KR20140072142A - 클로르아민의 현장 생산 방법 및 그의 용도 - Google Patents

Abstract

살생 조성물로서 사용하기 위한 안정한 소독약을 제조하는 방법. 상기 방법은 하기를 포함한다: A) 시약을 제공하는 단계, B) 상기 시약의 적어도 2 개를 넓은 공간에 비동시적으로 공급하는 단계, 및 C) 모들 시약을 접촉시켜 서로 혼합되도록 하는 단계. 상기 시약은 하기를 포함한다: a) 농축된 형태의 소독약의 아민 공급원, b) 농축된 형태의 산화 할로겐 화합물, 및 c) 희석제. 비동시적 공급 및 넓은 공간의 사용으로 인해 동적 살생물제 레지멘이 생긴다. 이러한 레지멘으로 인해 침입 채택이 어려운 환경에 변화가 생긴다. 이 방법은 또한, 그렇지 않으면 살생물제의 효과를 약하게 하는 채널링 효과의 회피로 인해 우수한 결과를 부여한다.

Description

클로르아민의 현장 생산 방법 및 그의 용도 {METHODS FOR THE ON-SITE PRODUCTION OF CHLORAMINE AND ITS USE THEREOF}

관련 출원들에 대한 교차참조

본원은 2009년 8월 24일에 출원되고 자체가 이제 포기된 US 특허 출원 11/618,227 (2006년 12월 29일 출원)의 일부계속인 현재 보류 중인 US 특허 출원 12/546,086의 일부계속이다.

연방 지원된 연구 또는 개발에 관한 서술

해당 없음.

본 발명은 살생 조성물로서 사용하기 위한 안정한 클로르아민을 생산하기 위한 방법 및 조성물에 관한 것이다. 공업용수 시스템은 다양한 부류의 파울링(fouling)을 받게 된다. 파울링은 미네랄 파울링, 생물학적 파울링, 및 흔히 이 두 가지의 조합의 형태로 일어날 수 있다. 사실상 미네랄 파울링은 흔히 생물학적 침입을 위한 앵커 및 기질을 제공하며, 일부 유기체는 공업용수 시스템 표면 위로 미네랄을 걸러내거나 분비한다.

파울링은 공기-매개성 및 수인성 및 수-형성된 오염 물질의 침착, 물 정체, 공정 누출, 및 기타 인자를 포함하는 다양한 기전의 결과로서 일어날 수 있다. 파울링은, 진전시키는 경우, 시스템이 작업 효율 감소, 너무 이른 장비 고장, 생산성 감소, 생성물 품질 감소, 및 (특히 미생물 파울링의 경우에) 건강-관련된 위험의 증가를 겪게 할 수 있다.

생물학적 파울링은 수 시스템의 임의의 젖은 또는 어느 정도 젖은 표면 위에서 발육하는 빠르게 퍼지는 미생물 군집으로부터 초래된다. 이들 미생물이 벌크 물에 존재하면, 이들은 시스템의 단단한 표면 위에 생물막을 형성할 것이다.

미생물로부터 분비된 엑소폴리머 물질은 미생물 군집을 발육시킴으로써 생물막의 형성에 도움이 된다. 이들 생물막은 영양소를 농축시키기 위한 수단을 확립하고 성장을 위한 보호를 제공하는 복합적 생태계이다. 생물막은 스케일(scale), 부식 및 기타 파울링 공정들을 가속화시킬 수 있다. 생물막은 시스템의 효율을 감소시키는데 기여할 뿐 아니라, 또한 병원성 박테리아를 포함할 수 있는 미생물 증식을 위한 탁월한 환경을 제공할 수 있다. 따라서, 공정 효율을 최대화하고 수인성 병원체로부터의 건강-관련된 위험을 최소화하는 것이 가능하게 매우 큰 정도로 생물막 및 기타 파울링 공정들을 감소시키는 것이 중요하다.

몇 개의 인자는 생물학적 파울링의 문제의 원인이 되며 그것의 정도에 영향을 준다. 물 온도; 물 pH; 유기 및 무기 영양소, 성장 조건 예컨대 호기성 또는 혐기성 조건, 및 일부 경우에서는 태양광의 존재 또는 부재 등은 중요한 역할을 할 수 있다. 이들 인자는 또한 어떤 유형의 미생물이 수 시스템에 존재할 수 있는지를 결정하는데 도움을 준다.

많은 상이한 선행기술 접근법이 산업 공정들의 생물학적 파울링을 제어하려고 시도되었다. 가장 통상적으로 사용된 방법은 공정 물에 살생 화합물의 적용하는 것이다. 적용되는 살생물제는 사실상 산화 또는 비-산화 살생물제일 수 있다. 몇 개의 상이한 인자 예컨대 경제적 고려 및 환경적 관심으로 인해, 산화 살생물제가 바람직하다. 산화 살생물제 예컨대 염소 가스, 차아염소산, 브롬 유도된 살생물제, 및 기타 산화 살생물제가 공업용수 시스템의 처리에 널리 사용된다.

산화 살생물제의 효능을 확립시키는데 있어서 하나의 인자는 물 매트릭스 내에 염소 수요 또는 산화 살생물제 수요를 이룰 성분의 존재이다. 염소-소모 물질은, 비제한적으로, 미생물, 유기 분자, 암모니아 및 아미노 유도체; 설파이드, 시아나이드, 산화가능 양이온, 펄프 리그닌, 전분, 당, 오일, 물 처리 첨가물 유사 스케일 및 부식 억제제 등을 포함한다. 물 및 생물막에서의 미생물 성장은 물의 염소 수요 및 처리되는 시스템의 염소 수요의 원인이 된다. 종래의 산화 살생물제는 강한 슬라임(slime)을 포함하는 고 염소 수요를 가지는 물에서 비효과적인 것으로 밝혀졌다. 비-산화 살생물제는 보통 그와 같은 물에 대해 추천된다.

US 특허 출원 12/546,086 및 11/618,227에 기재된 바와 같이, 클로르아민은 산화 살생물제 예컨대 염소에 대한 높은 요구가 존재하는 조건에서 또는 산화 살생물제의 지속이 이로운 조건 하에서 효과적이며 전형적으로 사용된다. 가정용 수 시스템은 점점 더 클로르아민으로 처리되고 있다. 클로르아민은 일반적으로 유리 염소가 물에 존재하거나 물에 부가된 암모니아와 반응하는 경우에 형성된다. 클로르아민의 생산을 위한 많은 상이한 방법이 문서로 기록되어 있다. 염소 및 질소 공급원 사이의 반응의 어떤 주요 파라미터는 생산된 살생 화합물의 안정성 및 효능을 결정한다.

클로르아민을 생산하는 선행기술 방법은 예를 들면 US 특허 7,285,224, 6,132,628, 5,976,386, 7,067,063, 및 3,254,952 및 US 공개된 특허 출원 및 2007/0123423에 기재되어 있다. 선행기술 방법은 일반적으로 클로르아민 용액을 생산한 다음 처리될 수 시스템으로의 즉각적인 도입을 위해 희석되거나 농축된 형태의 암모늄 안정제 성분 및 나트륨 차아염소산염 성분의 조합에 의존한다. 또한 전형적으로 화학적 성분들의 조합은 도관에서 연속적 및 동시 방식으로 수행된다. 이를 달성하기 위해, 성분들을 별도의 희석제 (예컨대 물) 스트림들에 부가한 다음 희석된 성분들을 함유하는 상이한 스트림들이 조합되거나 성분들을 동일한 스트림에 상이한 위치에서 동시에 부가하거나, 또는 성분들의 농축된 형태를 조합한다. 성분들은 전형적으로 암모늄염 형태 (예컨대 설페이트, 브로마이드, 또는 클로라이드)의 질소 공급원 및 가스 형태 또는 알칼리 토금속 (예컨대 나트륨, 칼륨, 또는 칼슘)과 조합된 형태의 염소 또는 브롬 공여체를 포함한다. 또한 선행기술 방법은 높은 pH의 성분의 부가에 의해 또는 가성 용액의 별도 부가에 의해 혼합된 용액의 pH를 제어하는 것을 필요로 한다.

이들 선행기술 방법의 한계는 그의 사용에 수많은 결점을 부여하였다. 가장 제한적인 것은 생산된 클로르아민이 즉각적으로 사용되어야 하며 클로르아민이 빠르게 분해되기 때문에 향후 사용을 위해 보관될 수 없다는 사실이다. 클로르아민은 또한 처리될 시스템의 외부에서 산출되어야 하며 시스템에 빠르게 전송되어야 한다. 결과적으로, 다양한 경제적, 효율, 및 공정, 제약은 이들 선행기술 방법의 사용 및 실현가능성을 제한한다. 따라서, 살생 조성물로서 사용하기 위한 안정한 클로르아민의 생산 및 사용을 증진시키는데 유용한 방법 및 조성물에 대한 분명한 요구 및 유용성이 존재한다.

이 섹션에 기재된 기술은, 본원에 언급된 임의의 특허, 공보 또는 기타 정보가, 그 자체로 구체적으로 지정되지 않는 한, 본 발명에 대한 "선행기술"이라고 승인되는 것으로 의도되지 않는다. 또한, 이 섹션은 검색이 이루어지거나 37 CFR § 1.56(a)에 규정된 것과 관련 있는 다른 정보가 존재하지 않음을 의미하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

발명의 간단한 요약

본 발명의 적어도 하나의 구현예는 살생 조성물로서 사용하기 위한 안정한 소독약을 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 하기를 포함한다:

A) 시약을 제공하는 단계, B) 상기 시약의 적어도 2 개를 넓은 공간에 비동시적으로 공급하는 단계, 및 C) 모들 시약을 접촉시켜 서로 혼합되도록 하는 단계. 상기 시약은 하기를 포함한다: a) 농축된 형태의 소독약의 아민 공급원, b) 농축된 형태의 산화 할로겐 화합물, 및 c) 희석제.

아민 공급원은 클로르아민일 수 있다. 희석제는 시약의 조합의 pH를 12.5 이하로 감소시키기 위해 충분한 가성을 포함할 수 있다. 농축된 형태의 소독약의 농도는 5% - 80%의 범위일 수 있고 희석제와 혼합된 후에 0.01% - 5%로 떨어진다. 농축된 형태의 산화 할로겐 화합물의 농도는 3% - 18%의 범위 내일 수 있고 희석제와 혼합된 후에 0.01% - 3%로 떨어진다. 클로르아민 대 산화 할로겐의 몰비는 0.1 : 1 내지 10 : 1의 범위 내일 수 있다. 산화 할로겐은 염소 공급원일 수 있고 나트륨 차아염소산염일 수 있다. 소독약은 배치법, 연속적 용량 공정, 슬러그 용량 공정 및 이들의 임의 조합에 따라 생산될 수 있다.

부가적 특징 및 이점은 본원에 기재되어 있고, 하기 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다.

상세한 발명의 설명은 도면을 구체적으로 참조하여 이후에 기재되고, 여기서:
도 1은 블렌딩 라인 또는 배치법에서 넓은 공간을 사용하여 클로르아민을 생산하는 별도의 부가 방법의 도면이다.
도 2는 블렌딩 라인 또는 배치법에서 넓은 공간을 사용하여 클로르아민을 생산하는 연속적 희석 방법의 도면이다.
도 3은 블렌딩 라인 또는 배치법에서 넓은 공간을 사용하여 희석 클로르아민을 사용하는 사전의 혼합 방법의 도면이다.
도 4는 블렌딩 라인 또는 배치법에서 넓은 공간을 사용하여 클로르아민을 사용하는 사전의 혼합 및 차후의 희석 방법의 도면이다.
도 5는 희석 클로르아민을 생산하는 순차적 부가 방법의 도면이다.
그래픽으로부터 도 6의 삭제.
도 6은 클로르아민을 처리될 시스템에 도입하는 순차적인 공급 방법의 도면이다.
도 7은 클로르아민을 처리될 시스템에 도입하는 주기적 부가 방법의 도면이다.
도 8은 클로르아민을 처리될 시스템에 도입하는 교대 부가 방법의 제 1 형태의 도면이다.
도 9는 클로르아민을 처리될 시스템에 도입하는 교대 부가 방법의 제 2 형태의 도면이다.
도 10은 클로르아민을 처리될 시스템에 도입하는 교대 부가 방법의 제 3 형태의 도면이다.
도 11은 클로르아민을 처리될 시스템에 도입하는 교대 부가 방법의 제 4 형태의 도면이다.
도 12는 클로르아민을 처리될 시스템에 도입하는 교대 공급 부가 방법의 제 1 형태의 도면이다.
도 13은 클로르아민을 처리될 시스템에 도입하는 교대 공급 부가 방법의 제 2 형태의 도면이다.
도 14는 클로르아민을 처리될 시스템에 도입하는 교대 공급 부가 방법의 제 3 형태의 도면이다.
도 15는 클로르아민을 처리될 시스템에 도입하는 교대 공급 부가 방법의 제 3 형태의 도면이고, 여기서 아민 및 할로겐 성분은 도관에서 동일한 위치에서 부가된다.
도 16은 클로르아민을 처리될 시스템에 도입하는 교대 공급 부가 방법의 제 3 형태의 도면이고, 아민 및 할로겐 성분은 도관에서 동일한 위치에서 부가된다.
도 17은 클로르아민을 처리될 시스템에 도입하는 교대 공급 부가 방법 의 제 3 형태의 도면이고, 아민 및 할로겐 성분은 도관에서 동일한 위치에서 부가된다.
도 18은 클로르아민을 처리될 시스템에 도입하는 교대 공급 부가 방법의 제 3 형태의 도면이고, 아민 및 할로겐 성분은 도관에서 동일한 위치에서 부가된다.
도 19는 클로르아민을 처리될 시스템에 도입하는 교대 공급 부가 방법의 제 3 형태의 도면이고, 아민 및 할로겐 성분은 도관에서 동일한 위치에서 부가된다.
상세한 발명의 설명
하기 정의는 어떤 용어들이 본원에 사용되는지, 및 특히 청구항들이 어떻게 해석되는지를 결정하기 위해 제공된다. 정의들의 구성은 단지 편의상이며 임의의 특정한 카테고리에 정의들 중의 어느 것을 제한하려고 의도되지 않는다.
"아민 공급원"은 산화 할로겐에 의해 산화되고/되거나 할로겐화될 수 있는 암모늄 이온 및/또는 모이어티를 포함하는 임의의 무기 또는 유기 화합물을 의미한다.
"비동시적 혼합"은 별개의 기간에 걸쳐 혼합되고 그 다음 시스템에 공급되는 물질의 양 또는 농도가 변화하도록 혼합하는 것을 의미한다. 살생물제의 비동시적 혼합은 초래되는 존재하는 특정한 유기체를 사멸시키기에 이상적인 특정한 제형을 야기할 가능성이 좀더 많으며, 또한 유기체가 적응하기 어렵게 하는 동적 환경을 창출한다.
"배치 공정"은 별개의 출발시간 및 종료시간을 갖는 일정 기간에 걸쳐 유한한 수의 시약이 반응 작업에 공급되어 유한한 양의 생성물을 생산할 수 있는 화학적 공정을 의미한다.
"채널링"은 라인을 통해 흐르는 물질들의 혼합물이 밀도, 점도, 온도 또는 일부 다른 특성에 의해 분류되는 상이한 유동 층들로 분리되는 공정을 의미한다. 채널링은 혼합 라인에서 넓은 공간의 사용에 의해 방지될 수 있다.
"염소 수요"는 수중 물질에 의해 감소되거나 또는 그렇지 않으면 염소의 불활성 형태로 전환되는 염소의 양을 의미한다.
"농축된"은 물질이 희석제의 부가 없이 전달된 대로 사용되는 것을 의미한다. 나트륨 차아염소산염이 사용되는 경우, 농도는 총 이용가능한 염소로서 3-18%의 범위일 것이다. 아민 용액의 농도는 5-80%의 범위일 수 있다.
"연속적 공정"은 제한되지 않은 기간에 걸쳐 이론적으로 계속될 수 있는 진행 중인 화학적 공정을 의미하며, 여기서 시약은 연속적으로 생성물을 생산하기 위해 반응 작업에 연속적으로 공급될 수 있다. 연속적 공정 및 배치 공정은 상호 배타적이다.
"파울링"은 표면 위에 원치않는 유기 또는 무기 물질의 침착을 의미한다.
"산화 할로겐"은 비제한적으로 염소, 브롬 또는 요오드 유도체, 가장 바람직하게는 염소 또는 브롬 유도체 예컨대 차아염소산 또는 하이퍼아브롬산을 포함하는 물질의 조성물을 지닌 할로겐을 의미하며, 여기서 상기 조성물은 아민 공급원을 산화할 수 있다. "넓은 공간"은 혼합 라인에서의 영역을 의미하며, 여기서 상기 라인의 직경은 그것에 이르는 가장 큰 개별 시약 공급 라인보다 더 크며, 더 작은 직경에서 더 큰 직경으로의 이동은 유선형이 아니며, 그것에 의하여 액체가 이 영역 내로 유동하는 경우 직경의 변화는 공급 물질을 불규칙한 방식으로 혼합하고 채널링을 방지하는 소용돌이를 야기한다. 이 넓은 공간은 적절한 혼합을 가능하게 하고, 표준 도관에 비해 상이하게 기능하게 한다. 넓은 공간은 단리된 배치 탱크일 수 있다.
상기 정의 또는 본원에 다른 곳에 언급된 설명이 사전에서 통상적으로 사용되거나 본원에 참고로 포함된 출처에 언급된 (명백한 또는 내포된) 의미와 불일치되는 경우에, 본 출원 및 청구항 용어들은 특히 본원의 정의 또는 설명에 따라 해석되는 것으로 이해되며, 통상적 정의, 사전적 정의, 또는 참고로 포함되어 있는 정의를 따르지 않는다. 상기에 비추어, 용어가 사전에 의해 해석되는지, 용어가 (Wiley, John & Sons, Inc.에 의해 출판된) 커크-오트머 화학 기술 백과사전 (Kirk- Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5th Edition, (2005))에 의해 규정되는지를 오직 알 수 있는 경우에는, 이 정의는 용어가 청구항들에 규정되는 방식을 지배할 것이다.
적어도 하나의 구현예에서 클로르아민은 화학적 시약이 클로르아민의 생산을 위해 넓은 공간 내로 도입되는 공정에 의해 산출된다. 적어도 하나의 구현예에서 1 이상의 시약은 컨트롤러 디바이스, 예컨대 PLC 디바이스 또는 타이머를 통해 자동으로, 또는 수동으로 도입된다. 비제한적으로 탱크 용적, ORP, 잔여 염소, H, 온도, 및 미생물 활성을 포함하는 수많은 측정치는 시약의 유동을 규제하는데 사용될 수 있다. 넓은 공간은 이어서 처리될 공정에 연결된 도관에서 플럼된(plumbed) 넓은 구역의 형상을 취할 수 있거나, 그것은 별도의 용기, 예를 들면 탱크일 수 있다. 비제한적으로 물을 포함하는 임의의 적절한 액체인 희석제도 또한 넓은 공간으로 흐른다.
도 1-19에서는, 본 발명의 방법에 사용된 장치에 대한 수많은 배열을 보여준다. 이들 장치는 적어도 3 항목의 넓은 공간 (4)으로의 공급을 수반한다. 공급물 항목 A (1)는 농축되거나 희석된 염소 공급원, 전형적으로 나트륨 차아염소산염이다. 공급물 항목 (2)는 질소 함유 조성물인, 농축되거나 희석된 안정제 조성물이다. 질소 함유 부분은 유기 물질 또는 암모늄염일 수 있다. 염 형태는 설페이트, 브로마이드 또는 클로라이드 형태의 질소 함유 항목의 결과일 수 있다. 질소 함유 물질은 또한 암모늄 설파메이트를 포함할 수 있다. 어떤 시점에서, 공급물 항목 A (1), 공급물 항목 B (2)는 희석제 (3)와 접한다. 적어도 하나의 구현예에서 희석제는 물을 포함한다. 적어도 하나의 구현예에서 희석제는 공급물 항목 A 및 B (1, 2)의 조합의 pH를 12.5 이하로 유지시키기에 충분한 부식제를 포함한다. 부식제 부가의 다른 방법은 공급물 항목 A 및 B (1, 2)의 조합의 pH를 12.5 이하로 유지시키기 위해 할로겐 및/또는 안정제 용액에 부식제를 첨가함을 포함한다.
이제 도 1을 참조하여, 공급물 항목 A 및 B (1, 2)가 농축물로서 또는 희석된 생성물로서 부가되는 방법을 보여준다. 부가적 희석제 (3)는 부가될 수 있거나 부가되지 않을 수 있으며 또는 생성물은 배치 희석된 현장 (on-site)에 존재할 수 있다. 셋업은 상이한 성분들의 혼합을 돕기 위해 임의의 혼합기를 함유할 수 있다. 탱크에서 생산된 클로르아민은 그 다음 처리될 필요가 있는 공정 수 시스템 (7)으로 도입된다. 상기 도입은 펌프 (6)를 통해 이루어질 수 있다. 클로르아민은 넓은 공간 (4)에서 생산되며, 그 다음 처리될 필요가 있는 공정 수 시스템으로 도입된다.
이제 도 2를 참조하여, 공급물 항목 A 및 B (1, 2)가 넓은 공간 (4) 내로 도입됨으로써 연속적으로 희석되는 방법을 보여준다. 공급물 항목 A 및 B (1, 2) 및 희석제 (3)는 임의의 순서로 블렌딩될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서 모든 성분이 희석되지는 않는다. 셋업은 1 이상의 화학적 성분 및 희석제의 혼합을 돕기 위해 임의의 인-라인 또는 정적 혼합기를 함유할 수 있다. 또한, 셋업은 상이한 용액의 블렌딩을 돕기 위해 탱크에서 혼합기를 포함할 수 있다. 탱크에서 생산된 클로르아민은 그 다음 처리가 필요한 공정 수 시스템으로 도입된다.
이제 도 3을 참조하여, 공급물 항목 A 및 B (1, 2)는 농축물 또는 희석된 형태이며 탱크로 도입되기 전에 서로 혼합되는 방법을 보여준다. 셋업은 클로르아민 및 희석제의 혼합을 돕기 위해 임의의 인-라인 혼합기를 함유할 수 있다. 또한, 셋업은 상이한 용액의 블렌딩을 돕기 위해 탱크에 혼합기를 포함할 수 있다. 희석제는 별도의 스트림으로 탱크 내로 임의로 도입될 수 있다.
이제 도 4를 참조하여, 공급물 항목 A 및 B (1, 2)가 탱크로 도입되기 전에 혼합된 다음 넓은 공간 (4)에 도입되기 전에 도관에 희석제가 부가될 수 있는 방법을 보여준다. 공급물 항목 A 및 B (1, 2)는 블렌딩 전에 농축물 또는 희석된 형태일 수 있다. 셋업은 클로르아민 및 희석제의 블렌딩을 돕기 위해 임의의 인-라인 혼합기를 함유할 수 있다. 또한, 셋업은 상이한 용액의 효율적인 블렌딩을 돕기 위해 탱크에 혼합기를 포함할 수 있다.
이제 도 5를 참조하여, 공급물 항목 A 및 B (1, 2)가 희석제의 스트림에 순차적으로 부가되는 방법을 보여준다. 공급물 항목 A 및 B (1, 2)의 조합은 클로르아민의 형성을 야기하고, 그 다음 희석제와 함께 넓은 공간 (4)에 도입된다. 셋업은 화학적 성분 및 희석제의 혼합을 돕기 위해 임의의 인-라인 혼합기를 함유할 수 있다. 또한, 셋업은 상이한 용액의 효율적인 혼합을 돕기 위해 탱크에 혼합기를 포함할 수 있다.
이제 도 6-13을 참조하여, 공급물 항목 A 및 B (1, 2)가 희석된 형태 (희석제에 부가된 농축물)로 컨트롤러 디바이스, 예컨대 PLC 디바이스 또는 타이머를 통해, 또는 수동으로 동시적으로 또는 비동시적으로 조합되고, 수득한 클로르아민이 처리되는 공정으로 동시적으로 또는 비동시적으로 도입되는 방법을 보여준다. 이 방법에서, 임의의 수의 화학적 성분은 희석제 스트림으로 도입될 수 있다. 희석제는 물, 또는 화학적 성분의 희석에 적절한 임의의 다른 액체 스트림일 수 있다. 상기 방법은 유동을 조절하기 위해 밸브 (5)를 포함할 수 있다. 밸브 (5) 뒤의 실선 화살표는 연속적 유동을 도시하는 한편, 파선은 중단되거나 불연속 유동을 나타낸다.
이제 도 6을 참조하여, 공급물 항목 A 및 B (1, 2)가 연속적 방식으로 도관에 순차적으로 부가되며, 수득한 클로르아민의 처리될 공정으로의 공급이 연속적인 방법을 보여준다.
이제 도 7을 참조하여, 공급물 항목 A 및 B (1, 2)가 연속적 방식으로 도관에 순차적으로 부가되지만, 수득한 클로르아민의 처리될 공정으로의 공급이 불연속인 방법을 보여준다.
이제 도 8, 9, 10, 및 11을 참조하여, 공급물 항목 A 및 B (1, 2)가 도관에 순차적으로 부가되지만, 공급물 항목 A 또는 B 중의 하나의 부가가 주기적인 방법을 보여준다. 수득한 클로르아민의 처리될 공정으로의 공급은 연속적 또는 주기적일 수 있다.
이제 도 12 및 13을 참조하여, 공급물 항목 A 및 B (1, 2)가 도관에 순차적으로 부가되지만, 모든 화학적 성분의 부가가 주기적인 방법을 보여준다. 수득한 클로르아민의 처리될 공정으로의 공급은 연속적 또는 주기적일 수 있다.
이제 도 14, 15, 16, 17, 18, 및 19를 참조하여, 공급물 항목 A 및 B (1, 2)가 도관의 동일한 위치에 동시에 부가되며 모든 반응물의 부가가 연속적 또는 주기적일 수 있는 방법을 보여준다. 수득한 클로르아민의 처리될 공정으로의 공급은 연속적 또는 주기적일 수 있다.
본 발명의 방법은 수많은 이점을 보여주는 방식으로 클로르아민의 생산을 용이하게 한다. 상기 방법은 배치 생산을 용이하게 하며 희석 조건 하에 수행될 수 있다. 클로르아민, 안정제, 및 할로겐 성분의 양을 미세 조정하는 능력은 최적화된 화학적 사용을 통해 공정 양립가능성 및 프로그램 성능의 증대를 가능하게 한다. 적어도 하나의 구현예에서 생산은 생산된 양 및/또는 생성물 품질을 측정하는 모니터 디바이스와 커플링된다.
상기 기재된 바와 같이, 할로겐화된 아민 소독약 (예를 들면 클로르아민)의 생산은 화학적 성분으로서 아민 공급원, 산화 할로겐화된 화합물 및 희석제 (바람직하게는 물)를 이용한다. 용액의 농축 형태의 아민 공급원의 농도는 5%-80%의 범위일 수 있으며, 희석 형태의 아민 공급원의 농도는 0.01%-5%의 범위일 수 있다. 마찬가지로, 농축된 형태의 산화 할로겐화된 조성물의 농도는 3%-18%의 범위일 수 있으며, 희석 형태의 산화 할로겐화된 조성물의 농도는 0.01%-3%의 범위일 수 있다. 반응물들 사이의 블렌딩 비의 관점에서, 몰비는 0.1:1 (N:C1) 내지 10:1 (N:C1)의 범위일 수 있다. 클로르아민의 형성을 최적화하는 블렌딩 비는 시간에 대한 반응물의 유속 (상기 발명된 방법 # 1) 또는 희석제의 유속에 대한 반응물의 유속 (상기 발명된 방법 # 2)을 결정할 것이다. 블렝딩할 때 pH 조절에 대한 필요성은 다른 화학적 성분, 예를 들면 부식제 또는 산의 부가를 통해, 또는 다른 수단을 통해 달성될 수 있다.
다른 이유들 중에서, 이 발명은 파울링된 수 시스템에서 염소의 지속성이 증대되어 개선된 바이오파울링(biofouling) 조절을 가능하게 하는 안정된-염소 형태를 야기하기 때문에 선행기술에 비해 우수하다.
본 발명은 또한 클로르아민 공급 시스템의 연속적 작업을 위한 필요성을 제기한다. 또한, 클로르아민이 희석 배치식으로 생산되기 때문에 생산을 위해 요구되는 장비가 간소화되고 비싼, 양립성 물질에 대한 필요성이 감소된다. 이것은 또한 연속적 반응에서 존재하는 조절된 배치 생산의 "런어웨이 (runaway)" 반응의 위험이 없기 때문에 더 안전한 시스템을 야기한다. 상기 반응의 조절된 특성은 또한 반응 조건의 즉각적인 변화에 대응하여 정확한 용량 변화를 가능하게 한다.
클로르아민은 배치식으로 생산된 다음 처리될 시스템에 연속적으로 또는 간헐적으로 투여될 수 있다. 이 방법은 또한 통상적으로 적용되는 농도보다 훨씬 높은 농도의 충격 용량을 주기적으로 전달한 다음 차후의 처리 전에 잔여 염소가 소실되게 하는 능력을 제공한다. 그와 같은 충격 용량 레지멘으로의 클로르아민의 적용은 더욱 지속적이며 널리 분배되는 염소 잔여를 가능하게 한다. 염소의 증대된 지속성은 낮은 염소 용량에서 적절하게 조절되지 않거나 '내성' 집단으로서 발전하는 경향이 있을 수 있는 미생물학적 집단에 대해 더 우수한 조절을 가능하게 한다.
적어도 하나의 구현예에서 클로르아민은 비동시적 혼합 공정에 따라 부가된다. 예를 들면, US 특허 6,132,628 및 5,976,386과는 달리, 시약의 비동시적 혼합은 초래되는 존재하는 특정한 유기체를 사멸시키기에 이상적인 특정한 제형을 야기할 가능성이 좀더 많으며, 또한 유기체가 적응하기 어렵게 하는 동적 환경을 창출한다. 그와 같은 움직이는 표적은 더 철저한 살생 효과를 허용한다.
적어도 하나의 구현예에서 비동시적 혼합 공정은 배치 공정이다. 시약은 별개의 배치에서 제조되어 블렌딩되고 별개의 기간 동안 부가된다.
적어도 하나의 구현예에서 비동시적 혼합 공정은 연속적 공정이다. 시약의 유동은 단일 블렌딩에 연결되지 않는다. 언제라도 시약이 공급되는 것의 교체가 존재한다. 어떤 때에는 모든 시약이 공급되고 다른 때에는 시약의 일부가 공급되거나 시약이 공급되지 않는다.
적어도 하나의 구현예에서 시약의 유동은 억제되고, 처리되는 시스템으로 혼합되는 도관으로부터 직접적으로 지나가지 않는다. 대신에, 시약 유동은 적어도 일부 혼합이 일어난 다음 시약을 오직 처리될 시스템으로 이어지게 하는 탱크 또는 넓은 공간에서 일정 기간 동안 정지된다.
적어도 하나의 구현예에서, 클로르아민은 어떤 비의 아민 및 염소 (또는 브롬) 공급원의 블렌딩에 의해 생산된다. 클로르아민은 파울링된 수 시스템에서 더 지속적인 염소 잔여를 가능하게 한다. 따라서, 클로르아민을 투여하지는 않지만 2개의 반응물 (아민 공급원 또는 염소 화합물) 중의 하나만이 투여되는 것이 유익할 것인 때가 있다. 그와 같은 전략의 필요성은 여러 적용에 따라 가변적일 것이다. 예를 들면, 낮은 할로겐 소비의 가능성이 있는 조건에서, 아민 공급원 단독 (할로겐 없음)의 주기적 부가는 형성되거나 도입된 유리 차아염소산의 켄칭을 도울 것이며, 그렇게 함으로써 부식을 감소시킨다. 유리 할로겐의 최소화는 또한, 비제한적으로 강도 조제, 체류 또는 배출 조제, 사이징 (sizing) 화학물질, 형광증백제, 및 염료를 포함하는 수 시스템에 부가될 수 있는 다른 화학물질과의 개선된 양립가능성을 제공한다. 마찬가지로, 높은 할로겐 수요의 조건 하에서는, 할로겐이 염소 수요의 일부를 감소시키고 수 시스템에서 클로르아민 및 잔여 염소의 장기간 지속성을 증진시키도록 산화 할로겐을 단독 (아민 없음)으로 주기적으로 투여하는 것이 현명할 것이다.
적어도 하나의 구현예에서 미생물 제어를 위해 처리될 공정 수 시스템은 비제한적으로 다음을 포함한다: 식품 및 음료 적용 예컨대 플룸 (flume) 물 처리, 과일, 샐러드 및 채소류의 세척에서 냉각 수 시스템, 가정용 수 시스템, 보일러 수 시스템, RO 막의 바이오파울링 조절 또는 세정 시스템, 폐수 처리 시스템, 밸러스트 (ballast) 수 시스템, 및 머신 체스트 (machine chest), 헤드 박스 (head box) 물, 브로크 체스트 (broke chest), 샤워 물 등을 포함하는 종이, 티슈, 타월 및 판자 제조 공정들.
적어도 하나의 구현예에서 시약들 중의 적어도 하나의 유동은 공급 기전에 의해 지배된다. 공급 기전은 1 이상의 진단 장비 형태와 정보 전달할 수 있다. 진단 장비는 pH, 온도, 생물학적 침입의 양, 생물학적 침입의 타입, 및 1 이상의 물질의 조성물의 농도와 같은 변수의 측정치를 측정하고 전송할 수 있다. 상기 측정치는 처리되는 시스템의 임의의 일부이고/이거나 공급 라인(들)의 임의의 일부일 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서 진단 장비 형태들 중의 적어도 하나는 US 특허 7,981,679에 기재된 적어도 하나의 장비 형태이다. 적어도 하나의 구현예에서 공급 기전은 적어도 하나의 전송된 측정치의 수신에 대응하여 적어도 하나의 시약의 유동을 증가시키거나, 감소시키거나, 또는 중단하도록 구성되고 배열된다.
적어도 하나의 구현예에서 시약의 비동시적 유동은 "슬러그 용량" 전략에 따라 달성된다. 슬러그 용량에서는, 공급이 1 이상의 시약의 낮은 용량 또는 0 용량 사이에서 교호하고 그 다음 농축된 공급물을 공급한다. 예를 들면 0시간 내지 24시간으로 확장되는 24시간 기간에 걸쳐, 0시간 내지 6시간 사이의 어떤 시점에서 시스템에 어느 것도 공급되지 않으며, 그 다음 최대 6시간 동안 표백제 또는 암모늄 설페이트가 부가되며, 그 다음 최대 6시간 동안 표백제 및 암모늄 설페이트 둘 모두가 부가된다. 이러한 레지멘에서 유리 표백제 유리 암모늄 설페이트 염소 및 형성된 클로르아민의 농도는 다양하다. 슬러그 용량은 특정한 형태의 생물학적 침입의 예상된 성장 및 지속성과 일치하도록 표적화될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서 다중 슬러그 용량은 상기 시스템에 아무것도 공급되지 않는 기간 사이에 배치되어 24시간 주기마다 공급될 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서 시약의 비동시적 유동은 "연속적 용량" 전략에 따라 달성된다. 연속적 용량에서는, 일정하게 일부 시약이 상기 시스템에 공급되지만 각 시약 중의 어느 것이 그리고 얼마나 변화하는지는 모른다. 예를 들면 0시간 내지 24시간으로 확장되는 24시간 기간에 걸쳐, 0시간 내지 6시간 사이의 어떤 시점에서 모든 시약이 시스템에 공급되고, 그 다음 최대 6시간 동안 표백제만이 또는 암모늄 설페이트만이 부가되며, 그 다음 최대 6시간 동안 표백제 및 암모늄 설페이트 둘 모두가 부가된다. 이러한 레지멘에서 유리 표백제 유리 암모늄 설페이트 염소 및 형성된 클로르아민의 농도가 또한 다양하다. 게다가, 연속적 용량은 또한 특정한 형태의 생물학적 침입의 예상된 성장 및 지속성과 일치하도록 표적화될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서 표백제만 및/또는 암모늄 설페이트만의 다중 용량은 상기 시스템에 둘 모두가 공급되는 기간 사이에 배치되어 24시간 주기마다 공급될 수 있다.
이 발명이 많은 상이한 형태들로 구체화될 수 있더라도, 본 발명의 특정 바람직한 구현예들이 본원에 상세하게 기재된다. 본 개시내용은 본 발명의 원리를 예시하는 것이며, 실증된 특정한 구현예에 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 모든 특허, 특허 출원, 과학 논문, 및 본원에 언급된 임의의 다른 참조 자료는 이들 전체가 참고로 포함되어 있다. 추가로, 본 발명은 또한 본원에 기재되고 포함되어 있는 다양한 구현예들 중의 일부 또는 모두의 임의의 가능한 조합을 포함한다. 더욱이 본 발명은 또한 본원에 기재되고/되거나 포함되어 있는 다양한 구현예들 중의 하나, 일부 또는 하나만 빼고 모두가 배제된 조합을 포함한다.
상기 개시내용은 설명적이지만 완전하지는 않은 것으로 의도된다. 이 설명은 당해분야의 숙련가에게 많은 변화 및 대안을 시사한다. 모든 이들 대안 및 변화는 청구항의 범위 내에 포함되는 것으로 의도되며, 여기서 용어 "포함하는"은 "비제한적으로 포함하는"을 의미한다. 당해분야의 숙련가는 본원에 기재된 특정 구현예에 대한 다른 등가물을 인식할 수 있으며, 등가물은 또한 청구항들에 의해 포함되는 것으로 의도된다.
본원에 개시된 모든 범위 및 파라미터는 본원에 포함된 임의의 그리고 모든 하위범위, 및 종료점들 사이의 모든 수를 포함하는 것으로 이해된다. 예를 들면, "1 내지 10"으로 언급된 범위는 1의 최소값 및 10의 최대값 사이 (및 이들 값들을 포함하여) 임의의 그리고 모든 하위범위를 포함하는 것으로 간주되어야 한다; 즉, 1 또는 그 이상의 최소값으로 시작하는 모든 하위범위, (예를 들면 1 내지 6.1), 및 10 또는 그 미만의 최대값으로 종료되는 모든 하위범위 (예를 들면 2.3 내지 9.4, 3 내지 8, 4 내지 7), 및 마지막으로 상기 범위 내에 포함되는 각각의 수 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 및 10.
이것으로 본 발명의 바람직한 및 대안적인 구현예의 설명을 완료한다. 당해분야의 숙련가는 본원에 기재된 특정 구현예에 대한 다른 등가물을 인식할 수 있으며, 등가물은 본원에 첨부된 청구항들에 의해 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (11)

1. 하기를 포함하는 시약을 제공하는 단계:
   a) 농축된 형태의 소독약의 아민 공급원,
   b) 농축된 형태의 산화 할로겐 화합물, 및
   a) 희석제
   상기 시약의 적어도 2 개를 넓은 공간에 비동시적으로 공급하는 단계, 및
   모두 3 개의 시약을 접촉시켜 서로 혼합되도록 하는 단계를 포함하는, 살생 조성물로서 사용하기 위한 안정한 소독약을 제조하는 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 아민 공급원은 클로르아민인 방법.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 희석제는 시약의 조합의 pH를 12.5 이하로 감소시키기 위해 충분한 가성을 포함하는 방법.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 농축된 형태의 소독약의 농도는 5% - 80%의 범위이고 희석제와 혼합된 후에 0.01% - 5%로 떨어지는 방법.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 농축된 형태의 산화 할로겐 화합물의 농도는 3% - 18%의 범위 내이고 희석제와 혼합된 후에 0.01% - 3%로 떨어지는 방법.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 클로르아민 대 산화 할로겐의 몰비는 0.1 : 1 내지 10 : 1의 범위 내에 있는 방법.
7. 청구항 1에 있어서, 상기 산화 할로겐은 염소 공급원인 방법.
8. 청구항 1에 있어서, 상기 산화 할로겐은 나트륨 차아염소산염인 방법.
9. 청구항 1에 있어서, 상기 소독약은 배치법에 따라 생산되는 방법.
10. 청구항 1에 있어서, 상기 소독약은 연속적 용량 공정에 따라 생산되는 방법.
11. 청구항 1에 있어서, 상기 소독약은 슬러그 용량 공정에 따라 생산되는 방법.
    

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