FI76237B - Biocidisk sammansaettning. - Google Patents

Description

1 76237

Biosidinen koostumus

Teollisuuden kiertovesijärjestelmissä esiintyy normaalisti runsaasti erityyppisiä mikro-organismeja, jotka ilman käsittelyä sopivalla torjunta-aineella voivat aiheuttaa huomattavaa haittaa laitteiden toiminnalle tai aikaansaada epäedullisia sivuvaikutuksia. Näihin tarkoituksiin käytettäviltä torjunta-aineilta vaaditaan ensisijaisesti hyvin laajaspektristä tehoa, joka on mahdollisimman vähän riippuvainen ympäristötekijöistä, kuten pH:sta, lämpötilasta ja systeemissä samanaikaisesti olevista muista aineista. Näistä kiertovesisysteemien käsittelyyn tarkoitettujen torjunta-aineiden teholle asetettavista vaatimuksista johtuu, että niitä on voitu yleensä käyttää myös muihin tarkoituksiin, kuten erilaisten massojen (puu, kaoliini, talkki, CaCO jne.) säi1öntäainee- 3 na .

Kiertovesissä olevien mikro-organismien ja niiden muodostamien 1imakasaumien torjuntaan on käytetty lukuisia erityyppisiä bakterisidi si a ja fungisidisia aineita, kuten orgaanisia elohopeayhdisteitä, kloorattuja fenolijohdannaisi a, tiokarba-maatteja, tiosyanaatteja, kvaternäärisiä ammoniumyhdisteitä, orgaanisia ti näyhdisteitä sekä bromiyhdisteitä. US-patentista 3 929 561 on tunnettua käyttää teollisuuden kiertovesijärjes-telmissä mikro-organismeja vastaan synergististä biosidiseos-ta, jossa on 75 % 5-k 1oori-2-metyyli-4-isotiatsoliini-3-onia ja 25 % 2-metyyli-4-isotiatsoliini-3-onia sekoitettuna b i s(t-rikloorimetyyli)sulfonin ja kaisiumklori di n kanssa. US-patentista 4 295 932 on myöskin tunnettua käyttää mikro-organismien torjuntaan kiertovesijärjestelmissä edellisen kaltaista seosta, jossa tehoaineet, 5-k 1oori-2-metyyli-4-isoti asoliini-3oni ja 2-metyyli-4-isotiatsoliini-3-oni, on sekoitettu kloorin tai klooridi oksi di n kanssa. Edelleen on tunnettua käyttää mikro-organismeja vastaan 8-hydroksikinoliinia tai sen kuparikelaattia.

76237 2

Valittaessa sopivaa torjunta-ainetta teollisuusvesien käsittelyyn täytyy ennen kaikkea ottaa huomioon aineen myrkyllisyys, pysyvyys, helppokäyttöisyys, sekä tehokkuus mahdollisimman monia mikro-organismeja vastaan. Erityisesti aineen teho mahdollisimman monia käytännössä esiintyviä bakteeri-, homesieni-, hiivasieni- ja levälajeja vastaan on tärkeätä, sillä mikäli käytetyn aineen teho on selvästi heikko joihinkin lajeihin nähden, voivat kyseiset resistentit lajit rikastua käsiteltävään systeemiin.

Tämän keksinnön mukainen synergistinen biosidiseos poistaa edellä mainitut haitat ja mahdollistaa tehokkaan mikro-organismien torjunnan. Nyt on nimittäin yllättäen havaittu, että 8-hydroksikinoliini yhdessä isotiatsoloniyhdisteiden kanssa aikaansaa synergistisen efektin bakteereja ja sieniä vastaan. Isotiatsoloniyhdisteenä käytetään 5-kloori-2-metyyli- 4-isotiatsoliini-3-onia ja/tai 2-metyyli-4-isotiatsoliini-3-onia, joilla yhdessä 8-hydroksikinoliinin kanssa saadaan aikaan sekä bakteerien että sienien kasvua estävä yhteisvaikutus. Jos seos sisältää useampaa vaikuttavaa ainetta, on resistenttien organismien määrä huomattavasti pienempi kuin aineille erikseen, koska niiden vaikutusspektrit eivät ole identtisiä. Lisäksi seoksen paremman aktiivisuuden johdosta tehokkaaseen käsittelyyn tarvittavan biosidin kokonaismäärää voidaan vähentää.

Jotta keksintömme mukaista tehoaineiden yhdistelmää voitaisiin tehokkaasti käyttää teollisuuden kiertovesien käsittelyyn, tulee ne saattaa joko veteen liukenevaan tai helposti dispergoituvaan muotoon. Tähän tarkoitukseen voidaan käyttää erilaisia liuottimia, emulgaattoreita ja stabilisaattoreita. Edullinen liuotin on polaarinen liuotin ja emulgaattorina käytetään edullisesti ei-ionogeenistä emulgaattoria. Stabilisaattorina käytetään jotain sopivaa stabilisaattoria. Seokseen voidaan mahdollisesti lisätä myöskin jotakin kantaja-ainetta, jolloin seosta voidaan käyttää kiinteässä muodossa.

3 76237

Seuraavassa on keksintömme mukaisen biosidisen seoksen tehokkuutta kuvattu esimerkkien avulla.

Esimerkki 1 Tämä esimerkki kuvaa keksinnön kohteena olevan biosidiseoksen kykyä vaikuttaa bakteerin (Enterobacter aerogenes ATCC 7256) hapen kulutukseen. Tehoaineseoksen inhibointikykyä mitattiin Gilson GR 14 respirometri11ä väkiopaineessa ja -lämpötilassa. Ravinneliuoksena käytettiin Nutrient Broth-1iuosta ja pH säädettiin 7,0:aan. Biosidien inhiboima bakteeri hengitys mitattiin prosentteina 100 minuutin kuluttua.

Biosideista valmistettiin mitattavat liuokset. 10 % 8-hydrok-sikinoliinia liuotettiin polaariseen liuottimeen (liuos A) ja lisäksi valmistettiin l,0-%:nen seos, jossa oli 75 % 5-kloori- 2-metyy1i-4-isotiatsoliini-3-onia ja 25 % 2-metyy1i-4-isoti atsol i i ni -3-oni a samoin polaarisessa liuottimessa (liuos B). Valmistettiin seoksia, joissa liuos A:n suhde liuos B:hen oli 1:3, 1:1 ja 3:1.

Tulokset on esitetty taulukossa 1 ja graafisesti kuviossa 1.

Taulukko 1

Liuos A: liuos B Kons. A:B Tehoaineseoksen inhiboima _____(mg/1)____bakteeri hengi tys (¾)_ 100:0 150 100:0 60,4 3:1 150 30:1 66,3 1:1 150 10:1 78,9 1:3 150 3,3:1 84,2 0:100 150 0:100 64,8

Esimerkki 2

Keksinnön mukaisen biosidisen seoksen tehomääritys suoritettiin käyttäen ravinneagar-menetelmää, joka on modifioitu Con-kay-Carlson-menetelmä (Tappi 46 (1963) (5), 23 - 24).

4 76237

Synergistisen vaikutuksen osoittamista varten määritettiin tehoaineiden pienimmät inhibitiokonsentraatiot (MIC) agarela-tusalustoissa, eli se pitoisuus, jolloin agarpinta on täysin puhdas. Liuokset A ja B valmistettiin, kuten esimerkissä 1 ja niiden MIC-arvoja verrattiin A/B-seosten MIC-arvoihi n. Kull et ai. (F.C. Kull, P.C. Eismann, H.D. Sylvestrowicz, R.L. Mayer, Appi. Mikrobiol . (1961 ) 9, 538 - 541 ) selostaman menetelmän mukaan saadaan selville synergistinen vaikutus, joka voidaan laskea seuraavalla kaavalla: QÄ + = x U* 5* a b x =1 merkitsee additiivisuutta x >1 merkitsee antagonismia x <1 merkitsee synergismiä Q = aineen A konsentraatio, joka tarkoittaa MIC:tä a Q = aineen B konsentraatio, joka tarkoittaa MIC:tä b

Q = aineen A määrä A/B:n konsentraatiossa, joka estää A

mikrobien kasvun

Q = aineen B määrä A/B:n konsentraatiossa, joka estää B

mikrobien kasvun.

Kokeessa käytettiin homesieniseosta (Penicillium expansum ja

Aspergillus niger), joka siirrostettiin Bacto potato dextrose- o agarille ja inkuboitiin 2 viikkoa lämpötilassa +27 C. Esimerkin 1 mukaiset biosidi1iuokset sekoitettiin halutuissa pitoisuuksissa ravinneagariin (15 g Bacto-Malt extractia + 15 g Bacto-agaria). 2 viikkoa vanhaa homesienikasvustoa siirros- tetti in agari n pinnalle. Inkuboitiin 2 viikkoa 1ämpöti 1 as s a o 2 7 C. Inhibiti opi toi suu s (MIC) on se pitoisuus, jolloin agarpinta on täysin puhdas. Saadut tulokset on esitetty taulukossa 2 ja graafisesti kuviossa 2.

5 762 37

Taulukko ?

Painosuhde MIC Q Q , Q Q /Q Q /0 * iiS_____SäZlJH9/1 »a/1 ·ϋ/ι -i}/i A b B b____ 100:0 80 80 15 80 - 1 - 1 30:1 62 80 15 60 2,0 0,75 0,13 0,88 10:1 44 80 15 40 4,0 0,50 0,27 0,77 3’3:1 26 80 15 20 6,0 0,25 0,40 0,65 0:100 15 80 15 - 15 _ 1 1

Esimerkki 3

Tehomääritys bakteerikannoille suoritettiin ravinneagarmene-telmällä (modifioitu Conkay-Carlson-menetelmä).

Bakteerikannat (Enterobacter aerogenes, Bacillus subtitilis, Pseudomonas aeruginosa) siirrostettiin Bacto tryptone glucos extract-agarille ja inkuboitiin 3 vuorokautta lämpötilassa +37°C.

Biosidiseos sekoitettiin halutuissa pitoisuuksissa sulaan agariin ja viljelty bakteeriseos siirrostettiin jähmettyneelle pinnalle. Kolmen vuorokauden kuluttua tarkistettiin kasvu. Inhibitiopitoisuus (MIC) on se pitoisuus, jolloin agarpinta on täysin puhdas.

Biosideista valmistettiin seuraavat koostumukset:

Liuos A: 8-hydroksikinoliinin Cu-kelaatti 15,0 % rikkihappo (93-%:nen) 20 % vesi, stabilisaattorit 65 %

Liuos B: 5-k 1oori-2-metyyli-4-isoti a t s o 1ΐ i n i-3- o n i 1,57¾ 2-metyyli-4-isotiatsoliini-3-oni 0,53 % vesi, stabilisaattorit 97,9 % 762 37 6

Koetta varten liuoksista A ja B valmistettiin seoksia, jossa liuos A:n suhde liuos B:hen oli 1:3 ja 1:1. Tulokset on esitetty taulukossa 3.

Taulukko 3

Painosuhde MIC q q q /q Q /Q x A: B_mg/1 mg/1 mg/1 mg/1 mg/1 A & B b__ 100:0 >90 >90 4,2 <90-1 - 1 7.1:1 17,1 >90 4,2 15 2,1 <0,17 0,50 <0,67 2,4:1 10,6 >90 4,2 7,5 3,1 <0,08 0,74 <0,82 0:100 4,2 >90 4,2 - 4,2 - 1 1

Esimerkki 4

Puuvapaita painopapereita valmistavan paperikoneen kiertovesi järjestelmään annosteltiin biosidi seosta (tuote A), jonka tehoaineet olivat 7 % 8-hydroksi kinoliinia ja 0,7 % seosta, jossa oli 75 % 5-k 1oori-2-metyy1i-4-isoti atsoiiini-3-onia ja 25 % 2-metyyli-4-isotiatsoliini-3-onia. Biosidi seosta A annosteltiin seuraaviin pisteisiin: 1) perän syöttöpumppu (85 ml/min, 3 x 75 min/d) 2) hylky (75 ml/min, 3 x 75 min/d) 3) LTO-tornit (50 ml/min, 2 x 20 min/d)

Toisessa kokeessa syötettiin samoihin pisteisiin tuotetta (tuote B), jonka tehoaineena oli 2,1 % seosta, jossa oli 75 % 5-kloori-2-metyy1i-4-isotiatsoliini-3-onia ja 25 % 2-metyyli- 4-isotiatsoliini-3-onia . Annostusmäärät olivat myös samat kuin tuotteelle A.

Viirakaivon ja hylyn bakteeri tiheyksiä määritettiin koeajon aikana sekä myös ennen koeajoa Milliporen "Dip-Stick"-mene-telmällä. Saadut tulokset on esitetty taulukossa 4.

7 762 37

Taulukko 4

Koe Käytetty biosidi Bakteeri tiheys (kpl/ml) ________vi i rakai vo_hylky 4 5 4 1 tuote B 10-10 10 5 6 4 2 " B 10-10 10 „ 3 4 4 3 tuote A 10-10 10 4 4 4 "A 10 10 4 4 5 "A 10 10 4 5 4 6 "A 10-10 10 4 4 7 "A 10 10

Kuten taulukosta nähdään, bakteeri tiheydet olivat koeajon aikana pysyneet alhaisemmalla tasolla kuin ennen koeajoa. Minkäänlaisia 1imavaikeuksia ei myöskään esiintynyt koeajon aikana.