以重组碱产物流体而不影响最初碱产物流体的性质(例如，在分离固体碱产物之前的碱产物流体)。在与水混合时碱产物流体低pH的情况下，固体碱产物和/或碱产物流体可能对皮肤没有剧烈毒性，并可用于水基处理系统。
碱产物流体具有某些期望性质，在与一种或多种其它产物结合时，这些性质提供用于在水基系统中各种处理的期性质。例如，碱产物流体可与五水硫酸铜(CuSO4·5H2O)和水结合生成最终产物。在某些实施方案中，通过五水硫酸铜和水以近似0.3:1比例结合，然后使那种混合物与碱产物流体以近似7.33:1比例结合，生成最终产物。在硫酸铜和水加到碱产物流体后，所得最终产物可具有约57μg/μL(约4.8%重量铜)的铜浓度。在一些实施方案中，最终产物具有约5%和约15%重量之间的碱产物流体。例如，最终产物可具有约12%重量碱产物流体。最终产物可用于水基处理系统，例如但不限于游泳池、废水池、蓄水池、装饰喷泉、冷却水、灌溉渠、观赏湖、池塘、污水池、水库、高尔夫球场上的水景、储水池、滞留池、天然和人工湖、集水区、港湾、溪和河流、生活和/或工业水处理系统、斑马贝治理系统、农业水处理系统(例如，控制鲎虫)和灌溉管线(例如，保持滴灌管线开放和无藻类和细菌)。
在某些实施方案中，用碱产物流体制备控制有害软体动物或双壳类(如斑马贝和贻贝)、甲壳类和生物污染性无脊椎动物的最终产物。通过将硫酸铜和水加到碱产物流体，可生成最终产物。最终产物可放在软体动物侵扰的场所或防止软体动物侵扰的区域。在一些实施方案中，将最终产物应用到开放水域，如湖、池塘或水库，应用于流动水，如管线，应用于封闭系统，如冷却系统或灭火系统。最终产物的效率可取决于环境水条件，例如但不限于温度、碱度、硬度和总有机碳(TOC)。
对于开放水处理，最终产物可直接应用于要处理的水体。在一些实施方案中，最终产物应用于水表面，并使其分散。由于通过碱产物流体提供的高扩散速率，金属或金属盐可很容易在滞(静)水系统中分散。在一些实施方案中，通过软管、泵、扩散器等将最终产物引到特定位置(例如，位于或接近管输入)。
对于流动水处理，可将最终产物连续供入流动水或供到流动水上。在成贝或稚贝已存在时(对其可能需要较高剂量)，可用最终产物作为治理措施，或作为预防措施抑制拓殖。对于封闭系统，最终产物可直接施加到系统中的水源(例如，水源或供水罐或水库)。
为了治理贝类，可将最终产物以“致死浓度”(例如，在特定时间段提供约100%贝类死亡率的浓度)提供到水系统。先前试验已显示用其它铜基处理治理贝类在0.5mg/1(500ppb)铜当量水平低效。这些先前试验说明于Ashlie Waiters et al. (2012):Effectiveness of EarthTec® for killing invasive quagga mussels (Dreissenarostriformis bugensis) and preventing their colonization in the WesternUnited States(在美国西部用EarthTec®杀伤侵入性贻贝和预防其拓殖的效率),Biofouling: The Journal of Bioadhesion and Biofilm Research, 29:1, 21-28;和Renata Claudi M.Sc. et al., “Efficacy of Copper Based Algaecides for Controlof Quagga and Zebra Mussels”(铜基杀藻剂控制贻贝和斑马贝的效力), January,2014，二者均如本文完全阐述一样通过引用结合到本文中。
然而，从通过系统50产生的碱产物流体制成的最终产物在较低铜当量水平显示致死效力。图25描绘对于由系统50产生的碱产物流体制成的最终产物的不同浓度(浓度表示为铜当量浓度)的贝死亡率百分数与暴露天数。如图25中所示，最终产物显示对于低至57ppb (0.057mg/1)铜当量水平在少于10天的完全死亡率。可用1ppm最终产物浓度得到57ppb铜当量水平。
在一些情况下，最终产物可显示对于低至26ppb铜当量水平在较长时间(例如20-30天)的死亡率。由于湖水位变化和在管线流中随之发生的中断，关于图25中所示26ppb的数据在早期终止(在80%死亡率)。然而，相信可用26ppb铜当量水平在正常夏季温度达到完全死亡率。在图25中所示铜当量水平(例如，低于约171ppb铜当量水平)对贝类的治理可允许最终产物作为对氯或控制软体动物所用其它治理的可行替代。
在一些实施方案中，控制软体动物所用的最终产物由固体碱产物生成。例如，可使通过系统产生的碱产物流体脱水成固体或粉末状碱产物。在一些实施方案中，如上所述，当碱产物流体的pH在约0.4和约1之间时，使碱产物流体脱水成固体或粉末状碱产物。可将水加到固体碱产物，以重新水合和重新液化碱产物。在一些实施方案中，使固体碱产物形成固体形状，例如冰球状。在一些实施方案中，使粉末状碱产物与硫酸铜粉末混合。粉末状碱产物和硫酸铜混合物可形成固体形状，或者用计量输送系统输送到处理场所。然后，在加到水时(例如，要对软体动物进行处理的水)，粉末状碱产物和硫酸铜混合物可活化(重新水合)。
在一些实施方案中，用碱产物流体制备用于从饮用水(例如，城市饮用水)去除有味道和气味的化合物和/或微生物的最终产物。可能最终用于饮用水的水中藻华的一般结果是生成两种化合物：土臭素和甲基异冰片(MIB)。土臭素和MIB，在ppt(万亿分之一)范围浓度可使水有难闻的泥土味道和/或气味。对味道和气味的当前处理选项包括高氯剂量(这有生成致癌氯副产物的问题)和粉末状活性炭(可能昂贵)。
为了去除味道和/或气味用最终产物处理水可能不涉及在最终产物中利用铜的机制。从水去除味道和/或气味可能是由于在碱产物流体和因此在最终产物中发现的UV吸收化合物。在一些实施方案中，最终产物以1ppm剂量水平提供，这得到约57ppb铜当量水平。可根据需要使用其它剂量水平，和/或最终产物可根据需要具有不同(例如较低)的铜浓度。
在一些实施方案中，用碱产物流体制备用于控制和/或消除水系统中微生物的最终产物。例如，可用最终产物控制和/或消除热交换器、金属加工流体、反渗透水处理、油气田注入、压裂、采出水、来自井和储层的油气、脱气塔、油气作业和运输系统、油气分离系统和储罐、油气管线、气体容器、抽水马桶、游泳池、家庭排水、家庭地面、加工设备、污水系统、废水和处理系统、其它工业过程水、锅炉系统、压舱水和设备、管道、管和这些系统中的其它表面中的微生物。
在一些实施方案中，用碱产物流体制备用作杀蚊剂(例如，“杀蚊药”)的最终产物。已知硫酸铜杀蚊。然而，达到有效铜(II)离子剂量用于杀蚊可能需要显著量硫酸铜，且大部分硫酸铜(约90%)可能最终进入非反应性固体，如在湖或水库底部的污泥。图26描绘在暴露于最终产物不同处理24小时后白纹伊蚊幼虫的平均死亡率。柱160为对照组(仅水)的24小时死亡率，而柱162-176为在相应柱下所列最终产物剂量的24小时死亡率。柱160、162、164、166、168、170和172表示在加入表面活性剂时的死亡率。柱174和176表示无表面活性剂的死亡率。
如图26中所示，约0.28ml/gal(具有约4.5ppm铜当量)最终产物剂量速率显示约80%的24小时死亡率，如柱172所示。较低剂量(例如，0.07ml/gal (1.2 ppm铜))可得到约10%的24小时死亡率，如柱170所示。然而，图26中所示剂量速率可能不适合实际应用。然而，图26中所示数据不表明除蚊可能为时间依赖性(例如，总铜摄入依赖性)，而不是浓度依赖性。因此，在一些实施方案中，最终产物可以相对较低浓度(例如，最多约0.25ppm铜当量)提供到水体。最终产物可长时间留在水体中，以除去或扰乱水体中蚊的生命周期。
在一些实施方案中，用碱产物流体制备用作游泳池杀菌剂的最终产物。氯是用于游泳池最广泛使用的杀菌剂。氯以外唯一EPA认可的杀菌剂为使用双胍的系统，以商品名BACQUACIL®销售(www.bacquacil.com)。没有其它铜基产品显示EPA认可的用作游泳池杀菌剂的效力。在一些实施方案中，最终产物以保持约0.25ppm和约1.0ppm之间铜浓度的水平投入游泳池。在一些实施方案中，由与硫酸铜粉末混合的固体(或粉末状)碱产物形成最终产物。可使固体碱产物和硫酸铜混合物形成固体形状，或者用计量输送系统输送到游泳池。在加到游泳池水时，固体碱产物和硫酸铜混合物可活化(重新水合)。
在一些实施方案中，用碱产物流体制备用作杀藻剂的最终产物。可用铜作为初级抗藻活性成分。然而，有某些藻种类不充分响应单独的铜。例如，不可用单独铜基产物充分控制黑藻。在一些实施方案中，最终产物包括加入铜以外的不同金属，以靶向特定藻株和/或提供宽谱产品。例如，可将例如但不限于银或锌金属加到最终产物，作为铜的附加或代替铜。
在一些实施方案中，用碱产物流体制备用于微量营养素输送的最终产物(例如，用于增加农作物营养值的农业处理溶液)。碱产物流体可具有改善的螯合性质，包括在溶液中保持金属或金属盐，同时也提供金属或金属盐被植物或作物摄入。由于这些改善性质，可在具有类似于在市场中发现用于传统螯合剂(如EDTA)的组成的农业处理溶液制剂中使用碱产物流体。例如，一种农业处理溶液制剂可包括作为9%锌溶液具有碱产物流体的最终产物。该制剂可用作叶面施加微量营养素，并且可以每英亩约1至2夸脱的速率施用于作物，例如玉米、大豆和稻米。叶面施加方法包括与杀虫剂混合并将其空中喷雾，在传统枢轴灌溉器中加到灌溉水，或直接作为稀水溶液施加，或与杀虫剂通过车载喷雾装置混合。在一些实施方案中，最终产物包括含锌、镁、锰、硒、钼、硼、铁、钴和铜的混合物，以提供宽谱微量营养素施用。宽谱微量营养素施用可施用于一般用EDTA处理的农作物，如玉米和大豆。由于碱产物流体的改善螯合性质，用于微量营养素输送的最终产物可提供比EDTA更高的微量营养素摄入。
微量营养素输送的说明性实例为将络合到本文详述的螯合剂的锌(Zn)通过叶面施加输送到生长的植物。在此实例中，试验设计是分别对五个参数10次重复4个处理的随机完全设计：(1)总叶绿素，通过测定荧光；(2)总类胡萝卜素，通过在有机溶剂萃取后测定吸光度；(3)电子传输速率，通过测定光吸收和荧光法；(4)膜渗漏，通过测定电解质浓度变化；和(5)锌的叶组织浓度，通过在硝酸中消解样品，随后进行原子吸收分光光度法。在盛蕾期(squaring)后以每周间隔收集叶片样品。使棉植物(陆地棉(Gossypium hirsutum L.))在气候控制室分别在14/10小时、30/20℃昼夜循环生长。使单独植物在包含营养物缺乏盆栽土的48个3升盆中生长。关于营养和生长管理，植物接受相同处理，直至盛蕾期。在盛蕾期时，进行第一轮测定，并用成行排列的植物通过CO2背包型喷雾器喷雾处理。在返回到气候控制室之前允许喷至干燥，以最大限度地减少由于叶面接触导致处理的交叉污染。然后，利用通过不加Zn的无锌霍格兰溶液提供的营养物使植物生长另外2至3星期，用于以下处理：ESL-Zn(碱产物流体溶液)、硫酸锌和低锌。霍格兰溶液的元素组成如下：N 210 mg/L、K 235mg/L、Ca 200 mg/L、P 31 mg/L、S 64 mg/L、Mg 48 mg/L、B 0.5 mg/L、Fe 1至5 mg/L、Mn0.5 mg/L、Zn 0.05 mg/L、Cu 0.02 mg/L和Mo 0.01 mg/L。四种处理和说明为(1) “对照”(无叶面喷加Zn)；(2) “低Zn” (无叶面喷加，使霍格兰溶液的Zn浓度减至0.025mg/L；(3)“ZnSO4” (叶面喷雾1%溶液当量[例如，在100加仑H2O中8 lbs.的36% ZnSO4]，以15加仑/英亩；和(4) “ESL-Zn” (叶面喷雾1%溶液当量[例如，在100加仑H2O中8 lbs.的36% ZnSO4]，以15加仑/英亩)。四种处理的结果显示于表3中。
表3
Figure DEST_PATH_IMAGE004
如表3中所示，在施加后第一星期内，用锌补充处理的叶组织内的叶绿素增加。然而，与硫酸锌标准补充比较，ESL-Zn产品保持更大组织浓度进入第二星期。分析表明，用锌补充处理的叶组织能够增加其总类胡萝卜素浓度。同样，在施加后第一星期内，用锌补充处理的叶组织内的叶绿素增加。然而，与硫酸锌标准补充比较，ESL-Zn产品保持更大组织浓度进入第二星期。结果证明锌补充刺激产生类胡萝卜素。然而，在施加后两个星期，在锌补充处理中类胡萝卜素浓度显著减小，尽管ESL-Zn产品与硫酸锌比较保持更大浓度。较高ETR(电子传输速率)值表明光合作用的更大相对速率。在施加前第一个星期内，植物具有很相似的值，其中要用硫酸锌处理植物具有略大的速率。然而，在施加后并进入第二个星期，ETR速率趋异。与其它处理比较，ESL-Zn处理的植物具有最高速率。显示为百分数差的较大量膜渗漏，表明叶组织保持膜结构的能力变小。分析表明，硫酸锌处理和ESL-Zn处理补充二者均减小膜渗漏百分数。然而，与硫酸锌处理比较，用ESL-Zn处理的叶片保持更大渗漏控制进入第二星期。在叶组织浓度下降低于20ppm时，一般在棉中出现锌缺乏。在施加当天，所有处理值均高于缺乏水平。在施加后一星期，硫酸锌处理和ESL-Zn处理二者均显著增加组织锌水平。到施加后第二个星期，在硫酸锌处理叶片中的Zn浓度已减小，但ESL-Zn处理叶片中的浓度接近其它处理中的两倍大。
在一些实施方案中，用碱产物流体制备用作化合物跨细胞膜移动的辅助剂的最终产物。例如，用于农作物的除草剂可包括提高除草剂效力的碱产物流体。在一些实施方案中，最终产物用于提高植物或作物施肥的效率。
在一些实施方案中，用碱产物流体制备用于饮用水处理的最终产物。在一些实施方案中，用碱产物流体制备用于从水基系统去除细菌和/或蓝细菌的最终产物。在一些实施方案中，用最终产物帮助预处理水源中的藻类、有机物、细菌和/或蓝细菌。新EPA法规要求地表水处理设备减少用氯以减少产品消毒。由于更快穿透通过细胞壁，最终产物可提供提高的抗菌性质。因此，在一些实施方案中，可在较低浓度下使用最终产物，通过去除大肠杆菌、隐孢子虫和贾第鞭毛虫以在进入公共分配系统之前保持水的细菌控制。使用最终产物可减小氯投料速率，并有助于符合新EPA法规。另外，与用氯的现有处理比较，最终产物可改善处理的经济性。
如表4和5中所示，从通过系统50产生的碱产物流体制成的最终产物显示有效大肠杆菌抑制(例如，杀灭)。
表4：从碱产物流体制成的最终产物的检验结果
Figure DEST_PATH_IMAGE006
表5：从碱产物流体制成的最终产物的计算数据
Figure DEST_PATH_IMAGE008
在一些实施方案中，用碱产物流体制备用作杀真菌剂的最终产物。例如，最终产物可用于温室、野外和住宅及商业场所中植物的真菌控制。在一些实施方案中，用碱产物流体制备用于处理甲壳类动物净化过程所用水和/或处理水产设施中所用水以抑制气味和控制蓝细菌(例如，毒素生产者)的最终产物。在一些实施方案中，用碱产物流体制备用作化合物跨细胞膜移动的辅助剂的最终产物。在一些实施方案中，用碱产物流体制备用于冷霜产品或其它面部或美容产品的最终产物。例如，最终产物可用于皮肤伤口、溃疡或其它外部感染的局部治疗。
虽然以上已描述具体实施方案，但这些具体实施方案不是要限制本公开的范围，即使在那里只关于具体特征描述单个实施方案。在本公开中提供的特征的实例旨在为说明性，而不为限制性，除非另外说明。以上说明旨在覆盖这些替代、修改和等同，这对得益于本公开领域的技术人员显而易见。
应了解，本发明不限于所述的具体系统，具体系统当然可以变化。还应了解，本文所用术语只是为了描述具体实施方案，并不为限制性。如本说明书中所用，单数形式“一”和“所述”包括复数讨论对象，除非本文另外清楚地规定。因此，例如对“阀”的提述包括两个或更多个阀的组合，对“流体”的提述包括流体的混合物。
本公开中所述实施方案不同方面的其它改进和替代实施方案对本领域技术人员显而易见。因此，本详述只应解释为说明性，并且为了教授本领域的技术人员进行实施方案的一般方式。应了解，本文所示和所述的实施方案的形式应作为目前优选的实施方案。可用元素和材料代替本文说明和描述的那些，部件和方法可以反向，可独立利用实施方案的某些特征，在得益于本描述后这些均对本领域技术人员显而易见。可在不脱离以下权利要求的精神和范围的情况下改变本文所述元素。

Claims (25)

1.一种具有下式的螯合化合物：
((NH4)2SO4)a·(H2SO4)b·(H2O)c·(NH4HSO4)x ；
其中a在1和5之间，b在1和5之间，c在1和5之间，和x在1和10之间。
2.权利要求1的螯合化合物，其中所述一种或多种螯合化合物为结晶的；
或者
其中所述一种或多种螯合化合物为吸水的；
或者
其中所述一种或多种螯合化合物能够螯合金属盐，其中所述金属盐包括锌、镁、锰、钼、铁、钴、铜或其组合的盐。
3.权利要求1的螯合化合物，其中所述螯合化合物在与水混合时具有低于2的pH。
4.权利要求1的螯合化合物，其中a为1，b为1，c为1，和x在1和6之间。
5.一种包含根据权利要求1的螯合化合物的螯合流体，其中所述螯合流体包含：
在水溶液中的多种根据权利要求1的螯合化合物；
其中在多种螯合化合物中a在1和5之间变化，在多种螯合化合物中b在1和5之间变化，在多种螯合化合物中c在1和5之间变化，和在多种螯合化合物中x在1和10之间变化。
6.权利要求5的螯合流体，其中所述一种或多种螯合化合物为结晶的；
或者
其中所述一种或多种螯合化合物为吸水的；
或者
其中所述一种或多种螯合化合物能够螯合金属盐，其中所述金属盐包括锌、镁、锰、钼、铁、钴、铜或其组合的盐。
7.权利要求5的螯合流体，其中所述螯合化合物在与水混合时具有低于2的pH。
8.权利要求5的螯合流体，其中a为1，b为1，c为1，和x在1和6之间。
9.一种制备碱产物流体的方法，其中所述流体包含具有式((NH4)2SO4)a·(H2SO4)b·(H2O)c·(NH4HSO4)x的螯合化合物，并且其中a在1和5之间，b在1和5之间，c在1和5之间，和x在1和10之间，所述方法包括：
使水流动通过流程管线；
在流程管线中向水加入和混合无水液态氨和第一部分硫酸，以形成混合流体；
由混合流体流动通过热交换器冷却混合流体；和
向混合流体加入第二部分硫酸，以生成碱产物流体，
其中第二部分硫酸以重量计大于第一部分硫酸。
10.权利要求9的方法，其中所述螯合化合物能够螯合金属盐。
11.权利要求9的方法，其中：
第二部分硫酸与第一部分硫酸的重量比在2:1和7:1之间；
或者
所述方法进一步包括通过在高于大气压的压力冷却氨到低于氨沸点的温度保持氨为液体；
或者
所述方法进一步包括保持流程管线中的压力在40psig和80psig之间；
或者
所述方法进一步包括使碱产物流体与金属盐和水结合形成最终产物。
12.一种水处理溶液，其包含：
根据权利要求1的螯合化合物，其中a在1和5之间，b在1和5之间，c在1和5之间，和x在1和10之间；和
金属盐；和
水。
13.权利要求12的溶液，其中所述金属盐包括锌、镁、锰、钼、铁、钴、铜或其组合的盐；
或者
所述螯合化合物螯合金属盐；
或者
其中所述水处理溶液具有低于2的pH。
14.一种制备水处理溶液的方法，所述方法包括：
将金属盐加到碱产物流体和水，其中碱产物流体包含：
根据权利要求1的螯合化合物，其中a在1和5之间，b在1和5之间，c在1和5之间，和x在1和10之间。
15.权利要求14的方法，其中所述金属盐包括锌、镁、锰、钼、铁、钴、铜或其组合的盐；
或者
所述螯合化合物螯合金属盐；
或者
其中所述水处理溶液具有低于2的pH。
16.一种农业处理溶液，其包含：
根据权利要求1的螯合化合物，其中a在1和5之间，b在1和5之间，c在1和5之间，和x在1和10之间；和
金属盐；和
水。
17.权利要求16的溶液，其中所述金属盐包括锌、镁、锰、钼、铁、钴、铜或其组合的盐；
或者
所述螯合化合物螯合金属盐；
或者
其中所述农业处理溶液具有低于2的pH。
18.一种制备农业处理溶液的方法，所述方法包括：
将金属盐加到碱产物流体和水，其中碱产物流体包含：
根据权利要求1的螯合化合物，其中a在1和5之间，b在1和5之间，c在1和5之间，和x在1和10之间。
19.权利要求18的方法，其中所述金属盐包括锌、镁、锰、钼、铁、钴、铜或其组合的盐；
或者
所述螯合化合物螯合金属盐；
或者
其中所述农业处理溶液具有低于2的pH。
20.一种处理水的方法，所述方法包括：
向需要处理的水加入水处理溶液，水处理溶液包含金属盐和具有下式的螯合化合物：
((NH4)2SO4)a·(H2SO4)b·(H2O)c·(NH4HSO4)x ，
其中a在1和5之间，b在1和5之间，c在1和5之间，和x在1和10之间，其中所述金属盐包括锌、镁、锰、钼、铁、钴、铜或其组合的盐。
21.权利要求20的方法，其中所述水处理溶液控制需要处理的水中的有害软体动物；
或者
其中所述水处理溶液从需要处理的水去除味道和/或气味，需要处理的水为饮用水；
或者
其中所述水处理溶液杀死需要处理的水中的蚊子；
或者
其中所述水处理溶液从需要处理的水去除微生物；
或者
其中所述需要处理的水包括静态水体。
22.权利要求20的方法，其中所述水处理溶液控制需要处理的水中的细菌，所述需要处理的水为游泳池水。
23.权利要求20的方法，其中所述水处理溶液在需要处理的水中用作杀藻剂。
24.一种处理农产品的方法，所述方法包括：
向农作物加入农业处理溶液，农业处理溶液包含一种或多种金属盐和具有下式的螯合化合物：
((NH4)2SO4)a·(H2SO4)b·(H2O)c·(NH4HSO4)x ，其中a在1和5之间，b在1和5之间，c在1和5之间，和x在1和10之间。
25.权利要求24的方法，其中所述金属盐包括锌、镁、锰、钼、铁、钴、铜或其组合的盐；
或者
其中所述农业处理溶液将至少一种金属盐输送到农作物，该至少一种金属盐包括用于农作物的微量营养素；
或者
所述方法进一步包括将农业处理溶液加到除草剂，其中农业处理溶液为用于除草剂的辅助剂；
或者
所述方法进一步包括将农业处理溶液加到肥料，其中农业处理溶液为用于肥料的辅助剂。
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