CZ93498A3

CZ93498A3 - Prostředek a způsob regulace biologického znečištění pomocí esterů mastných kyselin s polyglykoly

Info

Publication number: CZ93498A3
Application number: CZ98934A
Authority: CZ
Inventors: Daniel E. Glover; Marilyn S. Whittemore; Stephen D. Bryant
Original assignee: Buckman Laboratories International, Inc.
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1996-09-27
Publication date: 1998-08-12
Also published as: SK39898A3; ES2211977T3; US6110452A; CA2233283C; PT854842E; NO981402D0; MX9802437A; NO981402L; AR004005A1; DE69631152D1; EP0854842B1; ATE256639T1; AU7200396A; CA2233283A1; DE69631152T2; WO1997011912A1; JPH11512720A; EP0854842A1; BR9611327A; ZA967822B

Description

Prostředek a způsob regulace biologického znečištění pomocí esterů mastných kyselin s polyglykoly

Oblast techniky

Tento vynález se týká použití esterů mastných kyselih s polyglykoly pro inhibování ulpívání bakterií na ponořitelných nebo ponořených površích, zvláště na površích ve vodném systému. Tento vynález se týká také způsobů a prostředků regulace biologického znečištění.

Dosavadní stav techniky

Mikroorganismy ulpívají na rozmanitých površích, zvláště na těch površích, které jsou v kontaktu s vodnými kapalinami, které jsou vhodným prostředím pro mikrobiální růst. Například jsou známy mikroorganismy, které ulpívají na trupech lodí, na mořských stavbách, na zubech, na lékařských implantech, na chladících věžích a na výměnících tepla. Ulpěním na těchto ponořených nebo ponořitelných površích mohou organismy tento povrch znečistit nebo mohou způsobit jeho zhoršení.

U savců (např. u lidí, domácích zvířat a domácích miláčků) mohou mikroorganismy, které ulpěly na povrchu, vést ke zdravotním problémům. Například plak pochází od mikroorganismů, které ulpěly na povrchu zubů. Lékařské implanty s nechtěnými mikroorganismy, které ulpěly na jejich povrchu, se často potáhnou plakem a musí být nahrazeny.

Vědecké studie ukázaly, že prvním stupněm biologického znečištění ve vodných systémech je obvykle tvorba tenkého biologického filmu na ponořených nebo ponořitelných površích, tj. na površích vystavených působení vodného systému. Připojení mikroorganismů, jako jsou bakterie, a jejich kolonizace na ponořeném povrchu se obvykle považuje za skutečnost, která vede k tvorbě biologického filmu a modifikuje povrch ve prospěch vývoje složitější sestavy organismů, která způsobí postupné biolo2·· · · · · · · · · • ····· ······ · · · · · • ···· ··· ««···· ·· · · · <’ gické znečištění vodného systému a jeho ponořených povrchů. 0becný přehled mechanismů důležitých pro biologický film, jako počáteční stupeň biologického znečištění, podává C. A. Kent v Biological Fouling: Basic Science and Models (Melo L. F., Bott T. R., Bernardo C. A. (red.).), Fouling Science and Technology, NATO ASI Series, serie E, Applied Sciences: č. 145, Kluwer Acad. Publishers, Dordrecht, Nizozemí, 1988.). Mezi další literární odkazy patří M. Fletcher a G. I. Loeb: Appl. Environ. Microbiol. 1979, 37, 67 až 72; M. Humpries a spol.: FEMS Microbiology Ecology 1986, 38, 299 až 308 a M. Humpries a spol.: FEMS Microbiology Letters 1987, 42, 91 až 101.

Bioznečištění nebo biologické znečištění představuje trvalou obtíž nebo problém u rozmanitých vodných systémů. Biologické znečištění, jak mikrobiologické tak makrobiologické biologické znečištění, je způsobeno růstem mikroorganismů, makroorganismů, mimobuněčných látek a špínou a zbytky buněk, které se zachycují v biologické hmotě. Mezi organismy, které jsou zde zahrnuty, patří takové mikroorganismy, jako jsou bakterie, houby, kvasinky, řasy, rosivky, prvoci a makroorganismy, jako jsou makrořasy, vilejši a malí měkkýši, jako jsou asijští mlži (škeble; Bivalvia) nebo pruhovaní plži (mušle; Pulmonalia).

Jiným závadným projevem biologického znečištění, které se vyskytuje ve vodných systémech, zvláště ve vodných kapalinách při průmyslové výrobě, je tvorba slizu. K tvorbě slizu může docházet v systémech s čerstvou, poloslanou nebo slanou vodou. Sliz sestává ze spojených uloženin mikroorganismů, vláken a zbytků buněk. Může být lepkavý, pastovitý, kaučukovítý, podobat se tapoice nebo může být tvrdý a může mít charakteristický nežádoucí pach, který je jiný než pach vodného systému, v němž se vytvořil. Mikroorganismy účastnící se tvorby slizu jsou primárně různé druhy bakterií tvořících spory a bakterií netvořících spory, zvláště bakterie uzavřené v tobolkách, které vylučují želatinové látky, které obalují buňky nebo je uzavírají do pouzdra. Mezi slizké mikroorganismy patří také vláknité bakterie, vláknité houby typu plísní, kvasinky a organismy podobné kvasinkám.

Biologické znečištění, které často degraduje vodný systém, se může samo projevovat jako různé problémy, jako je ztráta viskozity, tvorba plynu, závadné pachy, snížené pH, změna barvy a gelovatění. Degradace vodného systému může tak způsobit znečištění systému, který tuto vodu používá, mezi který mohou patřit například chladící věže, pumpy, výměníky tepla a potrubí, systémy pro dodávání tepla, čistící systémy a další podobné systémy.

Biologické znečištění může mít přímý nepříznivý ekonomický dopad, jestliže k němu dochází ve vodách při průmyslové výrobě, například v chladících vodách, v kapalinách pro zpracování kovů nebo v jiných recirkulačních vodných systémech, jako jsou systémy používané v papírenském nebo textilním průmyslu. Jestliže není regulováno, může biologické znečištění vod v průmyslové výrobě interferovat s výrobními operacemi, snižovat účinnost výroby, plýtvat energií, ucpávat systém pracující s vodou a dokonce snižovat kvalitu výrobku.

Například systémy s chladící vodou, používané v elektrárnách, rafineriích, chemických továrnách, systémech typu air-condition a při dalších průmyslových operacích, se často setkávají s problémy biologického znečištění. Organismy ze vzduchu z chladících věží stejně jako organismy z vody ze zásobníku systému dodávajícího vodu obvykle znečišťují tyto vodné systémy. Voda v těchto systémech obecně představuje výtečné růstové prostředí pro tyto organismy. Ve věžích kvetou aerobní a heliotropní organismy. Jiné organismy rostou a osidlují takové plochy, jako je kalová jímka, potrubí, výměníky tepla atd. Jestliže nejsou regulovány, mohou výsledná biologická znečištění ucpat jímky, blokovat potrubí a potáhnout povrchy výměníku tepla vrstvami slizu a dalších biologických povlaků. To brání příslušným výrobním operacím, snižuje účinnost chlazení a, možná jako důležitější věc, zvyšuje cenu celé výroby.

• · • · ····· c «··· · « · · · · • · · · *

Průmyslové výroby podléhající biologickému znečištění zahrnují také papírenský průmysl, výrobu buničiny, papíru, lepenky atd., a textilní průmysl, zvláště výrobu netkaných textilií vyráběných z vodného prostředí. V těchto průmyslových výrobách obvykle recirkulují velká množství vody za takových podmínek, které jsou příznivé pro růst organismů způsobujících biologické znečištění.

Například papírenské stroje zacházejí s velmi velkými objemy vody v recirkulačních systémech, které se nazývají systémy s bílou vodu. Základ, dodávaný papírenskému stroji, typicky obsahuje pouze asi 0,5 % vláknitých a nevláknitých pevných látek pro výrobu papíru, což znamená, že na každou jednu tunu papíru projde nátokovou skříní téměř 200 tun vody. Většina této vody recirkuluje v systému s bílou vodou. Systémy s bílou vodou představují vynikající růstové prostředí pro mikroorganismy způsobující biologické znečištění. Tento růst může vést k tvorbě slizu a dalších usazenin v nátokových skříních, ve vodovodních potrubích a v zařízeních pro výrobu papíru. Toto biologické znečištění může nejen interagovat s tokem vody a zásob, ale jestliže se ztratí, může způsobovat skvrny, díry a nepříjemné pachy v papíru stejně jako trhliny v tkanině - drahá přerušení operací papírenského stroje.

Biologické znečištění rekreačních vod, jako jsou bazény, lázně, nebo okrasných vod, jako jsou rybníky nebo fontány, může lidi od jejich využívání silně odpuzovat. Biologické znečištění často vede k závadným zápachům. Důležitější je, zvláště u rekreačních vod, že biologické znečištění může snižovat kvalitu vody do takového stupně, že se voda stane nevhodnou pro použití a dokonce může představovat zdravotní riziko.

Také sanitární vody, podobně jako vody používané v průmyslové výrobě a rekreační vody, jsou také choulostivé na biologické znečištění a s tím související problémy. Mezi sanitární vody patří toaletní voda, cisternová voda a vody pro ošetření kalů. Vzhledem k povaze odpadu obsaženého v sanitárních vodách ···· ··· ···· ······· ····

Q · ···«· ······ ···· · • ···· ··· ······ ·· · ·· · · jsou tyto vodné systémy zvláště citlivé na biologické znečištění .

Pro regulaci biologického znečištění se takto ovlivněný vodný systém tradičně v oblasti techniky ošetřuje chemikáliemi (biocidy) v takových koncentracích, které jsou dostatečné k zabití nebo k inhibici větší části růstu organismů způsobujících biologické znečišťování. Viz např. USA patenty číslo 4 293 559 a 4 295 932. Například plynný chlor a roztoky chlornanu vyrobené z plynu byly dlouhou dobu přidávány k vodným systémům pro zabíjení nebo inhibování růstu bakterií, hub, řas a dalších obtížných organismů. Chlorové sloučeniny však mohou nejen poškozovat materiály použité pro konstrukci vodných systémů, ale mohou také reagovat s organickými látkami za vzniku nežádoucích látek v tekoucích proudech, jako jsou karcinogenní chlormethany a chlorované dioxiny. Používány byly také některé organické sloučeniny, jako je methylenbisthiokyanát, dithiokarbamáty, halogenované organické látky a kvarterní amoniová povrchově aktivní činidla. I když mnohé z nich jsou dost účinné při zabíjení mikroorganismů nebo při inhibování jejich růstu, mohou být také toxické nebo škodlivé pro lidi, zvířata nebo jiné necílové organismy.

Jedním z možných způsobů regulování biologického znečištění vodných systémů, mezi které patří ponořené povrchy, by bylo zabránění nebo inhibování ulpívání bakterií na površích ponořených ve vodném systému. To ovšem lze udělat použitím mikrobicidů, které však obvykle mají některé ze shora uvedených nevýhod. Jako jinou možnost předložený vynález poskytuje způsoby a prostředky užitečné pro v podstatě inhibování ulpívání bakterií na ponořeném nebo ponořitelném povrchu a pro regulaci biologického znečištění vodných systémů. Tento vynález obchází nevýhody předchozích způsobů. Další výhody tohoto vynálezu budou zřejmé z popisů a připojených nároků.

« · o · ··· · · · ···· ·· · ♦ ··« · · · · ····· ······ · · · · · « · · · · · · ······ · · · ·· ··

Podstata vynálezu

Předložený vynález se týká způsobu inhibování ulpívání bakterií na ponořitelném povrchu. Podle tohoto způsobu se ponořitelný povrch uvede do kontaktu s alespoň jedním esterem mastné kyseliny s polyglykolem v takovém množství, které je účinné pro inhibování ulpívání bakterií na ponořitelném povrchu.

Předložený vynález se týká také způsobu regulace biologického znečištění vodného systému. Podle tohoto způsobu se k vodnému systému přidá alespoň jeden ester mastné kyseliny s polyglykolem v takovém množství, které je účinné pro inhibici ulpívání bakterií na površích ponořených ve vodném systému. Tento způsob účinně reguluje biologické znečištění bez podstatného zabití bakterií.

Předložený vynález se týká také prostředku pro regulaci biologického znečištění vodného systému. Tento prostředek obsahuje alespoň jeden ester mastné kyseliny s polyglykolem v takovém množství, které je účinné pro inhibování ulpívání bakterií na ponořitelném povrchu nebo povrchu ponořeném ve vodném systému.

Podle jednoho provedení se tento vynález týká způsobu inhibice ulpívání bakterií na ponořitelném povrchu. Ponořitelným povrchem je takový povrch, který je alespoň zčásti potažen, přeplavován nebo smáčen kapalinou, jako je voda nebo jiná vodná tekutina nebo kapalina. Tento povrch může být v kontaktu s kapalinou přerušovaně nebo trvale. Jak bylo shora uvedeno, mezi příklady ponořitelných povrchů patří, ale bez omezení na ně, trupy lodí nebo člunů, mořské stavby, zuby, lékařské implanty, povrchy ve vodném systému, jako jsou vnitřky čerpadel, potrubí, chladící věže nebo výměníky tepla. Ponořitelný povrch může sestávat z hydrofóbního, hydrofilního nebo kovového materiálu. S výhodou se použitím esteru mastné kyseliny s polyglykolem podle vynálezu může účinně inhibovat ulpívání bakterií na hy• · · * · · · · «····· ·· * ·· ·· drofóbním, hydrofilním nebo kovovém ponořitelném nebo ponořeném povrchu.

Pro inhibici ulpívání bakterií na ponořitelném povrchu se podle tohoto způsobu ponořitelný povrch uvádí do kontaktu s esterem mastné kyseliny s polyglykolem. Povrch se uvede do kontaktu s účinným množstvím esteru mastné kyseliny s polyglykolem nebo směsí esterů mastných kyselin s polyglykoly, aby se inhibovalo ulpívání mikroorganismů na povrchu. Ester mastné kyseliny s polyglykolem se může aplikovat na ponořitelný povrch způsoby známými z oblasti techniky. Například, jak je uvedeno níže, se ester mastné kyseliny s polyglykolem může aplikovat postříkáním, potažením nebo ponořením povrchu do kapalného prostředku, který obsahuje ester mastné kyseliny s polyglykolem. Ester mastné kyseliny s polyglykolem se může připravit také ve formě pasty, která se pak natře nebo nanese kartáčem na ponořitelný povrch. Ester mastné kyseliny s polyglykolem může s výhodou znamenat složku prostředku nebo přípravku obvykle používaného u příslušného ponořitelného povrchu.

Inhibice ulpívání bakterií na ponořitelném povrchu znamená, že dojde k nepatrnému nebo nevýznamnému množství ulpívání bakterií po žádanou dobu. S výhodou nedojde k v podstatě žádnému ulpívání bakterií. Výhodněji je tomuto ulpívání zabráněno. Množství použitého esteru mastné kyseliny s polyglykolem by mělo umožnit pouze nepatrné nebo nevýznamné ulpívání bakterií. Toto množství lze stanovit běžným testováním. S výhodou se používá takové množství esteru mastné kyseliny s polyglykolem, které je dostatečné pro aplikování alespoň monomolekulárního filmu esteru mastné kyseliny s polyglykolem na ponořitelný povrch. Takový film s výhodou pokrývá celý ponořitelný povrch.

Uvedení ponořitelného povrchu do kontaktu s esterem mastné kyseliny s polyglykolem podle tohoto způsobu umožňuje, aby povrch byl předem ošetřen proti ulpívání bakterií. Povrch tedy může být uveden do kontaktu s esterem mastné kyseliny s polyglykolem a potom ponořen do vodného systému.

• ·

Předložený vynález se týká také způsobu regulování biologického znečištění vodného systému. Vodný systém obsahuje nejen vodnou tekutinu nebo kapalinu protékající tímto systémem, ale také ponořené povrchy, které souvisejí s tímto systémem. Ponořené povrchy znamenají takové povrchy, které jsou v kontaktu s vodnou tekutinou nebo kapalinou. Podobně jako shora uvedené ponořitelné povrchy mezi ponořené povrchy patří, ale bez omezení na ně, vnitřní povrchy potrubí nebo čerpadel, stěny chladící věže nebo nátokové skříně, výměníků tepla, sít atd. Ve stručnosti - povrchy v kontaktu s vodnou tekutinou nebo kapalinou jsou ponořené povrchy a jsou považovány za část vodného systému.

Způsob podle vynálezu přidává alespoň jeden ester mastné kyseliny s polyglykolem k vodnému systému v takovém množství, které účinně inhibuje ulpívání bakterií na povrchu ponořeném ve vodném systému. Při použité koncentraci tento způsob účinně reguluje biologické znečištění vodného systému bez podstatného zabití bakterií.

Regulování biologického znečištění vodného systému znamená regulovat množství nebo rozsah biologického znečištění na nebo pod žádanou úroveň a po žádanou dobu pro příslušný systém. Tato regulace může odstranit biologické znečištění z vodného systému, snížit biologické znečištění na žádanou úroveň, zcela zabránit biologickému znečištění nebo zabránit biologickému znečištění nad žádanou úroveň.

Podle předloženého vynálezu inhibování ulpívání bakterií na povrchu ponořeném ve vodném systému znamená ponechat nepatrné nebo nevýznamné množství ulpívajících bakterií po žádanou dobu v příslušném systému. S výhodou nedojde k v podstatě žádnému ulpívání bakterií. Výhodněji se ulpívání bakterií zabrání. Použití esteru mastné kyseliny s polyglykolem podle vynálezu může v mnoha případech rozbít nebo snížit existující ulpívající mikroorganismy na nedetegovatelná množství a udržovat toto množství po významnou dobu.

• · • · • · « * • ·

I když některé estery mastné kyseliny s polyglykolem mohou vykazovat biocidní účinnost v koncentracích nad prahovými hodnotami, estery mastné kyseliny s polyglykolem účinně inhibují ulpívání bakterií v koncentracích obecně dost pod těmito prahovými hodnotami. Podle vynálezu ester mastné kyseliny s polyglykolem inhibuje ulpívání bakterií bez podstatného zabití bakterií. Účinné množství esteru mastné kyseliny s polyglykolem použité podle vynálezu je dost pod jeho prahem toxicity, jestliže ester mastné kyseliny s polyglykolem má také biocidní vlastnosti. Například koncentrace esteru mastné kyseliny s polyglykolem může být desetkrát nebo vícekrát nižší než je jeho práh toxicity. Ester mastné kyseliny s polyglykolem by s výhodou neměl být škodlivý také pro necílové organismy, které mohou být ve vodném systému přítomny.

Ester mastné kyseliny s polyglykolem nebo směs esterů mastných kyselin s polyglykoly se může používat pro regulaci biologického znečištění rozmanitých vodných systémů, jako jsou systémy, které byly uvedeny shora. Mezi tyto vodné systémy patří, ale bez omezení na ně, průmyslové vodné systémy, sanitární vodné systémy a rekreační vodné systémy. Jak bylo shora uvedeno, příklady průmyslových vodných systémů jsou kapaliny pro zpracovávání kovů, chladící vody (například přítoková chladící voda, odcházející chladící voda a recirkulující chladící voda) a další recirkulační vodné systémy, jako jsou ty, které jsou používány při výrobě papíru nebo textilu. Mezi sanitární vodné systémy patří vodné systémy s odpadní vodou (např. průmyslové, soukromé a městské systémy odpadních vod), toaletní vody a systémy pro ošetřování vody (např. systémy pro ošetřování kalů). Příklady rekreačních vodných systémů jsou plavecké bazény, fontány, dekorační nebo okrasné bazény, rybníky nebo toky atd.

Množství esteru mastné kyseliny s polyglykolem, které je účinné pro inhibici ulpívání bakterií na ponořeném povrchu v příslušném systému se bude poněkud měnit podle vodného systému, který má být chráněn, podle podmínek pro mikrobiální růst, podle rozsahu jakéhokoliv existujícího biologického znečištění • · ·· «*· · · *··· ··· · * · ίο ·..: . : . *·- .

a podle stupně požadované regulace biologického znečištění. U příslušné aplikace lze toto množství stanovit rutinním testováním různých množství před ošetřením celého ovlivněného systému. Obecně se účinné množství používané ve vodném systému může pohybovat v rozsahu od asi 1 do asi 500 dílů na milion, výhodněji od asi 20 do asi 100 dílů na milion dílů vodného systému.

Estery mastné kyseliny s polyglykolem se mohou vyrábět standardní esterifikační reakcí zreagováním polyglykolu s mastnou kyselinou. U monoesterů je poměr polyglykolu k mastné kyselině 1:1, u diesterů 1:2. Reakce typicky používá malé množství dehydratačnxho katalyzátoru, jako je kyselina sírová. Reakční složky se obvykle zahřívají ve vakuu, například při teplotách v rozmezí od 100 do 140 °C, po dobu 1 až 2 hodin. Reakce je typicky považována za ukončenou, jestliže zůstává méně než asi 4 % volné mastné kyseliny. Postup reakce lze sledovat titrací nebo FTIR. Voda, vedlejší produkt této reakce, se obvykle oddestilovává nebo azeotropicky oddestilovává od směsi produktu a vyhazuje se.

Mezi polyglykoly, které se používají podle předloženého vynálezu, patří polyethylenglykoly, polypropylenglykoly, monobutylestery polypropylenglykolu, glycerylethery polypropylenglykolu, methoxypolyethylenglykoly a polypropylenglykoly. Polyglykoly jako takové jsou dostupné od Dow Chemical Company, Midland, Michigan. Polyglykoly mají s výhodou molekulové hmotnosti v rozmezí od 200 do 500 a více, výhodněji od 400 do 3000. Mezi výhodné polyglykoly patří diethylenglykol, propoxylované glyceroly s molekulovými hmotnostmi 250, 700 a 300, dostupné od Dow Chemical jako PT 250, PT 700 a PT 300, polyethylenglykoly s molekulovými hmotnostmi 200, 400 a 600, dostupné od Olin Chemical Company, Brandenburg, Ky., jako PEG 200, PEG 400 a PEG 600.

Mastnými kyselinami jsou karboxylové kyseliny odvozené od živočišného nebo rostlinného tuku nebo oleje nebo obsažené v živočišném nebo rostlinném tuku nebo oleji. Mastné kyseliny sestávají z řetězce alkylových skupin, které obsahují asi 4 až • · asi 22 atomů uhlíku (obvykle sudý počet) a které mají koncovou skupinu karboxylové kyseliny. Mastné kyseliny mohou být přímé nebo rozvětvené, nasycené nebo nenasycené a dokonce aromatické. Mezi mastné kyseliny, které se mohou používat podle předloženého vynálezu, patří, ale bez omezení na ně, kyselina máselná, kyselina dekanová, kyselina undecylenová, kyselina palmitová, kyselina stearová, kyselina palmitolejová, kyselina olejová, kyselina isoolejová, kyselina linolová, kyselina linolenová a fenylstearová kyselina. Mastné kyseliny, které se používají v tomto vynálezu, mají s výhodou dlouhé alkylové řetězce v rozmezí od 16 do 22 atomů uhlíku s tím, že výhodným rozmezím je 18 až 20 atomů uhlíku. Výhodné jsou nenasycené mastné kyseliny, jako je kyselina olejová, linolová a linolenová.

Mohou se používat také směsi mastných kyselin. Například mastné kyseliny z tálového oleje, mastné kyseliny palmitového oleje a mastné kyseliny kokosového oleje jsou směsi mastných kyselin použitelných v předloženém vynálezu. Mastná kyselina tálového oleje (TOFA), která je převážně směsí kyseliny olejové (přibližně 45 % hmotn.), kyseliny linolové (přibližně 36 % hmotn.) a dalších mastných kyselin, je dostupná od Arizona Chemical Company, Panama City, Florida. Jiná směs mastných kyselin je prodávána pod obchodním názvem Century MO-5 společností Union Camp Chemical Company, Jaksonville, Florida. Směs mastných kyselin MO-5 obsahuje asi 46 % hmotn. isoolejové kyseliny, 37 % hmotn. olejové kyseliny a 17 % hmotn. nasycených mastných kyselin, jako je kyselina palmitová a stearová. Směsi mastných kyselin představují výhodná provedení podle vynálezu.

Jak bylo shora uvedeno, zreagováním polyglykolu s mastnou kyselinou se získá ester mastné kyseliny s polyglykolem, který se používá ve způsobech a prostředcích podle vynálezu. Mezi výhodné estery mastné kyseliny s polyglykolem patří monoester diethylenglykolu s Century MO-5, sloučenina a, monoester diethylenglykolu s Century CD, sloučenina b, diester PT 250 s mastnými kyselinami tálového oleje, sloučenina c, diester PT 300 s mastnými kyselinami tálového oleje, sloučenina d, monoester

PEG 400 s mastnými kyselinami tálového oleje, sloučenina e, a monoester diethylenglykolu s mastnými kyselinami tálového oleje, sloučenina f.

Způsoby podle tohoto vynálezu mohou tvořit část celkového režimu ošetřování vody. Ester mastné kyseliny s polyglykolem se může používat při ošetřování vody jinými chemikáliemi, zvláště biocidy (např. algicidy, fungicidy, baktericidy, moluscicidy, oxidačními činidly atd.), odstraňovači skvrn, zjasňovacími činidly, vločkovacími činidly, koagulačními činidly nebo jinými chemikáliemi obvykle používanými při ošetřování vody. Ponořitelné povrchy mohou být například uvedeny do kontaktu s esterem mastné kyseliny s polyglykolem, jako předběžným ošetřením pro inhibování ulpívání bakterií, a umístěny do vodného systému, který pro regulaci růstu mikroorganismů používá mikrobicid. Nebo se vodný systém, u kterého dochází k silnému biologickému znečištění, může nejdříve ošetřit příslušným biocidem, aby se odstranilo existující znečištění. Potom se může použít ester mastné kyseliny s polyglykolem, který bude uchovávat vodný systém. Nebo se také může ester mastné kyseliny s polyglykolem použít v kombinaci s biocidem pro inhibování ulpívání bakterií na površích ponořených ve vodném systému, při čemž biocid působí jako regulace růstu mikroorganismů ve vodném systému. Tato kombinace obvykle umožňuje používat menší množství mikrobicidu.

Regulování růstu mikroorganismů ve vodném systému znamená regulaci příslušného systému do, na nebo pod žádanou hladinu a po žádané období. To lze provést odstraněním mikroorganismů nebo zabráněním jejich růstu ve vodných systémech.

Ester mastné kyseliny s polyglykolem se může používat ve způsobech podle vynálezu jako pevný nebo kapalný prostředek. Předložený vynález se tedy týká prostředku, který obsahuje ester mastné kyseliny s polyglykolem. Prostředek obsahuje alespoň jeden ester mastné kyseliny s polyglykolem v takovém množství, které je účinné pro inhibování ulpívání bakterií na ponořitelném povrchu nebo na povrchu ponořeném ve vodném systému. Jest13 • ···· ··* ······ ·· · ·· ·· liže se používá v kombinaci s jinou chemikálií pro ošetřování vody, jako je biocid, prostředek může obsahovat také tuto chemikálii. Jestliže se připravují jako společný prostředek, ester mastné kyseliny s polyglykolem a chemikálie pro ošetření vody by neměly podléhat nepříznivým interakcím, které by ve vodném systému snižovaly nebo odstraňovaly jejich účinnost. Jestliže může dojít k nepříznivým interakcím, jsou výhodné oddělené prostředky.

Podle použití se prostředek podle předloženého vynálezu může vyrábět v různých formách známých z oblasti techniky. Například se prostředek může vyrábět v kapalné formě jako roztok, disperze, emulze, suspenze nebo pasta, disperze, suspenze nebo pasta v ne-rozpouštědle nebo jako roztok rozpuštěním esteru mastné kyseliny s polyglykolem v rozpouštědle nebo v kombinaci rozpouštědel. Mezi vhodná rozpouštědla patří, ale bez omezení na ně, aceton, glykoly, alkoholy, ethery nebo jiná ve vodě dispergovatelná rozpouštědla. Výhodné jsou vodné prostředky.

Prostředek se může vyrábět jako kapalný koncentrát pro zředění před jeho zamýšleným použitím. Pro zvýšení rozpustnosti esteru mastné kyseliny s polyglykolem nebo jiných složek v kapalném prostředku nebo systému, jako je vodný prostředek nebo systém, se mohou používat obvyklé přísady, jako jsou povrchově aktivní činidla, emulgační činidla, dispergační činidla a podobné, jak je známo z oblasti techniky. V mnoha případech se prostředek podle vynálezu může uvést do roztoku jednoduchým mícháním. Pro příslušné aplikace, jako jsou toaletní vody, se mohou přidávat také barviva nebo vůně.

Prostředek podle předloženého vynálezu se může vyrábět také v pevné formě. Například ester mastné kyseliny s polyglykolem se může vyrábět ve formě prášku nebo tablety použitím prostředků známých z oblasti techniky. Tablety mohou obsahovat různá excipiens známá z oblasti techniky výroby tablet, jako jsou barviva nebo jiná barvící činidla a parfémy nebo vůně. V prostředku mohou být zahrnuty také jiné složky, známé z oblasti • * • · • · · · techniky, jako jsou plnidla, vazebná činidla, kluzná činidla, mazadla nebo činidla působící proti ulpívání. Tyto další složky mohou být do tablety zahrnuty proto, aby se zlepšily vlastnosti tablety a/nebo aby se zlepšil způsob výroby tablet.

Následující ilustrační příklady jsou uvedeny pro jasnější popsání povahy tohoto vynálezu. Tomu je však třeba rozumět tak, že tento vynález není omezen na specifické podmínky nebo podrobnosti uvedené v těchto příkladech.

Příklady provedení vynálezu

Způsob testování

Následující způsob účinně definuje schopnost chemické sloučeniny inhibovat ulpívání bakterií nebo napadat vytvořené existující ulpělé mikroorganismy na různých typech povrchů. Souhrnně - byly zkonstruovány bioreaktory, v nichž byly na konec bioreaktoru upevněny desky o velikosti přibližně 2,5 x 7,5 cm (skleněné, polystyrénové nebo kovové). Dolní konce (přibližně 5 cm) desek byly ponořeny do bakteriálního růstového prostředí (pH 7) v bioreaktoru, který obsahoval známou koncentraci testované chemikálie. Po naočkování známými bakteriálními druhy byly testované roztoky 3 dny nepřetržitě míchány. Pokud není jinak v dále uvedených výsledcích uvedeno, prostředí v bioreaktoru bylo na konci tří dnů zakaleno. Toto zakalení ukazuje, že bakterie v prostředí proliferovaly bez ohledu na přítomnost testované chemikálie. To také ukazuje, že tato chemikálie v testované koncentraci nevykazuje v podstatě žádnou biocidní (baktericidní) účinnost. Potom byly destičky obarveny, aby se stanovilo množství bakterií, které ulpěly na površích těchto destiček.

Konstrukce bioreaktorů

Bioreaktory obsahovaly 400ml skleněnou kádinku, na kterou bylo umístěno víčko (kryt kádinky představovala standardní • · • ·

skleněná Petriho miska o průměru 9 cm). Při odstraněném víčku byly destičky z vybraného materiálu na jednom konci potaženy maskovací páskou a pak byly suspedovány v bioreaktoru z vrchní strany kádinky. To umožňuje, aby destičky byly ponořeny v testovacím prostředí. Typicky byly kolem bioreaktoru stejnoměrně umístěny čtyři destičky (opakování). Vyhodnocení uvedená níže jsou průměrem těchto čtyř opakování. Na dno jednotky se umístí magnetické míchadlo, na kádinku se položí víčko a bioreaktor se ošetří v autoklávu. Jako destičky byly používány dva různé typy materiálů, polystyren (polystyr.) jako hydrofobni povrch a sklo jako hydrofilni povrch.

Bakteriální růstové medium

Kapalné medium, které se používá v bioreaktorech, bylo již dříve popsáno Delaquisem a spol.: Detachment of Pseudomonas fluorescens from Biofilms on Glass Surfaces in Response to Nutrient Stress, Microbial Ecology 1989, 18, 199 až 210.

Složení tohoto media bylo:

glukosa

K HPO

4

KH PO

4

NaCl

NH Cl

MgSO₄.7 H_O stopové prvky

1,0 9

5,2 g

2,7 g

2,0 g

1,0 g

0,12 g

1,0 ml deionizovaná voda 1,0 1

Roztok se stopovými prvky:

CaCl

FeSO .7 H O

2

MnSO .2 H O

2

NaMoO deionizovaná voda

1,5 g

1,0 g

0,35 g

0,5 g

1,0 1

Medium se zpracuje v autoklávu. Potom se nechá ochladit.

• · • ·

Jestliže se v autoklavovaném mediu vytvoří usazenina, medium se před použitím resuspenduje protřepáním.

Příprava bakteriálního inokula

Bakterie rodu Bacillus, Flavobacterium a Pseudomonas se isolují z uloženin slizu papírenského mlýnu a udržují se v kontinuální kultuře. Testované organismy se odděleně nanesou na desku agaru a inkubují se 24 hodin při 30 °C. Sterilním bavlněným smotkem se části kolonií odstraní a suspendují se ve sterilní vodě. Suspenze se velmi dobře promíchají a potom se upraví na optickou hustotu 0,858 (Bacillus), 0,625 {Flavobacterium) a 0,775 (Pseudomonas) při 686 nm.

Příprava biofilmu/chemické testování

Do čtyř oddělených bioreaktorů se vloží 200 ml shora připraveného sterilního media. Sloučeniny, které se mají vyhodnocovat jako biodispergační činidla, se nejdříve připraví jako zásobní roztok (40 mg/2 ml) použitím buď vody nebo směsi acetonu s methanolem (ac/MeOH; 9:1) jako rozpouštědla. Do bioreaktoru se za přiměřeného neustálého magnetického míchání přidá l,0ml podíl zásobního roztoku. Tím se dosáhne počáteční koncentrace testované sloučeniny 100 ppm. Jeden bioreaktor (kontrola) neobsahoval žádnou testovanou sloučeninu. Potom byly do každého bioreaktoru přidány podíly (0,5 ml) každé ze tří bakteriálních suspenzí. Bioreaktory byly pak tři dny neustále míchány, aby se umožnilo zvýšení populace bakterií a ukládání buněk na povrchy destiček.

Vyhodnocení výsledků

Shora popsaným postupem byly hodnoceny následující sloučeniny: monoester diethylenglykolu s Century MO-5, sloučenina a, monoester diethylenglykolu s Century CD, sloučenina b, diester PT 250 s mastnými kyselinami tálového oleje, sloučenina c, diester PT 3000 s mastnými kyselinami tálového oleje, sloučenina • · • · ·*·« ··· · · · · η «7 ······· · * ··

Λ / · ····· ······ ··· · · • · · · · ··· ······ ·· · ·· ·· d, monoester PEG 400 s mastnými kyselinami tálového oleje, sloučenina e, a monoester diethylenglykolu s mastnými kyselinami tálového oleje, sloučenina f.

Po ukončení testu byly destičky z bioreaktorů odebrány a umístěny vertikálně, aby se umožnilo sušení vzduchem. Stupeň ulpívání bakterií na testovaném povrchu byl pak vyhodnocen vybarvováním. Destičky byly krátce ožehnuty, aby se buňky fixovaly na povrch. Potom byly přeneseny na dvě minuty do nádoby s krystalovou violetí Gram Crystal Violet (Difco Laboratories, Detroit, Mi.). Destičky byly mírně opláchnuty pod tekoucí vodovodní vodou a potom byly pečlivě blotovány. Stupeň přilnutí bakterií byl pak stanoven vizuálním zkoumáním a subjektivním hodnocením každé destičky. Intenzita barvy je přímo úměrná množství ulpělých bakterií. Používá se následující hodnocení biofilmu:

= v podstatě žádné = nepatrné = mírné = střední = silné

Chemické ošetření bylo hodnoceno vzhledem ke kontrole, která typicky měla průměrné hodnocení čtyř destiček z bioreaktoru v rozmezí 3 až 4. Sloučeniny, které měly průměrné hodnocení v rozmezí od 0 do 2, byly považovány za účinné pro předcházení ulpívání bakterií na ponořených destičkách. Výsledky jsou uvedeny v následující tabulce.

• >

sloučenina	rozpouštědlo	konc. (ppm)	MIC¹	destičky	hodnocení
a	ac/MeOH	100	>500	sklo	3
	ac/MeOH	100		polystyr.	0,7
b	ac/MeOH	100	>500	sklo	2
c	ac/MeOH	100	>500	sklo	2
d	ac/MeOH	100	>500	sklo	1
e	ac/MeOH	100	>100	sklo	1
f	voda	100	>100	sklo	2
¹ minimální	inhibiční koncentrace	(MIC)	pro každou	sloučeninu

na bakterii E. Aerogenes s použitím 18h testu základních solí jak při pH 6 tak při pH 8

I když byla popsána příslušná provedení podle vynálezu, je tomu ovšem třeba rozumět tak, že vynález není těmito provedeními omezen. Mohou existovat další modifikace. Připojené nároky jsou zamýšleny tak, aby pokryly jakékoliv tyto modifikace, které spadají do opravdového ducha a rozsahu tohoto vynálezu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob inhibování ulpívání bakterií na ponořitelném povrchu, vyznačující se tím, že zahrnuje stupeň uvedení ponořitelného povrchu do kontaktu s esterem mastné kyseliny s polyglykolem v takovém množství, které je účinné pro inhibování ulpívání bakterií na ponořitelném povrchu.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že ester mastné kyseliny s polyglykolem znamená monoester diethylenglykolu s Century MO-5, monoester diethylenglykolu s Century CD, diester PT 250 s mastnými kyselinami tálového oleje, diester PT 3000 s mastnými kyselinami tálového oleje, monoester PEG 400 s mastnými kyselinami tálového oleje, monoester diethylenglykolu s mastnými kyselinami tálového oleje nebo jejich směs a ponořitelný povrch znamená trup lodě, trup člunu, mořskou stavbu, povrch zubu, povrch lékařského implantu nebo povrch vodného systému.
3. Způsob regulace biologického znečištění vodného systému, vyznačující se tím, že zahrnuje stupeň přidání k tomuto vodnému systému ester . mastné kyseliny s polyglykolem v takovém množství, které je účinné pro inhibici ulpívání bakterií na povrchu ponořeném ve vodném systému.
4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že ester mastné kyseliny s polyglykolem znamená monoester diethylenglykolu s Century MO-5, monoester diethylenglykolu s Century CD, diester PT 250 s mastnými kyselinami tálového oleje, diester PT 3000 s mastnými kyselinami tálového oleje, monoester PEG 400 s mastnými kyselinami tálového oleje nebo monoester diethylenglykolu s mastnými kyselinami tálového oleje nebo jejich směs a účinné množství esteru mastné kyseliny s polyglykolem je v rozmezí od 10 ppm do 500 ppm.
5. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že vodný systém znamená průmyslový vodný systém, který

99 9 · · • · · · · » · «

20 · «·* » · · ···· · ··· » · · ···· »·· ···« 99 99 9 ·· ·· je vybrán z chladícího vodného systému, kapalného systému pro zpracování kovů, vodného systému při výrobě papíru a vodného systému při výrobě látek.
6. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že vodný systém znamená rekreační vodný systém, který je vybrán z plaveckého bazénu, fontány, okrasného rybníku, okrasného bazénu a okrasného toku.
7. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že vodný systém znamená sanitární vodný systém, který je vybrán z toaletního vodného systému, cisternového vodného systému, septického vodného systému a systému pro ošetření kalů.
8. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že dále obsahuje stupeň, ve kterém se k vodnému systému přidá účinné množství biocidu pro regulaci růstu mikroorganismu v tomto vodném systému.
9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že vodný systém je vybrán z průmyslového vodného systému, rekreačního vodného systému a sanitárního vodného systému.
10. Prostředek pro regulaci biologického znečištění vodného systému, vyznačující se tím, že obsahuje takové množství alespoň jednoho esteru mastné kyseliny s polyglykolem, které je účinné pro inhibování ulpívání bakterií na ponořitelném povrchu nebo povrchu ponořeném ve vodném systému.
11. Prostředek podle nároku 10, vyznačující se tím, že ester mastné kyseliny s polyglykolem znamená monoester diethylenglykolu s Century MO-5, monoester diethylenglykolu s Century CD, diester PT 250 s mastnými kyselinami tálového oleje, diester PT 3000 s mastnými kyselinami tálového oleje, monoester PEG 400 s mastnými kyselinami tálového oleje nebo mono ester diethylenglykolu s mastnými kyselinami tálového oleje nebo jejich směs.
12. Prostředek podle nároku 10, vyznačující se tím, že dále obsahuje biocid v takovém množství, které je účinné pro regulaci růstu mikroorganismu ve vodném systému.