JP2003523278A - 表面から微生物バイオフィルムを除去する方法 - Google Patents
表面から微生物バイオフィルムを除去する方法Info
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Abstract
Description
されている。コロニー形成の防止又は汚損表面の清浄化のための産業上の取り組
みは、多くの産業分野で多大な経費を要している。多くの場合、かかる経費は界
面活性剤の利用を含む清浄化プログラムに費やされる。界面活性剤は、表面から
の有機塊の除去、殺菌効果の向上又は各種殺菌剤の水混和性の補助に貢献すると
考えられている薬剤として水処理プログラムに常用されている。界面活性剤は、
農芸化学分野においても特に除草剤の作用を高めるために常用されている。これ
は、塗布される液滴の表面挙動を変化させて葉の表面との相互作用を最大限に高
めるために界面活性剤を用いることで達成される。
害できる界面活性剤の例は多数ある。大半の界面活性剤は、その種類を問わず、
細菌の成長を妨げるのに十分な高濃度で用いると表面でのコロニー形成を阻害す
る。水処理産業においてある程度のコロニー耐性を水中表面に付与する最もよく
知られた界面活性剤は第四級アミン型陽イオン界面活性剤であり、これらは殺菌
剤としても作用する。ただし、比較的穏和な非イオン界面活性剤及び陰イオン界
面活性剤であっても微生物(例えば細菌、藻類又は菌類)に毒性作用を示し得る
が、毒性を媒介するのに要する非イオン界面活性剤の濃度は通例陽イオン界面活
性剤よりもかなり高い。
の水を処理する水処理業界では実現不可能な高濃度の界面活性剤の使用が必要と
される。
り作用する界面活性剤の使用に関する。これらの材料は、被験生物に対する毒性
が観察されてきた濃度未満でバイオフィルムを除去する機能をもつ。
するが、当該方法は、水性系での微生物の生存度を保持しながら表面から微生物
バイオフィルムを実質的に除去して水性系から微生物を排出できるようにするの
に有効な量の低発泡性エトキシル化陰イオン界面活性剤を水性系に添加する段階
を含んでおり、低発泡性エトキシル化陰イオン界面活性剤は(a)アルキル置換
カルボン酸及びアルキル置換カルボン酸塩の少なくとも1種と(b)ポリオキシ
エチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体とを含む。
く、好ましくは炭素原子数6〜12、さらに好ましくは炭素原子数6〜9である
。アルキル基に含まれる炭素原子の数は1〜6であればよく、好ましくは炭素原
子数1〜3、さらに好ましくは炭素原子数1である。好ましくは、アルキル置換
基はカルボン酸の3位及び5位の炭素原子上にある。好ましくは、アルキル置換
カルボン酸又は塩は、3,5,5−トリメチルヘキサン酸及びその塩、 3,
5,5−トリメチルオクタン酸及びその塩、3,7,7−トリメチルオクタン酸
及びその塩、3,5,5−トリメチルデカン酸及びその塩、並びに3,9,9−
トリメチルデカン酸及びその塩の少なくとも1種を含む。
ましくはカリウム塩又はナトリウム塩を含む。
リオキシプロピレン1モルに対してポリオキシエチレン約1〜1.6モルのモル
比、さらに好ましくはポリオキシプロピレン1モルに対してポリオキシエチレン
約1.3モルのモル比を有する。ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブ
ロック共重合体は好ましくは約3000〜6600、さらに好ましくは約400
0〜5000、さらに一段と好ましくは約4500の分子量を有する。
して、好ましくは約35〜60重量%の水と、好ましくは約25〜45重量%の
アルキル置換カルボン酸及びアルキル置換カルボン酸塩の少なくとも1種、さら
に好ましくは約28〜32重量%のアルキル置換カルボン酸及びアルキル置換カ
ルボン酸塩の少なくとも1種と、約5〜25重量%のポリオキシエチレン−ポリ
オキシプロピレンブロック共重合体、さらに好ましくは約11〜18重量%のポ
リオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体とを含む。
く、金属イオン封鎖剤は好ましくはポリエポキシコハク酸及びヒドロキシエチリ
デンジホスホン酸の少なくとも1種を含む。
剤を水性系に添加することができるが、水性系に添加される界面活性剤の好まし
い範囲は約5〜200ppmであり、さらに好ましくは10〜50ppmである
。
含み得る。
ルプ製造及び製紙系、空気洗浄系、パスチャライザー系、防火用水安全系、シャ
ワー水系、金属加工流体系、炭化水素貯蔵系、並びに水性鉱物処理系の1以上を
含み得る。
とも1種は炭素原子数6〜12のアルキル置換カルボン酸のカリウム塩又はナト
リウム塩でアルキル基の炭素原子数が1のものからなり、ポリオキシプロピレン
−ポリオキシエチレンブロック共重合体は約4000〜5000の分子量及びポ
リオキシプロピレン1モルに対してポリオキシエチレン約1〜1.6モルのモル
比を有する。さらに好ましくは、アルキル置換カルボン酸のカリウム塩又はナト
リウム塩は、3,5,5−トリメチルヘキサン酸のカリウム塩又はナトリウム塩
からなる。
的としたものにすぎず、本発明の原理及び概念的特徴の最も有用で分かり易い説
明と考えられるものを提供するためのものである。この点で、本発明の基本的理
解に必要とされる以上に本発明の詳細を詳しく説明しようという意図はなく、本
明細書の記載は本発明の幾つかの形態を如何に実施し得るかを当業者に明らかに
するものである。
百分率の測定は、特記しない限り、すべて試料重量の100%を基準にして重量
%として測定したものである。例えば、30%は試料100重量部のうちの30
重量部を表す。
は成分自体のみならず、他の化合物又は成分との組合せ(例えば化合物の混合物
)も包含する。
複数の好ましい下限値の一覧として記載したときは、範囲が個々に開示されてい
るか否かを問わず、好ましい上限値と好ましい下限値の任意の対からなる範囲が
すべて具体的に開示されていると理解すべきである。
からの微生物スライムの除去及び/又は減少に優れる。この「環境に優しい」抑
制方式でバイオフィルムは除去されるが、産業排出物を受け入れる廃棄物処理系
又は水に棲息する目的外の生物には悪影響を与えない。また、本分散剤で使用さ
れる化学物質は好ましくは生分解性である。さらに、本発明による分散剤には、
冷却塔等で攪拌しても各種水性系で使用できないほど過剰な量の泡を生ずること
のないアルキル置換カルボン酸塩とポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン
ブロック共重合体との組合せが含まれる。
方法に関するもので、水性系での微生物の生存度を保持しながら表面から微生物
バイオフィルムを実質的に除去して水性系から微生物を排出できるようにするの
に有効な量の分散剤を水性系に添加する段階を含んでおり、分散剤は、(a)ア
ルキル置換カルボン酸及びアルキル置換カルボン酸塩の少なくとも1種と(b)
ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体とを含む低発泡性
エトキシル化陰イオン界面活性剤からなる。表面の微生物バイオフィルムの除去
には、表面からのバイオフィルムの減少及び/又は表面からのバイオフィルムの
実質的除去及び/又は表面からのバイオフィルムの完全な除去が包含される。
好ましくは約6〜12、最も好ましくは約6〜9の酸及び/又は塩が挙げられる
が、これらに限定されない。さらに、アルキル基には、炭素原子数約1〜6、さ
らに好ましくは約1〜3、最も好ましくは1のアルキル基がある。好ましくは、
アルキル置換カルボン酸又は塩は約7個以下のアルキル基を含み、好ましくは3
個のアルキル基を含む。好ましくは、酸は、ヘキサン酸、オクタン酸及び/又は
デカン酸を含み、酸の様々な炭素上に1〜3個のアルキル基(好ましくはメチル
基)を有する。さらに、好ましくはアルキル置換基は3位及び5位の炭素上にあ
り、好ましくはヘキサン酸の3位及び5位の炭素上にある。特に好ましいアルキ
ル置換カルボン酸又はその塩はヘキサン酸であって、アルキル置換基が3位及び
5位の炭素上にあり、好ましくは3位炭素に1個のアルキル基と5位炭素に2個
のアルキル基を有しており、好ましくはこれら3個のアルキル基が各々メチルで
あるものがある。そこで、特に好ましいアルキル置換カルボン酸又はその塩は3
,5,5−ヘキサン酸又はその塩を含む。
溶液中へのカルボン酸の溶解に役立つ陽イオンがあり、好ましくはカリウム又は
ナトリウムを陽イオンとして含む。例えば、酸は水酸化カリウム又は水酸化ナト
リウムとの反応で塩にすることができる。
トリメチルヘキサン酸及びその塩、好ましくはそのナトリウム塩又はカリウム塩
、3,5,5−トリメチルオクタン酸及びその塩、3,7,7−トリメチルオク
タン酸及びその塩、3,5,5−トリメチルデカン酸及びその塩、並びに3,9
,9−トリメチルデカン酸及びその塩が挙げられるが、これらに限定されない。
O)からなり、簡略化のため本明細書ではEO/POブロック共重合体とも呼ぶ
。EO/POブロック共重合体は、低発泡性を保持し及び/又はアルキル置換カ
ルボン酸又は塩の発泡を低減させるEO/POブロック共重合体であればよい。
EO/POモル比は好ましくはPO1モルに対してEO約1〜1.6モルであり
、特に好ましいモル比はPO1モルに対してEO約1.3モルである。
、最も好ましくは約4000〜5000であり、特に好ましい値は約4500で
ある。そこで、特に好ましいEO/POブロック共重合体は、1モルのPOに対
し1.3モルのEOを有するEO/POで分子量約4500のものである。
、BASF社(米国ニュージャージー州マウントオリーブ)から市販のPlut
onic Pシリーズがあり、その具体例としてP65、P68、P84、P8
5、P104及びP105がある。
ン所在のUniqema社(その前身はMona Industries社)か
ら市販のMona NF10であり、これには本発明によるアルキル置換カルボ
ン酸塩とEO/PO化合物が含まれている。
3,5,5−トリメチルヘキサン酸のカリウム塩と、BASF社から市販のP8
5のような分子量約4500のEO/POブロック共重合体とからなる。
水を含む。分散剤中のアルキル置換カルボン酸又は塩の量は、分散剤の合計重量
を基準にして、好ましくは約25〜45重量%、さらに好ましくは約28〜32
重量%である。さらに、分散剤中のEO/POブロック共重合体の量は、分散剤
の合計重量を基準にして、好ましくは約5〜25重量%、さらに好ましくは約1
1〜18重量%である。
明の分散剤に配合してもよい。例えば、ポリエポキシコハク酸、ヒドロキシエチ
リデンジホスホン酸、クエン酸及び/又はエチレンジアミン四酢酸(EDTA)
のような金属イオン封鎖剤等の添加剤を本発明の分散剤に配合してもよい。
ジホスホン酸のような金属イオン封鎖剤を含むものとして、水性系に棲息する目
的外の生物には悪影響を与えずに、水性系と接する表面からバイオフィルムを除
去することができる。
ppmの濃度で水性系に加えられるが、好ましい範囲は約5〜200ppm、さ
らに好ましくは約10〜100ppm、さらに一段と好ましくは約25〜100
ppmである。
却水系、閉鎖冷却系、逆浸透系、パルプ製造又は製紙系、空気洗浄系、パスチャ
ライザー系、ワンススルー冷却式逆浸透系、防火用水安全系、シャワー水系、金
属加工液系、炭化水素貯蔵系、及び水性鉱物処理系等がある。
、本発明を限定するものではない。
って、本発明の技術的範囲を限定するものではない。特記しない限り、実施例に
おける部及び百分率はすべて重量による。
ーニングできる方法を開発した。この方法は、市販の亜鉛メッキ鋼片での細菌の
コロニー形成と、分散剤の有無によるコロニーの除去を伴うものであった。次い
で、一組の試験片上の細菌数を常法により決定した。
ある緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)をこれらの研究
のための生物として選択した。これらの生物は、自然の水性環境にほぼ遍在して
おり、様々な産業のプロセス水流に見出されると思われる。なお、使用した菌株
は冷却塔からの単離株である。
分法及び/又は連続法により汚染することによって、バイオフィルム汚染亜鉛メ
ッキ鋼片を作った。媒質は常に混合し、流れ条件を模擬した。10日又は11日
目に、試験に十分なバイオフィルムが試験片に形成された。
所在のBetzDearborn社製のポリエポキシコハク酸)の存在下又は非
存在下で100ppmの界面活性剤(米国ニュージャージー州パターソン所在の
Uniqema社(前身はMona Industries社)製のMona
NF−10)に20時間浸漬した。処理温度は25±3℃であった。溶液をゆっ
くりと混合して流れ条件を模擬した。標準的な蛋白決定法を用いて処理時間後の
試験片上の残留バイオフィルム/スライムを求めた。界面活性剤で処理した試験
片で得られた結果を水だけで処理したものと比較した。金属イオン封鎖剤を含む
場合も含まない場合も、界面活性剤処理は、水だけの場合よりも表面からのバイ
オフィルムの除去量が常に多かった。界面活性剤単独での除去率は約40〜54
%であり、界面活性剤/金属イオン封鎖剤の場合は約65%であった(表1)。
形するか或いは金属片の表面に成層した。ビーズ又は層を、金属イオン封鎖剤(
米国ペンシルバニア州トレボス所在のBetzDearborn社製のポリエポ
キシコハク酸)の存在下又は非存在下で界面活性剤(米国ニュージャージー州パ
ターソン所在のUniqema社(前身はMona Industries社)
製のMona NF−10)に曝露した。 さらに、38重量%の3,5,5−トリメチルヘキサン酸(米国ペンシルバニア
州トレボス所在のBetzDearborn社製)と12重量%のP85(米国
ニュージャージー州マウントオリーブ所在のBASF社製)を、3,5,5−ト
リメチルヘキサン酸を溶液にするのに十分なKOHと混合することによって分散
剤Aを製造した。処理の最後にアルギネートを溶解して細菌を離し、細菌の生存
数及び微生物ATPを測定することによってモニターした。下記の表2に示す通
り、界面活性剤は金属イオン封鎖剤を含む場合も含まない場合もアルギネート中
の細菌に悪影響を及ぼさなかった。
(非処理)と同程度であった。これは、この処理が「環境に優しい」ものである
ことを実証している。
施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限定
されるものではない。本発明には、特許請求の範囲に規定された本発明の技術的
範囲に属するあらゆる代替、修正及び均等が包含される。
Claims (21)
- 【請求項1】 水性系と接触する表面の微生物バイオフィルムを除去する方
法であって、当該方法が、水性系での微生物の生存度を保持しながら表面から微
生物バイオフィルムを実質的に除去して水性系から微生物を排出できるようにす
るのに有効な量の低発泡性エトキシル化陰イオン界面活性剤を水性系に添加する
段階を含んでおり、低発泡性エトキシル化陰イオン界面活性剤が(a)アルキル
置換カルボン酸及びアルキル置換カルボン酸塩の少なくとも1種と(b)ポリオ
キシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体とを含む、方法。 - 【請求項2】 前記アルキル置換カルボン酸又は塩の炭素原子数が6〜18
である、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記アルキル置換カルボン酸又は塩が炭素原子数1〜6のア
ルキル基を含む、請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 前記アルキル置換カルボン酸又は塩が炭素原子数1のアルキ
ル基を含む、請求項3記載の方法。 - 【請求項5】 前記アルキル置換基がカルボン酸の3位及び5位の炭素原子
上にある、請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 前記アルキル置換カルボン酸又は塩がアルキル置換カルボン
酸塩を含む、請求項1記載の方法。 - 【請求項7】 前記アルキル置換カルボン酸塩がカリウム塩又はナトリウム
塩を含む、請求項6記載の方法。 - 【請求項8】 前記アルキル置換カルボン酸又は塩が、3,5,5−トリメ
チルヘキサン酸及びその塩、3,5,5−トリメチルオクタン酸及びその塩、3
,7,7−トリメチルオクタン酸及びその塩、3,5,5−トリメチルデカン酸
及びその塩、並びに3,9,9−トリメチルデカン酸及びその塩の少なくとも1
種を含む、請求項1記載の方法。 - 【請求項9】 前記ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共
重合体がポリオキシプロピレン1モルに対してポリオキシエチレン約1〜1.6
モルのモル比を有する、請求項1記載の方法。 - 【請求項10】 前記ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック
共重合体が約3000〜6600の分子量を有する、請求項9記載の方法。 - 【請求項11】 前記低発泡性エトキシル化陰イオン界面活性剤が、界面活
性剤の合計重量を基準にして、水を約35〜70重量%含む、請求項1記載の方
法。 - 【請求項12】 前記低発泡性エトキシル化陰イオン界面活性剤が、界面活
性剤の合計重量を基準にして、アルキル置換カルボン酸及びアルキル置換カルボ
ン酸塩の少なくとも1種を約25〜45重量%含む、請求項11記載の方法。 - 【請求項13】 前記低発泡性エトキシル化陰イオン界面活性剤が、界面活
性剤の合計重量を基準にして、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロ
ック共重合体を約5〜25重量%含む、請求項12記載の方法。 - 【請求項14】 前記界面活性剤が1種以上の金属イオン封鎖剤をさらに含
む、請求項1記載の方法。 - 【請求項15】 1種以上の金属イオン封鎖剤がポリエポキシコハク酸及び
ヒドロキシエチリデンジホスホン酸の少なくとも1種を含む、請求項14記載の
方法。 - 【請求項16】 約5〜200ppmの界面活性剤を水性系に添加する、請
求項1記載の方法。 - 【請求項17】 前記微生物が細菌を含む、請求項1記載の方法。
- 【請求項18】 前記微生物が菌類、藻類、及び原生動物の少なくとも1種
を含む、請求項1記載の方法。 - 【請求項19】 前記水性系が、冷却水系、逆浸透系、パルプ製造及び製紙
系、空気洗浄系、パスチャライザー系、防火用水安全系、シャワー水系、金属加
工流体系、炭化水素貯蔵系、並びに水性鉱物処理系の少なくとも1種を含む、請
求項1記載の方法。 - 【請求項20】 前記アルキル置換カルボン酸及びアルキル置換カルボン酸
塩の少なくとも1種が、炭素原子数が6〜12でアルキル基の炭素原子数が1の
アルキル置換カルボン酸のカリウム塩又はナトリウム塩を含んでおり、ポリオキ
シエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体が約4000〜5000の
分子量及びポリオキシプロピレン1モルに対してポリオキシエチレン約1〜1.
6モルのモル比を有する、請求項1記載の方法。 - 【請求項21】 前記アルキル置換カルボン酸のカリウム塩又はナトリウム
塩が3,5,5−トリメチルヘキサン酸のカリウム塩又はナトリウム塩を含む、
請求項20記載の方法。
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