FI89445C

FI89445C - Kontinuerligt frigoerande mikrobiologisk bekaempningskomposition, som innehaoller halogenerad amid och hydrofil polymer

Info

Publication number: FI89445C
Application number: FI881359A
Authority: FI
Inventors: Robert J Karbowski; Charles D Gartner; Anita S Erickson; Kathleen A Roy
Original assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1987-03-23
Filing date: 1988-03-22
Publication date: 1993-10-11
Also published as: DK159688A; AU604527B2; CA1307439C; KR920000859B1; PT87030A; NO881250L; EP0285209A3; ATE88857T1; US4800082A; MX164920B; DE3880724D1; JPS63255204A; AU1190588A; FI89445B; NO881250D0; AR244494A1; EP0285209A2; EP0285209B1; DE3880724T2; FI881359A0

Description

1 89445

Jatkuvasti vapauttava mikrobiologinen torjuntakoostumus, joka sisältää halogenoitua amidia ja hydrofiilistä polymeeriä 5 Esillä oleva keksintö koskee kiinteätä, ei-lääke- tieteelliseen käyttöön tarkoitettuja jatkuvasti vapauttavia mikrobienvastaisia koostumuksia, jotka sisältävät halogenoitua amidia aktiivisena (so. mikrobienvastaisena) aineosana ja sopivaa hydrofiilistä polymeeriä.

10 Halogenoidut amidit, kuten 2,2-dibromi-3-nitrilo- propionamidi (DBNPA), ovat hyvin tunnettuja, monenlaisissa mikrobienvastaisissa sovellutuksissa käyttökelpoisia mikrobienvastaisia aineita.

Halogenoitujen amidien tiedetään hajoavan nopeasti 15 käytetyissä olosuhteissa ja tämä nopea hajoaminen on hyödyllinen ominaisuus ympäristölle; kuitenkin nopea hajoaminen on vakava haitta, kun biosidinen pysyvyys on toivottavaa tai välttämätöntä.

Vaikka mikrobientorjunnan alalla on kauan toivottu 20 saatavan koostumus ja/tai menetelmä mikrobienvastaisten halogenoitujen amidien pysyvyyden parantamiseksi, tähän mennessä sellaisia koostumuksia ja/tai menetelmiä ei ole ollut saatavissa. Esillä oleva keksintö antaa keinot alalla kauan tunnetun tarpeen ratkaisemiseksi käyttämällä mik-25 robienvastaisia halogenoituja amideja ja hydrofiilisiä polymeerejä sisältäviä koostumuksia.

Esillä olevassa keksinnössä käytettäväksi sopivat polymeerit, kuten luonnolliset ja keinotekoiset, hydrofii-liset selluloosapolymeerit, ovat tunnettuja. Kuitenkin 30 tällaisten polymeerien käyttö mikrobienvastaisten halogenoitujen amidien kanssa parannetun biosidisen pysyvyyden omaavien kiinteiden koostumusten muodostamiseksi on tähän asti ollut tuntematonta. Esillä olevan keksinnön menetelmä antaa odottamattoman mikrobienvastaisen tehon kohoamisen 35 verrattuna tällä hetkellä käytettyihin menetelmiin.

2 Ö 9 4 4 5

Esillä oleva keksintö esittää kiinteän, ei-lääke-tieteelliseen käyttöön tarkoitetun mikrobienvastaisen koostumuksen, joka mahdollistaa aktiivisen aineosan (so. halogenoidun amidin) jatkuvan vapautumisen käytettäessä 5 teollisissa vesisysteemeissä. Spesifisemmin esillä oleva keksintö koskee kiinteää koostumusta, joka sisältää (a) 1 - 90 paino-% mikrobienvastaista halogenoitua amidiyhdistettä, joka on määritelty jäljempänä, (b) 10 - 80 paino-% sopivaa hydrofiilistä polymee- 10 riä, (c) 0-80 paino-% tiivistysainetta, ja (d) 0 - 10 paino-% muotinirrotusainetta.

Esillä oleva keksintö koskee myös biologista torjuntamenetelmää sellaista torjuntaa tarvitsevissa teolli-15 sissa vesisysteemeissä, jolloin systeemi saatetaan kosketukseen mikrobienvastaisesti tehokkaan määrän kanssa kiinteää mikrobienvastaista koostumusta.

Määritelmiä "mikrobienvastainen yhdiste" ja "mikro-bienvastainen halogenoitu amidi" käytetään tässä vaihtoeh-20 toisesti ja ne viittaavat halogenoituihin amideihin, jot ka toimivat biosideina (so. yhdisteinä, jotka estävät kasvua tai tappavat mikro-organismeja, kuten esimerkiksi bakteereita, homeita, hiivoja, leviä ja alkueläimiä).

Määritelmä "tehokas määrä" viittaa siihen määrään 25 esillä olevan keksinnön mikrobienvastaista koostumusta, joka mahdollistaa biologisen kontrollin teollisissa vesisysteemeissä. Määritelmä "biologinen torjunta" tai "biologisesti torjuttu" viittaa mahdollisten, suorasti, epäsuorasti tai muulla tavoin mikro-organismien läsnäolosta 30 ja/tai kasvusta teollisissa vesisysteemeissä johtuvien haitallisten seurausten, kuten liman muodostuksen, korroosion, hajun tuoton jne. estämiseen, vähentämiseen tai poistamiseen.

Esillä olevan keksinnön menetelmän sovellutuksiksi 35 ajatellut teolliset vesisysteemit ovat niitä teollisia ve- 3 89445 sisysteemeitä, jotka ovat alttiita mikro-organismien kasvulle tai läsnäololle; esimerkiksi jäähdytystornit, selluloosa- ja paperitehtaat, metallintyöstövedet ja ilmanpuh-distajat.

5 Esillä olevan keksinnön mukaiset kiinteät, mikro- bienvastaiset yhdisteet ja niiden käyttömenetelmä antavat muunmuassa seuraavat edut; 1) nopeasti hajoavan halogenoidun amidiyhdisteen pysyvyyden suljetussa systeemissä, 10 2) jatkuvan lisäyksen teollisessa vesisysteemissä ei-mekaanisin keinoin pumppuja käyttämättä (so. eduktori tai samanlainen levityskone), 3) suhteellisen vakiot mikrobienvastaisen yhdisteen konsentraatiot huolimatta veden kiertämisestä systeemissä, 15 4) käsittelyn helppouden verrattuna nesteiden li säämiseen käsin, ja 5) odottamattoman biosidisen tehon parannuksen verrattuna nykyisin käytettyihin lisäysmenetelmiin.

Esillä olevassa keksinnössä käytettävät mikrobien-20 vastaiset halogenoidut amidit ovat alfa-halogeeniamideja, so. yhdisteitä, jotka sisältävät funktionaalisen amidiryh-män (so. kaavan -C(0)-N< mukaisen ryhmän) ja joilla on ainakin yksi halogeeniatomi tällaisen funktionaalisen ami-diryhmän karbonyyliryhmän (so. -C-(O)-ryhmä) vieressä (so. 25 sen suhteessa alfa-asemassa) olevassa hiiliatomissa. Keksinnön mukaisen koostumuksen mikrobienvastaiset halogenoidut amidit ovat halogenoituja nitrilopropionamideja tai halogenoituja malonidiamideja, joilla on kaava:

30 Br O

i i " R - C - C-N-(R)„ I z

X

jossa X on vety, halogeeni tai syaaniradikaali, so. -C^n, (mie-35 luimmin vety, kloori tai bromi); 4 89445 jokainen R-ryhmä on itsenäisesti vety, monovalent-ti, "tyydyttynyt hiilivetyradikaali" tai inertisti subs-tituoitu monovalentti "tyydyttynyt hiilivetyradikaali" tai kaksi R-ryhmää ovat yhdessä divalentti "tyydyttynyt hiili-5 vetyradikaali", joka yhdessä viereisen typpiatomin kanssa muodostaa heterosyklisen, 4-10 rengasjäsenestä koostuvan renkaan; ja R1 on syaaniradikaali (so. -C=N) tai amidoradikaali, jolla on kaava:

10 O

" 2 -C-N-(R^)2 jossa R2:lla on sama merkitys kuin R:llä. (R1 on mieluimmin syaaniradikaali.) 15 Tässä käytettynä määritelmä "tyydyttynyt hiilivety- radikaali" viittaa hiilivetyradikaaliin, jossa ei ole ali-faattista hiili-hiili-sidoksen tyydyttymättömyyttä. Näin ollen sellainen määritelmä sisältää radikaalit, kuten esimerkiksi alkyyli, sykloalkyyli, aryyli, alkyyliaryyli, 20 aryylialkyyli ja sykloalkyyliaryyli, ja sulkee pois sellaiset radikaalit, kuten alkenyyli, sykloalkenyyli ja al-kynyyli.

Tässä käytettynä määritelmä "inertisti substituoi-tu, tyydyttynyt hiilivetyradikaali" viittaa "tyydyttynee-25 seen hiilivetyradikaaliin", jossa on yksi tai useampi ket-junliitos tai substituentti, joka on "inertti" siinä mielessä, ettei sellainen ketjunliitos tai substituentti helposti reagoi mikrobienvastaisen koostumuksen osien kanssa. Sopiviin inertisti substituoituihin, tyydyttyneisiin hii-30 livetyradikaaleihin kuuluvat näin ollen esimerkiksi halo-geenialkyyli, halogeeniaryyli, halogeenisykloalkyyli, ami-noalkyyli, aminoaryyli, aminosykloalkyyli, hydroksialkyy-li, hydroksiaryyli, hydroksisykloalkyyli, syaanialkyyli, syaaniaryyli ja syaanisykloalkyyli.

35 5 ö 9 4 4 5

Edellä mainittuihin kaavan I mukaisiin mikrobien-vastaisiin halogenoituihin amideihin kuuluvat näin ollen brominoidut nitrilopropionamidit (so. kaavan I mukaiset yhdisteet, joissa R1 on syaaniradikaali), kuten esimerkiksi 5 2-bromi-3-nitrilopropionamidi, 2-bromi-2,3-dinitrilopro- pionamidi, 2,2-dibromi-3-nitrilopropionamidi, N-(n-butyy-li)-2-bromi-3-nitrilopropionamidi, N,N-dimetyyli-2,2-di-bromi-3-nitrilopropionamidi, 2-kloori-2-bromi-3-nitrilo-propionamidi, N-(n-propyyli)-2-jodi-2-bromi-3-nitrilopro-10 pionamidi, N-metyyli-N-etyyli-2-fluori-2-bromi-3-nitrilo- propionamidi, N-sykloheksyyli-2,2-dibromi-3-nitrolopro-pionamidi, N-bentsyyli-2-bromi-3-nitrilopropionamidi ja N-(2,2-dibromi-3-nitrilopropionyyli)piperidiini.

Edellä mainittuihin kaavan I mukaisiin mikrobien-15 vastaisiin halogenoituihin amideihin kuuluvat myös mono ja dibromimalonidiamidit (so. kaavan I mukaiset yhdisteet, joissa R1 on amidoradikaali, kuten tässä on aiemmin esitetty) kuten esimerkiksi 2-bromimalonidiamidi, 2,2-dibromima-lonidiamidi,N-metyyli-N'-etyyli-2-kloori-2-bromimalonidi-20 amidi ja N-fenyyli-2-jodi-2-bromimalonidiamidi.

Niitä mikrobienvastaisia halogenoituja amideja, jossa kaavassa I R1 on syaaniradikaali, X on vety, kloori tai bromi ja jokainen R on itsenäisesti vety, alempi al-kyyli (so. 1-6 hiiliatomia sisältävä alkyyliryhmä) tai 25 fenyyli, pidetään parempina, erikoisesti niitä kaavan I

mukaisia yhdisteitä, joissa jokainen R on itsenäisesti vety, tai metyyli ja X on vety tai bromi. Sellaisiin mik-robienvastaisiin halogenoituihin amideihin kuuluvat 2-bro-mi-3-nitrilopropionamini, 2,2-dibromi-3-nitrilopropionami-30 di, N-metyyli-2-bromi-3-nitrilopropionamidi, N-fenyyli-2- bromi-2-kloori-3-nitrolopropionamidi,N-metyyli-2,2-dibro-mi-3-nitrilopropionamidi,N,N-dimetyyli-2-bromi-3-nitrilo-propionamidi, N,N-dietyyli-2,2-dibromi-3-nitrolopropion-amidi ja N,N-dimetyyli-2,2-dibromi-3-nitrilopropionamidi. 35 6 89445

Myös erikoisen kiinnostavia ovat dibrominoidut nit-rilopropionamidit (so. kaavan I mukaiset mikrobienvastai-set halogenoidut amidit, joissa X on bromi ja R1 on syaani), joissa jokainen R on itsenäisesti vety, alempi alkyy-5 li (so. 1 - 6 hiiliatomia sisältävä alkyyli) tai fenyyli. Sellaisiin yhdisteisiin kuuluvat esimerkiksi 2,2-dibromi- 3-nitrolopropionamidi, N-(n-butyyli)-2,2-dibromi-3-nitro-lopropionamidi, N,N-dimetyyli-2,2-dibromi-3-nitrolopro-pionamidi ja N-fenyyli-N-metyyli-2,2-dibromi-3-nitrilopro-10 pionamidi; erikoisesti 2,2-dibromi-3-nitrilopropionamidi.

Esillä olevan keksinnön mukaisessa kiinteässä koostumuksessa käytettäväksi sopiviin hydrofiilisiin polymeereihin kuuluu luonnollisia ja keinotekoisia vesiliukoisia selluloosapolymeerejä, kuten metyyliselluloosa ja hydrok-15 sipropyylimetyyliselluloosa.

Sopivia ovat myös luonnolliset hydrofiiliset polymeerit, kuten esimerkiksi gelatiini, maltodekstriini, ksantaanikumi ja karrageeni, ja keinotekoiset hydrofiiliset polymeerit, kuten esimerkiksi karboksimetyyliguar, 20 hydroksipropyyliguar, karboksimetyyligalaktomannoosi ja polyvinyylipyrrolidoni. On ajateltu, että sopivien hydro-fiilisten polymeerien seokset kuuluvat esillä olevan keksinnön piiriin.

Seuraavassa on muutamia esimerkkejä kaupallisesti 25 saatavista polymeereistä, jotka ovat sopivia käytettäväksi esillä olevan keksinnön kiinteässä koostumuksessa: Metho-cel^kiSLV, Methocel®A4C, Methocel®A15C, Methocel®A4M, Met-hocel®^35LV, Methocel^lSMP, Methocel®kl00MP, Methocel® K100LV, Methocel^4M, Methocel®kl5M, Methocel¾5, Metho-30 cel®fei5LV, Methocel^SO, MethoceÄ4M, Methocel^töO ja Met- hocel®V4M.

Esillä olevan keksinnön mukaiset kiinteät koostumukset voivat myös valinnaisesti sisältää muotinirrotusai-netta. Juuri tietyn muotinirrotusaineen käyttö ei ole 35 kriittistä ja aine voi olla mikä tahansa alalla tunnettu 7 89445 sopiva muotinirrotusaine, joka sopii yhteen muiden aineosien kanssa. Esimerkkeihin sopivista muotinirrotusaineis-ta kuuluvat happamat liukastusaineet, kuten rasvahappo, fumaarihappo ja steariinihappo; polymeeriset liukastusai-5 neet, kuten polyfluorihiili-liukastusaineet ja polyety-leeniglykoliliukastusaineet, ja öljyt, kuten koteloidut liukastusöljyt ja koteloidut öljy-siloksaanipolymeeriseok-set.

Esillä olevan keksinnön mukaiset kiinteät koostuit) mukset voivat valinnaisesti sisältää tiivistysainetta.

Juuri tietyn tiivistysaineen käyttö ei ole kriittistä ja aine voi olla mikä tahansa alalla tunnettu tiivistysaine, joka sopii yhteen muiden ainesosien kanssa. Esimerkkeihin sopivista tiivistysaineista kuuluvat dikalsiumfosfaattidi-15 hydraatti, laktoosi, natriumfosfaatti ja kalsiumsulfaatti-dihydraatti. Laktoosia on kaupallisesti saatavana useina puhtausasteina ja/tai muotoina, jotka ovat sopivia käytettäväksi esillä olevassa keksinnössä; kuitenkin suurempiin tabletteihin suositellaan käytettäväksi suihkukuivattua 20 laktoosia.

Mikrobienvastaisen yhdisteen määrä esillä olevan keksinnön mukaisissa kiinteissä koostumuksissa on 1-90 paino-% lopullisesta formulaatiosta; suositeltava määrä on 1 - 50 %; ja suositeltavin määrä on 30 - 50 %. Hydrofiili-25 sen polymeerin määrä esillä olevan keksinnön mukaisissa kiinteissä koostumuksissa on 10 - 60 paino-% lopullisesta formulaatiosta; suositeltava määrä on 20 - 50 %; ja suositeltavin määrä on välillä 20 - 40 %. Tiivistysaineen määrä esillä olevan keksinnön mukaisissa kiinteissä koostu-30 muksissa on 0 - 80 paino-% lopullisesta formulaatiosta; suositeltava määrä on 5 - 80 %; ja suositeltavin määrä on 20 - 40 %. Muotinirrotusaineen määrä esillä olevan keksinnön mukaisissa kiinteissä koostumuksissa on 0 - 10 paino-% lopullisesta formulaatiosta; suositeltava määrä on 35 0-5%;ja suositeltavin määrä on 0 - 4 %.

8 89445

Suositeltava mikrobienvastainen yhdiste kiinteässä koostumuksessa on 2,2-dibromi-3-nitrilopropionamidi. Suositeltava hydrofiilinen polymeeri on hydroksipropyylime-tyyliselluloosa. Suositeltavia tiivistysaineita ovat lak-5 toosi ja dikalsiumfosfaattidihydraatti. Suositeltava muo-tinirrotusaine on steariinihappo.

Esillä olevan keksinnön mukaiset kiinteät koostumukset formuloidaan tyypillisesti käyttäen standardeja, alalla tunnettuja tabletointimenetelmiä, esimerkiksi joko 10 kostealla tai kuivalla granuloinnilla; näin ollen tiivis-tysaine ja muotinirrotusaine ovat erikoisen arvokkaita tällaisissa tabletin valmistusmenetelmissä. Tablettien lopullinen tiivistystiheys on tyypillisesti 0,75 g - 1,7 g/cm3.

15 Esillä olevan keksinnön mukaisen kiinteän koostu muksen tablettimuoto voi olla vaihteleva, esimerkiksi sylinterinmuotoinen, soikea tai pallomainen. Tablettien koko vaihtelee laajalla välillä riippuen erityisestä sovellutuksesta ja erityisistä ainesosien määristä, ja ainoan 20 rajoituksen tablettien koolle asettavat käytetyt tuotantovälineet. Kuitenkin on ajateltu, että useimmissa sovellutuksissa tablettien koko vaihtelee välillä 0,1 g - 10 kg; suositeltava koko on 1 g - 1 kg. On suositeltavaa, että esillä olevan keksinnön mukaiset kiinteät koostumukset 25 ovat murenemattomia, pölyttömiä, kiinteitä tabletteja.

Esillä olevan keksinnön mukaiset koostumukset vapauttavat jatkuvasti mikrobienvastaista yhdistettä, mikä johtaa odottamattomaan mikrobiologiseen torjuntatasoon teollisessa vesisysteemissä pitkän aikaa. Vaikka ei haluta 30 sitoutua mihinkään tiettyyn teoriaan tai toimintamalliin, uskotaan, että kun esillä olevan keksinnön mukainen kiinteä koostumus saatetaan kosketukseen veden kanssa, hydrofiilinen selluloosapolymeeri muodostaa silloin geeliker-roksen koostumuksen ulkopuolelle (so. tabletin kehälle). 35 Geelikerros toimii esteenä, joka estää enemmän veden tunkeutumisen koostumuksen sellaisen ajan kunnes geelikerros 9 89445 on kulunut ja korvautunut uudella geelikerroksella (olemukseltaan liikkuva este).

Esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän suorittamisessa on ajateltu, että kiinteä koostumus voidaan 5 asettaa reiälliseen säiliöön, joka on rakennettu kyseisen koostumuksen, erityisesti mikrobienvastaisen yhdisteen, kanssa yhteensopivasta materiaalista, kuten polyetyleenis-tä. Säiliö voidaan sitten saattaa kosketukseen käsiteltävän teollisuusveden kanssa. Tämä suoritustapa eristää ak-10 tiivisen, mikrobienvastaisen yhdisteen suorasta kontaktis ta metallipintojen kanssa, jotka voivat mahdollisesti syöpyä aktiivisen, mikrobienvastaisen yhdisteen vaikutuksesta, ja myös rajoittaa vedenvirtausta koostumuksen pinnan yli, mikä sallii vielä pidemmän käsittelyäjän (so. piden-15 netyn jatkuvan vapautumisen).

Esillä olevan keksinnön mukaisesti tableteilla voi myös valinnaisesti olla ohut lisäpäällystys.

Esillä olevan keksinnön koostumus voi valinnaisesti sisältää muita inerttejä tai aktiivisia ainesosia, kuten 20 syöpymisenestonaineita tai kattilakivenestoaineita.

Esillä olevaa keksintöä on edelleen kuvattu seuraa-villa esimerkeillä. Kaikki prosentit ovat painoprosentteja, ellei toisin ole mainittu.

Esimerkki I

25 Esillä olevan keksinnön mukainen menetelmä demonst roitiin kokeilla oikeassa jäähdytystornisysteemissä. Esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää verrattiin aiemmin alalla käytettyyn pieneen nesteannostusmenetelmään. Jääh-dytystornikokeet ja saadut tulokset esitetään alla.

30 Materiaalit ja menetelmät Käytetty jäähdytyssysteemi koostui Marleyn tornista (The Marley Cooling Tower Company, Mission, KS), joka oli liitetty sopivilla putkilla lämmönvaihtimeen. Jäähdytyssysteemi sijaitsi Midlandissa, MI. Systeemin kapasi-35 teetti on 1 500 gallonaa (5,68 m3). Lämpötilan aleneminen tornin läpi on keskimäärin 5,6 °C. Virtausnopeus systee- 10 8 9 445 missä on 750 gallonaa per minuutti (2,89 m3/min) vaihtele-van prosenttiosuuden kokonaisvirtauksesta mennessä tornin yli. Tyypillisesti torni toimii kahdeksalla konsentraatio-syklillä. Poistovettä kontrolloidaan on-line-johtokykymit-5 tarilla, ja täyttöveden määrää säädellään koholla tornin alaosassa. Johtokyky kokeiden aikana vaihteli matalasta, noin 400 mikro-ohmista, korkeaan noin 1 250 mikro-ohmiin. Täyttövesi vaihteli välillä 2 500 - 4 500 gallonaa (9,5 -17 m3) per vuorokausi. Kovuutta mitattiin ainakin viikot-10 tain ja kovuus oli tyypillisesti lähellä 800 ppm.

Toukokuun 6:nnesta 1986 kesäkuun 3:nteen 1986 tornin biosidikäsittely koostui pienistä DBNPA-annoksista. Aktiivisen aineen 3 ppm:n annoksia annettiin seitsemänä päivänä viikossa mittaamalla 5-prosenttista DBNPA-liuosta 15 15 minuutin aikana. Tänä aikana myös sääolosuhteet kirjat tiin ylös. Keskimääräiset vuorokautiset ylimmät ja alimmat lämpötilat olivat 16 °C ja 6 °C, vastaavassa järjestyksessä. Kokonaissademäärä ajanjakson aikana oli 7,3 cm päivittäisen vaihtelun ollessa 0-4,0 cm. Viitenä päivänä vii-20 kossa systeemistä kerättiin vesinäytteet steriileihin pulloihin näytteenkeräysventtiilistä tornin ja lämmönvaihtimen välistä.

Yleisesti otettiin kaksi näytettä päivässä, yksi juuri ennen DBNPA:n lisäystä ja toinen noin neljä tuntia 25 annoksen antamisesta. Näytteestä tehtiin kolme peräkkäistä laimennosta lisäämällä yksi millilitra (ml) näytettä yhdeksään ml:aan steriiliä suolaliuosta. Näytteistä ja laimennoksista tehtiin sitten kolme rinnakkaista kymmenen mikrolitran inokulaatiota Trypticase Soy Agar (Difco Labo-30 ratories) -maljoille. Maljoja inkuboitiin kaikkiaan 72 tuntia 32 °C:ssa. 24 tunnin välein laskettiin pesäkkeiden määrä per inokulaatio (jos mahdollista). Organismien määrä per ml alkuperäistä näytettä määritettiin kolmen rinnakkaisen inokulaation keskiarvoon perusteella. 24 tunnin 35 pisteessä tehtyjä maljalaskentoja pidettiin osoituksena nopeasti kasvavasta populaatiosta kun taas 48 ja 72 tunnin 11 b 9 4 4 5 laskentoja pidettiin osoituksena yhdistyneistä nopeasti ja hitaasti kasvavista. Organismien tunnistusta ei yritetty tehdä.

Tornia käsiteltiin käyttäen aikavapautteisia, 5 DBNPArta sisältäviä tabletteja kahdessa tilanteessa. Valmistettiin noin 250 grammaa painavia ja 40 prosenttia kiinteätä DBNPA:ta, 30 prosenttia Methocel K15M:ta, 27 prosenttia dikalsiumfosfaattidihydraattia ja 3 prosenttia dikalsiumfosfaattidihydraattia ja 3 % steariinihappoa si-10 sältäviä tabletteja. Methocel K15M on hydroksipropyylime-tyyliselluloosaa, jossa on 4 - 12 paino-% hydroksipropok-syyliä ja 19 - 24 paino-% metoksyyliä ja jonka viskositeetti 2-%:isena vesipitoisena liuoksena 20 °C:ssa on noin 15 000 mPa.s. Tabletit muotoiltiin 20 000 psi:n (137,9 15 MPa) paineessa ja mitoitettiin halkaisijaltaan noin 5 cm:ksi ja korkeudeltaan 8,25 cm:ksi. Tornin ensimmäisen käsittelyn aikana kolme tablettia sijoitettiin matalalle, pinnan alle upotetulle polyetyleenitarjottimelle, joka sijaitsi tornin täytön alapuolella. Tämä tehtiin, jotta 20 saatiin aikaan heikko veden liike tableteille. DBNPA:n kokonaismäärä kolmessa tabletissa vastasi 53 miljoonasosaa (ppm) systeemin kokonaistilavuuden perusteella määritettynä. Tämä käsittely alkoi elokuun 11., 1986. Tablettien sijoituksen jälkeen näytteitä otettiin viitenä päivänä vii-25 kossa ja käsiteltiin kuten aiemmin. Jokaisen näytteenoton yhteydessä suoritettiin myös tablettien visuaalinen havainnointi. Kokeen aikana vuorokautiset keskimääräiset ylimmät ja alimmat lämpötilat ovat 26 ja 14 eC, vastaavassa järjestyksessä. Kokonaissademäärä oli 0,81 cm päivit-30 täisen vaihtelun ollessa 0 - 0,074 cm. Viikonlopun aikana elokuun 23 - 24., 1986, tuuletinmoottori meni epäkuntoon aiheuttaen pohjalla olevan veden lämpenemisen noin 65 °C:een. Tämä aiheutti tablettien sulamisen ennenaikaisesti.

35 Koska systeemi on hajonnut ensimmäisen käsittelyn aikana, toinen samaa koostumusta ja kokoa oleva kolmen 12 #9 4 45 tabletin ryhmä asennettiin syyskuun 2., 1986. Näytteet ja maljalaskennat tehtiin kuten aiemmin täyden neljän viikon ajan. Tämän ajan jälkeen näytetarjotin poistettiin, ja tablettien jäännökset analysoitiin jäljelle jääneen DBNPA-5 määrän määrittämiseksi. Tämän kokeenosan aikana keskimääräiset vuorokautiset ylimmät ja alimmat lämpötilat olivat 19,5 ja 11 °C, vastaavassa järjestyksessä. Kokonaissade-määrä oli 50 cm päivittäisen vaihtelun ollessa 0 - 25 cm. Tämän viimeisen kokeen lopuksi tablettien jäännökset ana-10 lysoitiin, jotta saatiin mitattua, jäikö DBNPArta jäljelle. Tämä tehtiin korkean erotuskyvyn omaavalla nestekro-matografiällä (HPLC), jota ennen jäännöstä ravisteltiin 500 ml:ssa asetonitriiliä.

Tulokset 15 Toukokuun 6:nnen 1986 ja kesäkuun 3:nnen 1986 vä lisenä aikana kerätyt mikrobiologiset tiedot esitetään taulukossa I käsittelytietoina. Taulukossa 1 on myös tulokset näytteistä, jotka oli otettu kolme päivää ennen DBNPA-annoksen antoa. Siinä, missä näkyy kaksi näytettä 20 samana päivänä, ensimmäinen näyte on otettu juuri ennen päivittäistä annostusta ja toinen on otettu noin neljä tuntia annostuksen jälkeen. Yleisesti annostuksen jälkeen otetuissa näytteissä näkyy pesäkkeitä muodostavien yksiköiden (CFU) määrän väheneminen. Populaatiolla on myös 25 taipumus ponnahtaa takaisin, so. olla paljon suurempi seu-raavana päivänä. Tämä johtuu luultavasti DBNPA:n hajoamisesta kokonaan suhteellisen lyhyessä ajassa (kuten myös häviämisestä poistoveden mukana). DBNPArn puoliintumisajan laskettiin olevan tässä tornissa hyvin lyhyt; sen arvioi-30 tiin olevan vähemmän kuin yksi tunti. Maljalaskentatiedot olivat erittäin vaihtelevia. Systeemiin laitetun DBNPA:n kokonaismäärä tänä aikana oli 99 ppm:aa tornin tilavuuden perusteella määritettynä.

Elokuun 11., 1986, kolme aikavapautteista, kaiken-35 kaikkiaan 300 g DBNPArta sisältävää tablettia käytettiin tornin käsittelyyn. Tämä vastaa 53 ppm:n kokonaisannosta 13 39 4 45 DBNPA:ta. Tabletit asetettiin matalalle polyetyleenitarjottimelle, joka oli upotettu veden alle suoraan täytön alapuolelle. Heikko veden virtaus voitiin tuntea tarjottimen yläpuolella. Näytteiden maljalaskentatiedot, jotka 5 on otettu ennen käsittelyä (esikäsittelytiedot) ja käsittelyn aikana (käsittelytiedot) on annettu taulukossa 2. Kuten nämä tiedot osoittavat, sekä nopeasti että hitaasti kasvavien organismien määrät olivat oleellisesti matalampia tässä kokeen vaiheessa. Tämä on totta tehdäänpä ver-10 tailu joko juuri ennen käsittelyä (kun mitään biosidia ei käytetty) saatuihin laskentoihin tai laskentoihin, jotka on saatu, kun tornia käsiteltiin päivittäin pienillä 3 ppm:n DBNPA-annoksilla.

Näytekeräyksen aikana elokuun 25. päivä havaittiin, 15 ettei tuuletus toiminut ja koko vesitilavuus systeemissä oli kuuma. Havaittiin, että tuuletusmoottori oli mennyt epäkuntoon joskus elokuun 23:nnen ja 25:nnen päivän välisenä aikana. Lämmönnousun tuloksena tabletit sulivat ja vain pieni jäännös jäi jäljelle (huomaa, että tablettien 20 visuaalinen havainnointi oli tehty elokuun 22. päivä ja arvion mukaan puolet alkuperäisestä tabletista vaikutti koskemattomalta).

Jäännöksen oletettiin johtuvan tabletin veteen liukenemattomasta dikalsiumfosfaattidihydraatista. Tarjotin 25 ja jäännökset poistettiin tornista elokuun 26. päivä.

Näytteiden maljalaskennat, jotka oli otettu elokuun 25. ja 26. päivinä osoittivat, että torni oli oleellisesti steriili (luultavimmin johtuen joko kuumuudesta tai jäljellä olleen DBNPA:n vapautumisesta).

30 Esikäsittelynäytteet otettiin uudestaan elokuun 27:nnen ja syyskuun 2:sen päivän välisenä aikana, ja tornin osoitettiin kontaminoituneen, kuten sopi odottaakin ilman biosidikäsittelyä. Syyskuun 2. päivänä kolme uutta tablettia asetettiin torniin samalla tavalla kuin aiemmin. 35 Seuraavaksi otettiin näytteitä viitenä päivänä viikossa ja suoritettiin maljalaskennat. Tulokset näistä esikäsitte- 14 b9445 lyistä ja esikäsittelytiedot annetaan taulukossa 3. Tämän kokeen päätteeksi jäljelle jääneen DBNPA:n määrä mitattiin HPLC:llä ja sen havaittiin olevan noin 4,5 grammaa, so. noin 1,5 % alkuperäisestä kokonaisannoksesta.

5 Maljalaskentatietojen keskiarvojen ja tunnetun tai arvioidun, torniin laitetun kokonaismäärän perusteella laskettiin pienten nesteannosmäärien annon ja aikavapaut-teisten tablettien annon välinen suhteellinen tehokkuus. Ensimmäisen tablettikokeen annos arvioitiin sen tosiasian 10 perusteella, että toisen kokeen aikana samanlaiset tabletit tuntuivat säilyttävän aktiivisuutensa noin 21 vuorokautta. Koska tarkkoja määrityksiä voitiin tehdä vain ensimmäisen 11 vuorokauden aikana ensimmäisessä tablettiko-keessa, annoksen arvioitiin olevan 28 ppm DBNPA:ta 11 vuo-15 rokauden ajanjaksona olettaen, että DBNPA:n kokonaisvapau-tuminen on lineaarista.

Tekijöitä, joilla planktonmaljalaskennat pienenivät normalisoituina erolla DBNPA:n kokonaisannoksessa, käytettiin määrittämään suhteellinen biosidinen aktiviteetti. 20 Suhteellisen tehokkuuden osoitettiin nousevan aikavapaut-teisten tablettien käytön aikana tekijällä 8 - 99-kertai-sesti. Näistä tiedoista on yhteenveto taulukossa 4. Yleisesti myös näyttää siltä, että tehokkuuden lisäys on suurempi nopeammin kasvavia organismeja kuin hitaampia lajeja 25 kohtaan. Tiedot 24 tunnin maljalaskennoista osoittavat, että tehokkuus nousee tekijällä 33 - 99, kun taas samat tiedot hitaammin kasvavalle populaatiolle osoittivat tehokkuuden kasvun tekijällä 8-29.

Nämä tiedot eivät ota huomioon ympäristön sää-30 olosuhteita tehokkuuden kasvulaskelmissa. Teoreettisesti korkeampi ympäristölämpötila aiheuttaa kohonneen kuormituksen tornissa ja tuloksena on suurempi mikrobiologinen ongelma. Jos tämä on totta, aikavapautteisten tablettien tehokkuuden kasvu voi olla suurempi kuin nämä tiedot 35 osoittavat.

15 89445

Taulukko 1 3 ppm:llä DBNPA:ta/vuorokausi käsitelty jäähdytys-torni, 7 vuorokautena viikossa; maljalaskentojen yhteenveto 5 Päivä- 24 tunnin 48 tunnin 72 tunnin määrä lasku lasku lasku 04/29 780 000* 2 300 000 04/30 230 000 830 000 05/01 1 900 000 10 Esikäslttelvtiedot Käsittelytiedot 05/02 17 000 05/05 2 700 84 000 220 000 05/06 320 000 390 000 390 000 15 05/06 290 000 05/07 230 000 2 500 000 2 500 000 05/07 69 000 73 000 73 000 05/08 460 000 270 000 05/08 29 000 120 000 20 05/09 1 700 000 1 700 000 1 700 000 05/09 19 000 67 000 93 000 05/12 820 000 1 800 000 1 900 000 05/12 56 000 310 000 350 000 05/13 520 000 2 000 000 2 000 000 25 05/13 9 700 160 000 190 000 05/14 170 000 560 000 870 000 05/16 120 000 240 000 240 000 05/16 88 000 150 000 150 000 05/19 480 000 530 000 550 000 30 05/19 260 000 270 000 300 000 05/20 150 000 260 000 260 000

Keskiarvo 199 771 596 865 679 000 (Käsittelytiedot) 35 * Numerot viittaavat pesäkkeitä muodostaviin yksiköihin.

16 89445

Taulukko 1 jatkuu Päivä- 24 tunnin 48 tunnin 72 tunnin määrä lasku_ lasku_ lasku_ 5 05/20 1 500 43 000 44 000 05/21 120 000 600 000 650 000 05/21 1 800 44 000 67 000 05/22 190 000 2 900 000 2 900 000 05/22 24 000 200 000 220 000 10 05/23 400 000 1 200 000 1 600 000 05/23 19 000 93 000 220 000 05/27 29 000 710 000 1 200 000 05/27 24 000 470 000 570 000 05/28 200 000 510 000 900 000 15 05/28 130 000 400 000 750 000 05/29 88 000 260 000 870 000 05/29 51 000 470 000 660 000 05/30 41 000 340 000 1 400 000 05/30 30 000 310 000 1 100 000 20 06/02 20 000 110 000 850 000 06/02 9 600 170 000 270 000 06/03 340 000 720 000 930 000 06/03 79 000 600 000 680 000

Keski- 25 arvo 199 771 596 865 679 000 (Käsittelytiedot) * Numerot viittaavat pesäkkeitä muodostaviin yksiköihin.

17 89445

Taulukko 2 3:11a aikavapautteisella DBNPA-tabletilla käsitelty jäähdytystorni, maljalaskentojen yhteenveto (kokonaisan-nos vastaa 53 ppm:ää) 5 Päivä- 24 tunnin 48 tunnin 72 tunnin määrä lasku_ lasku_ lasku_ 08/05 29 000* 1 100 000 1 200 000 08/05 38 000 1 100 000 1 400 000 08/06 36 000 980 000 1 000 000 10 08/06 35 000 1 000 000 1 000 000 08/07 12 000 08/07 17 000 08/11 19 000 110 000 140 000

Esikäsittelvtledot 15 Käsittelytiedot 08/12 11 000 120 000 200 000 08/13 6 000 140 000 170 000 08/14 4 300 32 000 60 000 08/14 4 300 55 000 100 000 20 08/15 4 000 48 000 52 000 08/15 3 700 33 000 42 000 08/18 15 000 93 000 100 000 08/19 7 800 53 000 58 000 08/20 4 800 63 000 98 000 25 08/21 8 700 97 000 130 000 08/22 8 700 72 000 100 000

Tuuletus pysähtyi viikonloppuna 8/23 - 8/24. Vesi kuumeni. Tabletit sulivat. Käsittelyn loppumisen jälkeen tehdyt maljalaskennat osoittivat tornin pahasti saastuneen.

30___

Keskiarvo 7 118 73 273 100 909 (käsittelytiedot) * Numerot viittaavat pesäkkeitä muodostaviin yksiköihin.

·' 35 18 3 9 4 Λ 5

Taulukko 3 3:11a aikavapautteisella DBNPA-tabletilla käsitelty jäähdytystorni, malj alaskentojen yhteenveto ( kokonaisannos vastaa 53 ppm:ää) 5 Päivä- 24 tunnin 48 tunnin 72 tunnin määrä lasku_ lasku_ lasku_ 08/27 98 000* 700 000 08/28 720 000 1 000 000 10 08/29 52 000 60 000 09/02 48 000 330 000 600 000

Esikäsittelvtiedot Käsittelytiedot 09/03 10 000 75 000 250 300 15 09/04 17 000 110 000 380 000 09/05 5 700 11 000 87 000 09/08 11 000 68 000 75 000 09/09 5 000 55 000 770 000 09/10 9 700 72 000 280 000 20 09/11 22 000 55 000 180 000 09/12 13 000 50 000 83 000 09/15 15 000 35 000 09/16 <50** <50** 1 200** 09/18 14 300 45 000 100 000 25 09/19 4 500 52 000 130 000 09/22 7 500 18 000 22 000 09/23 25 000 88 000 170 000 09/24 80 000 200 000 350 000 09/25 95 000 420 000 30 09/26 130 000 140 000 09/29 13 000

Keski- 11 411 53 733 183 086 arvo (Käsittelytiedot) 35 * Numerot viittaavat pesäkkeitä muodostaviin yksiköihin.

** Sääolosuhteista johtuen virtaus tornin yli keskeytettiin ja näyte tätä laskentaa varten otettiin vesialtaasta.

19 89445

Taulukko 4

Jaksoittaisen annostuksen ja DBNPA:ta sisältävien tablettien annostuksen aikana otettujen maljalaskentojen vertailu 5

Huomautus: Jaksoittaisen annostuksen aikana kokonaisannos oli 3 ppm/vuorokausi x 33 vuorokautta = 99 ppm DBNPA:ta. Ensimmäisen tablettikokeen arvioitu kokonaisannos = 28 ppm DBNPA:ta sen tosiasian perusteella, että kului 11 vuoro-10 kautta ja että 53 ppm:n tablettien on havaittu säilyvän tehokkaina 21 vuorokautta.

Toisen tablettikokeen kokonaisannos = 53 ppm.

24 tunnin tiedot: 15 Jaksoittaisen annostuksen keskiarvo = 199 771 CFU/ml

Ensimmäisen tablettikokeen keskiarvo = 7 118 CFU/ml

Tehokkuus nousi 99-kertaiseksi.*

Toisen tablettikokeen keskiarvo = 11 411 CFU/ml

Tehokkuus nousi 33-kertaiseksi.* 20 48 tunnin tiedot:

Jaksoittaisen annostuksen keskiarvo = 596 865 CFU/ml

Ensimmäisen tablettikokeen keskiarvo = 73 273 CFU/ml

Tehokkuus nousi 29-kertaiseksi.* 25 Toisen tablettikokeen keskiarvo = 53 773 CFU/ml

Tehokkuus nousi 21-kertaisesti.* 72 tunnin tiedot:

Jaksoittaisen annostuksen keskiarvo = 769 000 CFU/ml 30 Ensimmäisen tablettikokeen keskiarvo = 100 909 CFU/ml

Tehokkuus nousi 27-kertaisesti.*

Toisen tablettikokeen keskiarvo = 183 086 CFU/ml

Tehokkuus nousi 8-kertaisesti.* 35 * Tehokkuuden nousu laskettiin perustuen eroon maljalas kentojen keskiarvoissa ja eroon kokonaisannoksessa seuraavasti : 20 89445 PC (tabletit) x kokonaisannos (nesteannos) = lisäys- PC (nesteannos) kokonaisannos (tabletti) tekijä jossa PC = maljalaskennan keskiarvo, so. organismien kes-5 kimäärä perustuen pesäkkeitä muodostavien yksiköiden määrään.

Claims

2i 89 4 45

1. Kiinteä mikrobienvastainen koostumus, tunnettu siitä, että se sisältää: 5 (a) 1 - 90 paino-% mikrobienvastaista halogenoitua amidiyhdistettä, (b) 10 - 80 paino-% sopivaa hydrofiilistä polymeeriä, joka on luonnollista, vesiliukoista selluloosapoly-meeriä, keinotekoista, vesiliukoista selluloosapolymeeriä, 10 gelatiinia, maltodekstriiniä, ksantaanikumia, karrageeniä, karboksimetyyliguaria, hydroksipropyyliguaria, karboksime-tyyligalaktomannoosia tai polyvinyylipyrrolidonia, (c) 0 - 80 paino-% tiivistysainetta, ja (d) 0 - 10 paino-% muotinirrotusainetta, jolloin 15 mikrobienvastaisella halogenoidulla amidiyhdistellä on kaava: Br 0 1 · " R - C - C-N-(R)„ I 2 X 20 jossa X on vety, halogeeni tai syaaniradikaali; jokainen R-ryhmä on itsenäisesti vety, monovalent-ti, tyydyttynyt hiilivetyradikaali tai inertisti substi-tuoitu, monovalentti, tyydyttynyt hiilivetyradikaali tai 25 kaksi R-ryhmää ovat yhdessä divalentti, tyydyttynyt hiili vetyradikaali tai inertisti substituoitu, divalentti, tyydyttynyt hiilivetyradikaali, joka yhdessä viereisen typ-piatomin kanssa muodostaa 4 - 10-jäsenisen heterosyklisen renkaan; ja

30 R·1 on syaaniradikaali tai amidoradikaali, jolla on kaava: 0 " 2 -C-N-(RZ)2 35 jossa R2:lla on sama merkitys kuin R:llä. 22 0 9 445

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että se sisältää: (a) 10 - 50 paino-% mikrobienvastaista halogenoi-tua amidiyhdistettä, 5 (b) 20 - 50 paino-% hydrofiilistä polymeeriä, (c) 5-80 paino-% tiivistysainetta, ja (d) 0 - 5 paino-% muotinirrotusainetta.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että se sisältää: 10 (a) 30 - 50 paino-% mikrobienvastaista halogenoitua amidiydistettä, (b) 20 - 40 paino-% hydrofiilistä polymeeriä, (c) 20 - 40 paino-% tiivistysainetta ja (d) 0 - 4 paino-% muotinirrotusainetta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että X on vety, kloori tai bromi, R^ on syaani ja jokainen R on itsenäisesti vety, alempi alkyyli tai fenyyli.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen koostumus, 20 tunnettu siitä, että X on vety tai bromi, R1 on syaani ja jokainen R on itsenäisesti vety tai metyyli.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että mikrobienvastäinen halogenoitu amidiyhdiste on 2-bromi-3-nitrilopropion- 25 amidi, 2-bromi-2,3-dinitrilopropionamidi, 2,2-dibromi-3- nitrilopropionamidi, N-(n-butyyli)-2-bromi-3-nitrilopro-pionamidi. N,N-dimetyyli-2,2-dibromi-3-nitrilopropionami-di, 2-kloori-2-bromi-3-nitrilopropionamidi, N-(n-propyy-li)-2-jodi-2-bromi-3-nitrilopropionamidi, N-metyyli-N-30 etyyli-2-fluori-2-bromi-3-nitrilopropionamidi, N-fenyyli- 2-syaani-2-bromi-3-nitrilopropionamidi, N-sykloheksyyli- 2,2-dibromi-3-nitrilopropionamidi, N-bentsyyli-2-bromi-3-nitrilopropionamidi,N-(2,2-dibromi-3-nitrilopropionyyli)-piperidiini, 2-bromimalonidiamidi, 2,2-dibromimalonidiami-35 di, N-metyyli-N'-etyyli-2-kloori-2-bromimalonidiamidi. N- 23 89 4 45 fenyyli-2-jodi-2-bromimalonidiamidi, N-metyyli-2-bromi-3-nitrilopropionamidi,N-fenyyli-2-bromi-2-kloori-3-nitrilo-propionamidi,N-metyyli-2,2-dibromi-3-nitrilopropionamidi, N,N-dimetyyli-2-bromi-3-nitrilopropionamidi,N,N-dietyyli-* 5 2,2-dibromi-3-nitrilopropionamidi, N-(n-butyyli )-2,2-di- bromi-3-nitrilopropionamidi tax N-fenyyli-N-metyyli-2,2-dibromi-3-nitrilopropionamidi.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että mikrobienvastainen 10 halogenoitu amidiyhdiste on 2,2-dibromi-3-nitrilopropion- amidi.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että hydrofiilinen poly meeri on metyyliselluloosa tai hydroksipropyylimetyylisel- 15 luloosa.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että tiivistysaine on laktoosi ja muotinirrotusaine on steariinihappo.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen koostumus, 20 tunnettu siitä, että mikrobienvastainen haloge noitu amidiyhdiste on 2,2-dibromi-3-nitrilopropionamidi, hydrofiilinen polymeeri on hydroksipropyylimetyylisellu-loosa, tiivistysaine on laktoosi ja muotinirrotusaine on steariinihappo.

11. Menetelmä biologiselle torjunnalle teollisessa vesisysteemissä, tunnettu siitä, että systeemi saatetaan kosketukseen mikrobienvastaisesti tehokkaan määrän kanssa jonkin patenttivaatimuksen 1-10 mukaista kiinteää, mikrobienvastaista koostumusta.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että teollinen vesisysteemi on jäähdytystorni, metallintyöstövesi, selluloosa- ja pape-rinvalmistussysteemi tai ilmanpuhdistaja. 24 8 9 445