상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1측면에 의하면,
알칼리금속 또는 알칼리토금속 차아염소산염을 수용성 브로마이드이온 공급원과 반응시켜 알칼리금속 또는 알칼리토금속 차아브롬산염을 먼저 생성시킨다음 그 생성된 알칼리금속 또는 알칼리토금속 차아브롬산염에 안정화제를 첨가하여 형성한 미생물 살균조성물 A와, 알칼리금속 또는 알칼리토금속 차아염소산염에 안정화제를 첨가하여 반응시킨 안정화된 차아염소산염을 함유한 미생물 살균 조성물B를, 중량비로 1:19~19:1의 비율로 혼합하여 구성되는 미생물 살균 및 성장억제 조성물이 제공된다.
본 발명의 제 2측면에 의하면
알칼리금속 또는 알칼리토금속 차아염소산염을 수용성 브로마이드이온 공급원과 반응시켜 알칼리금속 또는 알칼리토금속 차아브롬산염을 먼저 생성시킨 다음 그 생성된 알칼리금속 또는 알칼리토금속 차아브롬산염에 안정화제를 첨가하여 형성한 미생물 살균 조성물과, 알칼리금속 또는 알칼리토금속 차아염소산염에 안정화제로 첨가하여 형성한 안정화된 차아브롬산염 함유 미생물 살균 조성물,을 중량비로 1:19∼19:1 비율로 혼합하게 구성된 미생물 살균 및 성장억제 조성물을 수성시스템에 총잔류 할로겐량이 0.1∼10ppm이 되도록 투입함을 특징으로 하는 미생물 제어 방법이 제공된다.
이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명자는 '487특허에서와 같이 알칼리금속 또는 알칼리토금속 차아염소산염 수용액을 수용성 브로마이드 이온공급원과 먼저 반응시켜 불안정한 알칼리 금속 또는 알칼리토금속 차아브롬산염을 형성시키고 이같이 형성된 불안정한 알칼리 금속 또는 알칼리토금속 차아브롬산염 수용액에 알칼리 금속 설파메이트 안정화제 같은 안정화제를 가하여 불안정한 알칼리 금속 또는 알칼리토금속 차아브롬산염을 안정화시켜 제조한 미생물 살균제는 그 초기 살균 활성은 우수하나 알칼리 금속 또는 알칼리토금속차아염소산염이 브로마이드이온 공급원과 화학 당량적으로 직접 반응한 다음 안정화되기 때문에 값비싼 브로마이드 이온 공급원의 소모가 많을 뿐 아니라 시간 경과에 따라 살균활성이 급격히 감소되는 반면, 알칼리 금속 또는 알칼리토금속 차아염소산염을 안정화제와 반응시켜 형성되는 안정화된 차아염소산염은 그 살균활성은 낮으나 살균활성의 지속성이 우수하다는 것에 착안하여 이들을 혼합하여 사용하는 경우 상호 상승작용을 하여 살균활성이 우수하면서도 그 지속성이 우수하게 된다는 것을 발견하고 연구를 계속한 결과 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명에서 사용되는 상기 안정화된 알칼리금속 또는 알칼리토금속 차아염소산염은 알칼리금속 또는 알칼리토금속 차아염소산염에 알칼리금속 설파메이트 안정화제로 첨가하여 제조한 안정화된 차아 염소산이어도 좋으며, 혹은 'PCT'177출원'에서와 같이 알칼리 금속 또는 알칼리토금속 차아염소산염에 안정화제를 첨가하여 안정화시킨 것에 브로마이드 이온공급원을 첨가한 것도 좋다. 본 발명에 중요한 것은 차아염소산염을 함유한 조성물을 사용한다는 것이다.
본발명에 사용되는 알칼리금속 또는 알칼리토금속 차아염소산염을 수용성 브로마이드이온 공급원과 미리 반응시켜 알칼리금속 또는 알칼리토금속 차아브롬산염을 먼저 생성시킨다음 그 생성된 알칼리금속 또는 알칼리토금속 차아브롬산염에 안정화제를 첨가하여 형성한 미생물 살균조성물 A(이하 종종 단지"조성물 A",라고도한다)와, 알칼리금속 또는 알칼리토금속 차아염소산염에 안정화제를 첨가하여 안정화된 차아염소산염-함유 미생물 살균 조성물 B(이하 단지"조성물 B"라고도 한다)의 혼합비는 이들 혼합조성물이 적용된 수중의 유기물 함유량이나 미생물 오염정도에따라 달라지나 중량비로 1:19∼19:1의 범위이면 좋다.상기 살균 조성물 B는 알칼리금속 또는 알칼리토금속 차아염소산염에 안정화제를 첨가하여 형성한 안정화된 차아염소산염 및 브로마이드 이온 공급원을 함유할 수 있다.이들 살균조성물 A와 살균조성물 B을 포함하는 본 발명의 미생물 살균조성물의 수성시스템내의 농도는 수성시스템내에서의 총잔류할로겐량이 0.1∼10ppm, 바람직하게는 0.5∼5ppm,보다 바람직하게는 0.1∼3ppm이면 좋다. 본 발명에 사용될 수 있는 알카리 금속 또는 알카리토금속 차아염소산염은 차아염소산 나트륨, 차아염소산 칼륨, 차아염소산 리튬, 차아염소산 칼슘 및 이들의 혼합물로 부터 선택될 수 있다.본 발명에 사용될 수 있는 브로마이드 이온 공급원으로는 브롬화나트륨, 브롬화칼륨, 브롬화리튬, 브롬화 수소산 및 이들의 혼합물을 들 수 있다.본 발명에 사용가능한 안정화제로는 탄산, 시안화수소, 카르복실산, 아미노산, 황산, 인산 및 붕산의 산아미드 유도체등을 들 수 있으며, 이들의 구체적인 예로서는 요소, 티오요소, 크레아티닌, 시아누르산, 알킬히단토인, 모노 또는 디에탄올아민, 유기 술폰아미드, 비우렛, 술팜산, 유기 술팜산 및 멜라민을 들 수 있다. 이중 술품판이 바람직한 안정화제이다.본 발명의 조성물에는 통상 사용되는 부식 및 스케일 방지제를 함께 사용할 수 있다.
부식방지제로서는 크로메이트, 나이트라이드, 오르소포스페이트, 실리케이트, 모리브데이트 등과 같은 양극부식방지제, 아연, 폴리포스페이트, 포스포네이트 같은 음극부식방지제 및 메르캅토벤조티아졸, 벤조티아졸, 토리트리아졸 같은 구리부식방지제로 사용할 수 있으며, 스케일 방지제로서는 유기인산염과 아크릴계 중합체를 들 수 있다. 유기인산염의 구체적 예로서는 트리에탄올아민 포스페이트 (triethanolamin phosphate:TEAP), 아미노트리메틸렌 포스폰산(aminotrimethylene phosphonic acid:AMP), 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스폰산(1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid:HEDP),
2-포스포노부탄-1,2,4-트리카복실산(2-phosphonobutan-1,2,4-tricarboxylic acid:PBTC)등을 들수 있다.
상기 아크릴계 중합체는 호모-아크릴중합체, 아크릴공중합체, 아크릴 3원 중합체를 포함할 수 있다.상기 본 발명의 미생물 살균 및 성장억제 조성물 시스템은 수용성 시스템에 총잔류 할로겐량이 0.1-10ppm, 바람직하게는 0.5-5ppm, 보다 바람직하게는 0.1-3ppm이 되도록 투입될 수 있다.
본 발명에 의한 방법 및 조성물 시스템의 적용처로서는 냉각탑, 공기청정기, 수영장, 온천, 공업용수시스템, 의류세제 및 표백제, 제지공정의 백수, 재생수시스템, 유전수, 스위트워터(sweet water), 가스스크러버시스템(gas scrubber system)및 워터슬라이드(water slide)등을 예로 들 수 있으나, 이는 단지 예시일뿐이며 미생물이 서식할 수 있는 어떠한 종류의 수성시스템에도 본 발명의 방법 및 시스템을 적용할 수 있다.
(실시예)
이하 본 발명의 실시예를 설명한다.
이하 실시예는 단지 본 발명을 예시하는 것으로서 결코 본 발명을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다.
조성물 A의 제조
본 발명에 사용되는 조성물 A(안정화된 차아브롬산염 조성물)는 미국의 Nalco Chemical에서 상품명 STABREX?으로 판매되고 있으나, 본 실시예에서는 '487특허에 언급된 방법에 따라 직접 제조 사용하였다.
NaOCl용액: 반응에 사용한 NaOCl은 물에 희석하여 DPD-FAS방법에 따라 유효
염소량을 측정한 결과 15%였다.
차아브롬산 용액 : 42.4g의 NaOCl용액을 45% NaBr용액 20.5g에 투입하여
차아브롬산 용액을 제조하였다.
안정화 용액 : 술팜산 9.6g, 물 14g및 50% NaOH 13.2g을 혼합하여 안정화
용액을 제조하였다.
조성물 A제조: 상기 제조된 안정화 용액을 교반하면서 상기 제조된
차아브롬산 용액에 첨가하여 안정화된 차아브롬산염을 제조
하였다.
조성물 B의 제조
본 실시예에서는 알칼리 금속 또는 알칼리토금속 차아염소산염에 안정화제를 첨가하여 안정화시킨다음 이에 브로마이드 이온 공급원을 첨가한 살균제(이하 "조성물 B1"라한다)과 브로마이드 이온 공급원을 첨가하지 않고 단지 안정화된 차아염소산계만으로 구성된 살균제(이하 "조성물 B2"라한다)의 2가지를 사용하였다.
조성물 B1: 물 31.5g에 50% NaOH 13.2g을 투입하여 알칼리 용액을 만들고
술팜산 9.6g을 첨가하여 안정화 용액을 제조하였다.
상기 안정화용액에 NaOCl용액 42.4g을 투입하고 반응완료시킨후
45% NaBr용액 3g을 첨가하여 차아브롬산염 조성물을 제조하였다.
조성물 B2: 물 31.5g에 50% NaOH 13.2g 을 투입하여 알칼리 용액을 만들고,
술팜산 9.6g을 첨가하여 안정화 용액을 제조하였다.
그 안정화용액에 NaOCl 42.4g을 투입하여 차아염소산염을 제조
하였다.
상기 미생물 살균제 A,B1, 및 B2의 살균력을 확인하기 위해 중성초지를 생산하는 제지공장에서 백수(pH 7.8)를 채취하여 여기에 살균제 A와B를 투입한다음 시간경과에 따른 살균제의 잔류량을 DPD-FAS방법에 따라 총잔류 할로겐량을 측정하여 확인하였으며, 미생물수는 3M Petrifilm(aerobic count plage)으로 32℃에서 48시간 배양후 확인하였다. 살균제는 200ppm농도로 백수에 투입하였으며, 백수온도는 실제공정과 유사한 40℃를 유지하였으며, 시간경과에 따라 백수를 채취하여 백수에 함유된 총잔류염소 농도와 미생물 검사를 실시한 결과를 하기표 1내지 표 3에 기술하였다.
실시예 1:
A 살균제만 사용하여 상기에서 언급한 조건으로 백수에서 미생물 테스트를 실시하여 하기 표 1의 결과를 얻었다. 표 1에서 알수 있듯이 A 살균제는 100ppm 이상 투입하였을 때 현저하게 미생물수를 감소시켰음을 확인하였다.
A 살균제 투입양(ppm) |
1일 경과후 총미생물수(CFU/ml) |
0 |
1,600,000 |
50 |
300,000 |
100 |
80,000 |
150 |
6,000 |
200 |
300 |
CFU는 colony forming unit의 약자로서 생존 가능한 박테리아수를 표시한다.
실시예 2:
B1살균제만 사용하여 상기에서 언급한 조건으로 백수에서 미생물 테스트를 실시하여 표 2의 결과를 얻었다. 표 2에서 알 수 있듯이 B1살균제는 150ppm이상 투입하였을 때 현저하게 미생물수를 감소시켰음을 확인하였다.
B살균제 투입양(ppm) |
1일 경과후 총미생물수(CFU/ml) |
0 |
1,500,000 |
50 |
800,000 |
100 |
300,000 |
150 |
80,000 |
200 |
60,000 |
실시예3:
B2살균제만 사용하여 상기에서 언급한 조건으로 백수에서 미생물 테스트를 실시하여 표 3의 결과를 얻었다. 표 3에서 알 수 있듯이 B2살균제는 200ppm이상 투입하였을때 미생물수 감소효과를 확인할 수 있었다.
B2 살균제 투입양(ppm) |
1일 경과후 총미생물수(CFU/ml) |
0 |
1,600,000 |
50 |
1,200,000 |
100 |
800,000 |
150 |
600,000 |
200 |
200,000 |
실시예 4:
A살균제, B1살균제 및 B2살균제를 각각 그리고 A와 B1으로 이루어진 살균조성물, A와 B2로 이루어진 살균 조성물을 그 혼합비를 달리하여 제지공정의 백수에투입한다음 이들 각각의 살균제에 대하여 시간경과에 따른 총잔류 할로겐 농도(ppm)및 시간경과에 따른 잔류 박테리아수(CFU/ml)를 측정하고 그 결과를 하기 표 4 및 5에 나타내었다.
시료No. |
살균제 투입양(ppm) |
시간경과에 따른 총잔류할로겐 농도(ppm) |
A |
B1 |
B2 |
시각 |
10분 |
40분 |
1시간 |
2시간 |
12시간 |
1 |
200 |
0 |
0 |
12 |
2.38 |
1.08 |
0.84 |
0.54 |
0.05 |
2 |
190 |
10 |
|
12 |
2.88 |
2.02 |
1.54 |
0.98 |
0.35 |
3 |
190 |
|
10 |
12 |
2.76 |
1.87 |
1.75 |
1.25 |
0.80 |
4 |
150 |
50 |
|
12 |
3.35 |
3.52 |
2.87 |
3.01 |
1.85 |
5 |
150 |
|
50 |
12 |
3.43 |
3.79 |
3.32 |
3.67 |
2.24 |
6 |
100 |
100 |
|
12 |
6.34 |
6.71 |
4.52 |
4.30 |
2.82 |
7 |
100 |
|
100 |
12 |
7.01 |
6.88 |
5.15 |
5.01 |
3.61 |
8 |
50 |
150 |
|
12 |
8.12 |
7.76 |
6.83 |
7.73 |
5.66 |
9 |
50 |
|
150 |
12 |
8.24 |
7.67 |
7.05 |
6.84 |
5.15 |
10 |
10 |
190 |
|
12 |
8.43 |
8.72 |
7.27 |
7.35 |
5.40 |
11 |
10 |
|
190 |
12 |
9.34 |
9.18 |
8.55 |
7.89 |
6.31 |
12 |
0 |
200 |
|
12 |
8.51 |
8.95 |
7.17 |
7.46 |
5.36 |
13 |
0 |
|
|
12 |
9.82 |
9.43 |
8.69 |
8.10 |
6.21 |
시료 No. |
살균제 투입양(ppm) |
시간경과에 따른 박테리아수(CFU/ml) |
A |
B1 |
B2 |
10분 |
40분 |
1시간 |
2시간 |
12시간 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1,400,000 |
|
|
|
|
1 |
200 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
600 |
2 |
190 |
10 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
400 |
3 |
190 |
|
10 |
0 |
0 |
0 |
0 |
300 |
4 |
150 |
50 |
|
1,000 |
200 |
600 |
300 |
500 |
5 |
150 |
|
50 |
5,000 |
3,000 |
1,000 |
700 |
1,000 |
6 |
100 |
100 |
|
20,000 |
8,000 |
4,000 |
900 |
1,000 |
7 |
100 |
|
100 |
50,000 |
20,000 |
10,000 |
4,000 |
30,000 |
8 |
50 |
150 |
|
150,000 |
100,000 |
80,000 |
60,000 |
70,000 |
9 |
50 |
|
150 |
300,000 |
250,000 |
150,000 |
200,000 |
350,000 |
10 |
10 |
190 |
|
100,000 |
80,000 |
60,000 |
40,000 |
60,000 |
11 |
10 |
|
190 |
450,000 |
500,000 |
300,000 |
300,000 |
300,000 |
12 |
0 |
200 |
|
250,000 |
130,000 |
100,000 |
80,000 |
50,000 |
13 |
0 |
|
200 |
400,000 |
350,000 |
400,000 |
300,000 |
300,000 |
상기표 4에 나타난 바와같이 A살균제로만 구성된 살균제(시료No1)는 잔류 할로겐농도가 시간경과에 따라 초기의 12ppm에서 1시간후에는 0.84ppm으로 그리고 12시간 후에는 0.05ppm으로 급격히 감소하며 24시간후에는 잔류 할로겐량이 거의 검출되지 않았다. 이와관련하여 표 5에 의하면 상기 시료 No1은 강한 살균효능에 의해 10분 경과후부터 미생물이 검출되지 않았으며, 12시간 경과후에도 미생물은 거의 발견되지 않았다.
투입후 12시간 경과후는 시료 No.1내의 총잔류 할로겐농도가 0.5ppm이하로 되기때문에 실제 제지공정시 지속적으로 미생물을 함유한 공정수가 유입되고 순환되는 점을 감안하면 총잔류 할로겐농도가 아주 미미한 12시간이후부터는 시료 No.1내의 살균성분이 거의 소모되어 미생물의 성장이 급격하게 진행되게된다.
따라서 살균제로만 구성된 시료 No.1은 초기 효능은 우수하나 총잔류 할로겐량의 급격한 감소에서 예상할수 있듯이 활성의 지속성이 아주 부족한것으로 믿어진다. 덧붙여서 A 살균제의 높은 초기활성은 강한 산화력에서 기인하는 것으로 예상되는바, 산화력이 높은 경우 수중의 미생물뿐만 아니라 유기물도 산화시킬수 있으므로 제지공정의 경우 제품의 품질에 악영향을 미칠수 있으며 역삼투압용 미생물 살균제로 사용시 역삼투압막을 손상시킬수 있는 것이다.
한편, B1살균제로만 구성된 살균제 (시료 No.12)는 표4에 나타난 바와같이 잔류할로겐 농도가 시간경과에 따라 초기 12ppm에서 10분후는 8.51ppm, 그리고 40분후에는 8.95ppm, 1시간후에는 7.17ppm 그리고 12시간후에는 5.36ppm으로 그 감소속도가 아주 천천히 이루어짐을 알수 있다. 따라서 이시료의 경우는 활성의 지속성이 우수한 것으로 판단된다.
반면 표 5에 개시된 박테리아수를 보면 상기 시료 No 12는 초기활성의 부족으로 인하여 10분후 박테리아가 250000으로 A살균제로만 구성된 살균제 (시료No.1)에 비하여 박테리아 살균능이 다소 떨어지나 시간경과에 따라 박테리아수가 점점 감소하다가 12시간 경과후는 50,000으로 거의 모든 박테리아가 제거 되었으면서도 잔류할로겐 농도가 여전히 5.36ppm을 유지하는 것으로 보아 그 활성이 상당히 오래 유지되는것으로 판단된다. 따라서 B1살균제로만 구성된 살균제는 초기 효능은 다소 떨어지나 총잔류 할로겐량이 오래 유지되는 것으로 믿어진다.
반면 B2 살균제만 사용한 경우(시료 No 13)잔류 할로겐온도의 유지시간은 가장 좋으나 (표4) 박테리아 제어효과는 A및 B1에 비하여 많이 떨어지는 것으로 나타났다.
한편, 초기 살균력이 우수한 살균제 A와 살균활성의 지속성이 우수한 B1또는 B2를 각각 혼합한 본 발명의 살균조성물의 경우 (시료 2내지 11) 상호보완적인 작용에 의해 살균활성과 살균지속시간이 모두 양호한 것을 알수 있다. A와 B1 또는 B2의 혼합비는 1:19∼19:1이 좋으며 특히 3:1∼1:3의 비가 바람직한것을 알수 있다.(시료 No. 4,6,8및 시료 5,7,9)