CN113811514B

CN113811514B - 生物膜的除去方法

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Publication number: CN113811514B
Application number: CN202080034904.XA
Authority: CN
Inventors: 细川贤人; 千叶雅史; 山本哲司; 田中孝典
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2020-04-28
Publication date: 2023-09-19
Anticipated expiration: 2040-04-28
Also published as: EP3967664A1; EP3967664A4; WO2020230626A1; KR20220007053A; US20220212966A1; JP2020186228A; CN113811514A

Abstract

本发明涉及一种生物膜的除去方法，其中，使水系系统中形成的包含金属的生物膜与(a)具有羟基自由基生成能力的化合物和(b)还原剂接触。

Description

生物膜的除去方法

技术领域

本发明涉及一种除去水系系统中产生的生物膜的生物膜的除去方法。

背景技术

Biofilm也被称为生物膜或粘质(slime)，通常是指在细菌等微生物附着于物质的表面并增殖时，由微生物产生的多糖、蛋白质及核酸等高分子物质包裹微生物而形成的结构体。如果形成生物膜，则会产生由微生物引起的各种问题，因此，在各种产业领域成为问题。例如，当在食品工厂的配管内形成生物膜时，该生物膜脱落而作为异物混入制品内，或者成为因来自菌的毒素而发生食物中毒的原因。进一步，在金属表面的生物膜形成成为金属腐蚀的原因，促进设备的老化。

一直以来使用利用了水冷式冷却塔的工厂设备、大厦的冷却系统、或冷却池等利用了水介质的系统。在这样的系统中，使用的水的微生物污染是问题。例如，在使用了水冷式冷却塔的冷却系统中，混入到冷却水中的微生物在配管中、特别是在热交换器中形成生物膜。形成于热交换器的生物膜使热交换的效率降低，使冷却系统的电力使用量增加。为了防止生物膜形成，需要定期的水的更换或清扫，但它们使系统的维护成本上升。在水冷式冷却塔等使用冷却水的设备或装置等中，有时也进行在冷却水中添加被称为粘质控制剂的微生物杀菌剂或增殖抑制剂来抑制生物膜，但从安全性、金属配管的腐蚀、药剂成本等观点出发，优选不使用粘质控制剂的处理。

作为对由微生物造成的污染等的对策，以往提出了各种方案。

在日本特表2012-512199号公报中，公开了能够将包含维生素、金属离子、表面活性化合物、及规定的抗微生物性作用物质的消毒-及污染除去剂用于生物膜的分解。

在日本特开2016-102227号公报中，公开了在冷却塔中冷却后的冷却水在热交换器中循环通水，在向该冷却塔供给补给水的冷却水系统中防止生物膜的方法中，除去补给水中的磷酸，并且使用非磷系防蚀剂作为防蚀剂的冷却水系统中的水处理方法。

日本特开2016-035009号公报中，公开了含有1质量％以上且40质量％以下的内烯烃磺酸盐的硬质表面用生物膜除去剂组合物。

在日本特开2018-168097号公报中，公开了含有特定的环状醛化合物和有机溶剂的生物膜形成抑制用组合物。

在日本特表2017-518432号公报中，公开了一种处理方法，其包括使被生物膜影响的表面与表面活性剂氢氧化物的容量摩尔浓度为2～9的规定的水性碱表面活性剂组合物接触的工序。

发明内容

本发明提供一种能够有效地除去包括水冷塔、浴槽配管等与水接触的部件在内的装置、设备等在水系系统中形成的生物膜的生物膜的除去方法。

本发明涉及一种生物膜的除去方法，其中，使水系系统中形成的包含金属的生物膜与(a)具有羟基自由基生成能力的化合物(以下，也称为(a)成分)和(b)还原剂(以下，也称为(b)成分)接触。

根据本发明，可以提供一种能够有效地除去在水系系统中形成的生物膜的生物膜的除去方法。

具体实施方式

本发明的生物膜的除去方法的效果显现机理未必全部被阐明，但认为如下。本发明人等发现，水系系统中的生物膜通过羟基自由基而分解或分散于水中，由此能够有助于从设备除去生物膜。在羟基自由基与设备中形成的生物膜的作用效率中，即使在生物膜表面存在羟基自由基，效率也差，如果能够在形成于设备的生物膜内部广泛地产生羟基自由基，则能够期待高的生物膜除去效率。本发明的(a)成分、(b)成分、进一步(c)成分均为低分子，因此，容易在形成于设备的生物膜内部广泛移动。可知在水系系统中产生的生物膜中，例如起因于向设备原材料或水系系统供给的水的金属离子作为盐、氧化物等不溶于水并蓄积。通过还原剂((b)成分)接近该蓄积的金属离子并进行反应而成为被还原的金属离子(例如Fe³⁺→Fe²⁺)。而且，认为该被还原的金属离子与认为存在于附近的具有羟基自由基生成能力的化合物((a)成分)发生类芬顿反应而生成羟基自由基，将生物膜破碎至能够分解或分散于水中的程度的大小。认为通过类芬顿反应而被氧化的金属离子进一步被(b)成分还原，因此，与(a)成分之间的类芬顿反应连续发生，所以持续地表现出生物膜除去效果。此外，在使用(c)成分的情况下，通过特定结构的有机酸((c)成分)与金属离子形成络合物，存在于生物膜中的不溶化的金属变得更容易水溶化，其结果，在生物膜内能够更均匀地存在金属离子，促进金属离子和(b)成分的还原，因此，来自(a)成分的羟基自由基的生成也被促进，所以认为表现出更高的生物膜除去效果。

如上所述，在本发明的生物膜除去方法中，认为由于利用蓄积在生物膜中的微量的金属离子，因此，通过在生物膜的大范围的场所连续发生的羟基自由基的生成，可以得到高效的生物膜除去效果。需要说明的是，如后述的比较例所示，即使将金属离子与(a)成分和(b)成分一起使用并使其与不含金属离子的生物膜接触，也无法除去生物膜。由此可以推测，为了得到本发明的效果，需要在生物膜中存在金属离子的状态下(a)成分与(b)成分共存来发挥作用。

需要说明的是，本发明的效果并不限定于上述作用机理。

[(a)成分]

(a)成分是具有羟基自由基生成能力的化合物。

作为(a)成分，可以举出通过类芬顿反应生成羟基自由基的化合物。

作为(a)成分，可以举出选自过氧化氢、过碳酸盐和有机过酸中的1种以上的化合物，从获得容易性、经济性和羟基自由基生成能力的观点出发，优选为选自过氧化氢和过碳酸盐中的1种以上的化合物。作为过碳酸盐，可以举出过碳酸钠、过碳酸钾等过碳酸碱金属盐，从获得容易性、经济性和羟基自由基生成能力的观点出发，优选为过碳酸钠。

在本发明中，“类芬顿反应”可以指芬顿反应和铁离子以外的金属种类与过氧化氢的反应所产生的羟基自由基的生成反应(方便起见称为“拟芬顿反应”)。即，在本发明中，“类芬顿反应”可以是包含由铁离子产生的芬顿反应和基于由铁离子以外的金属种类产生的芬顿反应的羟基自由基的生成反应的概念。拟芬顿反应可以是以铁离子以外的金属离子为催化剂从生成羟基自由基的化合物产生羟基自由基的化学反应。

芬顿反应是以二价铁作为催化剂从过氧化氢产生羟基自由基的化学反应。

另一方面，拟芬顿反应是作为金属种类使用已知发生与二价铁同样的反应的金属种类，或者，使用本发明发现的选自元素周期表的第四周期的过渡元素(钪、钛、钒、铬、锰、钴、镍、铜)中的金属种类，作为生成羟基自由基的化合物使用已知与所述金属种类发生与过氧化氢同样的反应的化合物，或者本发明发现的选自过氧化氢、过碳酸盐和有机过酸中的化合物的反应。

[(b)成分]

(b)成分为还原剂。

(b)成分可以是具有金属、例如铁的还原作用的化合物。需要说明的是，本发明的(b)成分带来还原作用的金属表示能够被还原的状态的金属。

作为(b)成分，可以举出选自以下的(b-1)～(b-4)中的1种以上的化合物。

(b-1)具有烯二醇结构的化合物：例如抗坏血酸或其盐、从天然物中提取的维生素C、鞣酸、异抗坏血酸或其盐；

(b-2)羟胺：例如N,N-二乙基羟胺；

(b-3)酚类还原剂：例如没食子酸、甲基氢醌、二甲基氢醌、三甲基氢醌、叔丁基氢醌、甲氧基氢醌、氯氢醌；

(b-4)其他还原剂：抗坏血酸衍生物或其盐、连二亚硫酸盐、焦亚硫酸盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫代硫酸盐、二氧化硫脲。

作为这些化合物的盐，可以举出钠、钾等碱金属盐、钙盐等碱土金属盐。

作为(b)成分，从提高获取容易性及生物膜的除去效果(以下也称为生物膜除去性)的观点出发，优选抗坏血酸或其盐、从天然物中提取的维生素C，更优选抗坏血酸或其盐。

[(c)成分]

在本发明中，从生物膜除去效果进一步提高的观点出发，优选与(a)成分及(b)成分一起使(c)第一解离常数(以下，称为pKa1)为1.2以上4.6以下的一元或二元的有机酸或其盐((c)成分)与生物膜接触。上述有机酸或其盐中，具有还原作用的化合物作为(b)成分进行处理。

从生物膜除去性的观点出发，(c)成分的pKa1优选为1.8以上，更优选为2.5以上，并且，优选为3.9以下，更优选为3.3以下。

从生物膜除去性的观点出发，(c)成分的有机酸的分子量例如可以为70以上、进一步为75以上、进一步为95以上，并且为200以下、进一步为180以下、进一步为165以下、进一步为160以下。从生物膜除去性的观点出发，(c)成分的有机酸的碳原子数优选为2以上，并且优选为8以下，更优选为6以下，进一步优选为4以下。从生物膜除去性的观点出发，(c)成分的有机酸优选为羧酸，更优选为单羧酸或二羧酸。

作为(c)成分，可以举出选自分子量为70以上且200以下、进一步为180以下的碳原子数为2或3的羟基单羧酸、分子量为70以上且200以下、进一步为180以下的碳原子数为3或4的二羧酸、分子量为70以上且200以下的碳原子数为5以上且8以下的羟基羧酸、及它们的盐中的1种以上的有机酸或其盐。

作为分子量为70以上且200以下的碳原子数为2或3的羟基单羧酸，可以举出乙醇酸(pKa1：3.83、Mw：76.1)、乳酸(pKa1：3.86、Mw：90.1)、3-羟基丙酸(pKa1：4.5、Mw：90.1)。

作为分子量为70以上且200以下的碳原子数为3或4的二羧酸，可以举出酒石酸(pKa1：2.98、Mw：150.1)、富马酸(pKa1：3.02、Mw：116.1)、马来酸(pKa1：1.92、Mw：116.1)、苹果酸(pKa1：3.4、Mw：134.1)、琥珀酸(pKa1：4.19、Mw：118.1)、丙二酸(pKa1：2.9、Mw：104.1)。

作为分子量为70以上且200以下的碳原子数为5以上且8以下的羟基羧酸，可以举出葡萄糖酸(pKa1：3.86，Mw：196)。

从生物膜除去性的观点出发，(c)成分优选为选自丙二酸、苹果酸、3-羟基丙酸、琥珀酸、乳酸、酒石酸、乙醇酸、马来酸、富马酸、葡萄糖酸、及它们的盐中的1种以上的有机酸或其盐。

从生物膜除去性的观点出发，(c)成分更优选为选自酒石酸、富马酸、马来酸、葡萄糖酸、及它们的盐中的1种以上的有机酸或其盐。

作为(c)成分的有机酸的盐，可以举出钠、钾等碱金属盐、钙等碱土金属盐。

[生物膜的除去方法]

在本发明的生物膜的除去方法中，使(a)成分、(b)成分、以及根据需要的(c)成分与水系系统中形成的包含金属的生物膜接触。在本发明中，优选使含有(a)成分、(b)成分和水的液体组合物与所述生物膜接触。所述液体组合物优选进一步含有(c)成分。

在所述液体组合物中，从生物膜除去性的观点出发，(a)成分的浓度的上限值和下限值例如可以从50ppm以上、进一步60ppm以上、进一步80ppm以上、而且50000ppm以下、进一步30000ppm以下、进一步10000ppm以下、进一步5000ppm以下、进一步3000ppm以下、进一步1000ppm以下、进一步600ppm以下、进一步500ppm以下中选择组合来设定。

从生物膜除去性的观点出发，所述液体组合物中的(b)成分的浓度的上限值和下限值可以从例如50ppm以上、进一步60ppm以上、进一步80ppm以上、而且5000ppm以下、进一步3000ppm以下、进一步1000ppm以下、进一步600ppm以下、进一步500ppm以下中选择组合来设定。

在使用(c)成分的情况下，从生物膜除去性的观点出发，所述液体组合物中的(c)成分的浓度的上限值和下限值可以从例如50ppm以上、进一步60ppm以上、进一步80ppm以上、而且5000ppm以下、进一步3000ppm以下、进一步1000ppm以下、进一步600ppm以下、进一步500ppm以下中选择组合来设定。

在本发明中，从生物膜除去性的观点出发，优选使(a)成分和(b)成分以(a)成分/(b)成分计为0.01以上、进一步优选为0.1以上，并且为100以下、进一步优选为10以下、进一步优选为9.5以下、进一步优选为4.5以下、进一步优选为1.5以下、进一步优选为0.5以下的质量比进行接触。

在使用所述液体组合物的情况下，从生物膜除去性的观点出发，该组合物中的(a)成分的浓度与(b)成分的浓度的质量比即(a)/(b)优选为0.01以上，更优选为0.1以上，并且，优选为100以下，更优选为10以下，进一步优选为9.5以下，更进一步优选为4.5以下，更进一步优选为1.5以下，更进一步优选为0.5以下。

在本发明中，从生物膜除去性的观点出发，优选使(a)成分和(c)成分以(a)成分/(c)成分计为0.01以上、更优选为0.1以上、并且为100以下、进一步优选为10以下的质量比接触。

在使用所述液体组合物的情况下，从生物膜除去性的观点出发，该组合物中的(a)成分的浓度与(c)成分的浓度的质量比即(a)/(c)优选为0.01以上，更优选为0.1以上，并且，优选为100以下，更优选为10以下。

在本发明中，从生物膜除去性的观点出发，优选使(b)成分和(c)成分以(b)成分/(c)成分计为0.01以上、进一步优选为0.1以上、并且为100以下、进一步优选为10以下的质量比接触。

在使用所述液体组合物的情况下，从生物膜除去性的观点出发，该组合物中的(b)成分的浓度与(c)成分的浓度的质量比即(b)/(c)优选为0.01以上，更优选为0.1以上，并且，优选为100以下，更优选为10以下。

在本发明中，即使与生物膜接触的表面活性剂少量也显示出优异的生物膜除去效果。从满足不引起起泡造成的气蚀等不良情况的设备管理、经济性、生物膜除去性的观点出发，所述液体组合物中表面活性剂的浓度例如可以小于100ppm、进一步为50ppm以下、进一步为10ppm以下、进一步为0ppm。所述液体组合物可以实质上不含有表面活性剂。在此，实质上不含有表面活性剂是指表面活性剂的浓度为上述范围。

所述液体组合物可以不含有或实质上不含有参与类芬顿反应的金属离子，具体而言，选自铁、钪、钛、钒、铬、锰、钴、镍、铜中的金属的离子、进一步金属离子。在此，实质上不含有上述金属离子可以是指即使含有上述金属离子，其量也是极微量，并且是不充分发生类芬顿反应的状态。

在本发明中，从防止器材损伤的观点出发，(a)成分和(b)成分的接触例如可以在pH2.0以上、进一步为2.5以上、进一步为3.0以上、进一步为3.5以上，而且，从生物膜除去效果的观点出发，可以为10.0以下、更优选为8.0以下、进一步为7.5以下、进一步为6.5以下进行。即，本发明可以是使(a)成分和(b)成分在pH2.0以上、进一步为2.5以上、进一步为3.0以上、而且10.0以下、进一步为8.0以下、进一步为7.5以下、进一步为6.5以下的条件下与生物膜接触的方法。

在使用所述液体组合物的情况下，从同样的观点出发，该组合物的pH可以为2.0以上、进一步为2.5以上、进一步为3.0以上、进一步为3.5以上、并且为10.0以下、进一步为8.0以下、进一步为7.5以下、进一步为6.5以下。

通过本发明除去的在水系系统形成的生物膜，在所形成的生物膜内包含金属。作为生物膜所包含的金属，优选是与(a)成分及(b)成分反应而生成羟基自由基的金属。作为这样的金属，没有特别限定，可以举出选自元素周期表的第四周期的过渡元素，例如钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍和铜中的1种以上的金属，从高效地生成羟基自由基的观点出发，优选为选自铁、锰、镍和铜中的1种以上的金属。在水系系统中流通、循环及滞留的水使用自来水或井水等，在该水中包含绿脓杆菌等微生物，同时存在从自然界、或由构成水系系统的金属形成的配管、槽等设备材质微量溶出的金属离子。认为该微生物与溶解有金属的水和微生物产生的糖或蛋白质等化合物一起形成生物膜，因此，在进一步形成的生物膜中引入来自系统中的水的新的金属，所以在生物膜中包含金属。认为金属在水中作为离子存在，但在生物膜中成为与微生物排出的化合物的盐或氧化物而蓄积在生物膜中。

从配管设置中的材料选定等的获取容易性的观点出发，水系系统的构成材料中大多包含铁等金属，有时来自构成材料的金属进入水系系统中形成的生物膜。因此，作为本发明的对象的生物膜可以含有铁。

作为本发明的对象的生物膜，从生物膜除去性的观点出发，每1mg湿润状态的生物膜，含有金属优选为0.5ng以上，更优选为1.5ng以上，进一步优选为5ng以上，并且，作为上限只要是能够蓄积于生物膜中的量即可，没有特别限制，从不引起必要以上的急剧的类芬顿反应而有效地进行反应的观点出发，优选为50000ng以下，更优选为20000ng以下，进一步优选为10000ng以下。生物膜中的金属的量可以通过后述的实施例的方法进行测定。

作为本发明的对象的水系系统只要是发生与水性液体的接触的系统就没有特别限定，例如是指通过水性液体的流通、储存而发挥功能的系统，可以是包含配管、水槽、水池等接触水的部件而构成的装置以及包含该装置的设备等。水除了水本身之外，也可以是包含水和其他物质的水性介质。作为一个例子，水系系统是具备水冷式水冷塔的冷却系统。此外，作为其他的例子，水系系统可以包含如配水管那样的水的流通路径，例如选自锅炉的温水配管部、及从贮热水槽供给温水的循环热水供给管的温水配管部中的温水配管部。此外，水系系统可以包含水的贮藏槽。进一步，作为水系系统的其他例子，可以举出工业用的冷却池、工业用的供水、贮水或排水路径、排水处理设备、热水流通式暖气系统、水槽、水池、浴场、过滤设备、造纸厂的造纸设备、水族馆的水槽和水循环路径、超纯水装置、养殖设备、植物工厂等。

本发明是将水系系统中形成的包含金属的生物膜除去。特别是，本发明是将在水系系统的接触水的部位形成的包含金属的生物膜除去。

作为本发明的对象的水系系统优选具备发生与水接触的机构，例如使水定期流通的机构、使水循环的机构。在该情况下，通过将本发明的(a)成分、(b)成分、根据需要的(c)成分加入到接触的水中使该水系系统工作而使其接触水，从而(a)成分、(b)成分、根据需要的(c)成分与生物膜接触，能够将该水系系统中产生的生物膜除去。

从设备管理的操作性、简便性的观点出发，使(a)成分和(b)成分与生物膜接触的时间例如为3分钟以上，进一步为5分钟以上，进一步为10分钟以上，进一步为30分钟以上，并且为48小时以下，进一步为30小时以下。在使用所述液体组合物的情况下，该液体组合物与生物膜的接触时间可以在该范围内。

此外，使(a)成分和(b)成分与生物膜接触的温度例如为5℃以上，进一步为10℃以上，并且为85℃以下，进一步为60℃以下。在使用所述液体组合物的情况下，该液体组合物的温度可以在该范围内。

在将本发明的(a)成分、(b)成分、根据需要的(c)成分应用于水系系统时，可以使用预先制造成以适合接触的浓度含有这些成分的组合物，也可以制造以高浓度含有这些成分的组合物并使用将组合物用水稀释后的稀释液，也可以将(a)成分、(b)成分、根据需要的(c)成分分别地或预混、预溶解后的物质溶解于在水系系统中流通、循环或滞留的水中来使用。也可以根据其需要调整pH。(a)成分、(b)成分及(c)成分可以根据化合物以液体、固体或水溶液等形态供给，但在使用所述液体组合物的情况下，从该组合物的液体稳定性的观点出发，优选在即将应用于水系系统之前制造该组合物。此外，也优选将本发明的(a)成分、(b)成分、根据需要的(c)成分溶解于在水系系统中流通、循环或滞留的水中，使这些成分与生物膜接触。

在本发明的生物膜的除去方法中，也可以使包含金属，优选为选自铁、锰、镍及铜中的1种以上的金属的组合物与水系系统中形成的生物膜接触，成为包含金属的生物膜或增加了金属的含量的生物膜之后，使其接触(a)成分与(b)成分。具体而言，可以使含有选自铁、锰、镍及铜中的1种以上的金属的组合物、进一步，例如以1ppm以上且100ppm以下的浓度含有上述金属的水性组合物接触规定的时间例如3分钟以上、优选为5分钟以上、更优选为10分钟以上、进一步优选为30分钟以上、更进一步优选为1小时以上、更进一步优选为2小时以上，而且，从操作性的观点出发，例如为3天以内的时间，例如在水系系统中流通、循环或滞留使其接触后，根据需要将上述组合物置换为通常的自来水或井水等仅含有极微量的程度的金属的水，在规定时间使其流通、循环或滞留于水系系统后，使(a)成分和(b)成分与水系系统中形成的生物膜接触。认为在接触(a)成分和(b)成分之前，通过使以比通常的自来水或井水等高的浓度含有金属离子的组合物与生物膜接触，从而在生物膜内进一步蓄积金属，能够进一步提高生物膜的除去效果。

需要说明的是，即使在使生物膜与(a)成分和(b)成分接触时同时接触金属，也不会表现出本发明的效果。在该情况下，即使使金属的浓度比通常的自来水或井水等所含的浓度高，也不表现出本发明的效果。认为这是由于在水中暂时爆发性地引起类芬顿反应，因此，不能作用并分解于生物膜，从而无法表现出生物膜除去效果。因此，在本发明中，推测通过在生物膜内部引起类芬顿反应而显示出优异的效果，如果在使生物膜与(a)成分和(b)成分接触时使用水，则该水优选尽可能地降低参与类芬顿反应的金属离子浓度。

在本发明的方法中，例如，使所述液体组合物溶解于在水系系统中流通、循环或滞留的水中，使其与生物膜接触。此时，也可以施加外力。关于配水管内部等手不能直接接触的部分，所述液体组合物通过流通、循环等与生物膜接触，由此能够充分地除去生物膜。另一方面，关于水池或浴场等手可以直接接触到的部分，即使仅使所述液体组合物溶解于滞留等的水中，使其与生物膜接触，也能够除去生物膜，但通过利用拖把或抹布等施加摩擦等轻的外力，能够进一步可靠地除去生物膜。

实施例

＜实施例1和比较例1＞

使用表1所示的成分制备与水系系统接触的液体组合物，进行以下的试验。将结果示于表1。需要说明的是，表1的组合物的pH通过10mM醋酸缓冲液(设定为pH4.0时)或10mM磷酸缓冲液(设定为pH7.0时)进行调节，然后，以各成分成为规定的浓度的方式制备。此外，表1的组合物的剩余部分为水。

[生物膜除去试验(水冷塔模型)]

(1)生物膜的制作

在生物膜制作中，使用了利用具有100mL容量的培养槽的环形反应器(Art KagakuCo.,Ltd.制造)的水系系统模型。在环形反应器的培养槽中，设置以每分钟160转的速度旋转的圆筒形的旋转体，在该旋转体上预先安装有试验片(SUS304)。将从用于化学工厂的反应槽设备冷却的水冷式水冷塔中采集的冷却水供给到环形反应器培养槽(维持在30℃)，培养3周，在试验片上形成生物膜。

(2)生物膜中的金属量测定

由(1)中形成的生物膜，制成利用滤纸除去了表面的水分的湿润状态，采集样品量的生物膜，用磷酸缓冲生理盐水提取金属，用ICP-MS测定金属量，然后在湿润状态下计算1mg的生物膜中所包含的金属量。

其结果确认，该生物膜含有68ng/mg的Fe、4.6ng/mg的Ni、3.7ng/mg的Cu。

(3)生物膜除去试验

在添加有以表1的浓度含有表1的成分的液体组合物或对照(超纯水)5mL的6孔板的各孔中，浸渍形成有生物膜的试验片，在30℃、60rpm下振荡16小时。用0.1％结晶紫将各试验片染色后，用超纯水清洗，用1mL的乙醇提取染色液，测定吸光度(OD570)。基于测定的OD570，按照下述式测定生物膜除去率。需要说明的是，空白是指乙醇的OD570。

生物膜除去率(％)＝{(对照OD570-空白OD570)-(实施例或比较例的OD570-空白OD570)}×100/(对照OD570-空白OD570)

需要说明的是，本试验中的生物膜除去率的值越大，则效果越高，本试验中的生物膜除去率的5％的差可以识别为显著性差异，10％的差可以识别为更显著的差。

[表1]

在利用外力将生物膜除去的情况下，例如，在如使用拖把、抹布等通过擦洗除去生物膜的情况下，如果基于该评价的生物膜除去率为33％以上，则充分表现出效果。在外力更小的情况下，例如在通过表1的组合物的流通或循环等除去生物膜的情况下，如果生物膜除去率为40％以上，则能够充分地除去生物膜，更优选。

＜实施例2和比较例2＞

使用表2所示的成分制备与水系系统接触的液体组合物，进行以下的试验。将结果示于表2。需要说明的是，表2的组合物的pH通过10mM醋酸缓冲液或10mM磷酸缓冲液进行调节，然后，以各成分成为规定的浓度的方式制备。此外，表2的组合物的剩余部分为水。

[生物膜除去试验(浴槽配管模型)]

(1)生物膜的制作

在生物膜制作中，使用了利用具有100mL容量的培养槽的环形反应器(Art KagakuCo.,Ltd.制造)的水系系统模型。在环形反应器的培养槽中，设置以每分钟160转的速度旋转的圆筒形的旋转体，在该旋转体上预先安装有试验片(SUS304)。一边将从循环式浴槽采集的浴槽水供给到环形反应器培养槽(维持在40℃)，一边以作为污垢负荷处理每天浓度逐次上升10ppm的方式向供给水中添加R2A培养基，培养1周，在试验片上形成生物膜。

(2)生物膜中的金属量测定

以与实施例1相同的方式计算(1)中形成的生物膜所包含的金属量。

其结果，确认了该生物膜含有220ng/mg的Fe、6.8ng/mg的Mn。

(3)生物膜除去试验

在添加有以表2的浓度含有表2的成分的液体组合物或对照(超纯水)5mL的6孔板的各孔中，浸渍形成有生物膜的试验片，在40℃、60rpm下振荡30分钟。用0.1％结晶紫将各试验片染色后，用超纯水清洗，用1mL的乙醇提取染色液，测定吸光度(OD570)。基于测定的OD570，按照下述式测定生物膜除去率。需要说明的是，空白是指乙醇的OD570。

[表2]

＜实施例3和比较例3＞

使用实施例1、2中制作的形成有生物膜的试验片，与实施例1同样地测定生物膜除去率。

此外，利用下述的方法，测定对于由绿脓杆菌产生的生物膜或由鞘氨醇单胞菌属细菌产生的生物膜的生物膜除去率。

将结果示于表3。

(1)生物膜的制作(绿脓杆菌)

将绿脓杆菌PAO1株(ATCC 15692)在R2A培养基中在30℃下振荡培养16小时。将得到的培养液用R2A培养基稀释至1/100，在96孔微孔板的各孔中各添加200μL，在30℃下培养3天，制作生物膜。

(2)生物膜的制作(鞘氨醇单胞菌属细菌)

在R2A培养基中，在30℃下振荡培养从水冷塔冷却水中分离的鞘氨醇单胞菌属细菌16小时。将得到的培养液用含有0.1μM的氯化铁(III)或100μM的氯化锰(II)或100μM的氯化镍(II)或100μM的氯化铜(II)的R2A培养基稀释至1/100，在96孔微孔板的各孔中各添加200μL，在30℃下培养3天，制作生物膜。

(3)生物膜中的金属量测定

与实施例1同样地算出(1)、(2)中形成的生物膜中包含的金属量。

其结果，确认了(1)的生物膜不含金属，(2)的生物膜分别含有19.8ng/mg的Fe、7.8ng/mg的Mn、1.8ng/mg的Ni、12.9ng/mg的Cu。

(4)生物膜除去试验

将上述孔中的培养液更换为以表3的浓度含有表3的成分的液体组合物或对照(超纯水)，在30℃下作用16小时。然后，舍弃液体组合物或超纯水，用0.1％结晶紫将各孔染色后，用超纯水清洗2次，添加200μL的乙醇，测定吸光度(OD570)。基于测定的OD570，按照下述式测定生物膜除去率。需要说明的是，空白是指乙醇的OD570。

[表3]

表3中，如实施例3-1、3-2、3-3所示，可知在使含有(a)成分和(b)成分的液体组合物与含有金属的生物膜接触的情况下，生物膜除去率非常高，可以良好地除去。另一方面，如比较例3-1那样，可知即使使所述液体组合物与不含金属的生物膜接触，生物膜也无法除去。此外，由比较例3-2可知，即使使金属(Fe)存在于所述液体组合物中使其与不含金属的生物膜接触，也无法除去生物膜。

＜实施例4＞

使用表4所示的成分，制备与水系系统接触的液体组合物，进行以下的试验。将结果示于表4。

(1)生物膜的制作(鞘氨醇单胞菌属细菌)

不添加金属地进行实施例3的(2)的生物膜制作法。

(2)生物膜中的金属量的测定

其结果，(1)的生物膜不含金属。

(3)生物膜除去试验

将孔中的培养液更换为以成为1.6ppm的方式溶解于超纯水中而成的氯化铁(III)溶液，静置1分钟、或5分钟、或10分钟、或30分钟、或120分钟后，置换为磷酸缓冲生理盐水，对残留的氯化铁(III)溶液进行清洗。然后，用10mM磷酸缓冲液调制表4的液体组合物，用与实施例3同样的方法实施生物膜除去试验，测定除去率。

[表4]

＜实施例5＞

使用实施例2中制作的形成有生物膜的试验片和利用表5所示的成分制备的与水系系统接触的液体组合物，与实施例2同样地进行生物膜除去试验。其中，将液体组合物的剩余部分设为超纯水，将清洗时间设为60分钟。将结果示于表5。

[表5]

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Claims

1.一种生物膜的除去方法，其中，

使水系系统中形成的包含金属的生物膜与(a)具有羟基自由基生成能力的化合物、(b)还原剂、和(c)第一解离常数为1.2以上且4.6以下的一元或二元有机酸或其盐接触，以下将(a)具有羟基自由基生成能力的化合物也称为(a)成分，以下将(b)还原剂也称为(b)成分，以下将(c)第一解离常数为1.2以上且4.6以下的一元或二元有机酸或其盐也称为(c)成分，

(a)成分为选自过氧化氢和过碳酸盐中的1种以上的化合物，

(b)成分为抗坏血酸或其盐，

(c)成分为选自酒石酸、富马酸、马来酸、葡萄糖酸以及它们的盐中的1种以上的有机酸或其盐，

使(a)成分与(b)成分以(a)成分/(b)成分计为0.033以上且3.3以下的质量比接触，使(a)成分与(c)成分以(a)成分/(c)成分计为0.1以上且10以下的质量比接触，

在pH3.5以上且6.5以下进行(a)成分、(b)成分和(c)成分的接触。

2.根据权利要求1所述的生物膜的除去方法，其中，

使含有(a)成分、(b)成分、(c)成分和水的液体组合物与所述生物膜接触。

3.根据权利要求2所述的生物膜的除去方法，其中，

所述液体组合物中，(a)成分的浓度为50ppm以上且5000ppm以下，(b)成分的浓度为50ppm以上且50000ppm以下。

4.根据权利要求2或3所述的生物膜的除去方法，其中，

所述液体组合物中，(a)成分的浓度为50ppm以上且5000ppm以下，(b)成分的浓度为50ppm以上且5000ppm以下。

5.根据权利要求2或3所述的生物膜的除去方法，其中，

所述液体组合物中，(c)成分的浓度为50ppm以上且5000ppm以下。

6.根据权利要求2或3所述的生物膜的除去方法，其中，

所述液体组合物中，(a)成分的浓度为80ppm以上且1000ppm以下，(b)成分的浓度为80ppm以上且1000ppm以下。

7.根据权利要求6所述的生物膜的除去方法，其中，

所述液体组合物中，(c)成分的浓度为80ppm以上且1000ppm以下。

8.根据权利要求1～3中任一项所述的生物膜的除去方法，其中，

使(b)成分与(c)成分以(b)成分/(c)成分计为0.01以上且100以下的质量比接触。

9.根据权利要求1～3中任一项所述的生物膜的除去方法，其中，

所述生物膜包含选自铁、锰、镍及铜中的1种以上的金属。

10.根据权利要求1～3中任一项所述的生物膜的除去方法，其中，

每1mg湿润状态的生物膜含有金属0.5ng以上且50000ng以下。

11.根据权利要求1～3中任一项所述的生物膜的除去方法，其中，

使生物膜与(a)成分和(b)成分接触的时间为5分钟以上且48小时以下。

12.根据权利要求1～3中任一项所述的生物膜的除去方法，其中，

水系系统为具备水冷式水冷塔的冷却系统。

13.根据权利要求1～3中任一项所述的生物膜的除去方法，其中，

水系系统包含水的流通路径和/或水的贮藏槽。