CZ295689B6

CZ295689B6 - Prostředek na likvidaci řas a mikroorganismů ve vodném prostředí

Info

Publication number: CZ295689B6
Application number: CZ200542A
Authority: CZ
Inventors: Rndr. Csc. Hrdlička Aleš Doc.; Csc. Dřímal Jiří Rndr.
Original assignee: Lifetech S. R. O.
Priority date: 2005-01-21
Filing date: 2005-01-21
Publication date: 2005-09-14
Also published as: RU2007130541A; RU2400982C2; WO2006076872A1; US20080103045A1; CZ200542A3; EP1838153A1

Abstract

V prostředku na likvidaci řas a mikroorganismů ve vodném prostředí obsahujícím kationty přechodných kovů, zejména kationty měďnaté, zinečnaté nebo stříbrné ve formě jejich solí, nebo generované elektrolyticky, případně uvolňované difuzí z kovových materiálů, je přítomna jako stabilizační prvek a současně prvek zvyšující efektivitu působení přípravku alespoň jedna z těchto látek: kyselina amidosulfonová (CAS No. 5329-14-6), její sůl, její ester, sulfamid (CAS No. 7803-58-9).ŕ

Description

Prostředek na likvidaci řas a mikroorganismů ve vodném prostředí

Oblast techniky

Vynález se týká prostředku na likvidaci řas a mikroorganismů ve vodném prostředí obsahujícího kationty přechodných kovů zejména kationty měďnaté, stříbrné nebo zinečnaté ve formě jejich solí, nebo generované elektrolyticky, případně uvolňované difúzí z kovových materiálů.

Dosavadní stav techniky

K likvidaci řas se používají jednak prostředky určené primárně k likvidaci řas, tj. algicidy, a dále prostředky, jejichž primární funkcí je dezinfekce a oxidace, tj. např. sloučeniny chloru nebo bromu nebo ozon. Značně je rozšířeno používání algicidních přípravků obsahujících kvartémí amoniové soli, např. dialkyldimethylamoniové soli, nebo polymemí kvartémí amoniové soli, tzv. polyquaty. Dávky těchto přípravků jsou relativně vysoké a jejich aplikaci je nutno z důvodů rozkladu aktivních komponent pravidelně opakovat. Testery umožňující sledovat koncentraci těchto algicidů jsou k dispozici jen výjimečně. V recirkulované vodě se rozkladné produkty kvartémích amoniových solí hromadí a mohou podpořit růst mikroorganizmů. K dalším nedostatkům této skupiny algicidů se řadí jejich nižší účinnost v tvrdé vodě, dráždění pokožky citlivých osob i tvorba zákalů.

Druhá významná skupina algicidů využívá algicidních vlastností iontů některých přechodných kovů. Jedná se především o měďnaté kationty Cu(II), které mají algicidní a bakteriostatické účinky. Algicidní efekt je způsoben nahrazením hořečnatého kationtu v molekule chlorofylu kationem Cu(II). Změna je nevratná, chlorofyl ztratí schopnost vázat CO₂ potřebný pro fotosyntézu a řasy zhynou. Přednostní tohoto mechanismu je, že řasy nemohou tento efekt eliminovat. Aplikovány byly rovněž zinečnaté soli, použito bylo i soli dvojmocného nebo čtyřmocného cínu. Aplikace měďnatých kationtů bývá kombinována s aplikací stříbrných kationtů, které mají baktericidní účinky. Ve srovnání s jinými přechodnými kovy jsou aplikované koncentrace Cu(II) kationtů nižší, nižší je i toxicita kationtů Cu(II).

Kationty kovů mohou být do vody dávkovány ve formě jejich solí. V tomto případě dochází po aplikaci k postupné tvorbě málo rozpustných sloučenin těchto kovů a k vazbě kationtů kovů na organický materiál. Koncentrace Cu(II) kationtů, tj. účinné formy, se v průběhu několika dní poměrně rychle snižuje. Tento proces probíhá rychleji v tvrdé vodě s vysokou celkovou alkalitou, a proto jsou v takových případech dávky soli zvyšovány.

Rovnoměrného dávkování kationtů kovů lze dosáhnout jejich elektrolytickým uvolňováním z materiálu kovových elektrod Cu(II) a Ag(I) - patent US 6 562 243 nebo Cu(II) a Ζη(Π) - patent US 6 207 060 nebo např. z granulí mědi a zinku v tzv. „elektrolytickému filtru“ - patentu US 5 279 748.

Zásadním nedostatkem uvedených způsobů aplikace kationtů kovů je jejich nestabilita ve vodném prostředí a relativně rychlý pokles koncentrace aktivní formy. Pro stabilizaci kationtů Cu(II) jsou proto do algicidních přípravků přidávány organické sloučeniny schopné vytvořit s kationty kovu komplexy nebo cheláty. K těmto látkám patří kvartémí amoniové soli, které samy mají algicidní účinky, jako dianyldimethylamoniumchlorid - patenty US 6 420 312, US 6 576 594, US 6 248 369, US 6 069 113, alkyldimethylbenzylamoniumchlorid - patent US 4 952 398, 2ethylhexyldimethylamoniová sůl, a směs dialkyldimethylamoniových solí připravených z mastných kyselin přítomných v kokosovém oleji - patentu US 5 373 025.

Rozšířeno je též využití organických aminů k těmto účelům. Využívány jsou alkanolamiry, především směsi monoethanolaminu a triethanolaminu - patenty US 2 734 028, US 4 324 578,

-1 CZ 295689 B6

US 3 930 834. Pro lepší stabilitu těchto přípravků do nich mohou být přidávány amoniové kationty - patent US 4 030 907. Další vhodnou skupinou organických aminů jsou alkylendiaminy, např. ethylendiamin - patenty US 4 361 435.

Jako kompletační činidlo je využívána také 1-hydroxyethan-l, 1-difosfonová, tj. hydroxyethylidendifosfonová kyselina - patent US 3 844 760 a ethylendiamintetraoctová kyselina a její soli - patent US 5 149 354 a zveřejněná přihláška US 2003/0022793 Al.

Nevýhodou organických komplexních činidel je jejich toxicita a postupný rozklad urychlovaný působením světla a tepla. Kromě toho jsou měďnaté kationty v komplexech s některých z těchto látek vázány příliš pevně - např. chelát Cu(II) s ethylendiamintetraoctovou kyselinou má hodnotu podmíněné konstanty stability log Ks=18,8 komplex s ethylendiaminem s molámím poměrem Cu(n)/ethylendiamin=l:2 má log Ks=20,03, v případě komplexu Cu(II) s triethanolaminem činí hodnota log Ks=4,l. Z hlediska algicidních účinků je aplikace Cu(II) ve formě těchto komplexních sloučenin nevýhodná, protože koncentrace aktivní formy, tj. volných kationtů Cu(II), je v takových případech příliš nízká.

Vynález si proto klade za úkol nalézt vhodný anorganický stabilizátor s nízkou toxicitou, který by bránil srážení kationtů, ale současně by tyto kationty nevázal příliš pevně a nerušil tak jejich algicidní, bakteriostatický nebo baktericidní efekt. Produkty případného rozkladu takového stabilizátoru by neměly být toxické a měly by v minimální míře zatěžovat životní prostřední.

Předmět vynálezu

Uvedený úkol řeší prostředek na likvidaci řas a mikroorganismů ve vodném prostředí obsahující kationty přechodných kovů zejména kationty měďnaté, zinečnaté nebo stříbrné ve formě jejich solí, nebo generované elektrolyticky, případně uvolňované difúzí z kovových materiálů, přičemž je v něm přítomna jako stabilizační prvek a současně prvek zvyšující efektivitu působení přípravku alespoň jedna z následujících látek: kyselina amidosulfonová (CAS No. 5329-14-6), její sůl, její ester, sulfamid (CAS No. 7803-58-9).

Poměr sumárního počtu molů kyseliny amidosulfonové a výše uvedených sloučenin od ní odvozených na jedné straně a sumárního počtu molů kationtů přechodných kovů na druhé straně se ve směsi pohybuje v optimálním rozmezí od 1:50 do 100:1.

Prostředek může být tvořen oddělenými komponentami k přípravě in šitu smícháním těchto komponent nebo se směs může nacházet v tuhém skupenství nebo ve formě roztoku.

Příklady provedení vynálezu

Prostředek podle vynálezu lze aplikovat v plaveckých bazénech, vířivkách, chladicích věžích a jiných vodních rezervoárech, kde dochází k recirkulaci vody, i v přírodních a umělých nádržích sloužících např. k chovu ryb, odběru vody nebo k rekreačním či dekoračním účelům. Další oblasti aplikací jsou nádrže obsahující biologický odpad s vyšším obsahem vody, např. jímky s kejdou, v nichž směs omezuje množení bakterií a tím tvorbu nežádoucích produktů jejich metabolizmu. Směs lze aplikovat do pitné vody pro zvířata, např. v chovech prasat, kde je v důsledku aplikace dosaženo výrazného snížení koncentrace amoniaku v ovzduší objektů sloužících k chovu. Směs lze rovněž aplikovat do rozvodů teplé vody k likvidaci mikroorganizmů, jako jsou např. legioneiy-2CZ 295689 B6

Příklad 1

Laboratorní studie citlivosti některých druhů řas a sinic (cyanobakterií) vůči měďnatým kation5 tům ve formě síranu měďnatého a ve formě přípravku obsahujícího síran měďnatý a kyselinu amidosulfonovou v molárním poměru 1:2 prokázala, že přípravek vykazuje výrazně vyšší biocidní efekt. Akutní toxicita charakterizovaná hodnotami efektivních koncentrací EC50 měďnatých kationtů je pro síran měďnatý a přípravek podle vynálezu porovnána v tabulce:

Řasy /sinice	EC50 (mg/1 Cu(II)
síran měďnatý	přípravek
Raphidocelis subcapitata	1,27	1,01
Scenedesmus quadricauda	1,15	0,65
Chlorella kessleri	1,14	0,80
Synechococcus leopoliensis	1,26	0,57
Mycrocystis incerta	1,26	0,48
Anabaena sp.	0,50	0,61

Příklad 2

Vysoké koncentrace amoniaku v ovzduší chlévů a stájí mají negativní účinek na zdraví a užitko15 vost hospodářských zvířat. Koncentrace amoniaku 25 až 30 ppm v/v dráždí sliznice očí a respiratorního traktu, při koncentraci 50 ppm v/v již dochází k vážnému zhoršení zdraví a užitkovosti zvířat, zvyšuje se výskyt pneumonií.

Měď je pro většinu organizmů nepostradatelným stopovým prvkem, u hospodářských zvířat je 20 příjem určitého množství v krmné dávce nutný. Síran měďnatý v dávkách 0,4 až 0,9 kg/t je proto nezbytnou součástí krmných směsí aplikovaných v určité fázi odchovu prasat.

Směs obsahující síran měďnatý a kyselinu amidosulfonovou v molárním poměru 1:2 byla průběžně aplikována jednak do pitné vody (cca 7,1 m³/den) pro chov prasat, jednak do části jímek s kej25 dou. Koncentrace Cu(II) v pitné vodě činila 1 mg/1, v kejdě 2 mg/1. Koncentrace amoniaku v ovzduší chlévů, která byla měřena ve výšce 50 cm nad podlahou vždy za stejných podmínek, klesla za dva týdny od počátku aplikace z původních hodnot 60 až 80 ppm v/v na 20 ppm v/v a na této hodnotě již setrvávala. Při desetidenním výpadku dávkování přípravku do pitné vody byl pozorován postupný nárůst koncentrace amoniaku v ovzduší z 20 až 40 ppm v/v. Po obnovení 30 dávkování se koncentrace amoniaku v průběhu 10 dnů opět snížila na 20 ppm v/v.

V období jednoho roku aplikace se zlepšilo využít základního stáda prasnic - zvýšil spočet porodů, zlepšilo se zabřezávání prasnic - procento březosti se zvýšilo ze 48,1 % dosažených v předchozím roce na 66,3 % v roce aplikace. Současně se snížilo procento úhynu selat ze 14,9% 35 v předchozím roce na 11,0 %. Po odstavení se u selat nevyskytovaly průjmy, které jsou v této etapě běžné. V chovu nemusela být v průběhu experimentu použita žádná medikace, četnost aplikace léků jednotlivým kusům byla minimální. Přínosem bylo rovněž zlepšení pracovního prostředí pro ošetřovatele, odpadla nutnost intenzivního větrání chlévů v zimních období.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Prostředek na likvidaci řas a mikroorganismů ve vodném prostředí obsahující kationty přechodných kovů, zejména kationty měďnaté, zinečnaté nebo stříbrné ve formě jejich solí, nebo generované elektrolyticky, případně uvolňované difúzí z kovových materiálů, vyznačující se t í m, že je v něm přítomna alespoň jedna z těchto látek: kyselina amidosulfonová (CAS No. 5329-14-6), její sůl, její ester, sulfamid (CAS No. 7803-58-9).
2. Prostředek podle nároku 1, vyznačující se tím, že poměr sumárního počtu molů kyseliny amidosulfonové, jejích solí, esterů a sulfamidu na jedné straně a sumárního počtu molů kationtů přechodných kovů na druhé straně se ve směsi pohybuje v rozmezí od 1:50 do 100:1.
3. Prostředek podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že je vytvořen in šitu z jednotlivých komponent.
4. Prostředek podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že se nachází v tuhém skupenství nebo ve formě roztoku.