KR20090107043A - 안정한 산화성 살생물제를 제조하는 장치 - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 안정한 산화성(oxidizing) 살생물제의 제조 및 상기 제조에 사용되는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 상기 장치의 몇몇 실시예를 가지나, 본 발명의 2개의 주요한 실시예, 즉 원위치에서(in situ)의 제조 및 원격 제조가 있다. 상기 산화성 살생물제가 더 안정한 형태로 존재한다는 사실은 그의 제조, 저장 및 수송을 가능하게 한다. 본 발명은, 안정한 산화성 살생물제의 일 예로서 안정하고 기능성인 클로라민을 제조하는 데에 사용되는 장치에 관한 것인데, 이는 수처리(water treatment) 시스템 및 다양한 다른 처리 시스템에 빨리 분해되지 않는 살생물성 조성물로서 클로라민의 사용을 가능하게 한다.
본 특허 명세서의 일부분은 저작권의 보호를 받는 물질을 함유하거나 함유할 수 있다. 저작권자는 특허상표청의 포대 또는 기록에서 보여지는 특허 문헌 또는 특허 개시물의 정확한 복제에 반대하지 않으나, 그렇지 않으면 모든 저작권을 보유한다.
본원에서 설명된 발명은 미생물 생성 방지제의 제조를 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 2개의 액상 용액을 반응물 본래의 화학적 형태로부터 변형된 살 생물성 성질을 갖는 다른 형태로 변환시키기 위한, 반응물의 조성물 및 농축된 반응물을 사용하는 제조 조건을 제공하는 장치에 관한 것이다.
전 세계를 걸쳐서, 많은 다른 유형의 공업 용수 시스템이 있다. 공업 용수 시스템은, 원하는 결과를 달성하기 위해 필수적인 화학적, 기계적 및 생물학적 공정이 수행되도록 존재한다. 현재에 이용가능한 최상의 수처리(water treatment) 프로그램으로 처리되는 공업 용수 시스템에서도 오염이 발생할 수 있다. 본 특허 출원에서 "오염"은 표면에 임의의 유기 또는 무기 물질의 침착(deposition)으로 정의된다.
이러한 공업 용수 시스템이 미생물성 오염 방지제로 처리되지 않는다면, 상기 시스템은 매우 오염될 것이다. 오염은 상기 공업 용수 시스템에 부정적인 영향을 준다. 예를 들어, 심한 광물 스케일(mineral scale)(무기 물질)은 물과의 접촉 표면에 축적될 수 있고 어느 곳에나 스케일은 있으며, 미생물이 성장하기에 이상적인 환경이 있다.
오염은 공기 중의 침착 및 수중의 침착, 그리고 물에-형성된 오염물질, 물의 정체, 공정에서의 누수(process leak) 및 다른 인자를 포함하는 다양한 메커니즘에 의해 발생한다. 오염이 진행된다면, 시스템은 감소된 작동 효율, 너무 이른 장치 오류, 생산성 감소, 제품질 감소 및 미생물 오염과 관련된 증가된 건강-관련 위험으로 고생할 수 있다.
오염은 또한 미생물 오염 때문에 발생할 수 있다. 공업 용수 시스템에서 미생물 오염의 소스는 매우 많고, 공기 중의 오염, 보충수, 공정에서의 누수 및 부적 당한 세척 장치를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 이러한 미생물은 상기 용수 시스템의 임의의 습한 또는 반-습한 표면상에 미생물군을 빠르게 형성할 수 있다. 이러한 미생물군이 벌크 용수(bulk water)에 존재한다면, 상기 용수에 존재하는 99%를 초과한 미생물이 생물막의 형태로 모든 표면에 존재할 것이다.
미생물로부터 분비된 엑소폴리머릭(exopolymeric) 물질은, 미생물군이 표면에서 발달할 때, 생물막 형성을 돕는다. 이러한 생물막은 영양소를 농축하는 수단을 형성하고 성장을 보호하는 복합적인 생태계이다. 생물막은 스케일, 부식 및 다른 오염 과정을 촉진할 수 있다. 생물막은 시스템의 효율을 감소시킬 뿐만 아니라, 병원성 박테리아를 포함할 수 있는 미생물의 증식에 대한 최상의 환경을 제공한다. 따라서, 생물막 및 다른 오염 과정은 공정의 효율을 최대화하고 수중의 병원균으로부터 건강-관련 위험을 최소화할 수 있기 위해 최대한 감소되어야 한다는 것이 중요하다.
몇몇 인자들은 생물학적 오염 문제에 기여하고 오염물질의 양을 결정한다. 수온, 물의 pH, 유기 및 무기 영양소, 호기성 또는 혐기성 조건과 같은 성장 조건 및 일부 경우의 햇빛의 존재 또는 부재 등은 중요한 역할을 할 수 있다. 이러한 인자는 또한 어떤 유형의 미생물이 상기 용수 시스템에 존재할 수 있는지를 결정하는 데에 도움을 준다.
상기에서 언급한 바와 같이, 생물학적 오염은 원하지 않는 공정의 간섭을 초래할 수 있어서 억제되어야 한다. 공업 공정에서 생물학적 오염을 억제하기 위해 많은 다른 접근법이 이용된다. 가장 일반적으로 사용되는 방법은 공정 용수에 살 생물성 화합물을 적용하는 것이다. 적용된 살생물제는 사실상 산화성(oxidizing) 이거나 비-산화성(non-oxidizing)일 수 있다. 경제적 및 환경적 문제와 같은 다른 몇몇 인자들 때문에, 산화성 살생물제가 바람직하다. 염소 기체, 차아염소산(hypochlorous acid) 및 브롬 유래된 살생물제와 같은 산화성 살생물제 및 다른 산화성 살생물제는 공업 용수 시스템의 처리에서 광범위하게 사용된다.
산화성 살생물제의 효능을 입증하는 한 요소는 "염소 요구" 또는 산화성 살생물제 요구로 구성되는 물 매트릭스(water matrix) 내의 성분의 존재이다. "염소 요구"는 상기 물에 있는 물질에 의해 감소되거나 또는 불활성 형태의 염소로 전환된 염소의 양으로 정의된다. 염소-소비 물질은 미생물, 유기 분자, 암모니아 및 아미노 유도체들, 황화물(sulfide), 시안화물(cyanide), 산화성 양이온(cation), 펄프 리그닌(pulp lignin), 녹말(starch), 당(sugar), 오일, 수처리(water treatment) 첨가제(예를 들어 스케일 및 부식 억제제) 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 상기 물 및 생물막에서 미생물의 성장은 상기 물의 염소 요구에 기여하고, 처리되는 시스템의 염소 요구에 기여한다. 통상적인 산화성 살생물제는 높은 염소를 요구하고, 대량의 슬라임(slime)을 포함하는 물에서는 비효과적임이 밝혀졌다. 비-산화성 살생물제는 대량의 슬라임을 포함하는 물에서 사용되도록 보통 추천된다.
클로라민은 효과적이고, 염소와 같은 산화성 살생물제가 많이 요구되는 조건 또는 '산화성' 살생물제가 지속될수록 이익이 되는 조건 하에서 일반적으로 사용된다. 가정의 용수 시스템은 점점 더 클로라민으로 처리되고 있다. 클로라민은 일 반적으로 유리 염소(free chlorine)가 상기 용수에 존재하거나 첨가된 암모니아와 반응할 때 형성된다. 클로라민을 제조하는 많은 다른 방법은 문서로 입증되었다. 상기 염소와 질소 소스(source) 사이의 반응의 특정한 주요 변수는 제조된 살생물제 화합물의 안정성 및 효능을 결정한다. 이전에 설명된 방법은 반응물의 희석 용액을 사전-형성한 후 클로라민 용액을 제조하기 위해 이를 혼합하는 것에 의존한다. 상기 반응물은 암모늄 염(설페이트, 브로마이드 또는 클로라이드) 형태에서의 아민 소스이고, 기체 형태 또는 알칼리 토금속(Na 또는 Ca)과 결합된 형태에서의 Cl-공여체(염소 공여체)이다. 또한, 상기 설명된 방법은 높은 pH의 반응물을 첨가하거나, 개별의 가성(caustic) 용액을 첨가하고 혼합하여 상기 반응의 pH를 조절한다. 따라서, 제조된 살균제는, 상기 살균제가 빠르게 분해되기 때문에 처리되는 시스템에 즉시 공급되어야 한다. 상기 살균 용액은 처리되는 시스템 밖에서 생성된 후 처리를 위하여 수용성 시스템에 공급된다. 생물학적 오염을 억제하기 위해 액체를 처리하는 이전에 설명된 방법에서, 활성의 살생물성 성분이 화학적으로 불안정하고 pH를 빠르게 떨어뜨리도록 분해된다는 점에서 상당한 문제점이 발생하였다. 상기 살생물성 성분의 이러한 빠른 저하는 효능을 감소시켰다. 상기 활성의 살생물성 성분의 pH가 상기 살생물성 성분의 빠른 분해 때문에 pH 8.0을 초과하지 않았다는 것이 관찰되었다(미국 특허 제5976386호를 참조함).
본 발명은 하기의 주요한 양태를 설명한다:
1. 안정한 산화성 살생물제를 적당히 준비하는 장치;
2. 원격 제조 또는 원위치에서의 제조로 산화성 살생물제를 제조할 수 있는 장치;
3. 혼합하기 전에 반응 성분을 희석하지 않고 안정한 산화성 살생물제를 제조하는 방법; 및
4. 제조된 안정한 산화성 살생물제는 클로라민임.
도 1은 일 실시예에 따른 장치의 구조도이다.
도 2는 또 다른 실시예에 따른 장치의 구조도이다.
본 발명은 하기의 도면을 참조함으로써 더 잘 이해될 수 있고, 하기의 예는 본 발명을 수행하는 방법을 예시하는 것이지, 본 발명의 범위를 제한하는 의도는 아니다.
본 발명은 제 1의 공급 라인(12), 제 2의 공급 라인(14), 제 3의 공급 라인(15), 교반기(16) 및 생성물 유출구(17)를 포함하는, 안정한 산화성 살생물제를 제조하는 장치(10)에 관한 것이다. 본 발명의 제 3의 공급 라인(15)은 상기 안정한 산화성 살생물제를 제조하기 위하여, 반응 수단 및 반응물을 상기 장치로 공급하는 데에 사용된다. 상기 제 3의 공급 라인(15)은, 바람직하게는 물, 더 바람직하게는 시스템의 구동수(drive water)인 반응 수단에 대해 사용된다. 상기 구동수는 상기 산화성 살생물제로 처리되는 공정으로부터 유래될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 안정한 산화성 살생물제를 제조하는 장 치(10)는 제 1의 공급 라인(12), 제 2의 공급 라인(14), 교반기(16) 및 생성물 유출구(17)를 포함한다. 상기 제 1의 공급 라인(12) 및 제 2의 공급 라인(14)은 상기 안정한 산화성 살생물제를 제조하는 데에 사용되는 반응물의 수송을 위한 것이다. 본 발명의 실시예는 일반적으로 하기의 구성요소를 포함하며, 따라서 하기의 명세서는 모든 실시예에 관련된다.
본 발명의 교반기(16)는 바람직하게는 직렬(inline) 혼합기이고, 가장 바람직하게는 고정식 직렬 혼합기이다. 본 발명의 생성물 유출구(17)는 상기 산화성 살생물제의 원위치에서(in situ)의 제조를 제공하기 위해 처리되는 공정에 직접적으로 연결되거나, 추후 사용을 위해 상기 산화성 살생물제를 저장하기 위해 저장 장치와 연결될 수 있다. 본 발명은 또한 상기 산화성 살생물제의 원위치에서(in situ)의 제조를 제공하기 위해 처리되는 공정과 유체 연결된 생성물 유출구(17)를 가질 수도 있다.
장치(10)로 제조되는 원하는 안정한 살생물제는 안정한 클로라민이다. 안정한 클로라민을 제조하기 위해 제 1의 공급 라인(12) 및 제 2의 공급 라인(14)을 통과하는 반응물은 농축된 염소 소스 및 농축된 아민 소스이다.
본원에서 설명된 바람직한 실시예에 대한 다양한 변화 및 변형이 당해 기술분야에서 평균적 지식을 가진 자에게 명백할 것이라는 것이 이해되어야 한다. 그러한 변화 및 변형은 본 발명의 사상 및 범위로부터 출발하지 않으면서, 본 발명에서 의도된 장점을 줄이기 않으면서도 만들어질 수 있다. 따라서, 그러한 변화 및 변형은 첨부된 청구항에 의해 포함되도록 한다.
Claims (34)
- (ⅰ) 제 1의 공급 라인;(ⅱ) 제 2의 공급 라인;(ⅲ) 제 3의 공급 라인;(ⅳ) 교반기; 및(ⅴ) 생성물 유출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 안정한 산화성 살생물제를 제조하는 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 안정한 산화성 살생물제를 제조하기 위하여, 상기 제 1의 공급 라인, 제 2의 공급 라인 및 제 3의 공급 라인은 반응 수단 및 반응물을 이동시키는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 3의 공급 라인은 반응 수단을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 반응 수단은 물인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 3 항에 있어서,상기 반응 수단은 시스템의 구동수(drive water)인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 구동수는 상기 산화성 살생물제로 처리되는 공정으로부터 유래되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 교반기는 직렬 혼합기인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 직렬 혼합기는 고정식인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 생성물 유출구는, 처리되는 공정에 직접적으로 연결되어 상기 산화성 살생물제의 원위치에서의 제조를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 생성물 유출구는 저장 장치와 유체 연결(fluid connection)되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 5 항에 있어서,상기 생성물 유출구는, 처리되는 공정에 유체 연결되어 상기 산화성 살생물제의 원위치에서의 제조를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 안정한 산화성 살생물제는 클로라민인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 12 항에 있어서,상기 반응물은 농축된 염소 소스 및 농축된 아민 소스인 것을 특징으로 하는 장치.
- (ⅰ) 제 1의 공급 라인;(ⅱ) 제 2의 공급 라인;(ⅲ) 제 3의 공급 라인;(ⅳ) 교반기; 및(ⅴ) 안정한 클로라민 유출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 안정한 클로라민을 제조하는 장치.
- 제 14 항에 있어서,상기 안정한 클로라민을 제조하기 위하여, 상기 제 1의 공급 라인, 제 2의 공급 라인 및 제 3의 공급 라인은 반응 수단, 염소 소스 및 아민 소스를 공급하는 데에 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 15 항에 있어서,상기 염소 소스 및 아민 소스는 농축된 형태로 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 14 항에 있어서,상기 제 3의 공급 라인은 반응 수단을 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 17 항에 있어서,상기 반응 수단은 물인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 17 항에 있어서,상기 반응 수단은 시스템의 구동수인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 19 항에 있어서,상기 구동수는 상기 안정한 클로라민으로 처리되는 공정으로부터 유래되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 14 항에 있어서,상기 교반기는 직렬 혼합기인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 21 항에 있어서,상기 직렬 혼합기는 고정식인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 20 항에 있어서,상기 생성물 유출구는, 처리되는 공정에 직접적으로 연결되어 상기 안정한 클로라민의 원위치에서의 제조를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 19 항에 있어서,상기 생성물 유출구는 저장 장치에 유체 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 19 항에 있어서,상기 생성물 유출구는, 처리되는 공정에 유체 연결되어 상기 안정한 클로라민의 원위치에서의 제조를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
- (ⅰ) 제 1의 공급 라인;(ⅱ) 제 2의 공급 라인;(ⅲ) 교반기; 및(ⅳ) 안정한 산화성 살생물제 유출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 안정한 산화성 살생물제를 제조하는 장치.
- 제 26 항에 있어서,상기 안정한 산화성 살생물제를 제조하기 위하여, 상기 제 1의 공급 라인 및 제 2의 공급 라인은 반응물을 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 27 항에 있어서,상기 반응물은 농축된 형태로 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 26 항에 있어서,상기 교반기는 직렬 혼합기인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 29 항에 있어서,상기 직렬 혼합기는 고정식인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 29 항에 있어서,상기 생성물 유출구는 저장 장치와 유체 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 29 항에 있어서,상기 생성물 유출구는 처리되는 공정에 유체 연결되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 32 항에 있어서,상기 안정한 산화성 살생물제는 클로라민인 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 33 항에 있어서,상기 반응물은 농축된 염소 소스 및 농축된 아민 소스인 것을 특징으로 하는 장치.
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