DE69803576T2 - Verfahren zum entfernen von biguanidin aus waesserigen mitteln - Google Patents
Verfahren zum entfernen von biguanidin aus waesserigen mittelnInfo
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Entfernen von Biguanid oder einem Biguanidpolymer aus wässrigen Ausgangsmaterialien, wie beispielsweise Schwimmbecken.
- Biguanid wird als chlorfreie Schwimmbeckenbehandlung zum Bekämpfen der Ausbreitung von Mikroben verwendet. Es wird allgemein angenommen, dass Biguanid kationische Eigenschaften aufweist, wobei die in dem Biguanidpolymer vorhandenen Stickstoffatome eine positive Ladung aufweisen. Bei der Bekämpfung von Mikroorganismen bindet das Biguanid an die negativ geladene Membran des Mikroorganismus und der geladene Stickstoff bewirkt eine Unterbrechung des Transports von Wasserstoffionen durch Zerstören von Membranphospholipiden in der Zelle des Mikroorganismus. Infolgedessen verbraucht der Mikroorganismus seine gesamte Energie in Form von ATP (Adenosintriphosphat) und stirbt schließlich ab.
- WO-A-9515683 offenbart ein Verfahren zum Bekämpfen des Wachstums von Algen, Pilzen und pathogenen Organismen in einem Schwimmbecken, umfassend die Zugabe, vorzugsweise in Form einer Zusammensetzung, eines Biguanidpolymers als primäres Desinfektionsmittel und eines Calciumchelatbildners, wie beispielsweise eines Hexametaphosphats, zu dem Wasser. Der Chelatbildner wird in solchen Mengen zugegeben, dass er die Zusammensetzung in dem Wasser ausreichend algizid und fungizid wirksam macht.
- Wenngleich Biguanid diese vorteilhaften Eigenschaften aufweist, ist allgemein bekannt, dass einige halbresistente Stämme von Mikroorganismen existieren können, wenn der in Teilen pro Million angegebene Biguanidgehalt unter 50 ppm fällt. Um diese halbresistenten Mikroorganismenstämme zu bekämpfen, wird eine Entfernung mittels Hypochlorit eingesetzt, welche auch als Schockbehandlung bezeichnet wird. Das Hypochlorit reagiert jedoch mit dem Biguanid unter Bildung einer Dispersion, in welcher die Hypochloritionen den Stickstoff in dem Biguanid umgeben. Im Allgemeinen verdrängen die Hypochloritionen nicht alle Wassermoleküle in der Umgebung des Polymers und somit kommt eine Dispersion zustande. Licht wird an der Polymerkette der Dispersion gebrochen und lässt das Wasser milchig erscheinen, was ein unerwünschter Effekt, besonders in Schwimmbecken, ist. Entsprechend ist eine Möglichkeit zum Entfernen von Biguanid aus dem Becken vor einer Schockbehandlung mit einer Verbindung auf Chlorbasis eine Oxidation, welche einige Tage, z. B. annähernd 14 Tage dauert. Es ist klar, dass ein solcher Wartezeitraum nicht wünschenswert ist.
- Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren zum Entfernen von zumindest einem Teil von Biguanid aus wässrigen Ausgangsmaterialien, wie beispielsweise Schwimmbecken, bereitzustellen.
- Ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren bereitzustellen, bei dem nicht nur Biguanid aus einem wässrigen Ausgangsmaterial entfernt wird, sondern dies auch in einem Zeitraum geschieht, der geringer als 14 Tage ist.
- Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden zum Teil in der nachfolgenden Beschreibung dargelegt und gehen zum Teil aus der Beschreibung hervor oder können durch die praktische Durchführung der vorliegenden Erfindung in Erfahrung gebracht werden. Die Aufgaben und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die schriftliche Beschreibung und die beigefügten Ansprüche gelöst bzw. erhalten.
- Um diese und weitere Vorteile zu erzielen, und in Übereinstimmung mit dem Zweck der vorliegenden Erfindung, so wie sie hier ausgeführt und umfassend beschrieben wird, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Entfernen von zumindest einem Teil von Biguanid aus einem wässrigen Ausgangsmaterial, welches den Schritt des Einbringens einer Zusammensetzung, die ein polymeres Metaphosphat enthält, in ein wässriges Ausgangsmaterial, das Biguanid enthält, in einer ausreichenden Menge zum Bilden von Teilchen, die das Biguanid enthalten, einschließt.
- Es versteht sich, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende ausführliche Beschreibung nur beispielhaft und erläuternd sind und die vorliegende Erfindung, so wie sie beansprucht ist, weiter erläutern sollen.
- Die vorliegende Erfindung betrifft das Entfernen von Biguanid oder einem Biguanidpolymer aus einem wässrigen Ausgangsmaterial durch Inkontaktbringen einer Zusammensetzung, die mindestens ein polymeres Metaphosphat umfasst, mit dem wässrigen Ausgangsmaterial. Biguanid wird auch als Imidodicarbonimidsäurediamid (imidodicarbonimidic diamide) bezeichnet und hat die Formel C&sub2;H&sub7;N&sub5;. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung umfasst Biguanid polymerisierte Versionen und schließt auch das Hydrochlorid (C&sub2;H&sub7;N&sub5;·HCl), das neutrale Sulfat ((C&sub2;H&sub7;N&sub5;)&sub2;·H&sub2;SO&sub4;·2H&sub2;O) und das saure Sulfat (C&sub2;H&sub7;N&sub5;·H&sub2;SO&sub4;·H&sub2;O) und polymerisierte Versionen davon ein.
- Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist ein wässriges Ausgangsmaterial ein beliebiges Ausgangsmaterial, das Wasser enthält oder welches auf Wasserbasis oder wässriger Basis beruht. Zum Beispiel kann das wässrige Ausgangsmaterial ein Schwimmbecken, ein geheiztes Wannenbad (Hot-Tub), ein Teich, ein Whirlpool, ein Kühlturm und dergleichen sein. Vorzugsweise ist das wässrige Ausgangsmaterial ein Schwimmbecken.
- Das polymere Metaphosphat ist vorzugsweise Natriumpolymetaphosphat mit der Formel (NaPO&sub3;)x, wobei x 3 oder mehr ist. Mehr bevorzugt ist x ungefähr 3 bis ungefähr 25, mehr bevorzugt ungefähr 6 bis ungefähr 20 oder ungefähr 10 bis ungefähr 20. Eine Mischung aus zwei oder mehr polymeren Polymetaphosphaten kann ebenfalls für die Zwecke der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Vorzugsweise ist das polymere Metaphosphat ein Natriumhexametaphosphat, welches von Albright and Wilson Americas, Glen Allen, Virginia, erhältlich ist. Das von Albright and Wilson verkaufte Produkt klassifiziert das Natriumhexametaphosphat außerdem mit dem Produktformulierungsnamen: Metaphosphorsäure, Hexanatriumsalz. Die technische Qualität zerkleinertes SC ist bevorzugt. Für jedes polymere Metaphosphat, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ein granuläres Material bevorzugt, welches einen Mesh-Bereich von ungefähr 60 bis ungefähr 100 Mesh, mehr bevorzugt von ungefähr 60 bis ungefähr 80 Mesh aufweist.
- Das polymere Metaphosphat oder eine Zusammensetzung, die das polymere Metaphosphat enthält, kann in granulärer Form direkt in das wässrige Ausgangsmaterial zugegeben werden. Wenn z. B. das wässrige Ausgangsmaterial ein Schwimmbecken ist, kann das granuläre Material einfach direkt in das Schwimmbecken gegeben werden und das granuläre Material löst und/oder dispergiert sich dann in dem Schwimmbecken mit etwas Rühren. Alternativ kann das polymere Metaphosphat zuerst in einer wässrigen Lösung gelöst oder teilweise gelöst werden (getrennt von dem wässrigen Ausgangsmaterial, das das Biguanid enthält) und anschließend kann die gelöste oder teilweise gelöste polymere Metaphosphatlösung oder -aufschlämmung zu dem wässrigen Ausgangsmaterial, das das Biguanid enthält, zugegeben werden. Wenn eine hohe Konzentration an polymerem Metaphosphat in der wässrigen Lösung oder Aufschlämmung vorhanden ist, kann auch ein Stabilisator zugegeben werden, um eine Depolymerisation des polymeren Metaphosphats zu verhindern. Ein Beispiel für einen solchen Stabilisator ist eine wässrige Aufschlämmung von Polyvinylpyrrolidon und/oder ein mehrwertiger Alkohol, wie beispielsweise Glycerin.
- Das polymere Metaphosphat bzw. die polymeren Metaphosphate können in einer beliebigen Konzentration in dem wässrigen Ausgangsmaterial vorhanden sein, um zumindest einen Teil des in dem wässrigen Ausgangsmaterial vorhandenen Biguanids zu entfernen. Wenn ungefähr 50 ppm Biguanid in einem wässrigen Ausgangsmaterial vorhanden sind, ist es bevorzugt, eine ausreichende Menge an polymerem Metaphosphat zuzugeben, so dass das polymere Metaphosphat in dem wässrigen Ausgangsmaterial in einer Konzentration von ungefähr 1 ppm bis ungefähr 30 ppm und mehr bevorzugt von ungefähr 5 ppm bis ungefähr 25 ppm und am meisten bevorzugt von ungefähr 20 ppm bis ungefähr 25 ppm vorhanden ist. Das polymere Metaphosphat bewirkt, wenn es in dem wässrigen Ausgangsmaterial in ausreichenden Mengen vorhanden ist, die Bildung von Teilchen, welche Biguanid enthalten und/oder Biguanid aus dem wässrigen Ausgangsmaterial ausfällen, wodurch es leicht gemacht wird, das Biguanid entweder durch Filtration, Absaugen oder andere Mittel zur Entfernung von teilchenförmigem Material, welche Fachleuten bekannt sind, zu entfernen. Bei der Verwendung von polymerem Metaphosphat fällt das bei der Ausflockung anfallende Material aus der Lösung aus und liegt allgemein in Form von Teilchen oder Aggregaten vor, welche ein nichtklebriger, nichtglitschiger Feststoff sind, was ein leichtes Entfernen gestattet.
- Ohne auf eine Theorie festgelegt werden zu wollen, wird angenommen, dass die Sauerstoffmoleküle in dem polymeren Metaphosphat die geladenen Stickstoffatome in dem Biguanid umgeben und das polymere Metaphosphat die meisten Wassermoleküle verdrängt, die das Biguanid umgeben. Ferner wird angenommen, dass das polymere Metaphosphat die Vernetzung von Biguanidpolymerketten ermöglicht, was das Austreiben von Wasser zwischen den Polymerketten des Biguanids weiter verstärkt.
- Bei der Verwendung des polymeren Metaphosphats ist der Zeitrahmen zum Entfernen des Biguanids erheblich verbessert und beträgt allgemein weniger als zwei Tage. Außerdem kann, wenn angemessene Mengen des polymeren Metaphosphats in dem wässrigen Ausgangsmaterial vorhanden sind, das polymere Metaphosphat mehr als 99,95% des in einem wässrigen Ausgangsmaterial vorhandenen Biguanids in weniger als 24 Stunden ausfällen.
- Ferner gewährt die vorliegende Erfindung dem Anwender die Flexibilität, Biguanid anstelle von Zusammensetzungen auf Chlorbasis, wie beispielsweise Chlor oder Chlordioxid, auszuprobieren, und falls der Anwender wieder zur Verwendung einer Zusammensetzung auf Chlorbasis zurückkehren möchte, gestattet die vorliegende Erfindung dem Anwender, in einem sehr kurzen Zeitraum auf die Verwendung einer Zusammensetzung auf Chlorbasis umzusteigen.
- Die vorliegende Erfindung wird durch das folgende Beispiel weiter erklärt, welches ausschließlich beispielhaft für die vorliegende Erfindung sein soll.
- In einem Wasserumlaufbehälter, der Wasser aus der städtischen Wasserversorgung von Memphis enthielt, wurde Poly-[N-(hexamethylenyl)imidodicarbonimidsäurediamid]·nHCl (poly-[N-(hexamethylenyl)imidodicarbonimidic diamide]·nHCl), das auch als polymerisiertes Biguanid bezeichnet wird, in ausreichenden Mengen zugegeben, so dass eine Konzentration von ungefähr 50 ppm erhalten wurde.
- Natriumhexametaphosphat (CAS-Registriernummer 10124-56-8), das von Albright and Wilson Americas, Glen Allen, Virginia, erhalten wurde, wurde zu dem Wasserumlaufbehälter in einer ausreichenden Menge zugegeben, so dass es in einer Konzentration von ungefähr 20 bis ungefähr 25 ppm vorhanden war. Diese Dosierung wurde umgerechnet, mit dem Ergebnis, dass ungefähr 1 Gewichtsteil (NaPO&sub3;)x auf zwei Teile Biguanid vorhanden sind.
- Nach der Zugabe des Natriumhexametaphosphats wurde das Wasser in dem Wasserumlaufbehälter mehrere Minuten lang gerührt, bis sich Teilchen mit einer Größe bildeten, die ausreichte, um aus der Lösung auszufallen oder zu präzipitieren. Die Teilchen hatten eine weiße Farbe. Das Wasser wurde anschließend untersucht, um die Teile pro Million an Biguanid in dem Wasserumlaufbehälter nach dem Entfernen der weißen Teilchen zu bestimmen und es wurde festgestellt, dass mindestens 99,95 Gew.-% des Biguanids entfernt worden waren.
- Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gehen für Fachleute aus der Betrachtung der Beschreibung und der praktischen Durchführung der Erfindung, die hier offenbart ist, hervor. Es ist beabsichtigt, dass die Beschreibung und die Beispiele nur als beispielhaft angesehen werden, wobei der wahre Umfang und Geist der Erfindung durch die folgenden Ansprüche angegeben wird.
Claims (18)
1. Verfahren zum Entfernen von zumindest einem Teil von Biguanid, das in einem
wässrigen Ausgangsmaterial vorhanden ist, umfassend den Schritt des
Inkontaktbringens einer Zusammensetzung, die mindestens ein polymeres Metaphosphat
umfasst, mit dem wässrigen Ausgangsmaterial in einer ausreichenden Menge zum
Bilden von Teilchen, die Biguanid umfassen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das polymere Metaphosphat ein
Natriumpolymetaphosphat ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das polymere Metaphosphat eine Mischung aus
polymeren Metaphosphaten ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das polymere Metaphosphat in dem wässrigen
Ausgangsmaterial in einer Konzentration von ungefähr 1 ppm bis ungefähr 30 ppm
vorhanden ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das polymere Metaphosphat in dem wässrigen
Ausgangsmaterial in einer Konzentration von ungefähr 20 ppm bis ungefähr 25 ppm
vorhanden ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das polymere Metaphosphat durch Zugeben der
Zusammensetzung in granulärer Form zu dem wässrigen Ausgangsmaterial mit dem
wässrigen Ausgangsmaterial in Kontakt gebracht wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das polymere Metaphosphat durch Zugeben
einer wässrigen Lösung oder Aufschlämmung, welche die Zusammensetzung
umfasst, mit dem wässrigen Ausgangsmaterial in Kontakt gebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine polymere Metaphosphat die
Formel (NaPO&sub3;)x aufweist, wobei x den Wert von mindestens 3 aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei x einen Wert von 3 bis 25 aufweist.
10. Verfahren nach Anspruch 8, wobei x einen Wert von 6 bis 20 aufweist.
11. Verfahren nach Anspruch 8, wobei x einen Wert von 10 bis 20 aufweist.
12. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das wässrige Ausgangsmaterial ein
Schwimmbecken, ein Teich, ein geheiztes Wannenbad (Hot-Tub) oder ein Whirlpool ist.
13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das wässrige Ausgangsmaterial ein
Schwimmbecken ist.
14. Verfahren nach Anspruch 1, außerdem umfassend den Schritt des Entfernens der
Teilchen aus dem wässrigen Ausgangsmaterial.
15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Teilchen durch Absaugen entfernt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Teilchen durch Filtration entfernt werden.
17. Verfahren nach Anspruch 1, außerdem umfassend das Behandeln des wässrigen
Ausgangsmaterials mit einer Zusammensetzung auf Chlorbasis oder einem Derivat
davon nach der Bildung der Teilchen.
18. Verfahren nach Anspruch 1, außerdem umfassend den Schritt des Entfernens der
Teilchen und des Behandelns des wässrigen Ausgangsmaterials mit einer
Zusammensetzung auf Chlorbasis oder einem Derivat davon.
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