KR101377374B1 - 펄프 및 종이에서의 세균 증식 억제 - Google Patents

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Abstract

수성 슬러리를 가지는 펄프 및 종이 가공 라인과 같은 워터 시스템(water system)에서의 살균 효과를 위한 조성물. 상기 조성물은 염소 소스(source)를 포함하는 유리 염소-생성 살생제, 요소(urea), 및 10 이상의 pH, 대표적으로는 적어도 pH 11을 제공하기에 충분한 조성의 알칼리를 포함한다.
살균, 펄프, 종이, 워터 시스템, 염소, 요소, 알칼리.

Description

펄프 및 종이에서의 세균 증식 억제{Suppressing microbial growth in pulp and paper}
차아염소산 나트륨(sodium hypochlorite)과 같은 산화제들은 제지 시스템에서 미생물 증식을 억제하기 위해 일반적으로 사용된다. 젖은 셀룰로오스 및 기타 물질들의 덩어리인 종이 펄프는 박테리아, 곰팡이 및 기타 세균들의 무수한 증식 기회를 제공하므로 처리된 시스템에는 바람직하게는 유리 염소-생성 살생제(free chlorine-generating biocide)가 첨가된다.
염소와 같은 산화제들은 적절한 미생물 조절을 제공할 수 있는 반면, 펄프에 첨가되는 형광 발광제, 염료 등에는 부정적인 효과를 미친다. 또한, 펄프에서 방출되는 염소는 가공 기계의 인접 금속 성분들의 부식을 야기할 수 있다. 염소의 부정적 효과들은 할로겐 안정제를 사용하여 감소시킬 수 있다. Sweeny의 미국특허 번호 5,565,109가 다양한 유기 할로겐 안정제들을 개시하고 있지만, 공정의 효율성이 과도하게 낮고 안정화(stabilized) 염소 입자들의 수율이 과도하게 낮다.
본 발명에 의하면, 차아염소산나트륨이나 차아염소산칼슘(calcium hypochlorite)과 같은 유리 할로겐 소스의 안정제로서 요소 및 그 유도체들에 대한 개선이 이루어진다. 10 이상의 pH에서는 반응 수율이 현저하게 향상되어 처리된 시스템에서 안정화 할로겐(특히 염소)을 제공하는 것으로 나타났다. 차아염소산나트륨 같은 유리 염소-생성 살생제에 가해지는 요소의 안정화 작용으로 인해, 염료 및 형광 발광제들과 같은, 펄프 및 종이 공정의 젖은 최종품에 대한 다른 첨가제에 대한 염소의 바람직하지 않은 영향을 최소화하거나 제거하면서 향상된 살생 조절이 제공될 수 있는 것으로 나타났다. 또한, 그 안정화된 형태와 결과적으로 나타나는 염소의 더욱 점진적인 방출이 플랑크톤 및 정착 박테리아와 같은 미생물의 감소를 증진시키는 더욱 큰 살균 효과를 제공함에 따라 첨가되어야 하는 염소-생성 제재의 양이 줄어든다. 또한, 본 발명에 따르면, 유리 염소-생성 물질들에 제공되는 안정화로 인해 가공 장치의 금속 부재들에 대한 부식 효과가 감소한다.
본 발명에 따르면, 펄프 및 종이 가공과 같은 산업용수 시스템(industrial water system)을 위한 살균 효과를 가지는 조성물이 제공된다. 상기 조성물은 하기: 염소 소스를 포함하는 유리 염소-생성 살생제; 요소(urea) 및 10 이상의 pH를 제공하기에 충분한 조성의 알칼리를 포함한다. 일반적으로, 상기 알칼리는 수산화나트륨 또는 수산화칼륨을 포함하지만, 다른 알칼리 물질들도 사용될 수 있다.
요소는 일반적으로 CH4N2O의 식을 가진다.
일반적으로, 상기 조성물에 존재하는 요소의 양은 염소(Cl2로서) 대 요소의 몰 비가 본질적으로(essentially) 2:1 내지 1:2의 범위, 몇몇 실시예들에서는 1.5:1 내지 1:1.5가 되도록 하기에 충분하고, 전형적으로는 상기 두 물질들은 실질적으로 동일한 몰 양들이 사용된다.
상기 언급된 성분들은 용액 또는 물 속 분산체(dispersion)를 포함할 수 있고, 예컨대 종이 펄프와 같은 처리된 시스템에, 예컨대 염소 소스(source), 60 내지 0.2 ppm의 요소, 및 100 내지 1 ppm의 알칼리, 특히 수산화나트륨이나 수산화칼륨과 같은 수산화 알칼리를 포함하는 100 내지 1 ppm의 유리 염소-생성 살생제의 농도로 적용될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 상기 세 성분들을 포함하는 상기 살균 조성물은 적어도 약 11 또는 12의 pH를 가질 수 있다.
요소는 임의의 상업적으로 입수 가능한 조성이나 형태일 수 있다. 사용된 알칼리는 효율성 대비 가격의 이유로 일반적으로 수산화 나트륨이다.
또한 본 발명에 따르면, 예컨대 종이 펄프 가공 시스템과 같은 종이 공정 워터 시스템에서 살생제로 사용되는 염소를 안정화시키는 방법이 제공된다. 상기 공정은 하기:
상기 공정 워터 시스템의 스트림 내 지점으로 유리 염소 소스(예컨대 차아염소산 나트륨 또는 차아염소산 칼슘)를 혼합과 함께 첨가하는 단계; 상기 공정 워터 시스템의 상기 스트림 내 지점으로 요소와 그 유도체를 혼합과 함께 첨가하는 단계; 및 상기 공정 워터 시스템의 상기 스트림 내 지점으로 알칼리를 혼합과 함께 첨가하여 상기 알칼리가 상기 염소 소스 및 상기 요소와 혼합되도록 하는 단계를 포함하고, 첨가되는 상기 알칼리의 양은 적어도 상기 요소와 유리 염소 소스와의 혼합 영역에서는 10 이상의 pH를 달성하기에 충분하다.
따라서, 유리 염소 소스가 안정화되지만, 상기 이점들 예컨대: 더 적은 유리 염소 소스, 형광 발광제들 및 염료들과 같은 종이 공정에 대한 첨가제들의 더 우수한 기능, 공정 라인의 금속 성분들에 대한 더 적은 기상 부식 효과 등을 달성하기 위해 염소가 제어된 방식으로 방출되는 방식으로 안정화된다.
염소 소스, 요소, 및 알칼리는 모두, 동일하거나 간격을 둔, 그러나 일반적으로 서로 인접하거나 모두 사전혼합된 상기 종이 공정 시스템의 상기 스트림 내 지점들로 첨가될 수 있다. 원한다면, 염소 소스와 알칼리는 사전혼합되고 종이 공정 시스템의 스트림에 함께 첨가될 수 있고, 요소는 종이 공정 시스템에, 동일한 위치나 근접 위치에서, 개별적으로 첨가될 수 있다.
선택적으로, 염소 소스, 요소, 및 알칼리는 모두 종이 공정 시스템의 스트림에, 일반적으로 스트림의 동일하거나 근접하게 간격을 둔 지점들에서, 개별적으로 첨가될 수 있다.
또한 사용될 수 있는 또 다른 대안들은 용액으로서의 염소 소스와, 또 다른 용액으로서의 요소 및 알칼리의 첨가를 포함한다.
또 다른 대안은 한 쌍의 용액들: 염소 소스와 일부 알칼리를 포함하는 한 용액, 및 요소와 나머지 알칼리를 포함하는 또 다른 용액을 첨가하는 것이다.
염소 소스, 요소, 및 알칼리는 처리된 시스템에 첨가되기 전에 혼합될 수 있다. 결과적인 안정화된 생산품은 실제적 시간 동안 저장되고, 그 후 원한다면 처리된 시스템에 첨가된다.
유리 염소-생성 살생제는 차아염소산칼슘, 차아염소산나트륨, 이염화이소시아누르산(dichloroisocyanurate), 삼염화이소시아누르산(trichloroisocynaurate), 디클로로하이단토인(dichlorohydantoin), 및/또는 분자 염소(Cl2)와 같은 임의의 적절한 물질들을 포함할 수 있다.
염소 소스는 상업적으로 입수 가능한, 약 5-15 중량 퍼센트의 염소(Cl2 기초)와 요소와의 반응 후에 바람직하게는 적어도 11, 그리고 몇몇 실시예들에서는 적어도 12의 pH를 제공하기에 충분한 수산화 나트륨을 가지는 차아염소산 나트륨의 수용액을 포함할 수 있다.
요소는 용액이 사용되는 온도에서, 용액 내 요소 용해도의 약 20% 내의 농도의 요소 수용액을 포함할 수 있다.
언급된 바와 같이, 염소 소스와 요소는, 요소를 Cl2로서 계산했을 때, 일반적으로 2:1 내지 1:2의 몰 비로 존재하고, 일반적으로 두 성분들은 실질적으로 등몰 관계(equimolar relation)에 있다.
일 실시예에서, 30 중량 퍼센트의 요소 용액은, 1 내지 2 몰 비의 요소의 Cl2 대 질소(질소에 대한 비)를 만들기 위한 비율로, 2 중량 퍼센트의 수산화 나트륨을 포함하는 12.5 중량 퍼센트의 차아염소산 나트륨 용액과 혼합될 수 있다. 이는 요소 용액에 대한 등몰(equimolar) 염소와 동등(equivalent)하다. 그 결과인 안정화-염소 용액은 그 후 단일, 혼합 용액으로서 공정 라인에 첨가될 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 이 요소들의 혼합물은 처리된 시스템에 첨가되어 그 속에 혼합되어 상기와 같이 감소되거나 제거된 첨가제 열화와 함께 현저한 항박테리아 효과 및 기타 장점들을 제공할 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 본 발명의 조성물들을 종이 공정 시스템에 첨가하는 것을 포함하는 종이 공정 시스템으로부터 종이가 생산된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 본 발명의 조성물들은 하나 이상의 형광 발광제들과 함께 사용된다. 또 다른 실시예에서는, 형광 발광제들이 본 발명의 조성물들의 첨가 전이나 후에 첨가된다.
하기 실시예들은 설명을 위한 의도로만 제공되었으며, 청구항들에서 설명되는 본 발명을 정의하기 위한 의도가 아니다.
예 1
5.0 mL의 NaOCl(물 속 Cl2로서 3%)을 5.0 mL의 요소 및 수산화 나트륨의 수용액(5% NaOH 내 0.5 M 요소)과 혼합하였다. 이를 통해 표 1에 나타낸 바와 같이 염소 대 요소의 몰 비가 1:1이 되었다. 염소 대 요소의 몰 비를 2:1로 만들기 위해 5.0 mL의 NaOCl(물 속 Cl2로서 3%)을 5.0 mL의 요소 및 수산화 나트륨의 수용액(5% NaOH 내 0.25 M 요소)과 혼합했다. 할로겐 잔여물들을 DPD 시약을 사용하여 측정하고 이 시약과 혼합한 후 3분 후에 기록하였다. 그 결과는 표 1에 요약되어 있다.
용액 혼합 후 pH 총 할로겐
(% 수율)		 유리 할로겐
(% 수율)
NaOCl 9.8
13.0
13.5		 100
100
100		 100
100
100
NaOCl:요소
(1:1 몰 비)		 6.5
12.4
13.4		 39
48
64		 2.0
1.5
6.0
NaOCl:요소
(2:1 몰 비)		 5.6
8.8
13.3		 37
117
69		 9.4
5.9
32
요소가 존재할 때, 부차적 반응들이 전반적인 "총 할로겐"을 감소시키지만, pH가 상승함에 따라 수율이 상승한다. 또한, 잔류한 활성 클로로리아(chloroureas)는 더욱 효과적인 살균제이고, 할로겐은 종이 가공에서처럼 높은 유기 오염이 존재할 때 더욱 긴 살균 활성도를 위해 안정화된다. 이는 총 할로겐(유리 및 결합)과 유리 할로겐의 수율을 향상시킨다.
예 1은 염소와 요소 사이의 안정화 반응에 있어서 알칼리 첨가의 이점을 보여주고 있는데, 여기서 수율이란 NaOCl 대조군(control)에 대비한 총 할로겐의 양이다. 더욱 높은 수율로 인해, 이러한 테스트 조건들에서 목적하는 살균 효과를 달성하기 위해 요구되는 할로겐의 양은 더욱 적다. 더욱 적은 할로겐을 사용하면 더욱 낮은 비용, 염료들에 대한 더욱 적은 공격, 및 가공 장치의 더욱 낮은 부식을 포함하는 이점들이 있다는 것을 또 다른 예들이 보여줄 것이다. 증가된 수율과 향상된 살균 효과의 이점들이 예 2에서 설명된다.
예 2
염소와 요소 사이의 안정화 혼합물의 pH를 증가시키기 위한 수산화 나트륨의 첨가는 결과 용액의 살균 효능을 극적으로 증가시키는 것으로 나타났다. 두 개의 서로 다른 할로겐 용액들이 생성되었다. 5.0 ml의 NaOCl(물 속 Cl2로서 3%)을 5.0 ml의 요소 수용액(0.25 M)과 혼합하였다. 이에 따라 표 2에 나타난 바와 같이 pH 5.6에서의 염소 대 요소의 몰 비가 2:1이 되었다. 그 후 5.0 mL의 NaOCl(물 속 Cl2로서 3%)을 5.0 mL의 요소 및 수산화 나트륨 수용액(5% NaOH 내의 0.25 M 요소)과 혼합하였다. 이에 따라 표 2에 나타난 바와 같이 pH 13.3에서 염소 대 요소의 몰 비가 2:1이 되었다. 코팅된 프리쉬트 등급(coated freesheet grade)들(pH 5.9)을 생산하는 Midwestern US의 공장(mill)에서 종이 공정 워터를 수집하였다. 상기 종이 공정 워터에 할로겐 용액들을 첨가하였다. 할로겐 용액들을 2.5 ppm의 총 염소 부가량(applied dose)으로 종이 공정 워터에 첨가하였다. 공정 워터 샘플 고유의 박테리아에 대한 각 할로겐 용액의 효능을 결정하기 위해 0.5시간, 4시간, 및 24시간 후에 공정 워터 샘플들 내의 박테리아 농도를 결정했다. 그 결과들은 표 2에 요약되어 있다.
NaOCl을 요소와 혼합할 때 pH를 증가시키기 위한 수산화 나트륨의 첨가는 염소를 안정화시킴으로써 수율(결과 용액의 총 염소 농도로 측정)을 현저히 향상시켰다. 이러한 높은 pH에서의 증가된 수율은, 염소가 높은 pH에서 안정화되기 때문에, 첨가된 알칼리가 없는 용액에서 더욱 많이 요구되는 Cl2에 비해, 종이 공정 워터에 2.5 ppm의 총 염소를 부가하기 위해 더 적은 할로겐 용액을 필요로 한다는 것을 뜻한다. 예를 들어, 2.5 ppm의 염소 부가량을 위해 낮은 pH에서는 431 ppm의 염소 용액이 필요하지만, 2.5 ppm의 염소 부가량을 위해 높은 pH에서는 245 ppm의 염소 용액이 필요하다(표 2).
더욱 높은 총 염소를 가지는 것 뿐만 아니라, 높은 pH에서 NaOCl 및 요소를 포함하는 용액은 낮은 pH에서의 NaOCl 및 요소 용액에 비해 박테리아를 살균하는 데 있어 더욱 효과적이다. 본 연구의 4시간 시점에서, 동일 염소 부가량에서의 박테리아 농도의 감소는 낮은 pH 용액에 비해 높은 pH의 NaOCl 및 요소 용액을 사용했을 때 10,000 배 이상 더 컸다. 본 연구의 24시간 시점에서, 동일 염소 부가량에서의 박테리아 농도의 감소는 낮은 pH 용액에 비해 높은 pH의 NaOCl 및 요소 용액을 사용했을 때 1,000 배 이상 더 컸다.
제시된 더 높은 반응 수율과 더 크게 향상된 살균 효능의 조합으로 인해, 수산화 나트륨과 같은 알칼리 소스를 요소와 NaOCl 반응에 첨가하는 것은 염소 안정화 공정에 있어 매우 바람직한 발전이다.
용액 2.5 ppm 염소 적용에 필요한 용액 농도 접촉 시간
(시간)		 박테리아 농도
(log 10 cfu/ml)
2:1 몰 비,
pH 5.6의
NaOCl:요소,		 431 ppm 0.5
4
24		 7.0
7.1
6.1
2:1 몰 비,
pH 13.3의
NaOCl:요소		 245 ppm 0.5
4
24		 6.6
2.8
2.7
예 3
차아염소산 나트륨에 대한 요소의 첨가는 문제성 종이 기계 침전물들의 한 원인이 되는 것으로 알려져 있는 사상균(filamentous bacteria)의 조절을 향상시킨다. 두 개의 살생 용액들이 평가되었고 NaOCl 및 1:1 몰 비로 요소와 혼합된 NaOCl을 포함했다. 비안정화(unstabilized) NaOCl 용액은 물 속 Cl2로서 3%였다. 안정화 염소 용액을 준비하기 위해, 5.0 mL의 NaOCl(물 속 Cl2로서 3%)을 5.0 mL의 요소 및 수산화 나트륨의 수용액(5% NaOH 내 0.5 M 요소)과 혼합하였다. 이에 따라 표 3에 나타난 바와 같이 염소 대 요소의 몰 비가 1:1이 되었다. 안정화 염소의 경우, NaOCl과 요소는 약 1x105 박테리아 필라멘트(bacterial filaments)/섬유상 테스트 분리주(filamentous test isolate) mL로 접종된 완충 워터(pH 7.2)로 유도되기 전에 혼합되었다. 이 평가에 사용된 섬유상 테스트 분리주는 스파에로틸루스 나탄스(Sphaerotilus natans)(ATCC 1529)였다. 평균 살생 농도(Mean Biocidal Concentration)는 섬유상 테스트 분리주를 100% 살균하는 데 필요한 총 염소(Cl2)의 ppm으로 표현된 테스트 염소 농도로서 정의되었다. 결과들은 표 3에 요약되어 있다.
용액 접촉 시간
(시간)		 평균 살생 농도
(총 Cl2 ppm)
스파에로틸루스 나탄스
(S.natans)
NaOCl,
pH 9.8		 0.5
1
3.5
9		 5
5
5
5
NaOCl:요소
(1:1 몰 비),
pH 13.4		 0.5
1
3.5
9		 5
5
2.5
1
요소는 사상균에 대한 NaOCl의 살균 활성도를 현저히 강화시켰다. NaOCl만이 사용되었을 때의 5ppm 할로겐에 비해, 적절한 접촉 시간과 함께 요소가 존재할 때, 1 ppm 할로겐이 사상균의 조절에 귀결한다.
예 4
본 예는, 종이 공정 워터 샘플에 첨가되기 전에 요소와 혼합되었을 때, NaOCl의 살균 효능이 강화되었음을 보여준다. 비안정화 표백 용액은 물 속 Cl2로서 3%였다. 안정화 염소 용액을 준비하기 위해, 5.0 mL의 NaOCl(물 속 Cl2로서 3%)을 5.0 mL의 요소 및 수산화 나트륨의 수용액(5% NaOH 내 0.5 M 요소)과 혼합했다. 이에 따라 표 3에 나타낸 바와 같이 염소 대 요소의 몰 비가 1:1이 되었다. 그 후 5.0 mL의 NaOCl(물 속 Cl2로서 3%)을 5.0 mL의 요소 및 수산화 나트륨의 수용액(5% NaOH 내 0.25 M 요소)과 혼합했다. 이에 따라 염소 대 요소의 몰 비가 2:1이 되었다.
코팅 쇄목 펄프(groundwood) 인쇄 및 기록 등급들(pH 7.9)을 생산하는 Northeastern US의 공장에서 종이 공정 워터를 수집했다. 샘플에 할로겐을 투입하고 1시간 및 4시간 후에 평판배양(plate)했다. 상기 4시간 샘플링 후에, 공정 워터를 1%(부피/부피)의 미처리 공정 워터로 테스트(challenge)했고 24시간 후에 샘플들을 다시 평판배양했다. 그 결과들은 표 4에 요약되어 있다.
용액 접촉 시간
(시간)		 박테리아 밀도
(log 10 CFU/mL)
2.5 ppm
총 Cl2 		10 ppm
총 Cl2
NaOCl,
pH 9.8		 1
4
24		 2
3.5
7.4		 2
2
7.3
NaOCl:요소
(2:1 몰 비),
pH 13.3		 1
4
24		 3.1
3.1
7.2		 3
2
7.3
NaOCl:요소
(1:1 몰 비),
pH 13.4		 1
4
24		 2
2.5
5.2		 2
2
2
본 실험에서, NaOCl과 1:1 몰 비인 요소는 이러한 높은 염소 요구 종이원료(furnish) 샘플에서조차도 공정 워터 샘플 고유 박테리아에 대한 NaOCl의 살균 활성도를 현저히 증가시킨다. NaOCl과 요소를 1:1 몰 비로 혼합하는 것은 NaOCl 단독과 NaOCl이 요소와 2:1 몰 비로 혼합된 것에 비해 미처리 공정 워터에 의한 테스트(challenge) 후의 살균 효능의 지속성을 향상시켰다.
예 5
효과적인 살균제 농도에서, 요소는 NaOCl 단독에 비해 형광 발광 작용제와 NaOCl의 융화성(compatibility)을 향상시켰다. 8.4 mL의 NaOCl(물 속 Cl2로서 6.3%)을 1.5 mL의 요소 및 수산화 나트륨의 수용액(20% NaOH 내 2.5 M 요소)과 혼합했다. 이에 따라 표 5에 나타난 바와 같이 염소 대 요소의 몰 비가 2:1이 되었다. 그 후 7.3 mL의 NaOCl(물 속 Cl2로서 6.3 %)을 2.7 mL의 요소 및 수산화 나트륨의 수용액(20% NaOH 내 2.5 M 요소)과 혼합했다. 이로써 표 5에 나타난 바와 같이 염소 대 요소의 몰 비가 1:1이 되었다.
60 분 후에 할로겐에 노출하여 그리고 노출없이 완충 워터 내에서, 50 ppm에서의 Leucophor AP의 흡광도(absorbance)를 측정했다. 결과들은 표 5에 요약되어 있다.
용액 농도
(총 Cl2 ppm)		 미처리 대조군 Leucophor AP에 비한 % 흡광도
NaOCl,
pH 9.8		 2.5
5
10		 60
41
24
NaOCl:요소 (2:1 몰 비),
pH 13.3

NaOCl:요소 (1:1 몰 비),
pH 13.4		 2.5
5
10
2.5
5
10		 90
85
79
100
100
99
형광 발광 작용제와의 향상된 융화성은, 기타 성능 첨가제들에 대한 고유 효과(native impact)들을 줄이면서 필요한 경우 향상된 미생물 조절을 위해 더욱 높은 Cl2 사용량(dose) 농도들이 가능하도록 하므로 매우 유익하다. NaOCl과 요소를 1:1의 몰 비로 혼합하면 2:1 몰 비의 혼합에 비해 결과적인 안정화된 염소의 융화성을 현저히 향상시켰다.
예 6
효과적인 살균제 농도에서, 상승된 pH에서 염소와 혼합된 NaOCl은 NaOCl 단독에 비해 탄소강의 기상 부식을 감소시켰다. 비안정화 표백 용액은 물 속 Cl2로서 3%였다. 안정화 염소 용액을 준비하기 위해 5.0 mL의 NaOCl(물 속 Cl2로서 3%)을 5.0 mL의 요소 및 수산화 나트륨의 수용액(5% NaOH 내 0.5 M 요소)과 혼합했다. 이에 따라 표 6에 나타난 바와 같이 염소 대 요소의 몰 비가 1:1이 되었다. 그 후 5.0 mL의 NaOCl(물 속 Cl2로서 3 %)을 5.0 mL의 요소 및 수산화 나트륨의 수용액(5% NaOH 내 0.25 M 요소)과 혼합했다. 이에 따라 염소 대 요소의 몰 비가 2:1이 되었다. 결과는 표 6에 요약했다.
용액 농도
(총 Cl2 ppm)		 기상 부식
(mpy)
NaOCl,
pH 9.8
NaOCl:요소 (2:1 몰 비),
pH 13.3
NaOCl:요소 (1:1 몰 비),
pH 13.4		 1
2.5
1
2.5
1
2.5		 1.8
1.7
0.9
1.3
0.2
0.3
감소된 부식률은 매우 유익하다. 이는 처리된 시스템 내 또는 부근의 금속 성분들의 부식을 감소시키면서, 미생물의 조절을 향상시키기 위해, 필요하다면, 더욱 높은 Cl2 사용량 농도들의 사용을 가능하게 한다. NaOCl과 요소를 1:1의 몰 비로 혼합하면 결과적인 할로겐 용액의 기상 부식률이 2:1 몰 비의 혼합에 비해 현저히 감소되었다. 이는 사용된 장치를 더욱더 보호한다.

Claims (30)

  1. 산업용수 시스템에서의 살균 효과를 위한 조성물로서, 상기 조성물은
    염소 소스(source)를 포함하는 유리 염소-생성 살생제(free chlorine-generating biocide);
    요소(urea); 및
    pH를 상기 조성물에 10 이상으로 제공할 수 있는 농도의 알칼리를 포함하고,
    상기 조성물 내에 존재하는 요소의 양은 염소 대 요소의 몰 비가 2:1 내지 1:2의 범위가 되게 하는 양이며, 이 때 상기 염소의 양은 Cl2 당량 계산값 기준인 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 알칼리는 수산화나트륨 또는 수산화칼륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용수 시스템에서의 살균 효과를 위한 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 요소는 고체 또는 액체인 것을 특징으로 하는 산업용수 시스템에서의 살균 효과를 위한 조성물.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조성물 내에는 염소(Cl2 당량 계산값 기준)와 요소가 같은 몰 수로(equimolar) 존재하는 것을 특징으로 하는 산업용수 시스템에서의 살균 효과를 위한 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 pH는 적어도 12인 것을 특징으로 하는 산업용수 시스템에서의 살균 효과를 위한 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 염소 소스는 차아염소산칼슘(calcium hypochlorite), 차아염소산나트륨(sodium hypochlorite), 이염화이소시아누르산(dichloroisocyanurate), 삼염화이소시아누르산(trichloroisocyanurate), 디클로로하이단토인(dichlorohydantoin) 및 Cl2로 이루어지는 군에서 선택하는 것을 특징으로 하는 산업용수 시스템에서의 살균 효과를 위한 조성물.
  8. 제 1항의 조성물을 포함하고, 상기 유리 염소 생성 살생제의 양은 1 내지 100 ppm이고, 상기 요소의 양은 0.2 내지 60 ppm이고, 상기 알칼리의 양은 1 내지 100 ppm인 산업용수 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 알칼리는 수산화나트륨 또는 수산화칼륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 산업용수 시스템.
  10. 삭제
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 조성물 내에는 염소(Cl2 당량 계산값 기준)와 요소가 같은 몰 수로 존재하는 것을 특징으로 하는 산업용수 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 유리 염소 소스는 차아염소산칼슘, 차아염소산나트륨, 이염화이소시아누르산, 삼염화이소시아누르산, 디클로로하이단토인, 염소 분자(Cl2) 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택하는 것을 특징으로 하는 산업용수 시스템.
  13. 공정 시스템에서 수처리(water treatment) 살생제로 사용하기 위한 염소 안정화 방법으로서,
    상기 공정 시스템의 스트림(stream) 내 지점으로 유리 염소 소스를 첨가하는 단계;
    상기 공정 시스템의 상기 스트림 내 지점으로 요소 또는 요소 유도체를 첨가하는 단계; 및
    상기 공정 시스템의 상기 스트림 내 지점으로 알칼리를 첨가하여 상기 알칼리가 상기 염소 소스 및 상기 요소와 혼합되도록 하는 단계를 포함하고,
    첨가되는 상기 알칼리의 양은 상기 요소 또는 요소 유도체와의 혼합 영역에서 10 이상의 pH를 달성하게 하는 양이며,
    상기 염소 안정화 방법에서 상기 염소 소스와 상기 요소 또는 요소 유도체의 양은 염소 대 요소가 2:1 내지 1:2의 몰 비로 존재하는 양이고, 이 때 상기 염소의 몰 비는 Cl2 당량 계산값 기준인 염소 안정화 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 염소 소스, 상기 요소, 및 상기 알칼리는 모두 서로 동일하거나 근접한 상기 공정 시스템의 상기 스트림 내 지점들로 첨가되는 것을 특징으로 하는 염소 안정화 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 염소 소스 및 상기 알칼리는 서로 혼합된 다음에 상기 공정 시스템의 상기 스트림 속에 함께 첨가되고, 상기 요소는 상기 공정 시스템의 스트림에 개별적으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 염소 안정화 방법.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 염소 소스, 상기 요소, 및 상기 알칼리는 모두 상기 공정 시스템의 상기 스트림에 개별적으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 염소 안정화 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 염소 소스는 차아염소산나트륨 수용액을 포함하며, 상기 수용액은 상기 요소와의 혼합대(zone of mixing)에서 적어도 11의 pH를 제공하는 분량의 수산화나트륨 및 5~15 중량%의 염소(Cl2 당량 계산값 기준)를 함유하는 것을 특징으로 하는 염소 안정화 방법.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 요소는 요소 수용액을 포함하며, 상기 수용액의 농도는 상기 수용액이 사용되는 온도에서 요소 용해도 한계치의 20% 이하인 것을 특징으로 하는 염소 안정화 방법.
  19. 삭제
  20. 제13항에 있어서,
    상기 염소 소스는 상기 존재하는 요소에 대하여 Cl2 당량 계산값 기준으로 같은 몰 수의 염소를 제공하는 농도로 존재하는 것을 특징으로 하는 염소 안정화 방법.
  21. 제13항에 있어서,
    상기 염소 소스는 차아염소산칼슘, 차아염소산나트륨, 이염화이소시아누르산, 삼염화이소시아누르산, 디클로로하이단토인 및 Cl2로 구성되는 군에서 선택하는 것을 특징으로 하는 염소 안정화 방법.
  22. 제13항에 있어서,
    상기 알칼리는 수산화 나트륨 또는 수산화 칼륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 염소 안정화 방법.
  23. 제13항에 있어서,
    상기 공정 시스템은 종이 공정 시스템인 것을 특징으로 하는 염소 안정화 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 염소 소스는 상기 종이 공정 시스템의 상기 스트림에 간헐적으로(intermittently) 첨가되고, 상기 요소 또는 요소 유도체와 상기 알칼리는 상기 공정 스트림에 간헐적으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 염소 안정화 방법.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 요소 또는 요소 유도체와 상기 알칼리가 연속적으로 첨가되는 동안, 상기 유리 염소 소스는 상기 종이 공정 시스템의 상기 스트림에 연속적으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 염소 안정화 방법.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 유리 염소 소스는 상기 종이 공정 시스템의 상기 스트림에 연속적으로 첨가되고, 상기 요소 및 상기 알칼리는 간헐적으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 염소 안정화 방법.
  27. 제16항에 있어서,
    상기 공정 시스템은 종이 공정 시스템이고, 상기 유리 염소 소스는 상기 종이 공정 시스템의 상기 스트림에 간헐적으로 첨가되고, 상기 요소 또는 요소 유도체와 상기 알칼리는 연속적으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 염소 안정화 방법.
  28. 종이 공정 시스템에 제1항의 조성물을 첨가하는 단계를 포함하는 종이 공정 시스템으로부터 생산되는 종이.
  29. 종이 공정 시스템에 하나 이상의 형광 발광제(optical brightener)들을 첨가하는 단계와 상기 종이 공정 시스템에 제1항의 조성물을 첨가하는 단계를 포함하는, 종이 공정 시스템으로부터 생산되는 종이의 광학적 밝기를 향상시키는 방법.
  30. 종이 공정 시스템에 하나 이상의 형광 발광제들을 첨가하는 단계와
    상기 종이 공정 시스템에 제 1항의 조성물을 첨가하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 형광 발광제들은 제 1항의 상기 조성물의 상기 첨가의 전 또는 후에 첨가되는 것을 특징으로 하는, 종이 공정 시스템으로부터 생산되는 종이의 광학적 밝기를 향상시키는 방법.
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