KR102212797B1 - 유체의 세균을 감소시키기 위한 장치 및 이 장치의 사용 방법 - Google Patents
유체의 세균을 감소시키기 위한 장치 및 이 장치의 사용 방법 Download PDFInfo
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Abstract
유체의 세균을 감소시키기 위한 정적 탈휘발 장치(1)가 개시된다. 이 장치(1)는 하우징(10), 입구(12), 출구(14), 및 유체(2)의 세균수를 감소시키도록 되어 있는 살생물제(22)를 포함하는 유체 접촉 표면(20)을 포함하고, 유체 접촉 표면(20)은 정적 혼합 요소(30)의 유체 접촉 표면(20)이다. 본 발명은 또한 장치(1)를 사용하여 세균 함유 유체(2')의 세균수를 감소시키는 방법, 및 연료 오일, 식료품의 세균 감소 또는 물 정화, 바람직하게는 폐수, 산업 공정 수의 정화 또는 음료수의 처리에 사용되는 장치(1)의 용도에 관한 것이다.
Description
본 발명은 유체의 세균을 감소시키기 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 세균 함유 유체의 세균수를 감소시키기 위해 상기 장치를 사용하는 방법, 및 연료 오일, 식료품의 세균 감소 또는 물 정화, 바람직하게는 폐수, 산업 공정 수의 정화 또는 음료수의 처리를 위한 상기 장치의 용도에 관한 것이다.
유체의 세균 감소는 예컨대 공중 위생, 위생 및 음료수 목적을 위해 또한 의료 및 식품 산업에서 상업적으로 널리 관심을 끌고 있다. 본 출원에서 용어 "세균"은 특별히 한정되지 않으며, 미생물, 특히 병원성 또는 손상 미생물로서 정의된다.
유체의 세균을 감소시키기 위한 다양한 종류의 장치가 알려져 있는데, 일반적으로 여과 장치에 기반하고 있다. 예컨대, WO 2004/052961 A1에는, 세균 감소 재료로서 특수한 구아니딘 공중합체를 이용하는 다양한 그러한 여과 장치가 개시되어 있다. 그러나 이들 공중합체는 수용성 재료 또는 겔 재료의 형태로만 개시되어 있다. 수용성 재료 또는 겔 재료는 장치 또는 그의 구성 요소의 구성을 위한 안정적인 재료가 못 된다. 수용성 재료 또는 겔 재료는 일반적으로 유체에 노출될 때 장기간 안정성을 갖지 않으며, 예컨대 그들 재료는 변형되거나 그들의 작용 성분을 잃을 수 있다. 환경, 건강 및 안전 그리고 (다른) 규제적인 면 때문에, 종래 기술의 잠재적으로 독성이 있는 수용성 살생물제 재료는 장치 및 그의 구성 요소 밖으로 걸러지는 것이 일반적으로 바람직하다.
개시된 여과 장치에서, 구아니딘 공중합체는 입상체, 분말 또는 겔의 형태이며, 처리될 유체가 통과하게 되는 여과 칼럼 안으로 패킹된다. 대안적으로, 구아니딘 공중합체는 종이, 셀룰로스 또는 직물 재료 상에 코팅될 수 있고, 그리고 나서 그 재료는 장치 내의 여과 요소로서 사용된다. 여과 장치는 그의 사용시 상당한 압력 강하가 일어난다는 단점이 있다. 이 압력 강하는 그의 제한된 공극율 및 높은 비표면으로 인한 것인데, 공극율과 비표면 모두는 유체와 고체상 사이의 높은 계면 접촉을 얻는데 사용된다.
구아니딘계 폴리머는 세균 감소에 효과적이지만, 대부분의 세균 감소 재료 처럼 아직 상품 재료가 아니며, 전문 폴리머 제조업체로부터 제한된 생산량으로만 구입가능한 여전히 비교적 값비싼 특수한 폴리머이다. 그러한 세균 감소 재료(살생물제)의 높은 가격은 세균 감소를 위한 그러한 공지된 여과 장치의 일 단점이 된다. 그러한 여과 장치는 일반적으로 비교적 많은 양의 값비싼 세균 감소 재료의 사용을 필요로 한다. 이는 필터 칼럼이 일반적으로 처리될 유체와 살생물제의 접촉을 위한 비교적 작은 공극율만 갖기 때문이며, 그래서 필터 칼럼은 충분한 주재 시간을 얻기 위해 특별한 비표면적이 유효하게 되되록 더 긴 칼럼 또는 더 낮은 유량을 필요로 한다. 또한, 압력 강하의 고려 때문에, 사용가능한 비표면적에 대한 제한이 생기게 된다.
추가로, WO 2004/052961 에서 처럼, 입상체, 분말 또는 겔 형태로 된 살생물제의 칼럼을 사용하는 여과 장치의 경우에는, 입상체, 분말 또는 겔의 외부 표면만 유체와 접촉하고 유효하기 때문에, 매우 많은 양의 살생물제가 "낭비"되게 된다. 그래서, 입상체, 분말 또는 겔 내부에 있는 살생물제는 유체와의 접촉이 없기 때문에 비작용적이다.
결론적으로, 값비싼 특수한 살생물제 재료를 더욱 효율적으로 사용할 수 있는, 유체의 세균을 감소시키기 위한 장치를 갖는 것이 바람직하다. 그러한 장치는 주어진 양의 살생물제에 대해 더욱 효율적인 세균 감소를 가능하게 해줄 것이다. 또한, 예컨대 살생물제의 걸러냄으로 인한 높은 압력 강하 또는 유체에의 노출시 장기간 안정성의 결여의 단점을 상기 장치가 갖지 않는 것이 바람직할 것이다. 또한, 최신의 여과 장치와 비교해서도 세균 감소가 더더욱 개선될 수 있는 것이 바람직하다.
위와 같은 종래 기술에서 출발하여, 본 발명의 일 목적은, 유체의 세균을 감소시키기 위한 장치로서, 전술한 결점, 특히 살생물제 재료의 덜 효율적인 사용 및 덜 효과적인 세균 감소의 결점이 없는 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은, 세균 함유 유체의 세균수를 감소시키 위해 상기 장치를 사용하기 위한 방법, 및 연료 오일, 식료품의 세균 감소 또는 물 정화, 바람직하게는 폐수, 산업 공정 수의 정화 또는 음료수의 처리를 위한 상기 장치의 용도를 제공하는 것을 포함한다.
본 발명에 따르면, 이들 목적은, 유체의 세균을 감소시키기 위한 장치로 달성되며, 이 장치는 하우징, 입구, 출구, 및 유체의 세균수를 감소시키도록 되어 있는 살생물제를 포함하는 유체 접촉 표면을 포함하고, 유체 접촉 표면은 정적 혼합 요소의 유체 접촉 표면이다.
본 발명에 따르면, 이들 다른 목적은 본 발명의 상기 장치를 사용하여 세균 함유 유체의 세균수를 감소시키기 위한 방법으로 먼저 달성되는데, 이 방법은,
- 세균 함유 유체를 입구를 통해 상기 장치에 공급하는 단계,
- 세균수가 감소된 유체를 형성하기 위해, 살생물제를 포함하는 유체 접촉 표면 상에서 상기 세균 함유 유체를 처리하는 단계, 및
- 세균수가 감소된 유체를 출구를 통해 상기 장치로부터 제거하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따라 상기 장치 및 방법은, 연료 오일, 식료품의 세균 감소 또는 물 정화, 바람직하게는 폐수, 산업 공정 수의 정화 또는 음료수의 처리에 사용된다. 본 출원에서, "연료 요일"은 디젤, 가솔린 또는 원유와 같은 연료로 사용될 수 있는 모든 오일을 말하는 것이다. 논의하겠지만, 그러한 유체 및 처리는 특히 본 발명으로부터 이득을 얻게 된다.
유체의 세균수를 감소시키도록 되어 있는 살생물제를 포함하는 유체 접촉 표면이 정적 횬합 요소의 유체 접촉 표면이라는 점에서 본 발명은 이들 목적을 달성하고 또한 이 문제에 대한 해결 방안을 제공한다. 결과적으로, 정적 혼합 요소의 경우에 압력 손실 및 사용되는 살생물제 재료의 양은 입상체의 패킹된 베드와 같은 필터의 경우 보다 훨씬 더 작게 된다. 살생물제 재료의 필요한 양의 이러한 감소는, 정적 혼합 요소의 표면만이 살생물제 재료로 코팅될 때 특히 크게 된다. 본 발명의 실시예 및 이 것과 종래 기술의 여과 장치의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 세균수의 유리한 감소는 본 발명의 장치의 경우에 더 크다. 또한 본 발명의 장치는 정적 횬합기 요소 밖으로 걸러냄으로써 살생물제의 유체로의 손실에 대한 양호한 안정성을 보였다. 이러한 결과는 상당히 놀라운 것으로, 본 발명의 장치와 방법은 값비싼 특수한 살생물제 재료를 더욱 효율적으로 사용할 수 있으며 그래서 주어진 양의 살생물제에 대해 더 효율적인 세균 감소를 가능하게 할 뿐만 아니라, 세균 감소가 종래 기술의 여과 장치의 것에 비해 개선될 수 있음을 입증한다.
당업자라면, "유체 접촉 표면"은 살생물제를 포함하거나 함유하고 유체와 상호 작용할 수 있는 표면 영역을 의미하는 것임을 이해할 것이다. 따라서, 이 표면 영역은 그와 관련된 깊이를 가질 것인데, 이 깊이는 팽창성 또는 다공성 및 살생물제 분자의 크기와 같은 인자 때문에 유체와 표면의 상호 작용의 특정한 성질에 따라 다소 변하게 될 것이다. 일부 실시 형태에서, 표면 영역의 깊이는, X-선 광전자 분광법(XPS) 또는 오거(Auger) 전자 분광법(AES)과 같은, 표면의 조성을 특성화하는데 사용되는 특정한 분광법에 달려 있다. 일 실시 형태에서, 유체 접촉 표면의 깊이는 통상적인 XPS 측정으로 특성화되는 깊이다. 살생물제 함유 코팅과 관련된 실시 형태에서, 표면 영역의 깊이는 코팅 두께 및 사용되는 코팅법에 달려 있다. 다른 실시 형태에서, 유체 접촉 표면의 깊이는 1 내지 1000 미크론이다.
상기 장치 및 방법의 일 실시 형태에서, 상기 유체 접촉 표면은 실질적으로 상기 살생물제를 유체에 방출하지 않는다. 본 출원에서, "실질적으로 방출하지 않는다" 라는 말은, 상기 장치로 처리되는 유체에 살생물제가 현저한 농도로 존재하지 않도록 방출이 느리고 실질적이지 않다는 것을 의미한다. 예컨대, 처리된 유체에서의 살생물제의 농도는 통상적인 분광법 또는 크로마토그래피법으로 결정할 때 바람직하게는 50 ppm 미만이고, 더 바람직하게는 15 ppm 미만이며, 더더욱 바람직하게는 1 ppm 미만이고, 가장 바람직하게는 검출되지 않는 것이다. 일 실시 형태에서, 1993년 4월에 발행된 분석 화학의 중요 리뷰에 실려 있는 C. J. Koester & R. E. Clement의 "Analysis of Drinking Water for Trace Organics"에 개시되어 있는 바와 같이, 가스 크로마토그래피 질량 분광법(GC-MS)이 사용된다. 바람직하게는, 처리된 유체에 있는 살생물제의 농도는 24 시간에 걸쳐 정적 조건 하에서 측정된다. 이 실시 형태는 장치가 그의 수명 동안 "영구적으로" 기능한다는 이점을 갖는다. 따라서, 유체 접촉 표면을 교체하거나 갱신할 필요가 없는데, 그리하여 유지 관리 및 서비스 비용과 가동 중단 시간이 줄어든다. 당업자라면, 음료수와는 대조적으로 폐수와 같은 다른 적용 대상은 유체에 방출되는 살생물제의 허용가능한 양에 관해 다른 요건을 갖게 될 것임을 이해할 것이다.
상기 장치와 방법의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 유체 접촉 표면은 구아니딘(guanidine) 또는 그의 유도체를 포함한다. 구아니딘은 (R1R2N)(R3R4N)C=N-R5의 일반 구조를 갖는다. 구아니딘 및 그의 유도체는 다른 살생물제에 대해 여러 이점을 갖는다. 예컨대, 구아니딘 및 그의 유도체는 쉽게 이용가능하고 나노은과 같은 다른 살생물제 보다 저렴하다. 추가로, 구아니딘 및 그의 유도체는 매우 양호한 고온 안정성을 갖는다. 결과적으로, 일반적으로 높은 온도에서 실행되는, 세균 함유 유체의 세균수를 감소시키기 위한 방법에 사용되는데 잘 적합하다. 그래서 이러한 방법은 살생물제와 높은 온도의 시너지 효과의 이득을 얻을 수 있다.
상기 장치와 방법의 또 다른 실시 형태에 따르면, 상기 유체 접촉 표면은 살생물제 함유 폴리머를 포함한다. 이 실시 형태는 여러 이점을 갖는다. 살생물제를 폴리머 조성물에 혼입시키면, 장치의 수명 동안에 살생물제의 삼출이 최소화되고 그래서 살생물제 활동의 영속성이 제공된다. 또한, 폴리머는 압출 또는 몰딩에 의해 열적으로 쉽게 처리되며 정적 혼합 요소의 형상과 같은 형상으로 쉽게 성형된다. 대안적으로 폴리머는 금속과 같은 다른 재료로 제조되는 정적 혼합 요소의 코팅으로서 쉽게 사용될 수 있다. 이러한 폴리머 코팅은 열적 방법 또는 용액법으로 형성될 수 있다.
다른 더 특정한 실시 형태에서, 상기 살생물제 함유 폴리머는 공중합체 또는 바람직하게는 폴리머 화합물이다. 폴리머 화합물은 살생물제 공중합체 보다 제조하기가 더 간단하고 더 저렴하며 또한 더 다용도적인데, 살생물제 공중합체는 산업적인 양으로 상업적으로 쉽게 구입가능하지 않는 값비싼 모노머를 일반적으로 필요로 한다. 또한, 중합화 공정 및 장치는 합성 설비 보다 더 복잡하고 더 큰 투자를 요하며 또한 더 많은 EHS-염려를 갖는다.
상기 장치와 방법의 또 다른 실시 형태에 따르면, 상기 정적 혼합 요소는 상기 유체 접촉 표면을 둘러싸는 표면 영역에서만 살생물제를 포함한다. 표면 영역에만 살생물제를 제공하면, 필요한 살생물제의 양이 유리하게 줄어든다. 추가로, 벌크 영역에서 표면 영역 아래에 위치되는 살생물제는 유체와 접촉하지 않을 것이며 그래서 세균 감소에는 효과가 없다. 본 출원에서, 표면 영역의 깊이는, 가장 얇은 지점에서 측정되는 정적 혼합 요소의 총 두께의 80% 이하인 것으로 규정된다. 이 실시 형태는 종종 코팅 기술의 사용을 통해 달성될 것이며, 그 코팅 기술에서는, 비교적 저렴한 처리가 수반되고 제한된 양의 원료가 소비된다. 또한, 금속 또는 플라스틱으로 만들어진 것과 같은 종래의 정적 혼합 요소를 유리하게 코팅할 수 있다. 당업자라면, 살생물제 함유 코팅을 위한 기계적 안정성을 제공하기 위해 매우 얇은 금속 지지부를 사용할 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 실시 형태에서, 코팅은 얇은 금속 지지부에 대해 상대적으로 두꺼울 것이다. 다른 실시 형태에서, 정적 혼합 요소는 밑에 있는 지지층에 살생물제 함유 표면층을 주기 위해 공압출법으로 형성될 수 있다.
본 발명의 방법은 다양한 유체로 잘 기능한다는 점에서 많은 이점을 갖는다. 또한, 그러므로 본 방법은 비교적 저렴하고 환경 친화적인 방식으로 중성화 및 살균 공정을 대체할 수 있다. 추가로, 처리될 유체가 음식이거나 음료 제품인 경우, 본 발명의 방법에 의한 영양적 손실은 가혹한 종래의 광화학적, 열적, 또는 화학적 살균 공정에 의한 영양적 손실 보다 작을 것이다. 아주 중요한 것으로, 원료 비용 및 방부제의 사용과 관련한 잠재적 건강 위험과 소비자의 염려가 제한되거나 회피될 수 있다.
본 방법의 일 실시 형태에 따르면, 상기 장치에서의 주재 시간이 600초 미만, 바람직하게는 180초 미만, 더 바람직하게는 60초 미만, 더더욱 바람직하게는 10초 미만, 더더욱 바람직하게는 5초 미만, 가장 바람직하게는 1초 미만이다. 당업자라면, 다른 용도 및/또는 다른 유체의 경우에는 효과적인 세균 감소를 위한 다른 주재 시간의 사용이 필요함을 이해할 것이다. 주재 시간은 사실상 유체의 일 부분이 장치에 남아 있는 평균 시간 길이다. 본 출원에서, 주재 시간은 장치의 하우징 내에 있는 유체의 양을 출구 밖으로 나가는 유체의 유량으로 나눈 것으로 정의된다. 복수의 출구가 있는 경우, 유출량의 합을 사용하여 주재 시간을 결정한다. 본 발명의 장치는 살생물제를 아주 효과적으로 사용하기 때문에 비교적 짧은 주재 시간과 처리 시간을 가능하게 한다. 유체에 대한 처리 시간이 줄어듦으로써, 투자 및 작업 비용 그리고 장치 크기 및 "점유 공간"이 유리하게 최소화된다.
본 방법의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 장치 내 유체의 온도는 0 내지 200℃, 바람직하게는 10 내지 100℃, 더 바람직하게는 10 내지 60℃, 가장 바람직하게는 20 내지 30℃ 이다. 본 출원에서, 장치 내 유체의 온도는 입구에서 측정되는 유체의 온도로 정의된다. 본 발명에서 살생물제가 매우 효과적으로 사용됨으로써, 비교적 낮은 온도에서 높은 세균 감소가 일어날 수 있다. 그리하여, 가열 장치에 대한 투자 비용과 작업 비용이 유리하게 감소된다.
본 방법의 다른 실시 형태에 따르면, 상기 유체의 세균수는 상기 방법에 의해 log 0.5 내지 7, 바람직하게는 log 2 내지 6, 가장 바람직하게는 log 3 내지 5 만큼 감소된다. 본 발명에서 살생물제를 매우 효과적으로 사용함으로써, 본 방법에서 그렇게 높은 세균 감소가 가능하게 된다. 본 출원에서, 세균량은 음료수 또는 폐수의 미생물 분석에 대한 ISO, 9308-1, 7899-1, 16266, 19250, 6222, 38411 및 38412와 같은 적용가능한 ISO 법에 따라 측정되는 세균량으로서 정의된다.
본 방법의 또 다른 실시 형태에서, 상기 방법에서 유체의 압력은 100 bar 이하, 바람직하게는 32 bar 이하, 더 바람직하게는 16 bar 이하, 더더욱 바람직하게는 10 bar 이하, 가장 바람직하게는 6 bar 이하다. 이들 압력은 상기 장치의 용이한 구성 및/또는 그의 전형적인 용도, 예컨대 음료수 처리시에 가장 적절하다. 본 출원에서, 유체의 압력은 장치의 출구에서 측정되는 압력으로 정의된다.
본 방법의 또 다른 실시 형태에서, 상기 장치의 용적에 대한 작용 표면의 비는 50 m2/m3 보다 크고, 바람직하게는 150 m2/m3 보다 크며, 더 바람직하게는 300 m2/m3 보다 크고, 가장 바람직하게는 600 m2/m3 보다 크다. 이러한 최소 비로 인해, 유리한 높은 효율이 얻어지고 장치의 크기가 작아지게 되며, 또한 비교적 개방적인 구조 및 본 발명에 따른 정적 혼합 요소의 높은 공극율 때문에, 그러한 이득은 상당한 압력 손실 없이 얻을 수 있다. 본 출원에서, 상기 용적에 대한 작용 표면적의 비는, 정적 혼합 요소를 둘러싸는 장치의 작업 용적 내에 있는 정적 혼합기 요소의 모든 가용 외부 표면으로 정의된다.
상기 방법의 또 다른 실시 형태에서, 유체의 점도는 1000 Pa·s 미만, 바람직하게는 10 Pa·s 미만, 더 바람직하게는 0.1 Pa·s 미만이다. 이러한 점도는 바람직하지 않은 압력 손실을 최소하는데 도움을 주고 또한 정적 혼합기 요소의 유체 접촉 표면과 처리 대상 유체 사이의 접촉을 촉진시키는데 도움이 된다. 본 출원에서, 상기 점도는 투명 및 불투명 액체의 점도 측정에 관한 ISO 3104:1994와 같은 적절한 ISO 법에 따라 측정되는 점도로 정의된다. 점도 측정에 관한 추가 정보는, 2005년에 캐나다의 Chem Tec Publishing에 의해 발행되어 A. Y. Malkin and A. I. Isayev에 의해 편집된 "Rheology: Concepts, Methods, And Applications"(ISBN-13: 978-1895198331)에 개시되어 있다.
상기 방법의 또 다른 실시 형태에서, 상기 유체의 압력 손실은 1 bar 미만, 바람직하게는 0.3 bar 미만, 가장 바람직하게는 0.1 bar 미만이다. 압력 손실을 최소화하면, 다양한 에너지, 펌핑, 기계적 강도 및 안전 요건들이 최소화되어 장치의 복잡성과 가격이 유리하게 낮아지게 된다. 본 출원에서, 압력 손실은 주변 조건 하에서 물을 사용하여 수평 배향에서 측정되는 입구와 출구 사이의 정적 차로 정의된다. 적절한 압력 측정법은 1997년 공동 발행자인 인도의 V. R. Radhakrishnan의 "Instrumentation and Control for the Chemical, Mineral, and Metallurgical Processes"(ISBN : 81-7023-723-8)에 개시되어 있는 측정법들을 포함한다.
상기 방법의 일 실시 형태와 상기 장치의 용도는, 연료 오일, 식료품의 세균 감소 또는 물 정화, 바람직하게는 폐수, 산업 공정 수의 정화 또는 음료수의 처리를 위한 것이다. 본 발명은 이러한 유체의 세균 감소에 특히 유용한 것으로 밝혀졌다.
당업자라면, 본 발명의 다양한 청구 범위 및 실시 형태의 주 내용의 결합이 이러한 결합이 기술적으로 실행될 수 있는 정도로 제한 없이 가능함을 이해할 것이다. 이 결합시에, 임의의 한 청구항의 주 내용은 하나 이상의 다른 청구항의 주 내용과 결합될 수 있다. 주 내용의 이러한 결합시, 임의의 한 방법 청구항의 주 내용은 하나 이상의 다른 방법 청구항의 주 내용 또는 하나 이상의 장치 청구항의 주 내용 또는 하나 이상의 방법 청구항과 하나 이상의 장치 청구항의 혼합 청구항의 주 내용과 결합될 수 있다. 유사하게, 임의의 한 장치 청구항의 주 내용은 하나 이상의 다른 장치 청구항의 주 내용 또는 하나 이상의 방법 청구항의 주 내용 또는 하나 이상의 방법 청구항과 하나 이상의 장치 청구항의 혼합 청구항의 주 내용과 결합될 수 있다.
당업자라면, 본 발명의 다양한 실시 형태의 주 내용의 결합은 본 발명에서 제한 없이 가능함을 이해할 것이다. 예컨대, 상기한 장치에 대한 실시 형태들 중 하나의 주 내용은, 상기한 다른 방법에 대한 실시 형태들 중 하나 이상의 주 내용과 제한 없이 결합될 수 있으며 그 반대도 가능하다.
이하, 본 발명의 다양한 실시 형태 및 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하도록 한다.
도 1 은 유체의 세균을 감소시키기 위한 본 발명에 따른 장치의 일 실시 형태의 개략도를 나타낸다.
도 2 는 다관 장치의 형태로 되어 있는 본 발명의 장치의 일 실시 형태의 개략도를 나타낸다.
도 3 은 도 2 의 장치의 더 특정한 실시 형태의 개략도로, 여기서 정적 혼합 요소는 나선형 정적 혼합 요소이다.
도 4 는 도 2 의 장치의 더 특정한 다른 실시 형태의 개략도로, 여기서 정적 혼합 요소는 교차형 웨브 정적 혼합 요소이다.
도 5 는 패킹 요소로 충전되어 있는 칼럼의 형태로 되어 있는 본 발명의 장치의 대안적인 실시 형태를 나타낸다.
도 6 은 본 발명에서의 사용에 적합한 폴리머 구아니딘의 일반식(A)의 실시 형태를 나타낸다.
도 7 은 5초의 주재 시간을 갖는 공정에서 본 발명의 장치의 일 실시 형태로 얻은 세균수 감소에 대한 데이타의 예를 나타낸다.
도 8 은 10초의 주재 시간을 갖는 공정에서 본 발명의 장치의 다른 실시 형태로 얻은 세균수 감소에 대한 데이타의 예를 나타낸다.
도 9 는 살생물제의 플루오로폴리머계 화합물로 코팅된 정적 혼합 요소의 일 실시 형태 밖으로 살생물제가 이동하는 것을 억제하는 유리한 안정성을 나타낸다.
도 2 는 다관 장치의 형태로 되어 있는 본 발명의 장치의 일 실시 형태의 개략도를 나타낸다.
도 3 은 도 2 의 장치의 더 특정한 실시 형태의 개략도로, 여기서 정적 혼합 요소는 나선형 정적 혼합 요소이다.
도 4 는 도 2 의 장치의 더 특정한 다른 실시 형태의 개략도로, 여기서 정적 혼합 요소는 교차형 웨브 정적 혼합 요소이다.
도 5 는 패킹 요소로 충전되어 있는 칼럼의 형태로 되어 있는 본 발명의 장치의 대안적인 실시 형태를 나타낸다.
도 6 은 본 발명에서의 사용에 적합한 폴리머 구아니딘의 일반식(A)의 실시 형태를 나타낸다.
도 7 은 5초의 주재 시간을 갖는 공정에서 본 발명의 장치의 일 실시 형태로 얻은 세균수 감소에 대한 데이타의 예를 나타낸다.
도 8 은 10초의 주재 시간을 갖는 공정에서 본 발명의 장치의 다른 실시 형태로 얻은 세균수 감소에 대한 데이타의 예를 나타낸다.
도 9 는 살생물제의 플루오로폴리머계 화합물로 코팅된 정적 혼합 요소의 일 실시 형태 밖으로 살생물제가 이동하는 것을 억제하는 유리한 안정성을 나타낸다.
도 1 은 유체(2)의 세균을 감소시키기 위한 본 발명에 따른 장치의 일 실시 형태의 개략도를 나타내는데, 이 장치는 전체적으로 참조 번호 "1"로 표시되어 있다. 다른 특별한 언급이 없으면 상기 장치(1)는 형태, 형상, 구성 또는 조성에 있어 특별히 한정되지 않는다.
상기 장치(1)는,
- 하우징(10),
- 입구(12),
- 출구(14), 및
- 유체(2)의 세균수를 감소시키도록 되어 있는 살생물제(22)를 포함하는 유체 접촉 표면(20)을 포함하고,
상기 유체 접촉 표면(20)은 정적 혼합 요소(30)의 유체 접촉 표면(20)이다.
처리될 유체(2)는 특별히 한정되지 않으며 액상 또는 기상일 수 있으며, 바람직하게는 액상이다. 유체(2)의 예를 들면, 공기, 물, 수용액, 연료 오일, 액체 식품 및 음료가 있다.
상기 정적 혼합 요소(30) 및 정적 혼합기 그리고 이들의 구성 및 작동은 당 업계에서 잘 알려져 있는데, 예컨대 2004년에 John Wiley 및 Sons에 의해 발행되어 E.L. Paul, V.A. Atiemo-Obeng, S.A. Kresta에 의해 편집된 Handbook of Industrial Mixing: Science and Practice(ISBN 0-471-26919-0)에 개시되어 있다, 다른 특별한 언급이 없으면, 종래의 구성 재료 및 수단 그리고 요소 및 보조물이 장치(1)를 위해 사용될 수 있고, 이 장치(1)는 당 업계에 알려져 있는 바와 같은 작업 온도, 작업 압력 및 주재 시간과 같은 종래의 공정 파라미터를 사용하여 종래의 방식으로 정적 혼합 공정에서 작동될 수 있다. 예컨대, 이들 인용된 참조 문헌에는, 정적 혼합기 내의 정적 혼합 요소(30) 및 다른 장비와 함께 사용되는 종래의 다양한 예열기, 분산기, 다기관, 내부 요소, 펌프, 및 밸브가 개시되어 있다.
정적 혼합 요소(30)는 특별히 한정되지 않으며, 일반적으로 원통형(관) 또는 정사각형인 하우징(10) 안에 수용되는 일반적으로 나선형의 배플(baffle)이다. 적절한 정적 혼합 요소(30)는 살생물제(20)와 처리 대상 유체 사이의 접촉을 가능하게 해주는 유체 접촉 표면(20)을 제공하는 기능을 수행할 것이다. 이러한 기능을 수행하기 위해, 정적 혼합 요소(30)는 50% 초과, 바람직하게는 65% 초과, 더더욱 바람직하게는 70% 초과의 공극율을 가질 것이다. 본 출원에서 이 공극율은 정적 혼합 요소를 둘러싸는 장치의 작업 용적에 대한 유체에 이용가능한 자유 용적의 비로 정의된다.
일 실시 형태에서, 상기 요소는 나선형이거나 의사(pseudo) 나선형이며, 일련의 교번적인 좌우측 180도 비틀림으로 배치된다. 상기 요소는 들어오는 유체를 2개의 흐름으로 분할하고 그런 다음 그 유체를 180도 회전시키게 된다. 다른 실시 형태에서, 정적 혼합 요소는, 플러그 유동 진행과 함께 빠른 혼합을 촉진하는 교차식 주름형 플레이트와 패널로 이루어진다.
적절한 정적 혼합 요소 설계의 유형은 주름형 플레이트, 벽 장착 베인, 크로스 바아 및 나선 비틀림형을 포함한다. 본 발명에 사용되는 특정의 적절한 정적 혼합 요소는 Sulzer Chemtech의 SMX™ 및 SMX™ Plus, SMV™ 정적 혼합 요소를 포함한다.
적절한 정적 혼합 요소(30)는 GB1373142 (A), US3918688 (A), 및 GB2061746 (A)에 개시되어 있는 것들을 포함한다. 일 실시 형태에서, 정적 혼합 요소(30)는 서로 접촉하는 복수의 층을 포함하는데, 각 층은 유체의 유동 채널을 한정하며, 그의 축선은 대응하는 층에 실질적으로 평행하고, 각 층의 적어도 2개의 유동 채널의 길이 방향 축선은 평행하고, 인접한 층(들)의 유동 체널 중의 적어도 일부의 길이 방향 축선에 대해 경사져 있고, 각 층의 유동 채널의 적어도 일부는 인접한 층의 유동 채널과 연통하도록 배치된다.
다른 실시 형태에서, 정적 혼합 요소(30)는 관 축선과 각을 이루면서 배치되는 교차형 웨브 형태로 된 하나의 정적 혼합 요소를 포함하고, 웨브는 적어도 2개의 그룹으로 배치되는데, 요소의 일 그룹의 웨브는 실질적으로 서로 평행하게 연장되어 있고, 일 그룹의 웨브는 다른 그룹의 웨브와 교차하고, 최대 웨브 폭(b)은 관 직경(d)의 0.1 내지 0.167 배이고, 각 그룹에서 웨브간 수직 거리(m)는 관 직경(d)의 0.2 내지 0.4 배이며, 정적 혼합 요소의 길이(l)는 관 직경(d)의 0.75 내지 1.5 배이다.
일반적으로 복수의 정적 혼합 요소(30)가 하우징(10) 안에 직렬로 위치될 것이다. 특정 용도에 필요한 혼합 오소(30)의 갯수는 필요한 균질성 및 유체(2)와 살생물제(22)를 포함하는 유체 접촉 표면(20) 사이의 접촉에 달려 있다. 당업자라면, 유체(2)의 증가된 세균량, 더욱 큰 요구되는 세균 감소 또는 유체 접촉 표면(20)에서 감소된 살생물제(22)의 양과 같은 인자들은 더 많은 수의 정적 혼합 요소(30)의 사용을 필요로 할 수 있음을 이해할 것이다. 다른 실시 형태에서 정적 혼합 요소(30)는 무작위한 또는 구조화된 패킹 요소의 형태일 수도 있다. 적절한 무작위 패킹은 폴(Pall) 링, 뉴터(Nutter) 링, 및 일반적으로 얇은 금속판으로 제조되고 일반적으로 대량 전달용으로 사용되는 다른 구조체를 포함한다. 적절한 구조화된 패킹은 Sulzer MellapakTM 또는 MellapakPlusTM 라는 상품명의 구조화된 패킹을 포함하며, 이러한 구조화된 패킹은 일반적으로 주름진 금속판 또는 와이어 메쉬 또는 거즈로 제조되며, 일반적으로 대량 전달용으로 사용된다.
도 2 는 구성에 있어서 다관 열교환기와 유사하게, 하우징(10), 입구(12), 출구(14), 및 일련의 평행한 관 내에 들어 있는 정적 혼합 요소(30)를 포함하는 장치(1)의 일 실시 형태를 나타낸다. 도 3 및 4 는 정적 혼합 요소(30)가 나선형 정적 혼합 요소(도 3) 또는 교차 웨브(도 4)의 형태로 되어 있는 특정한 실시 형태를 나타낸다.
도 5 는 구성에 있어서 패킹 요소로 충전된 칼럼과 유사하게, 하우징(10), 입구(12), 출구(14), 및 정적 혼합 요소(30)를 포함하는 장치(1)의 다른 실시 형태를 나타낸다. 도 5 에 나타나 있는 특정한 실시 형태에서, 패킹 요소는 구조화된 패킹 요소이다. 다른 실시 형태에서, 패킹 요소는 무작위 패킹 요소일 수 있다.
상기 장치(1)를 위한 적절한 구성 재료 및 정적 혼합 요소(30)와 같은 그의 구성 요소는 플라스틱, 바람직하게는 PE, PP, PA, PU, 또는 PVDF와 같은 열가소성 재료; 또는 알루미늄, 강, 또는 구리와 같은 금속; 또는 세라믹을 포함할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 살생물제(22)는 특별히 한정되지 않는다. 본원에서, 살생물제는 해로운 유기체를 억제할 수 있고 무해하며 해로운 유기체에 대한 제어 효과를 줄 수 있는 화학 물질로서 정의된다. 산업용 살생물제는 예컨대 2002년에 Royal Society of Chemistr에 의해 발행되어 D.R. Karsa 및 D. Ashworth에 의해 편집된 Industrial Biocides: Selection And Application(ISBN 0-85404-805-7)에 개시되어 있는 바와 같이, 당업계에 알려져 있다. 적절한 살생물제(22) 는. 폴리머 구아니딘, 4기 암모늄 화합물, 페놀, 크레졸, 알코올, 알데히드, 글루타르알데히드, 에틸렌 산화물, 유기산, 금속염/이온, 이소티아졸리논, 과산화물, 염소 화합물, 할로겐, 음이온제, 암포테릭(amphotheric)제 및 양이온제, 요오드 담체, 디브로모 유도체, 펜타미딘, 프로파미딘 및/또는 상기한 것들의 서브그룹 및/또는 상기한 것들 중 둘 이상의 혼합물 및/또는 그들의 서브그룹을 포함한다. 다른 살생물제 및 이 중 둘 이상의 혼합물 및/또는 그 중의 하나 이상을 함유하는 혼합물이 또한 적합할 수 있다
일부 선택된 실시 형태에서, 살생물제(22)는 폴리머 구아니딘을 포함하는 표면 작용 재료(SAM)와 같은 살생물제 함유 폴리머의 형태로 되어 있다. 도 6 은 적절한 폴리머 구아니딘의 일반식을 나타내는데, R1 및 R2 은 서로 독립적이고, H, [-C(=NH)-NHR3 ] 또는 알리패틱, 시클로알리패틱, 아라리패틱 또는 그러한 유기성 기(group)를 포함하는 아실기; R3 = H 또는 알리패틱, 시클로알리패틱, 아라리패틱 또는 아릴 유기성 기 또는 그러한 유기성 기를 포함하는 아실기; I- = 음이온 및 n ≥ 2. 적절한 폴리머 구아니딘은, 폴리머 과학에서의 새로은 개념(VSP Publications Leiden 2006)에서 N. A. Sivov가 발표한 논문 "Biocide guanidine containing polymers, Synthesis, structure and properties"(ISBN-13: 978-9067644471)에 개시되어 있는 것들을 포함한다.
본 발명에 사용되는 적절한 살생물제 함유 공중합체는 코모노머(EP 2338342A1 및/또는 EP2338923A1에 개시된 것과 같은)로서 폴리머 구아니딘과 함께 폴리우레탄 및/또는 폴리카르바미드 및/또는 4기 폴리우레탄을 포함한다.
어떤 더 특정한 선택된 실시 형태에서, 상기 살생물제(22)는 폴리머 화합물에 포함된다. 살생물제의 그러한 화합물을 만드는데 적합한 폴리머는 특별히 한정되지 않는다. 일 바람직한 실시 형태에서, 상기 폴리머는, 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리에스테르, 폴리 에테르, 폴리테트라플루오르에틸렌, 실리콘, 폴리염화비닐, 및 폴리카르바미드를 포함한다. 다른 적절한 폴리머는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리스티롤, 폴리페닐렌설파이드, 폴리아크릴니트릴, 폴리이미드, 실란, 에폭시드, 고무, 아크릴니트릴-부타디엔-스티롤, 튜로플라스트, 아미노플라스트, 멜라민, 아라미드, 폴리아미드이미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메타크릴니트릴, 폴리아크릴아미드; 폴리이미드, 폴리페닐렌, 폴리실란, 폴리실록산; 폴리벤지미다졸; 폴리벤조티아졸; 폴리옥사졸; 폴리설파이드; 폴리아릴렌 비닐렌; 폴리에테르케톤; 폴리에테르에테르케톤; 폴리술폰, 무기-유기 하이브리드 폴리머; 완전 방향족 코폴리에스테르, 폴리 (알킬) 아크릴레이트, 폴리 (알킬) 메타크릴레이트; 폴리하이드록시에틸메타크릴레이트; 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 부티레이트, 폴리이소프렌, 합성 고무; 개질 및 비개질 셀룰로식스, 알파-올페핀의 동종 중합체 및 공중합체, 폴리비닐 알코올, 폴리알킬렌 옥시드, 폴리에텔렌 옥시드, 폴리에틸렌 이미드, 폴리-N-비닐피롤리돈; 완전 방향족 코폴리에스테르, 폴리(알킬) 아크릴레이트, 폴리 (알킬) 메타크릴레이트; 폴리하이드록시에틸메타크릴레이트; 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 부티레이트, 폴리이소프렌, 합성 고무; 개질 및 비개질 셀룰로식스, 알파-올페핀의 동종 중합체 및 공중합체, 폴리비닐 알코올, 폴리알킬렌 옥시드, 폴리에텔렌 옥시드, 폴리에틸렌 이미드, 폴리-N-비닐피롤리돈; 및 상기한 것들 중 둘 이상의 혼합물을 포함한다. 다른 폴리머 및/또는 플라스틱 및 이들 중 둘 이상의 혼합물 및/또는 그들 중의 하나 이상을 함유하는 혼합물이 또한 적절할 수 있다.
폴리머로 합성하는데 적합한 살생물제(22)는 위에 개시된 것들을 포함한다. 본 발명에서 사용되는데 적합한 폴리머 화합물은 EP2338923A1 및 EP2338342A1에 개시된 것들을 포함한다. 합성에 적합한 폴리머는 위에 개시된 폴리머를 포함한다. 바람직한 폴리머 화합물은, 폴리머 구아니딘 및/또는 4기 암모늄 화합물 및/또는 금속염/이온 및/또는 이소티아졸리논 및/또는 알데히드 및/또는 페놀과 함께, PE 및/또는 PP 및/또는 PA 및/또는 PVDF 및/또는 PU 및/또는 폴리카르바미드를 포함한다. 더 바람직한 폴리머 화합물은 폴리머 구아니딘과 함께 PE 및/또는 PP 및/또는 PA 및/또는 PVDF 및/또는 PU 및/또는 폴리카르바미드를 포함하고, 가장 바람직한 폴리머 화합물은 폴리머 구아니딘과 함께 PA 및/또는 PU를 포함한다.
도 1 에 개략적으로 나타나 있는 것과 같은 어떤 실시 형태에서, 정적 혼합 요소(30)는 유체 접촉 표면(20)을 둘러싸는 표면 영역(21)에서만 살생물제(22)를 포함한다. 그러한 정적 혼합 요소(30)를 만드는 것은, 라미네이팅, 압출, 침지 코팅, 분무 코팅, 또는 증기 증착과 같은 종래의 다양한 열적 또는 용액 처리법으로 행해질 수 있다. 적절한 코팅 공정은 예컨대 2003년 Vincentz Network에 의해 발생된 A. Goldschmidt 및 H.-J. Streitberger의 코팅 기술의 기초에 관한 BASF 핸드북(ISBN 3-87870-798-3)에 개시되어 있다.
코팅의 경우, 정적 혼합 요소(30)는, 코팅되는 정적 혼합 요소(30') 상의 코팅의 결합 강도 및 내구성을 증가시키기 위해 종종 표면 영역(21) 아래에서 프라이머(primer) 층을 포함한다. 본 발명에 사용되는 강 또는 알루미늄과 같은 금속을 위한 적절한 화학 프라이머는, 아연 인산염, 철 인산염, 알키드 수지, 2K 에폭시-아연 인산염, 실란, 및 2K 에폭시 수지를 포함한다. 본 발명에 사용되는 적절한 코팅은 염화 고무, 고무, 니트로셀룰로식스, 폴리에스테르, 페놀 수지, 우레아 및 멜 라민 수지, 에폭시 수지, 에폭시-실란, 아크릴 수지 및 플루오로폴리머와 같은 2K 또는 1K 용액을 포함한다. 바람직한 코팅은 염화 고무, 에폭시 수지, 플루오로폴리머 및 에폭시-실란, 그리고 고무를 포함한다. 코팅제의 특정 실시 형태는 플루오로폴리머를 포함한다.
코팅의 경우, 표면 영역(21)의 전형적인 두께는 10 내지 150 um 이다. 당업자라면, 이용시 스트레스가 있거나 더 긴 수명이 요구될 때는 더 두꺼운 표면 영역(21)이 더 좋다는 것을 이해할 것이다. 당업자라면, 다른 코팅법을 사용하면 일반적으로 다른 두께가 얻어짐을 이해할 것이다.
상기 장치(1)에 대한 보조물은 통상적인 것이고 당업계에 잘 알려져 있는데, 전기 공급부, 냉각제 및 가열 유체 공급부 및 분배부, 레벨 제어기, 펌프, 밸브, 파이프 및 라인, 저장부, 드럼, 탱크, 및 유동, 온도 및 레벨과 같은 파라미터를 측정하기 위한 센서를 포함할 수 있다. 본 발명의 장치(1) 및 방법은 적절한 센서를 구비하는 컴퓨터 인터페이스로 편리하게 제어될 수 있다.
단순성을 위해 개략적인 도에는 나타나 있지 않지만, 당업자라면, 본 발명을 제한함이 없이 다른 종래의 장치 내부 요소, 예컨대 공급 파이프 및/또는 섬프(sump)와 유사한 공급 장치, 열교환기, 지지 플레이트 및 그리드, 분산기, 분산기/지지 플레이트, 연속 상(phase) 분배기, 지지 및 유지 플레이트, 배플, 편향기, 동반 분리기, 및 리테이너/재분배기가 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
본 발명의 다른 양태는 본 발명의 장치(1)를 사용하여 세균 함유 유체(2')의 세균수를 감소시키기 위한 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은 도 1 에 개략적으로 도시되어 있다. 세균 함유 유체(2')는 입구(12)를 통해 장치(1)에 공급되고, 세균 함유 유체(2')는 세균수가 감소된 유체(2")를 형성하기 위해, 살생물제(22)를 포함하는 유체 접촉 표면에서 처리된다. 세균수가 감소된 유체(2")는 이어서 출구(14)를 통해 장치(1)로부터 제거된다. 장치(1)를 통과하는 상기 유체(2', 2")의 유동은 도 1 에서 화살표의 사용으로 개략적으로 도시되어 있다.
유체 내의 세균을 감소시키기 위한 방법은, 예컨대 앞서 인용된 참조 문헌 및 2001년 5 판으로서 Lippincott Williams 및 Wilkins에 의해 발행되어 S.S. Block에 의해 편집된 Disinfection, Sterilization, and Preservation(ISBN 0-683-30740-1)에 개시되어 있는 바와 같이 당업계에 잘 알려져 있다. 다른 언급이 없으면, 그러한 통상적인 종류의 세균 감소 방법의 다양한 유체 공급 흐름 및 작업 파라미터와 조건이 일반적으로 여기서 본 발명에 따른 세균 감소 방법 및 장치(1)의 이용에 사용될 수 있다. 추가로, 특정 실시 형태에서, 본 발명의 장치는 단독으로 사용될 수 있거나 당업계에 알려져 있는 세균 감소 장치와 함께 사용될 수 있다. 일 실시 형태에서, 본 발명의 장치는 HF 여기(exited) 가스 방출 램프와 같은 자외선 세균 감소 장치와 함께 사용될 것이다.
실시예
이하의 예는 여기서 청구된, 유체(2)의 세균을 감소시키기 위한 장치(1), 세균 함유 유체(2')의 세균수를 감소시키기 위한 방법, 및 용도가 어떻게 평가되는지에 대한 상세한 설명을 당업자에게 제공하기 위해 제시된 것인데, 본 발명자들이 그들의 발명이라고 간주하는 것의 범위를 한정하려는 것은 아니다.
이들 실시예에서, 본 발명의 장치(1) 및 방법은, 발명된 본 장치에 대한 예상되는 적용 분야에서 보통 발견되는 세균수(즉, 약 7 × 107 ∼ 7 × 108 cell/mL)를 크게 초과하는 세균수를 갖는 대장균(E.coli) 함유 물 샘플의 세균수를 감소시키기 위한 전형적인 용도로 성공적으로 사용되었다.
실시예에서, Sulzer SMVTM DN15 정적 혼합 요소(30)가 다음과 같은 폴리머 화합물, 즉 살생물제(22)로서 구아니딘 또는 그의 유도체가 혼합되어 있는 폴리아미드(PA), 폴리에틸렌(PE), 플루오로폴리머, 또는 폴리우레탄(PU) 형태로 되어 있는 살생물제 함유 폴리머로 코팅되었다. 코팅은 침지 코팅 공정으로 수행되었는데, 이 공정에서 정적 혼합 요소(30)가 먼저 10초 동안 코팅 욕(bath)에 배치되었다. 정적 혼합 요소가 코팅 욕에서 제거된 후에, 용매가 증발되었고, 정적 혼합 요소(30)를 실온에서 2시간 동안 처리하고 이어서 65℃에서 2시간 동안 처리하고 그런 다음 실온에서 8시간 동안 처리하고 이어서 65℃에서 1시간 동안 처리하여 코팅을 경화시켰다. 결과적으로 얻어진 정적 혼합 요소(30)는 그래서 살생물제(22)를 포함하는 유체 접촉 표면(20)을 갖게 되었다. 그리고 나서, 살생물제로 코팅된 정적 혼합 요소(30)를 총 5개 포함하는 실리콘 관의 형태로 되어 있는 하우징(10)을 사용하여 장치(1)를 만들었다.
비교예로서, 3 또는 5 mm의 직경을 가지며 동일한 살생물제 함유 폴리머를 포함하는 입상체를, 그 살생물제 함유 입상체의 패킹된 베드를 실리콘 관 하우징 안에 만들어 시험하였다. 패킹된 베드는 상기 실시예의 장치(1)에서와 유사한 작용 살생물제 함유 표면적을 갖도록 만들어졌다.
종래의 패킹된 베드에 대한, 본 발명의 실시예의 장치(1)의 세균수 감소 특성의 비교 시험이 정적 조건과 동적 조건 모두에서 수행되었다. 살생물제 함유 폴리머로 코팅되지 않은 정적 횬합 요소를 사용하여 만들어진 장치를 사용하여 "블랭크" 대조예를 또한 실행하였다. 일반적으로 사용되는 ISO 세균수 측정법에 근거한 증식 분석을 사용하여 실시예와 비교예의 처리된 유체를 세균수에 대해 분석하였다.
도 7 은 본 발명의 장치(1)(코팅된 정적 혼합 요소)의 일 실시 형태의 동적 시험에서의 세균수 감소에 대한 대표적인 결과를 대조 장치(코팅되지 않은 정적 혼합 요소)와 비교하여 나타낸 것이다. 살생물제 함유 폴리머로 코팅형 코팅된 정적 혼합 요소(30)의 경우에 단지 5초의 주재 시간 후에 세균수 감소는 적어도 5 × 105 정도이고, 활성 세균은 검출되지 않았다. 코팅되지 않은 정적 혼합 요소를 갖는 블랭크 대조 장치의 경우에는 세균수 감소가 나타나지 않았다.
도 8 은 본 발명의 장치(1)(코팅된 정적 혼합 요소)의 일 실시 형태의 동적 시험에서의 세균수 감소에 대한 대표적인 결과를 대조 장치(코팅되지 않은 정적 혼합 요소)와 비교하여 나타낸 것이다. 코팅된 정적 혼합 요소(30)는 실시예에서 PE 또는 PA에 근거한 살생물제 함유 폴리머 화합물로 코팅되었고, 이들 동적 시험에서 10초의 주재 시간이 사용되었다. 앞의 예에서 처럼, 실시예의 경우에 10초 후에 세균수는 본질적으로 검출되지 않았고, 반면에 코팅되지 않은 정적 혼합 요소를 사용하는 대조 시험에서는 세균수가 본질적으로 변하지 않았다.
입상체 베드에 기반한 비교예에서, 압력 손실이 본 발명의 장치(1)의 실시 형태에 기반한 상기 실시예에서의 압력 손실 보다 상당히 컸을 뿐만 아니라, 입상체의 패킹된 베드의 경우의 세균 감소는, 유사한 작용 살생물제 함유 표면적을 갖는 실시예의 경우보다 일반적으로 훨씬 더 나빴다.
도 9 는 살생물제의 플루오로폴리머 화합물로 코팅된 알루미늄에 기반한 모델 정적 혼합 요소(30) 밖으로의 살생물제의 이동을 억제하는 안정성의 장기간 시험을 나타낸다. 95일간 37℃에서 물에서의 정적 조건 하에서, 플루오로폴리머 화합물로 코팅된 정적 혼합 요소(30) 또는 코팅되지 않은 블랭크 대조 샘플의 경우에 살생물제가 주변 물에서 분광 분석으로 검출되지 않았다.
다양한 실시 형태가 예시의 목적으로 제시되었지만, 전술한 설명은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 생각해서는 아니 된다. 따라서, 당업자라면 본 발명의 요지 및 범위에서 벗어나지 않는 다양한 수정, 개작, 및 대안을 생각할 수 있는 것이다.
Claims (15)
- 유체(2)의 세균을 감소시키기 위한 장치(1)로서,
- 하우징(10),
- 입구(12),
- 출구(14), 및
- 유체(2)의 세균수를 감소시키도록 되어 있는 살생물제(22)를 포함하는 유체 접촉 표면(20)을 포함하고,
상기 유체 접촉 표면(20)은 정적 혼합 요소(30)의 유체 접촉 표면(20)이고, 상기 유체 접촉 표면(20)은 폴리머 구아니딘, 또는 폴리머 구아니딘과 함께 폴리에틸렌, 프로필렌, 폴리아미드, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리우레탄 및 폴리카르바미드 중 하나 이상을 포함하는 폴리머 화합물에서 선택된 폴리머, 또는 폴리아미드, 폴리에틸렌, 플루오로폴리머 또는 폴리우레탄과 배합된 구아니딘에서 선택되는 폴리머 화합물, 또는 이들의 유도체를 포함하는, 유체의 세균을 감소시키기 위한 장치. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 정적 혼합 요소(30)는 상기 유체 접촉 표면(20)을 둘러싸는 표면 영역(21)에서만 살생물제(22)를 포함하는 장치(1). - 제 1 항에 따른 장치(1)를 사용하여 세균 함유 유체(2')의 세균수를 감소시키는 방법으로서,
- 세균 함유 유체(2')를 입구(12)를 통해 상기 장치(1)에 공급하는 단계,
- 세균수가 감소된 유체(2")를 형성하기 위해, 살생물제(22)를 포함하는 유체 접촉 표면 상에서 상기 세균 함유 유체(2')를 처리하는 단계, 및
- 세균수가 감소된 유체(2")를 출구(14)를 통해 상기 장치(1)로부터 제거하는 단계를 포함하는, 세균 함유 유체의 세균수를 감소시키는 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 장치(1)에서의 주재 시간이 600초 미만, 또는 180초 미만, 또는 60초 미만, 또는 10초 미만, 또는 5초 미만, 또는 1초 미만인 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 장치(1) 내 유체(2')의 온도는 0 내지 200℃, 또는 10 내지 100℃, 또는 10 내지 60℃, 또는 20 내지 30℃인 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 유체(2')의 세균수는 상기 방법에 의해 log 0.5 내지 7, 또는 log 2 내지 6, 또는 log 3 내지 5 만큼 감소되는 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 방법에서 유체(2")의 압력은 100 bar 이하, 또는 20 bar 이하, 또는 16 bar 이하, 또는 10 bar 이하, 또는 6 bar 이하인 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 장치(1)의 용적에 대한 작용 표면의 비는 50 m2/m3 보다 크고, 또는 150 m2/m3 보다 크며, 또는 300 m2/m3 보다 크고, 또는 600 m2/m3 보다 큰 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 방법에서 유체(2')의 점도는 1000 Pa·s 미만, 또는 10 Pa·s 미만, 또는 0.1 Pa·s 미만인 방법. - 제 7 항에 있어서,
상기 유체(2')의 압력 손실은 1 bar 미만, 또는 0.3 bar 미만, 또는 0.1 bar 미만인 방법. - 제1항에 따른 장치(1)를 연료 오일의 세균 감소, 또는 식료품의 세균 감소, 또는 물 정화, 또는 폐수 정화, 또는 산업 공정 수의 정화, 또는 음료수의 처리에 사용하는 방법.
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