CZ38833U1 - Přípravek pro odstraňování mikrobiálně indukované koroze a pasivaci kovů - Google Patents

Description

Přípravek pro odstraňování mikrobiálně indukované koroze a pasivaci kovů

Oblast techniky

Oblast techniky se týká přípravku - inhibitoru mikrobiální indukované koroze, neboli inhibitoru biofilmů, kombinovaného širokospektrálního přípravku na mikrobiální sliz s protikorozním účinkem. Přípravek se vztahuje na třídu PT-12 slimicides/konzervanty proti tvorbě mikrobiálního slizu - tzn. přípravky pro potlačení mikrobiální kontaminace v kapalinách na materiálech používaných v průmyslových procesech a současně inhibice běžné koroze kovů. Inhibitor působí tak, že inhibuje nejen růst bakterií, ale také že na povrchu kovu vytváří ochranný antikorozní film souběžným účinkem.

Dosavadní stav techniky

MIC (microbially influenced corrosion - mikrobiálně indukovaná koroze): Biofilm, který vytváří tento typ koroze, je komplexní agregace mikroorganismů vyznačující se vylučováním ochranné a adhezivní matrice na kovech, betonu, plastu apod. Biofilmy jsou také často charakterizovány silnou povrchovou adhezí (přilnavostí), strukturní heterogenitou, genetickou diverzitou, komplexními komunitními interakcemi a extracelulární matricí polymerních látek. Nežádoucí růst biofilmů na pevných površích (kovů, betonu apod.) se také nazývá biologické znečištění.

Biofilmy se skládají převážně z vody a mikrobiálních buněk, které jsou uloženy v biopolymerní matrici (tzv. matrix). Bio znečištění snižuje kvalitu vody a zvyšuje třecí odpor v potrubních systémech apod. Biofilmy a řasy dále zvyšují tlakové rozdíly v membránových procesech a mohou ucpat filtrační membrány, ventily, trysky apod. Jednobuněčné organismy (schopné vytvářet biofilm) obecně vykazují alespoň dva odlišné způsoby chování. První je známá volně plovoucí nebo planktonická forma, ve které jednotlivé buňky plavou nezávisle v nějakém kapalném médiu. Druhý je tzv. propojený stav, ve kterém jsou buňky těsně zabaleny, pevně k sobě připojeny a obvykle tvoří pevný povrch. Změna chování je vyvolána mnoha faktory, včetně quorum sensing - jde o proces komunikace mezi buňkami, který umožňuje bakteriím sdílet informace o hustotě buněk a podle toho upravovat genovou expresi (exprese genu je proces, při kterém je genetická informace obsažená v konkrétním genu využita k syntéze funkčního produktu).

MIC - mikrobiální koroze zhoršuje stav materiálů spojených s mikroorganismy v prostředí, zejména v odvětvích - voda, ropa, zemní plyn apod. Všeobecně se uvádí, že způsobuje velké ztráty v průmyslových zařízeních, jako jsou odvodňovací systémy, kanalizační struktury, zařízení pro zpracování potravin a zařízení pro ropu a plynárenská zařízení. Obecně platí, že bakterie, viry a další mikroorganismy jsou nejdůležitějšími mikroorganismy spojenými s mikrobiální korozí. Destruktivní povaha těchto mikroorganismů se liší na základě druhů bakterií zapojených do korozního mechanismu. Problém s korozí je obzvláště závažný u betonových ropovodů, dále pak sítě pro přepravu odpadních vod atd.

Typy biokorozí související s přípravkem se mohou vyskytovat v uhlíkové oceli, litině, mědi, slitinách mědi a nerezové oceli, slitinách hliníku a také v betonu a plastu. Používá se několik termínů - koroze ovlivněná mikroorganismy, MIC, biodeteriorace a biokoroze.

Mezi běžné mikroorganismy zapojené do MIC patří bakterie redukující sírany (SRB), bakterie oxidující železo a bakterie produkující kyseliny. Bakterie redukující sírany (SRB) - bakterie oxidují železo (Fe) za vzniku oxidů železa (rez), čímž urychlují korozi. Bakterie produkující kyseliny - tzn. organické kyseliny (jako je kyselina octová), mohou snižovat pH prostředí, což vede ke korozi kovů.

Tvorba biofilmu probíhá tak, že bakterie často tvoří biofilmy - lepkavou vrstvu mikroorganismů

- 1 CZ 38833 U1 které ulpívají na kovových površích. Biofilm funguje jako ochranný štít pro bakterie a může vytvářet lokalizované podmínky, jako jsou kyslíkové gradienty, které zvyšují rychlost koroze. Anaerobní podmínky jsou ideální pro mnoho bakterií souvisejících s korozí, zejména bakterie redukující sírany. Vlhkost a teplota také hrají významnou roli v mikrobiální aktivitě.

Důsledky mikrobiální koroze (MIC) - nastává zvýšená rychlost koroze, která může výrazně zvýšit rychlost degradace kovů, což vede k poruchám konstrukce, netěsnostem a poškození potrubí, nádrží, lodí a další infrastruktury. MIC také často vede k tzv. bodové korozi a lokalizované korozi, kterou je obtížné odhalit a zvládnout. Škody způsobené MIC mohou vést k velmi nákladným opravám, poruchám systému a dokonce i k bezpečnostním rizikům (plynovody).

Prevence pomocí biocidů může pomoci kontrolovat mikrobiální populace v průmyslových systémech. Katodická ochrana kovů zahrnuje aplikaci ochranného elektrického náboje na kovové konstrukce, aby se snížila pravděpodobnost koroze. A v neposlední řadě monitorování mikrobiální aktivity a rychlosti koroze v citlivých systémech může pomoci včas identifikovat MIC a umožnit včasný zásah. MIC je významným problémem v odvětvích, jako je ropa a plyn, námořní doprava, úprava vody a chemické zpracování, kde může vést k předčasnému selhání kritické infrastruktury.

MIC-mikrobiální koroze, biokoroze (microbial induced corrosion) se může týkat kovů, plastů i betonu, kdy např. bakterie požírají nylon, plasty atd.

MIC-biofilmy mohou obsahovat více mikroorganismů ze skupin:

- bakterií, archaebakterií (jednobuněčné prokaryotické organismy), hub a řas.

[Literatura 1]

Experimentální a teoretické zkoumání inhibice koroze hexamethylentetraminem [HMT] pro měkkou ocel v kyselém roztoku;

S. Aribo (a, b); SJ Olusegun (c); LS Rodrigues (c); AS Ogunbadejo (a); B. Igbarola (a); AT Face (a); W. R. Rocha (c); NDS Mohallem (c); PA Olubambi nar a - Katedra metalurgie a materiálového inženýrství, Federal University of Technology, Akure, Nigérie b - Centrum pro nanoinženýrství a tribokorozi, Škola hornictví, metalurgie a chemického inženýrství, Univerzita v Johannesburgu, Johannesburg, Jižní Afrika c - Katedra chemie, Federální univerzita v Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazílie

Přijato 20. února 2020, revidováno 3. června 2020, přijato 24. června 2020

Zdroj: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1876107020301565

Abstrakt:

Tento článek využívá metody gravimetrické, potenciodynamické polarizace a SEM ke studiu inhibice koroze měkké oceli v 1M roztoku kyseliny chlorovodíkové za použití hexamethylentetraminu jako inhibitoru. Výsledky ukazují, že účinnost inhibice se zvyšuje s koncentrací až 86 % při dávce inhibitoru 0,8 gl^-1. Získaná data jsou v souladu s izotermou navrženou Langmuirem. Hodnoty aktivace i Gibbsovy volné energie ukazují, že adsorpce je fyzisorpční a spontánní. Kvantové výpočty DFT také podporují proces fyzisorpce, který potvrzuje, že atomy dusíku jsou nejreaktivnějšími a nukleofilními atomy, což je v souladu s experimentálními výsledky.

Zavedení techniky inhibice koroze byly dobře zdokumentovány a využívány k boji proti degradaci kovových materiálů během jejich životnosti. Tento přístup se stal nutností kvůli nákladům na výměnu zkorodovaných materiálů a také kvůli náhodným důsledkům, které by mohly vyplývat z kolapsu korozí ovlivněných kovových konstrukcí. Inhibitory koroze jsou široce používány v ropném a plynárenském průmyslu, jsou také použitelné mimo jiné v kyselém moření, chladicích systémech, kotlích a acidifikovaných ropných vrtech. Snaha omezit problém koroze přinesla mnoho studií zaměřených na použití různých typů inhibitorů, které by mohly minimalizovat působení kyseliny na kovové materiály. Některé z těchto inhibitorů jsou buď z rostlinných, nebo

- 2 CZ 38833 UI netoxických syntetických sloučenin (sloučeniny bez chromanů, fosforečnanů a arsenu). Jedním z hlavních rysů, které tyto inhibitory mají, což má za následek jejich účinnost, je přítomnost polárních funkčních skupin s N, P, O, S, stejně jako přítomnost aromatického kruhu v jejich molekulách. Aktivní místa (bohatá na elektrony) těchto molekul podporují jejich inhibiční proces tím, že se adsorbují na kovovém povrchu. Účinný inhibitor vytěsňuje vodu, která obklopuje kovový povrch, interaguje s kovem prostřednictvím jeho anodických a/nebo katodických míst a zvyšuje korozní odolnost kovu vytvořením tenké vrstvy na jeho povrchu.

Použití povrchově aktivních látek s hydrofilními (polárními) a hydrofobními (nepolárními) molekulárními sekcemi jako inhibitorů koroze bylo považováno za ekonomický a ekologický krok k zajištění snížení koroze na minimální úroveň. Tato skupina inhibitorů koroze mění elektrochemické aktivity na rozhraní ocel/roztok. Mohou působit jako anodické nebo katodové inhibitory; vytvořením bariéry mezi kovem a korozivními roztoky vedoucí k zablokování aktivních míst na kovovém povrchu. Mezi povrchově aktivní látky, které byly testovány a bylo zjištěno, že účinně inhibují kovové materiály, jsou; didecyldimethylamonium chlorid (DDAC), polyoxyethylen [40] nonylfenylether, 1,4-butandiylbis (dimethyldodecylamonium) bromid a 1,4-bis( 1-chlorbenzyl-benzimidazolyl)-butan (CBB) mimo jiné.

[Literatura 2]

Destrukce Escherichia coli, ulpělé na povrchu potrubí v modelovém rozvodu pitné vody prostřednictvím různých antibiofilmových látek

Bahaa A. Hemdan (1,2); Mohamed Azab El-Liethy (1); Gamila E. El-Taweel (1) 1 - Water Pollution Research Department, National Research Centre, Giza, Egypt 2- Dep. of Biosciences and Bioengineering, Indian Institute of Technology Guwahati, Assam, India Received 2 May 2020; Revised 24 June 2020; Accepted 26 June 2020

Science and Technology Development Fund, Egypt, Grant/Award Number: 15031

DOI: 10.1002/wer.l388 © 2020 Water Environment Federation

Zdroj PDF: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32621531/

Abstrakt:

Cílem studie je odhadnout účinnost tří antibiofilmových látek proti biofilmu Escherichia coli, který se vytvořil v šesti různých typech potrubí. Pro tuto práci byl vybudován vodní systém v laboratorním měřítku, který umožňuje vytvoření biofilmu ve studovaném potrubí. Byla sledována úroveň rychlosti růstu buněk biofilmu E. Coli po více než 90 dnů na tyto testované materiály potrubí. Výsledky hustoty bakteriálních buněk ukázaly, že nejvyšší růst biofilmu byl pozorován u biofilmu vytvořeného na železe (Fe) potrubí. Naproti tomu rychlost tvorby biofilmu byla u potrubí z mědi (Cu) výrazně nižší ve srovnání s jinými materiály.

Tři antibiofilmové látky, včetně chlóru, iontů stříbra (Ag⁺) a nanočástic stříbra (AgNP) byly použity k vymýcení biofilmové buňky. Počty E. coli ukázaly, že AgNP jsou efektivnější při ničení jakéhokoli biofilmu na všech testovaných materiálech. Přitom chlór byl jen užitečný v případě biofilmu vyvinutého na plastu a mědi. Antibiofilm s účinným Ag⁺ se chová podobně jako chlór proti buňkám biofilmu E. Coli. V konečném efektu jsou AgNP považovány za nej silnější antibiofilmové činidlo, mezi ostatními činidly směrem k biofilmovým buňkám ve fázi jejich zrání, což nabízí povzbudivou cestu pro dlouhodobé fungování vodních systémů.

[Literatura 3]

Účinnost didecyldimethylamonium chloridu jako mikrobiálního inhibitoru koroze pro hliníkovou slitinu 7B04 v leteckém palivovém systému

Han, R., Wang, S., Rong, H. a kol.

Publikováno -11. srpna 2023 / Datum vydání - listopad 2023

DPI https://doi.org/10.1007/sll696-023-0298Q-4

Zdroj: https://link.springer.com/article/10.1007/sl 1696-023-02980-4

-3CZ 38833 U1

Abstrakt:

Byl zkoumán potenciál didecyldimethylamonium chloridu (DDAC) jako širokospektrálního antibakteriálního a korozního inhibitoru. K vyhodnocení účinnosti DDAC proti Sediminibacterium salmoneum, Lysinibacillus sphaericus a Acinetobacter lwoffii, třem bakteriálním kmenům, které byly izolovány a purifikovány z palivového systému námořních letadel, byly použity testy minimální inhibiční koncentrace a metoda agarové jamkové difúze. Bylo zjištěno, že DDAC je účinný při koncentraci 32 mg/l, přičemž jeho inhibiční účinek se zvyšuje se zvyšující se koncentrací.

Výsledky polarizační křivky ukázaly, že sloužil jako smíšený typ inhibitoru, který by mohl inhibovat anodickou i katodickou korozi. Míra inhibice koroze byla 86,44 % při 100 mg/l. Výsledky analýzy dat elektrochemické impedanční spektroskopie byly v souladu s inhibičním trendem polarizační křivky. Adsorpce DDAC na povrchu hliníkové slitiny se řídila Langmuirovým izotermickým modelem s vypočítanou Gibbsovou volnou energií, která ukazuje, že jeho mechanismus inhibice koroze byl řízen jak fyzikální, tak chemickou adsorpcí.

Výsledky skenovací elektronové mikroskopie (SEM) a energeticky disperzního spektrometru (EDS) ukázaly, že DDAC vytvořil ochranný film na hliníkové slitině, což dále prokázalo jeho schopnost inhibovat korozi.

Kvantově chemické výpočty ukázaly, že adsorpční centrum DDAC bylo umístěno v atomu dusíku, což nabízí další pohled na mechanismus inhibice koroze DDAC.

Podstata technického řešení

Podstatou technického řešení je MIC inhibitor - microbiologically influenced corrosion (MIC-inhibitor mikrobiální indukované koroze, neboli inhibitor biofilmů a koroze), který obsahuje:

- didecyldimethylamonium chlorid (DDAC), propan-2-ol (isopropyl - detergent), koloidní stříbro (roztok AgNP 0,002 %), dodecyl dipropylen triamin (DDTA), zůstatek do 100 % hmotnosti tohoto pasivačního prostředku tvoří voda.

Formy účinku přípravku:

- baktericidní, fungicidní přípravek (bakterie, řasy, plísně, kvasinky, viry apod.), MIC inhibitor, mikrobiálně indukované korozi kovů, tzv. biokoroze (microbially influenced corrosion);

- inhibitor povrchové koroze kovů (vytváří ochranný antikorózní film - oceli a slitiny hliníku).

Podstata technického řešení zahrnuje metody eliminací těchto typů korozí:

• MIC: Microbiologically Induced Corrosion (mikrobiálně indukovanou korozi - biofilmy) • MICC: Microbially Induced Concrete Corrosion (mikrobiálně indukovanou korozi betonu) • CRES: Corrosion Resistant Steel (běžné typy korozí ocelí a také slitin hliníku - pasivace) • IMIC: Internal Microbiologically Induced Corrosion of gas pipelines; vnitřní mikrobiologicky ovlivněná koroze, jedna z hlavních příčin poruch plynovodů • SCC: stress corrosion cracking - vnitřní korozní praskání u plynovodů

U tohoto technického řešení jde širokospektrální přípravek, který současně slouží jako filmotvorný přípravek proti biofilmům, dále proti rozrušování kovů (jako pasivátor kovů), tzv. anodickokatodický inhibitor, vytvářejícího povlaky - katodické ochrany, a to využitím QAC, polyaminů atd., zahrnující použití ochranných povlaků kovů.

- 4 CZ 38833 U1

Dle tabulky příkladů bylo vybráno optimální složení ze sloupce 3.

Surovina (g / 100 g vody), koncentrát	1	2	3
Didecyldimethylamonium chlorid (DDAC)	4,4 g	6,1 g	7,9 g
Propan-2-ol (isopropyl - detergent, součást DDAC)	0,9 g	1,28 g	1,86 g
Koloidní stříbro (roztok AgNP - 20 ppm)	0,3 g	0,6 g	1 g
Dodecyl dipropylen triamin (DDTA - polyamin)	2,8 g	3,5 g	4,3 g
Voda (filtrovaná)	do 100 g	do 100 g	do 100 g

Využívá se synergie společného dopadu MIC inhibitorů a inhibitorů běžné koroze kovů, které spolupracují na podpoře jejich schopnosti brzdit MIC-biokorozi a korozi kovů. Když jsou tyto inhibitory kombinovány, jejich dopad je robustnější, než když se používají individuálně. Tento dopad spolupráce lze připsat mnoha způsobům, jak tyto inhibitory fungují, přičemž se vzájemně doplňují a podporují své kroky. Při použití individuálního inhibitoru může být zapotřebí mnohem vyšší dávky k dosažení potřebné úrovně inhibice.

Nicméně inhibitor může být použit v synergii s jiným inhibitorem a tím bude dosaženo nezbytného inhibičního dopadu při menším objemu dávek. Tyto synergické mechanismy inhibice korozí vykazují inhibiční kombinace s tvorbou vazeb mezi různými inhibitory, kooperativní a doplňkovou adsorpci a vzájemné interakce inhibitorů v hromadném roztoku.

V tomto případě jde zejména o součinnost DDTA - polyaminu, který patří mezi tzv. adsorpční inhibitory, a kvartérní amoniové sloučeniny didecyl-dimethylamonium chlorid (DDAC - biocid), inhibitoru biokoroze. Kvartérní amoniové soli (QAC) obsahující nehalogenový aniont (jako jsou například antikorozní kvartérní amoniové uhličitany a jejich směsi), mohou být začleněny do antikorozních povlaků na kovové substráty - CRES: Corrosion Resistant Steel.

Využívají se tyto inhibitory koroze hlavně v menších, přesto velmi funkčních množstvích, což je jedním z nejhospodárnějších řešení (ve vysokých ředicích poměrech 1:400), pro problémy s biofilmy a korozí kovů. Níže uvádíme jednotlivé typy korozí, na které přípravek účinkuje.

• MIC: Microbiologically Induced Corrosion (mikrobiálně indukovanou korozi - biofilmy) • MICC: Microbially Induced Concrete Corrosion (mikrobiálně indukovanou korozi betonu) • CRES: Corrosion Resistant Steel (běžné typy korozí ocelí a také hliníku) • Passivation: passivation stell - protikorózní souběžné pasivaci slitin ocelí a hliníku • IMIC: Internal Microbiologically Induced Corrosion of gas pipelines; vnitřní mikrobiologicky ovlivněná koroze, jedna z hlavních příčin poruch plynovodů • SCC: stress corrosion cracking - vnitřní korozní praskání u plynovodů

Použití a ředicí poměry přípravku - po dobu cca. 2 až 3 hod., cirkulačním způsobem:

- slitiny nerez ocelí (ředící poměr přípravku - 1:350);

- betonové potrubní systémy (ředící poměr přípravku - 1:350), stokové sítě, chladicí věže apod.;

- slitinu uhlíkových ocelí (ředící poměr přípravku - 1:400);

- slitiny hliníku (ředící poměr přípravku - 1:400) do chladicích médií a dalších látek.

Chemikálie DDAC/DDTA atd., inhibující MIC korozi/mikrobiálního slizu (microbial induced corrosion), se přidávají do chemického proudu, aby zabránily biokorozi nebo snížily rychlost koroze, takže zpracovatelské zařízení bude mít delší životnost inhibicí biofilmů a pasivací kovů.

S biofilmy se lze setkat např. v průmyslovém, zpracovatelském a potravinářském průmyslu, ale zejména ve vodárenství, teplárenství, energetice a ropném průmyslu. V tomto případě volba prostředku - MIC inhibitoru se synergickými efekty, vede k účinné prevenci a zásadnímu snížení

- 5 CZ 38833 U1 biofilmů v různých průmyslových provozech a zabraňují korozi jako takové. Škodlivé biofilmy jsou problematické tím, že způsobují znečištění a korozi konkrétně v systémech, jako jsou potrubní systémy, výměníky tepla, ropovody, vodní systémy, stokové systémy atd. Biofilmy a koroze jsou jednoznačně také přímou příčinou mnoha problémů chladicích průmyslových systémů (vodních chladicích věží, deskových chladičů apod.).

Soubor dalších účinků sloučenin:

- nano inhibitor - inhibují mikroorganismy blokováním enzymů přímo v jejich buňkách.

- biocidní/fungicidní přípravek - na bakterie/řasy/houby/plísně.

- anodicko katodický inhibitor koroze - DDAC obsahující nehalogenový aniont (jako jsou například antikorozní kvartérní amoniové uhličitany, hydrogenuhličitany a jejich směsi) mohou být začleněny také do antikorozních povlaků na kovové substráty, včetně plošné koroze kovů apod.

- korozní inhibice plošná (pasivátor vytvářející film na kovu) - DDTA na molekulární bázi.

MIC biofilm dle podstaty může obsahovat více mikroorganismů vybraných ze skupiny sestávající z bakterií, hub, řas a archaebakterií - skupiny prokaryotických jednobuněčných organismů.

Biofilmy obsahují také bakterie, například vybrané ze skupiny sestávající např., z Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, MRSA, Staphylococcus epidermidis, Salmonella cholerasuis, Clostridium difficile, Escherichia coli a Pseudomonas fluorescens atd. V tomto technickém řešení inhibice působí tak, že vazba určité látky způsobí snížení aktivity enzymu, přičemž je definována jako zahrnující snížení mikroaerobního růstu organismů v biofilmu (bakteriostatické), a současně likvidaci organismů v biofilmu (tzn. zejména algicidní, fungicidní apod.) v různých průmyslových prostředích, systémech a zařízeních.

MIC - mikrobiálně indukovaná koroze (neboli biokoroze) je považována za příčinu významných materiálních škod v mnoha odvětvích průmyslu, kdy tato koroze představuje velký problém při degradaci různých materiálů. V extrémních případech vede tato mikrobiální koroze k degradaci materiálů s následnou perforací, selhání zařízení a nákladným opravám. V tomto prostředí se může dařit vysoce destruktivním anaerobním organismům, jako jsou např. bakterie redukující sírany. Na základě výše uvedené tvorby biofilmu vzniká mikrobiálně indukovaná koroze (MIC - microbially influenced corrosion), což je forma koroze, která je vyvolána živými organizmy, jako jsou například bakterie, řasy nebo houby. Často bývá spojena s přítomností hlízovitých výstupků (tzv. tuberkulí), event. jinými slizovitými organickými povlaky, které vytváří biofilmy. Napadána může být většina běžně používaných konstrukčních kovových materiálů včetně uhlíkových a nerez ocelí, dále pak hliníku, betonu apod. Biologické znečištění může být problém biofilmu, který je funkčně definován - vztahuje se na biofilmy, které překračují daný práh interference (vzájemné ovlivňování, prolínání). Biologické znečištění způsobené biofilmy je nežádoucí hromadění mikroorganismů na ponořených strukturách, zejména v potrubních systémech, chladicích soustavách, na trupech lodí, dále jde o chladicí systémy vody velkých průmyslových zařízeních, elektráren apod. Nejnebezpečnějším typem mikrobiální koroze je anaerobní koroze (anaerobní - proces nebo prostředí, kde není přítomen vzdušný kyslík) pod biofilmem, za účasti sulfát redukujících bakterií, tzv. anaerobní koroze - korozním činidlem je sulfan (sirovodík). Anodickou reakcí při ní vznikají sulfidy železa, které jsou korozivní. Koroze pod anaerobním biofilmem je takto výrazně urychlována.

Biologické usazeniny zvyšují zejména korozi kovů. Prostředí s nízkým obsahem kyslíku na povrchu biofilmu poskytuje podmínky, kde se může dařit vysoce destruktivním anaerobním organismům, jako jsou bakterie redukující sírany. To vede k silné mikrobiálně vyvolané biokorozi (MIC), což je zvláště devastující forma koroze. V extrémních případech vede tato mikrobiální koroze k perforaci (důlková koroze apod.), selhání zařízení a nákladným opravám během krátké doby. Jak již bylo uvedeno, tyto biologické usazeniny (biofilmy v průmyslovém prostředí) mohou přilnout k povrchům, j ako j sou např. potrubní systémy, filtry apod., s tím, že mohou způsobit korozi (MIC - mikrobiálně vyvolanou materiálovou korozi) nebo znečištění povrchu daného zařízení potrubních systémů, systémů vytápění a chlazení, systémů filtrace vody, ventilů, recirkulačních

- 6 CZ 38833 U1 chladicích zařízení apod. Tyto biofilmy vedou ke hromadění mikroorganismů také na ponořených strukturách, zejména na trupech lodí, ale také v systémech chladících vodu ve velkých průmyslových zařízeních, např. teplárnách a elektrárnách. S biofilmy (slizem) se také lze setkat ve zpracovatelském a potravinářském průmyslu, v nemocnicích, ale zejména ve vodárenství, teplárenství, energetice a ropném průmyslu. V tomto případě volba MIC inhibitoru - prostředku se synergickými účinky vede k účinné prevenci a zásadnímu snížení biofilmů a následné koroze kovů v různých průmyslových a jiných systémech.

V současné době se prosazují anodicko-katodické látky - DDTA (polyamin) a DDAC (QAC - kvartérní amoniové sloučeniny), antibaktericidní, algicidní, fůngicidní látky se silným detergentním účinkem, na bázi kvartérních amoniových sloučenin a polyaminů, a to vzhledem ke svým vlastnostem, kde např. biocodní didecyl-dimethylamonium chlorid (DDAC) vykazuje široké spektrum účinku proti biofilmům a tím inhibuje MIC - mikrobiální biokorozi, vůči grampozitivním i gramnegativním bakteriím. Taktéž jde u DDAC o fungicidní účinnost (fytopatogenní) a zejména fUngicidní/algicidní - účinkující na likvidaci řas, současně má DDAC vysokou detergentní účinnost. Tzn., že v souhrnu má tato látka algicidní, fungicidní, moluskocidní, baktericidní, virucidní účinky atd. (viz ECHA-EU). Didecyldimethylamonium chlorid je typický kvartérní amoniový biocid pro recirkulační chladicí vodní systémy, dále pak je používán také na vnitřní a venkovní tvrdé povrchy, nádobí, prádlo, koberce, bazény. Je také používán formou fogování, pro zemědělské prostory a zařízení, dále pro skladování potravin a obchodní, institucionální a průmyslové prostory a zařízení, viz stanovisko ECHA-EU.

DDAC a DDTA inhibují korozi mikrobiálního slizu, korozi důlkovou a plošnou, dále řasy a houby a pod.:

Jde o chemikálie, které inhibují nejen MIC bio-korozi ale i běžnou korozi kovů. Co je velmi důležité u DDAC, že způsobuje narušení mezimolekulárních interakcí a disociaci lipidových dvojvrstev (lipidová dvouvrstva je bariéra, která udržuje molekuly a ionty uvnitř nebo vně buňky). Dále pak bakteriostatická aktivita (zabraňuje růstu) a baktericidní aktivita (zabíjí mikroorganismy), přičemž závisí na koncentraci DDAC a současně na růstové fázi mikrobiální populace. Tento biocidní inhibiční roztok účinných látek (DDAC/DDTA/AgNP-0,002 %) působí tak, že vazba určité látky způsobí snížení aktivity enzymu, přičemž je definována jako zahrnující snížení mikroaerobního růstu organismů v biofilmu/slizu (bakteriostatické), a současně likvidaci organismů v biofilmu, tzn. zejména baktericidní, algicidní, fungicidní. Současně působí protikorózně a pasivačně na kovy, aby zabránily dalším druhům korozí - důlkové a plošné korozi atd., v souvislosti se zanášením systémů řasami/houbami a kalem v různých průmyslových, systémech a zařízeních.

Vzhledem k tomu, že přípravek má nejen antimikrobiální a protikorozní vlastnosti, je možné jej použít do vodních okruhů, kde hrozí mikrobiální kontaminace, řasy, koroze kovů apod. Roztok zamezí nárůstu kolonií různých mikroorganizmů a současně chrání kovové součásti okruhu proti vzniku koroze, formou adsorpční funkcionality.

1. Dodecyl dipropylen triamin (DDTA - polyamin):

Aplikace zahrnuje algistat (DDTA) a dezinfekční prostředek, tzv. biocid, přičemž je látka na tyto typy velmi účinná - algicid/algistat, bactericid/bacteristat, fungicid/fungistat N-(3-aminopropyl)-N-dodecylpropan-1,3-diamin, CAS no 2372-82-9) patří mezi tzv. algistaty a adsorpční inhibitory (hustota 970 kg/m³ při 20 °C), které brzdí korozní reakce (anodicko-katodickou) adsorpcí na povrchu kovu. Jedná se obvykle o organické látky s těmito schopnostmi, které obsahují skupiny s dusíkem a sírou např. aminy. DDTA neobsahuje aldehydy, halogeny a quaty (kvartetní amoniové sloučeniny). Obsahuje polyaminy - tzv. těkavé inhibitory koroze. Tyto inhibitory jsou sloučeniny dodávané na místo koroze v uzavřeném prostředí a vytvářejí ochranný pasivační film o tloušťce pouze několika molekul. DDTA může být smíchán s různými povrchově aktivními látkami, používají se hlavně v lékařském, živočišném, potravinářském, papírenském a chemickém průmyslu, ale i pro úpravu vody. DDTA lze také použít jako prostředek proti plísním a na ochranu

- 7 CZ 38833 U1 dřeva, ale také jako insekticid, akaricid (akaricidy jsou skupina pesticidů určených k hubení roztočů) se silným akaricidním účinkem (dle stanoviska ECHA-EU, European Chemical Agency - Helsinky).

2. Didecyldimethylammonium chlorid (DDAC) - kvartérní amoniová biocidní sloučenina:

Jde o čtvrtou generaci kvartérní amoniové sloučeniny (QAC), která patří do skupiny kationtových povrchově aktivních látek, které rozrušují mezimolekulární vazbu. Používá jako biocid, fungicid, algicid a také jako insekticid a silný detergent. DDAC zastává funkci inhibitoru biokoroze/slizu (MIC), přičemž tato sloučenina nedegraduje kovy (je nekorozívní) ani další materiály, např. beton, sklo atd. Aplikace DDAC zahrnují mimo jiné úpravu vody, chladicí věže, odpadní vodu, mycí vodu a je široce používán jako dezinfekční prostředek - fungicid, dále emulgátor, antistatický, antiseptický přípravek atd. Současně je didecyldimethylamonium chlorid typický kvartérní amoniový biocid pro recirkulační chladicí vodní systémy (dle stanoviska ECHA-EU, European Chemical Agency - Helsinki). Co je velmi důležité - DDAC způsobuje narušení mezimolekulárních interakcí a disociaci lipidových dvojvrstev. Lipidová dvojvrstva (biologická membrána) se skládá z amfifilních vlastností (hydrofilní i lipofilní) lipidů, které mají na jedné straně hydrofilní a na druhé hydrofobní charakter.

Bakteriostatická aktivita přípravku s DDAC zabraňuje růstu, nebo baktericidní aktivita zabíjí mikroorganismy vytvářející sliz, přičemž závisí na koncentraci DDAC a současně na růstové fázi mikrobiální populace. Co se týče kvartérní amoniové sloučeniny obsažené v tomto přípravku, tedy DDAC, je bez zápachu. Tento přípravek má v dané koncentraci zásadní účinek proti mikroorganismům a bakteriím, včetně obalených virů, dále pak samozřejmě účinky algicidní a fungicidní, se silnými detergentními vlastnostmi (isopropyl). Didecyldimethylamonium chlorid je sloučenina s chemickým vzorcem (CioHaiXCHs^NCl, používaná jako antiseptikum, dezinfekční látka, algicid, fungicid, emulgátor, katalyzátor a antistatické činidlo (detergent). Tedy se používají všude na místech, kde je nutná ochrana před mikrobiální infekcí a tam kde je vyžadována virucidní, fungicidní, algicidní ochrana s čistícím (detergentním) účinkem.

Kvartérní amoniové soli (QAC) obsahující nehalogenový aniont (jako jsou například antikorozní kvartérní amoniové soli, hydrogenuhličitany a jejich směsi) mohou být začleněny do antikorozních povlaků na kovové substráty.

Způsob inhibice koroze pomocí kompozice kvartérních amoniových solí obsahujících nehalogenové anionty, u nichž bylo zjištěno, že tyto amoniové soli obsahující nehalogenové anionty (jako jsou kvartérní amoniové uhličitany a hydrogenuhličitany) inhibují korozi kovů.

Typicky je kvartérní amoniová sůl obsahující nehalogenový anion, která je dispergována v potahovém materiálu - antikorozní povlak pro kovové substráty, který také vykazuje antimikrobiální účinnost obsahující tyto sloučeniny. Těkavé inhibitory koroze (DDAC a DDTA) jsou sloučeniny dodávané na místo koroze v uzavřeném prostředí. Vytvářejí ochranný pasivační film o tloušťce pouze několika molekul na povrchu ošetřeného materiálu. Povlak může obsahovat antimikrobiálně účinné množství antikorozní kvartérní amoniové soli obsahující nehalogenový aniont nebo jiné antimikrobiální činidlo. Inhibitory koroze MIC a běžné koroze (synergická vazba), jsou zřejmě nákladově nejefektivnějším způsobem prevence nebo kontroly koroze a MIC, protože umožňují používat levnější formy pro korozní prostředí než samotnou demontáž zařízení.

3. Propan-2-ol: (isopropanol):

Dále přípravek zahrnuje propan-2-ol, který je nedílnou součástí DDAC, též znám jako izopropylalkohol, izopropanol, iso, isopro, IPA. Jde o detergent s chemickým vzorcem C3H8O. Je to nejjednodušší příklad sekundárního alkoholu, kde je alkoholový uhlík vázán se dvěma dalšími uhlíky. Propan-2-ol je izomer propylalkoholu s antibakteriálními vlastnostmi, současně působí propan-2-ol jako čistidlo-odmašťovač, tzn., že má vynikající čistící a odmašťovací schopnosti

- 8 CZ 38833 U1 a odstraňuje také vlhkost. Jedná se o bezbarvou, hořlavou kapalinu. Isopropyl se používá např. ve farmacii jako antiseptikum. Má i funkci konzervantu. Podobně jako aceton rozpouští širokou škálu nepolárních sloučenin. Je relativně netoxický a rychle se odpařuje. Proto se široce používá jako rozpouštědlo a jako čisticí prostředek pro rozpouštění lipofilních kontaminantů, například oleje, alkaloidů, gumy a pryskyřice, odmrazovací prostředek pro kapalná paliva a dehydratační činidlo atd.

4. Koloidní stříbro: (AgNP -nanočástice 0,002 %):

Stříbro v podobě koloidní disperze (maličké nanočástice, ionty čistého stříbra). Nanočástice stříbra jsou velmi jemně rozptýlené (dispergované) v substanci. Tyto nanočástice stříbra v koloidních disperzích mají většinou velikost 5 až 100 nm. V tomto případě jde o koloidní stříbro - nano formu technologie AgNP 0,002 %. Nano koloidní stříbro účinkuje přímo v buňkách mikroorganismů, které ohrožují zdraví, přičemž mechanismus účinku je založen na koagulaci bílkovin a na inaktivaci enzymu. Stříbrné nanočástečky koloidního stříbra trvale inhibují mikroorganismy blokováním enzymů dýchacího systému (výroba energie), a to změnou jejich DNA a buněčné stěny, a to bez toxického účinku, což je zásadním faktorem. Inhibice působí tak, že vazba určité látky způsobí snížení aktivity enzymu, přičemž je definována jako zahrnující snížení mikroaerobního růstu organismů v biofilmu (bakteriostatické), a současně likvidaci organismů v biofilmu při využití významných synergických efektů. Současně ničí houby, plísně, choroboplodné viry, bakterie a ostatní parazity. Je prokázáno, že koloidní stříbro vytváří také synergický účinek v kombinaci s několika dalšími dezinfekčními činidly, v tomto případě s DDAC.

Přípravek je určen svou aktivitou nejen proti biokorozi (MIC) - biologickým řasám/houbám, bakteriím, apod. Ale také kombinovanou ochranu kovů proti korozi - tzv. pasivaci kovů. Hlavním účelem je eliminace MIC (bakterie se pomnoží a tím vytvoří tzv. biofilm a kobercové řasy), přičemž se jedná o profesionální prostředek, jehož hlavní složka je - didecyldimethylamonium chlorid a DDTA s dalšími dvěma návaznými látkami se synergickými účinky. Přípravek je určen svou aktivitou proti MIC - biokorozi a korozi kovů a betonu, biologickým řasám/houbám, bakteriím apod. (bakterie se pomnoží a tím vytvoří tzv. biofilm a kobercové řasy), přičemž se jedná o profesionální prostředek. Na základě výše uvedených látek a zejména synergického efektu jde o přípravek s multi-spektrálním účinkem pro inhibici MIC: biofilmů - bakterií, řas, hub a dalších organismů, k zamezení jejich vzniku a růstu. Podle definice k synergii dochází, když dvě nebo více samostatných činidel působí společně, aby vytvořily účinek větší než součet účinků jednotlivých činidel. V principu, synergie umožňuje snížení množství činidel používaných v kombinaci, a přesto může stále umožnit vyšší antimikrobiální aktivitu. Další výhody použití více kompatibilních činidel v kombinaci zahrnují snížení pravděpodobnosti, že se objeví rezistence a zvýšení spektra mikrobicidní, či jiné aktivity.

Přípravek zahrnuje tyto multispektrální funkce - níže uvedené funkce MIC inhibice (koroze) a zanášení různých průmyslových systémů vyvolané řasami a slizem/biofilmem, s následkem standardní plošné a mikrobiální - důlkové koroze atd.:

1. MIC inhibitor - inhibuje mikroorganismy blokováním enzymů přímo v jejich buňkách blokováním enzymů dýchacího systému (výroba energie), a to změnou jejich DNA.

2. Biocidní/fungicidní/algicidní přípravek - na bakterie/řasy/houby/plísně/kvasinky v potrubních systémech apod., dle PT-12 třídy jednotlivých látek (ECHA-EU).

3. Erozivní koroze kovů vzniká v proudícím prostředí. Příčinou je erozní porušování pasivní nebo jiné ochranné vrstvy kovu. Je to dáno tím, že většina kovů vděčí za svoji korozní odolnost pasivitě, tedy obnovení existenci povrchové vrstvy, která potlačuje anodické rozpouštění kovů.

4. Pasivace kovů - anodicko katodický inhibitor kovů - obsahující nehalogenový aniont (jako jsou například antikorozní kvartérní amoniové uhličitany, hydrogenuhličitany a jejich směsi) mohou být

- 9 CZ 38833 UI začleněny do antikorozních povlaků na kovové substráty. Jde o korozní inhibici plošnou (pasivátor kovů vytvářející ochranný film) - substance se chová jako filmotvorný přípravek proti anodicko-katodickému rozrušování kovů - MIC/biofilm, který definuje anodu, zabraňuje kyslíku dostat se na kovový povrch, zatímco metabolismus aerobních bakterií spotřebovává kyslík přítomný v biofilmu. Katodickým místem se stává oblast nepokrytá biofilmem, která je vystavena kyslíku. V tomto případě je DDAC - kvartérní amoniová sůl (obsahující nehalogenový aniont) dispergována v potahovém materiálu tzn. na kovovém substrátu.

S biofilmy se lze setkat např. v průmyslovém, zpracovatelském a potravinářském průmyslu, ale zejména ve vodárenství, teplárenství, energetice a ropném průmyslu. V tomto případě volba prostředku - MIC inhibitoru, se synergickými efekty, vede k účinné prevenci a zásadnímu snížení biofilmů a běžné koroze v různých průmyslových odvětvích. Biofilmy v průmyslovém prostředí se obvykle nacházejí v pevných systémech ponořených nebo vystavených nějakému vodnému roztoku. Používá se několik termínů pro mikrobiální sliz - koroze ovlivněná mikroorganismy, MIC, biodeteriorace a biokoroze s následkem perforací a dalších běžných typů koroze.

Chemikálie DDAC/DDTA inhibující MIC korozi/mikrobiálního slizu (microbial induced corrosion) jsou chemikálie, které se přidávají do chemického proudu, aby zabránily biokorozi nebo snížily rychlost koroze, takže zpracovatelské zařízení bude mít delší životnost inhibici biofilmů. Mikrobiálním slizem (MIC) s následnou biokorozi může být napadána většina běžně používaných konstrukčních kovových a betonových materiálů včetně uhlíkových a nízkolegovaných ocelí a také hliníku, mědi, plastu apod. Tyto biofilmy vedou ke hromadění mikroorganismů také na ponořených strukturách, zejména na trupech lodí, ale také v systémech chladících vodu ve velkých průmyslových zařízeních, např. teplárnách a elektrárnách. S biofilmy se také lze setkat zejména ve vodárenství, teplárenství, energetice a ropném průmyslu. Tento MIC inhibitor působí tak, že vazba určité látky způsobí snížení aktivity enzymu, přičemž je definována jako zahrnující snížení mikroaerobního růstu organismů v biofilmu (bakteriostatické), a současně likvidaci organismů v biofilmu (tzn. zejména baktericidním, algicidním, fúngicidním apod.) v různých průmyslových prostředích, systémech a zařízeních.

Škodlivé biofilmy jsou problematické, jelikož způsobují znečištění (biofilm) a korozi např. u potrubních systémů, výměníků tepla, filtrů, ventilů, vodní systémů, systémů vytápění, ropovodů atd. Biofilmy jsou jednoznačně také přímou příčinou mnoha problémů zanášení chladicích průmyslových systémů (chladicích věží, deskových a trubkových chladičů apod.). Chemikálie inhibující MIC korozi/mikrobiálního slizu (microbial induced corrosion) a korozi kovů jsou substance, které se přidávají do chemického proudu, aby zabránily korozi nebo snížily rychlost koroze, takže zpracovatelské zařízení bude mít delší životnost. Nejnebezpečnějším typem mikrobiální koroze je anaerobní koroze (anaerobní - proces nebo prostředí, kde není přítomen vzdušný kyslík) pod biofilmem, za účasti sulfát redukujících bakterií, tzv. anaerobní koroze. Korozním činidlem je při ní sulfan (sirovodík) anodickou reakcí, při ní vznikají sulfidy železa, které jsou korozivní. Koroze pod anaerobním biofilmem je takto výrazně urychlována. Povrch nebo strojní zařízení se může týkat potrubních systémů, systémů vytápění a chlazení, systémů filtrace vody, ventilů, recirkulačních chladicích zařízení apod. Proto je MIC inhibitor zejména vhodný pro potrubní systémy, systémy vytápění a chlazení apod. Tyto biofilmy a také řasy/houby vedou ke hromadění mikroorganismů také na ponořených strukturách, např. na trupech lodí, ale také v systémech chladících vodu ve velkých průmyslových zařízeních. Tyto biofilmy neboli biokoroze se mohou vyskytovat v uhlíkové oceli, nerezové oceli, litině, hliníku, mědi a slitinách mědi, niklu a hliníku, dále v potrubních betonových a zděných systémech odpadní vody apod.

Jde tedy o biocid - antibakteriální a adsorpční korozní inhibitor MIC a pasivátor kovů [anodických (oxidačních) a katodických (redukce) míst, která iniciují elektrochemické potenciálové rozdíly a elektrochemickou korozi] ale také o algicidního přípravek (proti řasám, houbám apod.) tzn. MIC inhibitoru (koncentrátu), který způsobuje inhibici biofilmů (biokoroze) - likvidaci společenství většího množství mikrobiálních buněk a biologických řas/hub.

- 10CZ 38833 U1

Inhibitor, algicid/MIC-inhibitor koroze slouží mimo jiné jako filmotvorný přípravek proti rozrušování kovů (forma pasivátoru), zahrnují použití povlaků, katodické ochrany, a to vysoce účinnými biocidy. V tomto případě jde zejména o dvě látky - DDTA, který patří mezi tzv. adsorpční inhibitory, a kvartérní amoniovou biocidní sloučeninu didecyl-dimethylamonium chlorid, inhibitor biokoroze (MIC) - tzv. pasivátory kovů.

MIC - biofilmy (tzv. biokoroze) mohou obsahovat více mikroorganismů ze skupin sestávající z:

- bakterií - jednobuněčné prokaryotické organismy;

- hub a řas - mezi houbou a řasou je často mutualistický vztah;

- archaebakterií - vyhledávají extrémní místa s vysokou teplotou, extrémním pH či vysokým obsahem solí.

Popis: MIC inhibitoru - adsorpčního korozního (anodicko-katodického) pasivátoru kovů Pasivace kovů pomocí povlaků QAC - oxidových filmů:

Těkavé inhibitory koroze (DDAC) jsou sloučeniny dodávané na místo koroze v uzavřeném prostředí. Vytvářejí ochranný film o tloušťce pouze několika molekul. Povlak může obsahovat antimikrobiálně účinné množství antikorozní kvartérní amoniové soli obsahující nehalogenový aniont nebo jiné antimikrobiální činidlo. Kvartérní amoniové soli (QAC-DDAC) obsahující nehalogenový anion, též aniont (jako jsou například antikorozní kvartérní amoniové uhličitany a jejich směsi) mohou být začleněny do antikorozních povlaků na kovové substráty. Tyto antikorozní inhibitory koroze jsou často nákladově nejefektivnějším způsobem prevence nebo kontroly koroze, protože umožňují používat levnější formy pro korozní prostředí než samotnou demontáž zařízení. Způsob inhibice koroze pomocí kompozice kvartérních amoniových solí obsahujících nehalogenové anionty, u nichž bylo zjištěno, že QAC soli obsahující tyto nehalogenové anionty inhibují korozi kovů. To znamená, že substance slouží jako filmotvorný přípravek proti anodicko-katodickému rozrušování kovů. MIC/biofilm definuje anodu, zabraňuje kyslíku dostat se na kovový povrch, zatímco metabolismus aerobních bakterií spotřebovává kyslík přítomný v biofilmu. Katodickým místem se stává oblast nepokrytá biofilmem, která je vystavena kyslíku.

1) anodické inhibitory (adsorpční) - DDTA (polyamin):

- jsou látky, které brzdí korozní reakci odstraněním korozního činitele, tzv. pasivační anodické inhibitory vytvářejí na povrchu kovu pasivační proaktivní oxidový film silný 30 až 200 Á, který brání přístupu korozivní látky k materiálu, tyto ochranné filmy jsou houževnaté a mají tendenci se v případě poškození rychle opravit, tudíž je lze používat v úsporných koncentracích.

2) katodické inhibitory (adsorpční) - DDAC (QAC):

- zpomalují průběh katodické reakce, tzv. srážecí (katodické) inhibitory jsou chemické látky, které vytvářejí nerozpustné sraženiny reakcí s rozpustnými látkami v prostředí. Obecně platí, že jednodušší je MIC - mikrobiálně indukované korozi neboli biofilmu předcházet než rozběhnutý korozní proces zastavit a potlačovat quorum sensing*. Proto se musí daný systém udržovat čistý, bez mikroorganizmů, s použitím povlaků (pasivace), katodické ochrany a zajistit inhibici biokoroze (likvidaci) pomocí biocidů proti slizu (dle třídy PT-12, ECHA-EU). Inhibitory koroze jsou často nákladově nejefektivnějším způsobem prevence nebo kontroly koroze, protože umožňují používat levnější formy pro korozní prostředí než samotnou demontáž zařízení.

Propojený stav (quorum sensing), ve kterém jsou buňky těsně zabaleny a pevně k sobě připojeny a obvykle tvoří pevný povrch. Změna chování je vyvolána mnoha faktory. U quorum sensing jde o proces komunikace mezi buňkami, který umožňuje bakteriím sdílet informace o hustotě buněk a podle toho upravovat genovou expresi. Exprese genu je proces, při kterém je genetická informace obsažená v konkrétním genu využita k syntéze funkčního produktu.

Adsorpční látky (anodicko-katodické ochrany) chemikálie inhibující MIC (biokoroze/biofilmy - microbially influenced corrosion) - DDTA, DDAC a AgNP-nanočástice:

- 11 CZ 38833 U1

Biofilm definuje anodu, zabraňuje kyslíku dostat se na kovový povrch, zatímco metabolismus aerobních bakterií spotřebovává kyslík přítomný v biofilmu. Katodickým místem se stává oblast nepokrytá biofilmem, která je vystavena kyslíku. Tloušťka vrstvy biofilmu se pohybuje mezi 10 až 100 pm. Účinnou adsorpční metodou prevence je katodická ochrana tímto přípravkem, která zabraňuje korozi povrchů kovů tím, že z kovového povrchu vytvoří elektrochemický článek.

Adsorpce je proces, jehož principem je hromadění částic (atomů, molekul) plynu, kapaliny či pevné látky na povrchu (fázovém rozhraní) účinkem mezipovrchových přitažlivých sil - díky chemickým a fyzikálním vazbám se látka pevně přichytí ke kovu, vytváří na něm ochrannou molekulární vrstvu a zabraňuje tak přístupu vlhkosti ke kovu (ovlhčení).

Adsorpční odvlhčovač I:

- dodecyl dipropylen triamin (DDTA - polyamin), těkavé inhibitory koroze (polyaminy) - tyto inhibitory jsou sloučeniny dodávané na místo koroze v uzavřeném prostředí. Vytvářejí ochranný film (pasivaci materiálu) o tloušťce pouze několika molekul.

Adsorpční odvlhčovač II:

- didecyldimethylamonium chlorid (DDAC - QAC) brzdí korozní reakce kovů (anodickou i katodickou) adsorpcí na povrchu kovu. Jedná se obvykle o organické látky, které obsahují skupiny s dusíkem a sírou (aminy). Adsorpční inhibitor brzdí korozní reakce (anodickou i katodickou) adsorpcí na povrchu kovu. Současně působí destruktivně na MIC, biocidní formou.

Didecyldimethylamonium chlorid (DDAC) - slouží taktéž jako smíšený typ inhibitoru, který inhibuje anodickou i katodickou korozi. DDAC vytváří také ochranný film např., i na hliníkové slitině, což dále prokázalo jeho schopnost inhibovat korozi. Způsob inhibice koroze pomocí kompozice kvartérních amoniových solí (DDAC) obsahujících nehalogenové anionty, u nichž bylo zjištěno, že kvartérní amoniové soli obsahující tyto nehalogenové anionty (platí taktéž pro hydrogenuhličitany) inhibují korozi kovů. Typicky je kvartérní amoniová sůl obsahující nehalogenový aniont, která je dispergována v potahovém materiálu (antikorozní povlak pro kovové substráty), který také vykazuje antimikrobiální účinnost. Povlak (pasivace) může obsahovat antimikrobiálně účinné množství antikorozní kvartérní amoniové soli obsahující nehalogenový aniont nebo jiné antimikrobiální činidlo. Výsledky prokázaly, že připravené sloučeniny mají dobré antimikrobiální aktivity proti SRB (sulphate-reducing bacteria) a také mají vysokou účinnost jako inhibitory koroze pro uhlíkovou ocel (základní druh oceli - jde tedy o běžnou ocel).

DDAC inhibuje korozi MIC-mikrobiálního slizu:

Jde o QAC chemikálie, které se přidávají do chemického proudu, aby inhibovaly MIC bio-korozi nebo zamezily důlkové a plošné korozi. Co je velmi důležité u DDAC, že způsobuje narušení mezimolekulárních interakcí a disociaci lipidových dvojvrstev (lipidová dvouvrstva je bariéra, která udržuje molekuly a ionty uvnitř nebo vně buňky). Dále pak bakteriostatická aktivita (zabraňuje růstu) a baktericidní aktivita (zabíjí mikroorganismy), přičemž závisí na koncentraci DDAC a současně na růstové fázi mikrobiální populace.

Koloidní stříbro (AgNP - nanočástice 0,002 %):

Nano koloidní stříbro (nanotechnologie) účinkuje přímo v buňkách mikroorganismů, které ohrožují daný systém, přičemž mechanismus účinku je založen na koagulaci bílkovin a na inaktivaci enzymu. Stříbrné nanočástečky koloidního stříbra trvale inhibují mikroorganismy blokováním enzymů dýchacího systému (výroba energie), a to změnou jejich DNA a buněčné stěny, a to bez toxického účinku, což je zásadním inhibičním faktorem. Inhibice působí tak, že vazba určité látky způsobí snížení aktivity enzymu, přičemž je definována jako zahrnující snížení mikroaerobního růstu organismů v biofilmu (bakteriostatické), a současně likvidaci organismů v biofilmu při využití významných synergických efektů.

- 12 CZ 38833 U1

Funkce pasivace a použití profesionálního přípravku:

Účinný biocid/fungicid, inhibitor mikrobiální biokoroze, s katodicko-anodickou ochranou vytěsňuje vodu, která obklopuje kovový povrch, interaguje s kovem prostřednictvím jeho anodických anebo katodických míst a zvyšuje korozní odolnost kovu vytvořením tenké pasivační vrstvy na jeho povrchu (DDAC/DDTA). Účinnou metodou prevence je katodická ochrana tímto přípravkem, která zabraňuje biokorozi a korozi (formou pasivace).

Funkce přípravku - biocid, bactericid/bacteristat, algicid/algistat, fungicid/fungistat:

- Inhibice mikrobiální - biocid/fungicid zahrnující snížení mikroaerobního růstu organismů v biofilmu, tzv. bakteriostatické aktivity, k inhibici MIC na kovech, plastech, betonu (biocidní/algicidní/fungicidní přípravek - na bakterie/řasy/houby/plísně/kvasinky apod.).

- Korozní inhibice důlková a plošná - pasivace kovů, (např. v ropném, energetickém průmyslu atd.). Účinnou metodou prevence je anodicko-katodická ochrana tímto přípravkem, která zabraňuje korozi tím, že z kovového povrchu vytvoří elektrochemický článek.

- Fungicidní/algicidní inhibice - na hubení hub/řas, které mohou způsobit narušení kovu.

- Adsorpční činnost je proces, jehož principem je hromadění částic (atomů, molekul) plynu, kapaliny či pevné látky na povrchu (fázovém rozhraní) účinkem mezipovrchových přitažlivých sil. Účinnou metodou prevence je také anodická/katodická ochrana (adsorpce) kovu tímto přípravkem, která zabraňuje korozi tím, že se z kovového povrchu vytvoří elektrochemický článek.

Použití profesionálního přípravku pro typy korozí:

1. Mikrobiální koroze kovů neboli biokoroze (MIC-microbially influenced corrosion): Důlková/pitting neboli tzv. nerovnoměrný typ biokoroze. K tomu druhu napadení dochází především u materiálů, které mají schopnost vytvářet v korozním prostředí tenkou kompaktní vrstvu oxidů, neboli tzv. pasivní vrstvu (např. korozivzdorná ocel, hliník, ale i měď apod.). V případě, že vznikají tyto mělké důlky na rozsáhlejší ploše, mluvíme o důlkové korozi. Při této korozi se v určitých místech do kovu dostávají díky biofilmu (slizu) dutiny. Když se na kovovém povrchu vytvoří velmi úzce ohraničené anodové oblasti, objeví se úzké, hluboké, korozní jámy/důlky ve tvaru nepravidelné díry, zatímco ostatní oblasti mají katodický účinek. Pokud vznikají mělké důlky na rozměrné ploše, mluvíme o důlkové korozi, pokud vznikají shluky důlků na korozně nenapadnutém povrchu, jedná se o korozi skvrnitou. Účinnou metodou prevence je katodická ochrana tímto přípravkem, která zabraňuje korozi tím, že z kovového povrchu vytvoří elektrochemický článek. Nejnebezpečnějším typem mikrobiální koroze je anaerobní koroze (anaerobní je proces nebo prostředí, kde není přítomen vzdušný kyslík) pod biofilmem, za účasti sulfát redukujících bakterií, tzv. anaerobní koroze - korozním činidlem je při ní sulfan (sirovodík), anodickou reakcí při ní vznikají sulfidy železa, které jsou korozivní. Koroze pod anaerobním biofilmem je takto výrazně urychlována.

2. Plošná (rovnoměrná) koroze kovů:

Při tomto typu koroze dochází ke stejnosměrnému rozpouštění kovu jako takového, po celém napadeném povrchu. Vyskytuje se v systémech s homogenním povrchem kovu a homogenním prostředím (teploty a koncentrace všech složek prostředí i kovu jsou na jejich vzájemném rozhraní vyrovnané). Účinnou metodou prevence je katodická ochrana tímto přípravkem, která zabraňuje korozi tím, že z kovového povrchu vytvoří elektrochemický článek.

3. Erozivní koroze kovů:

Vzniká v proudícím prostředí. Mechanické poškození povrchu vzniká v důsledku rychle proudící kapaliny nebo plynu. Turbulentní proudění má větší erozní vliv na porušování pasivní nebo jiné ochranné vrstvy kovu. Účinnou metodou prevence je katodická ochrana tímto přípravkem, která

- 13 CZ 38833 U1 zabraňuje korozi tím, že z kovového povrchu vytvoří elektrochemický článek - kvartérní amoniové soli DDAC (QAC) obsahující nehalogenový aniont (jako jsou například antikorozní kvartérní amoniové uhličitany, hydrogenuhličitany a jejich směsi) mohou být začleněny do antikorozních povlaků na kovové substráty formou adsorpce. Biofilm (odlišný od běžné koroze kovů) může být ve své podstatě jakýkoliv, a to ze širokého spektra mikroorganismů, například bakterie, houby, řasy a archaebakterie (archaebakterie jsou živé organismy přizpůsobené jakýmkoli podmínkám prostředí, jakémukoli typu ekologie). Biofilmy v průmyslovém prostředí se obvykle nacházejí v pevných systémech ponořených nebo vystavených nějakému vodnému roztoku.

Použití profesionálního přípravku na ochranu různých průmyslových zařízení:

1. Energetika (včetně jaderné) apod.

- potrubí a nádrže z oceli, dále mosazná a bronzová potrubí, systémy na chladicí vodu apod.;

- železo-betonové chladicí věže průmyslových komplexů.

2. Teplárenství/výměníky tepla

- související potrubní systémy, čerpadla apod.

3. Průmysl (obecně)

- průmyslové typy chladicích zařízení: deskové, trubkové - a to konkrétně v hutích, ocelárnách, slévárnách, chemických továrnách, automobilovém průmyslu, energetice atd.

4. Strojírenství

- zvýšená koroze degradovanými obrábějícími oleji a emulzemi.

5. Vodárenství, odvádění vod

- kovová odpadní potrubní síť (odpadní voda);

- odpadní voda - stoková síť (betonová a zděná) a čistírny odpadních vod.

6. Chemický průmysl

- vnitřní potrubní systémy;

- nerezové nádrže apod.

7. Průmysl celulózy a papíru

- procesní a chladicí systémy (chladicí věže, dochlazovače - pomáhají regulovat teplotu strojů a procesní vody), sací válce, hlavové zásobníky na výrobu papíru.

8. Ropný průmysl a těžba ropy

Inhibitory koroze jsou také široce používány v ropném a plynárenském průmyslu, jsou také použitelné mimo jiné v chladicích systémech:

- různé typy nádrží na ropu (tanky apod.);

- ropné rafinerie - potrubní systémy při rafinaci;

- výrobci ropných produktů - vnitřní výrobní systémy;

- potrubní systémy ropovodů.

9. Plynárenský průmysl a těžba plynu (IMIC)

Internal-MIC of gas pipelines - vnitřní mikrobiologicky ovlivněná koroze (IMIC) je považována za jednu z hlavních příčin poruch plynovodů. IMIC plynovodů se vyskytuje v korozivním prostředí, kde se na vnitřním povrchu stěny potrubí vyskytuje tenká vrstva vodního kondenzátu. Vytváří se biofilm, který izoluje prostředí pod filmem od proudění tekutiny a podporuje populaci mikroorganismů:

- potrubní vedení plynovodů (vnitřní koroze se může objevit ve formě důlkové koroze, případně může hrozit - vnitřní korozní praskání (stress corrosion cracking - SCC);

- užití v přečerpávacích kompresorech plynárenského průmyslu apod.

- 14 CZ 38833 U1

10. Stavebnictví

- protipožární potrubní systémy.

11. Letectví

- nádrže na skladování paliva;

- hliníkové nádrže umístěné v křídlech letadel.

12. Lodní průmysl (katodická ochrana a antikorozní opatření)

- ochrana trupu lodí, pod čarou ponoru - řasy, mikroorganismy, korýši apod., včetně ošetření balastních nádrží lodí - tzv. přihrádky na dně lodi nebo po stranách, které jsou naplněny kapalinami pro stabilitu lodě.

Technická specifikace: Forma profesionálního přípravku - koncentrát (roztok)

Biocidní přípravek je určen pouze pro profesionální použití. Použité inhibitory koroze a pasivátory jsou rozpustné ve vodě. Před použitím k naředění a také po naředěním koncentrátu dobře promíchat/protřepat. Je možno použít i vodu z vodovodního řadu. Ředění nutno provádět s vodou z vodovodního řadu, s cca. pH 6 až 9, v poměru 1:350 až 1:400 (viz. použití pro typy zařízení).

Ošetřením tímto přípravkem se inhibují biofilmy (sliz). Současně vzniká na povrchu kovu molekulární vrstva, která zabezpečí ochranu před anodicko-katodickou korozí. Přípravek je kompatibilní s materiály - slitiny ocelí a hliníku, železo-beton apod.

Přípravek se používá na tyto materiály, v potrubních a jiných systémech:

- uhlíkové oceli, nerezové oceli, slitinu hliníku, beton, železo-beton apod.

Způsoby využití aplikace přípravku

Používá se dekoncentrovaný 1:350 a 1:400 dle materiálu - naředěním a vložením do proudu, případně nanášením, k odstranění MIC biofilmu a korozních vrstev z kovů, jejich slitin proti tvorbě slizu, bakteriím a řasám (biokorozi) a proti korozi kovů (pasivaci potrubních systémů). Účelem je ponechání na povrchu kovového výrobku jen mikrovrstvy inhibitorů - proti slizu a vrstvu pasivátorů, proti další plošné korozi atd. Ředicí poměr 1:400 znamená, že na 1 díl ředěné látky (koncentrátu) se přidá 400 dílů ředidla (vody). V mililitrech to znamená, na 1 ml MIC ředěné látky se přidá 400 ml ředící látky, vody (1 litr MIC - na 400 litrů ředidla, vody). Celkem tedy bude 401 ml výsledného roztoku.

Ředicí poměry přípravku a použití cirkulačním způsobem, po dobu cca. 2 až 3 hod.:

- slitiny nerez ocelí

- betonové systémy

- slitinu uhlíkových ocelí

- slitiny hliníku (ředicí poměr přípravku - 1:350);

(ředicí poměr přípravku - 1:350);

(ředicí poměr přípravku - 1:400);

(ředicí poměr přípravku - 1:400).

Ředění přípravku těžba ropy a plyny apod., včetně přepravních zařízení: 1:350 (plynová a ropná zařízení, betonové chladicí věže), uvedené ředicí poměry mají vysoce ekonomický poměr.

Rozsahy podmínek aplikace roztoku jsou:

- voda použitá pro ředění by měla mít cca. pH od 6 do 8;

- doba působení: cca. 2 až 3 hodiny;

- teplota: ambientní - okolní až mírné zahřívání - 20 °C - 25 °C.

Vždy používat ochranné pomůcky, zejména v případě vysokotlakého mytí (velké chladicí věže, stěny velkých stokových systémů) pro osobní ochranu, včetně dýchacího ústrojí. Při práci s přípravkem nejíst, nepít, nekouřit. Zamezit potřísnění očí a kůže. V přestávkách a na konci práce si vždy umýt ruce. Přípravek nelze používat v pitné vodě nebo domácí užitkové vodě.

- 15 CZ 38833 U1

Záruční lhůta (expirace) - 12 měsíců od data výroby při správném způsobu skladování: - skladovat v původních, uzavřených neporušených obalech;

- skladovat v temných skladech, při teplotě +9 až +25 °C.

Příklady uskutečnění technického řešení

Jde o MIC inhibitor (koncentrát), bakteristat/fungistat, který způsobuje inhibici biofilmů, tzn. likvidaci společenství většího množství mikrobiálních buněk a biologických řas/hub (současně inhibuje tzv. anodicko-katodickou korozi kovů) a tím zamezuje mikrobiální korozi (microbially influenced corrosion), což je forma koroze vyvolaná živými organizmy, jako jsou například bakterie, řasy nebo houby.

Přípravek je před použitím ředěn vodou v daném poměru a poté připraven k použití za účelem odstranění biofilmů, řas/hub, pasivace kovů atd., přičemž je prováděna současně také detergence (čištění) příslušného technologického zařízení a to na základě jednotlivých chemických látek uvedených v níže uvedených příkladech.

Tento přípravek je uveden ve třech příkladech technického řešení.

Příklad 1

Příprava s následným složením přípravku (MIC-inhibitoru) s protikorozním účinkem, k ošetření příslušných technologických zařízení. Všechny uvedené substance (chemické látky) mají kapalnou/pevnou formu a jsou rozpustné ve vodě za studena. Níže uvedené látky byly míchány při teplotách v rozmezí 19 až 23 °C. Suroviny (chemické látky) uvedené v tabulce příkladů byly rozpuštěny za laboratorní teploty ve vodě, za vzniku MIC-inhibitoru, roztoku. Testované vzorky jsou považovány za 100% a byly ředěny vodou (filtrovanou, s 3-stupňovým předfiltračním systémem na deriváty chlóru a chlóru, olova, těžkých kovů, organických sloučenin a další usazenin) na požadované koncentrace.

MIC-inhibitor kompozice se připraví rozpuštěním komplexotvorných látek: kvarterní amoniové sloučeniny didecyldimethylamonium chlorid (DDAC) - 4,4 g/100 g, propan-2-ol - 0,9 g/100 g, ve filtrované vodě, viz tabulka příkladů níže.

Následně jsou do roztoku vody přidány látky: koloidní stříbro, nanočástice stříbra/0,002 % (AgNP) - 0,3 g/100 g, dodecyl dipropylen triamin (DDTA) - 2,8 g/100 g, viz tabulka příkladů. Výsledkem tohoto procesu je čirý homogenní roztok. Zůstatek do 100 % hmotnosti tohoto dezinfekčního přípravku tvoří voda.

Příklad 2

Příprava s následným složením přípravku (MIC-inhibitoru) s protikorozním účinkem, k ošetření příslušných technologických zařízení. Všechny uvedené substance (chemické látky) mají kapalnou/pevnou formu a jsou rozpustné ve vodě za studena. Níže uvedené látky byly míchány při teplotách v rozmezí 19 až 23 °C. Suroviny (chemické látky) uvedené v tabulce příkladů byly rozpuštěny za laboratorní teploty ve vodě, za vzniku MIC-inhibitoru/algicidního roztoku. Testované vzorky jsou považovány za 100% a byly ředěny vodou (filtrovanou, s 3-stupňovým předfiltračním systémem na deriváty chlóru a chlóru, olova, těžkých kovů, organických sloučenin a další usazenin) na požadované koncentrace.

MIC-inhibitor kompozice se připraví rozpuštěním komplexotvorných látek: kvarterní amoniové sloučeniny didecyldimethylamonium chlorid (DDAC) - 6,1 g/100 g, propan-2-ol - 1,28 g/100 g, ve filtrované vodě, viz tabulka příkladů níže. Následně jsou do roztoku vody přidány látky:

- 16 CZ 38833 U1 koloidní stříbro, nanočástice stříbra/0,002 % (AgNP) - 0,6 g/100 g, dodecyl dipropylen triamin (DDTA) - 3,5 g/100 g, viz tabulka příkladů. Výsledkem tohoto procesu je čirý homogenní roztok. Zůstatek do 100 % hmotnosti tohoto dezinfekčního přípravku tvoří voda.

Příklad 3

Příprava s následným složením přípravku (MIC-inhibitoru) s protikorozním účinkem, k ošetření příslušných technologických zařízení. Všechny uvedené substance (chemické látky) mají kapalnou/pevnou formu a jsou rozpustné ve vodě za studena. Níže uvedené látky byly míchány při teplotách v rozmezí 19 až 23 °C. Suroviny (chemické látky) uvedené v tabulce příkladů byly rozpuštěny za laboratorní teploty ve vodě, za vzniku MIC-inhibitoru/algicidního roztoku. Testované vzorky jsou považovány za 100% a byly ředěny vodou (filtrovanou, s 3-stupňovým předfiltračním systémem na deriváty chlóru a chlóru, olova, těžkých kovů, organických sloučenin a další usazenin) na požadované koncentrace.

MIC-inhibitor kompozice se připraví rozpuštěním komplexotvorných látek: kvarterní amoniové sloučeniny didecyldimethylamonium chlorid (DDAC) - 7,9 g/100 g, propan-2-ol - 1,86 g/100 g, ve filtrované vodě, viz tabulka příkladů níže. Následně jsou do roztoku vody přidány látky: koloidní stříbro, nanočástice stříbra/0,002 % (AgNP) - 1 g/100 g, dodecyl dipropylen triamin (DDTA) - 4,3 g/100 g, viz tabulka příkladů. Výsledkem tohoto procesu je čirý homogenní roztok. Zůstatek do 100 % hmotnosti tohoto dezinfekčního přípravku tvoří voda.

Dle tabulky příkladů bylo vybráno optimální složení ze sloupce 3.

Surovina (g / 100 g vody), koncentrát	1	2	3
Didecyldimethylamonium chlorid (DDAC)	4,4 g	6,1 g	7,9 g
Propan-2-ol (isopropyl - detergent)	0,9 g	1,28 g	1,86 g
Koloidní stříbro (roztok AgNP - 20 ppm)	0,3 g	0,6 g	1 g
Dodecyl dipropylen triamin (DDTA polyamin)	2,8 g	3,5 g	4,3 g
Voda (filtrovaná)	do 100 g	do 100 g	do 100 g

Průmyslová využitelnost

Jde o přípravek pro průmyslové (profesionální) použití na čištění potrubních systémů apod.

Claims (2)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Přípravek pro odstraňování mikrobiální koroze a pasivaci kovů, vyznačující se tím, že obsahuje didecyldimethylamonium chlorid v množství od 0,08 % do 38 % hmotnosti přípravku;

   5 propan-2-ol v množství od 0,04 % do 13 % hmotnosti přípravku; koloidní stříbro v množství od

   0,05 % do 9 % hmotnosti přípravku; dodecyl dipropylen triamin v množství od 0,06 % do 31 % hmotnosti přípravku; a zůstatek do 100 % hmotnosti tohoto přípravku tvoří voda.
2. 2. Přípravek podle nároku 1, vyznačující se tím, že je ve formě roztoku.