MX2012002267A

MX2012002267A - Composiciones para el tratamiento de sistemas de agua.

Info

Publication number: MX2012002267A
Application number: MX2012002267A
Authority: MX
Inventors: Michael J Unhoch; Patricia Brown
Original assignee: Arch Chem Inc
Priority date: 2009-08-24
Filing date: 2010-08-09
Publication date: 2012-06-12
Also published as: ECSP12011742A; ZA201201340B; CL2012000455A1; EP2470009A1; US8440212B2; MX339004B; CA2771414A1; EP2470009A4; WO2011025645A1; US20130217575A1; US20110045977A1

Abstract

La presente invención se refiere al tratamiento de agua, y más específicamente al tratamiento de agua al usar una formulación estable de polihexametilen biguanida (PHMB) y una sal de zinc líquida o sólida para la aplicación y prevención de algas en sistemas de aguas recirculadas y estancadas. La invención también abarca métodos de tratamiento de agua que ya contiene PHMB.

Description

COMPOSICIONES PARA EL TRATAMIENTO DE SISTEMAS DE AGUA ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con el tratamiento de agua, y más específicamente con el tratamiento de agua utilizando una formulación estable de polihexametileno biguanida (PHMB) y una sal de zinc sólida o líquida para el tratamiento y prevención de algas en sistemas de agua de recirculación y estancamiento.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA El Polihexametileno biguanida (PHMB) es un compuesto antimicrobiano de amplio espectro y de acción rápida conocido que se utiliza en una variedad de aplicaciones que incluyen composiciones para el tratamiento de ojos y piel (Patentes Estadounidenses Nos. 7,569,212; 7,560,421), composiciones de limpieza (Patentes Estadounidenses Nos. 7,511,006; 7,501,027; 7,494,963), conservantes (Patente Estadounidense No. 7,537,776), y como un tratamiento (desinfectante) para sistemas de agua (Patente Estadounidense No. 6,710,017) .

El PHMB se utiliza como un desinfectante o conservante para matar bacterias (que incluyen Staphylococcus aureus resistentes a raeticilina (MRSA) , Salmonella, Campylobacter, y E. coli) y virus, y para controlar algas en un amplio rango de aplicaciones que incluyen preservar paños húmedos; controlar olor en textiles; prevenir contaminación microbiana en irrigación de herida y vendajes estériles; desinfección de bandejas y utensilios médicos/dentales, equipo agrícola, agua potable para animales, y superficies duras para instituciones de manipulación de alimentos y hospitales; y para desodorizar aspiradoras y baños. El PHMB se utiliza en enjuagues para manos antimicrobianos y masajes y tratamientos de filtro de aire como una alternativa al ozono. Como un conservante, se utiliza el PHMB en cosméticos, productos para el cuidado personal, suavizantes de telas, soluciones para lentes de contacto, enjuagues para manos y similares. Para aplicaciones para estanque y spa el PHMB se vende bajo la marca BAQUACIL por Arch Chemicals, Inc. (Norwalk, CT) .

Los alguicidas orgánicos a menudo se agregan a parte de un desinfectante ya sea como parte de un sistema combinado con desinfectante y/o oxidante para prevenir contaminación por algas en piscinas. El tratamiento que previene las algas más efectivo es el sulfato de cobre y/o los productos de cobre quelados . Sin embargo, el PHMB reacciona con cobre para formar un precipitado de color insoluble . Así, los productos de cobre son incompatibles con PHMB en un producto formulado y a niveles utilizados para prevenir algas en piscinas (por ejemplo, 0 - 2 ppm) . Lo que se necesita en la técnica es una composición de larga duración que prevenga las algas y que el PHMB no forme precipitados, y sea efectivo para prevenir la contaminación por algas en sistemas de agua de estancamiento o de recirculación. Se considera que la presente invención es una respuesta a esta necesidad.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN La invención se dirige a composiciones para el tratamiento de agua de recirculación o de estancamiento, que comprenden polihexametileno biguanida (PHMB) y una o más sales de zinc. Las composiciones preferiblemente contienen de 0.1 a 99.9% en peso de PHMB y de 0.1 a 95% en peso de una o más sales de zinc. Se ha descubierto inesperadamente que el PHMB y las sales de zinc no forman precipitados y han mostrado ser compatibles en una formulación así como también en la aplicación sin ningún impacto sobre la capacidad de los iones de zinc para prevenir el crecimiento de las algas y la capacidad del PHMB para controlar las bacterias.

La invención también se dirige a un método para controlar algas en un cuerpo de agua de recirculación o de estancamiento, que comprende las etapas de (1) proporcionar un cuerpo de agua de recirculación o de estancamiento que contiene PHMB; y (2) agregar una sal de zinc a una concentración de zinc final que varía de 0.1 a 5 PPM.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención se entenderá mejor a partir de la siguiente descripción detallada y los dibujos acompañantes, en los que : La Figura 1 es una gráfica que muestra la eficacia del sulfato de zinc y el PHMB contra una cepa de algas de mostaza; La Figura 2 es una gráfica que muestra la eficacia de sulfato de zinc y el PHMB contra otra cepa de algas de mostaza; La Figura 3 es una gráfica que muestra estabilidad de almacenamiento de PHMB formulado con sulfato de zinc; y La Figura 4 es una gráfica que muestra observaciones de algas en estanques que contienen diversas combinaciones de PHMB y sulfato de zinc.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN El PHMB es un desinfectante efectivo en agua para recreación, tal como piscinas y bañeras de hidromasaje, y actúa como un desinfectante polimérico libre de cloro, que es efectivo contra una amplia variedad de microorganismos, como se describe en la Patente Estadounidense No. 6,710,017. El PHMB es particularmente ventajoso para uso en estanques, bañeras de hidromasaje, y spas debido a que no es afectado por la luz solar, temperatura del agua, o fluctuaciones de pH. Adicionalmente , retiene actividad en el agua dura y no provoca estrías superficiales o pegajosidad. El PHMB es estable para un amplio rango de pH (1-11) , tiene bajas propiedades de espumación contiene cero VOCs, y está libre de formaldehído . Esta estabilidad permite a un estanque ser mantenido de forma apropiada durante largos periodos, de manera general se requiere 7-14 días antes de PHMB adicional.

Se ha mostrado que el sulfato de cobre y los compuestos de cobre quelados relacionados son muy efectivos en la prevención del crecimiento de algas en estanques, piscinas, y reservorios . Las cantidades requeridas para inducir un efecto alguicida son de manera general muy bajas, en el orden de 1 parte por millón. Sin embargo, cuando se combina con PHMB, los productos de cobre forman un precipitado indeseable en agua de estanque. Los presentes inventores han encontrado que las combinaciones de PHMB y sales de zinc no forman precipitados en las aplicaciones de agua para recreación y que tales composiciones todavía retienen propiedades alguicidas y bactericidas.

Como se indicó anteriormente, la invención se dirige a composiciones para el tratamiento de agua de recirculación o de estancamiento, que comprende polihexametileno biguanida (PHMB) y una o más sales de zinc. Cada uno de estos componentes se describe en más detalle adelante.

La polihexametileno biguanida (PHMB) puede estar presente en la composición en una forma sólida, líquida o en solución. Preferiblemente, la cantidad de PHMB sólido en la composición varía de 0.1 a 99.9% en peso, más preferiblemente de 5 a 98% en peso, y más preferiblemente de 10 a 90% en peso, todos los porcentajes en peso se basan en el peso total de la composición. Cuando se formula como un líquido o solución, la cantidad de PHMB varía de 1 a 40% en peso.

También se incluyen una o más sales de zinc solubles en agua en la composición para proporcionar una fuente de iones de zinc (Zn2+) . Las sales de zinc solubles en agua adecuadas incluyen, pero no se limitan a, monohidrato de sulfato de zinc ( ZnS04 ·?20) , heptahidrato de sulfato de zinc (ZnS04»7H20) , carbonato de zinc (ZnCQ3), nitrato de zinc (ZnN03)2), borato de zinc, hidróxido de zinc, fosfato de zinc, así como también combinaciones de estos. Una sal de zinc preferida es sulfato de zinc. La cantidad de sales de zinc en la composición preferiblemente varía de 0.1 a 95% en peso en forma sólida, más preferiblemente de 1 a 30% en peso, y más preferiblemente de 2% en peso a 25% en peso, todos los porcentajes en peso se basan en el peso total de la composición. Cuando se formula como un líquido o solución, la cantidad de sal de zinc varía de 1 a 10% en peso.

Los componentes de la composición de la invención se combinan utilizando técnicas convencionales y se pueden formar en polvos, granulos, suspensiones, comprimidos, o briquetas. En uso, 500 gramos (hechos de, por ejemplo, 400 g de PHMB y 100 g de sal de zinc) de la composición se pueden agregar inicialmente a 10,000 galones de agua de estanque seguido por adiciones semanales de 100 g por 10,000 galones de agua de estanque para mantener los niveles de PHMB y zinc necesarios para alcanzar el resultado deseado. El resultado deseado también se puede obtener al agregar 100 g de adiciones semanales del sólido o dosis inicial seguida por adiciones semanales por 10,000 galones. En una realización, la composición de la invención suministra 0.1 a 5 PPM de concentración final de iones de zinc, y preferiblemente de 0.5 a 3.0 PPM de concentración final de iones de zinc. La composición de la invención también suministra de 0.1 a 40 PPM de concentración final de PHMB, preferiblemente de 5 a 20 PPM de concentración final de PHMB, y más preferiblemente de 6 a 15 PPM de concentración final de PHMB inicialmente, y 0.1 a 5 PPM de concentración final de iones de zinc, y preferiblemente de 0.5 a 3 PPM de concentración final de iones de zinc.

Adicionalmente , el PHMB y sal de zinc se pueden aplicar como una "dosis inicial" para establecer los iones residuales de PHMB y zinc iniciales en el cuerpo de agua para recreación. Luego se puede agregar una dosis inicial, dosis diarias o semanales de la composición para actuar como una etapa de mantenimiento/ prevención para evitar crecimiento adicional de microorganismos. En una realización, una cantidad suficiente de la composición de "dosis inicial" se agrega al agua para alcanzar una concentración de PHMB de aproximadamente 10 PPM, y una concentración de ión de zinc de entre 0.2 y 2.0 PPM.

La invención también abarca métodos para controlar algas en un cuerpo de agua de recirculación o de estancamiento. Preferiblemente, los cuerpos de agua de recirculación ya incluyen PHMB en niveles que varían de hasta aproximadamente 20 PPM, y preferiblemente de 2 a 15 PPM. En el método de la invención, se agregan las sales de zinc mencionada anteriormente al agua de tal manera que los niveles de iones de zinc preferiblemente varían de 0.1 a 5.0 PPM de concentración final de iones de zinc, y más preferiblemente de 0.5 a 3 PPM de concentración final de ión de zinc. Una cantidad útil de ión de zinc es 1.5 PPM.

Las composiciones de acuerdo con la presente invención también pueden contener aditivos conocidos en la técnica de tratamiento de agua. Estos aditivos incluyen pero no se limitan a pigmentos, modificadores de índice de disolución, aglutinantes, ablandadores de agua, removedores de fosfato-, inhibidores de corrosión, modificadores de índice de disolución, oxidantes (peroxisales, percarbonatos , persulfatos, y perboratos, peróxidos) , lubricantes, sales que contienen color, biocidas, reguladores, agentes de quelación, otros alguicidas, fungicidas, agentes secuestrantes, clarificantes, enzimas, tintes, espesantes, fragancias, tensoactivos , co-solventes , biodisperantes , biopenetrantes , monoestearato de sorbitán, ácido sulfámico, propilamina diamina de sebo, cocopropilamina diamina, oleilpropilamina diaminá, cloruro de estearildimetilbencilamonio, y combinaciones de los mismos. Estos aditivos se pueden pre-mezclar con cualquiera de los componentes de la composición, y están de forma general presentes en la composición de la invención en cantidades que varían de 0.2 a 10 por ciento en peso.

Se puede utilizar la composición y método de la presente invención en cualquier sistema de agua de recirculación donde puede ocurrir infestación de algas, por ejemplo piscinas, spas, bañeras de hidromasaje, y estanques decorativos. En uso como un tratamiento para piscinas, la composición de la invención se agrega a un sistema de agua de recirculación para piscina para alcanzar los rangos de concentración deseados y demuestra un efecto sinérgico entre los ingredientes .

Los siguientes ejemplos sirven para ilustrar, pero no limitar la presente invención.

EJEMPLOS Ejemplo 1 : Eficacia de sulfato de zinc contra Algas de mostaza La eficacia de iones de zinc (en la forma de sulfato de zinc) se evalúa utilizando dos cepas de algas de mostaza naturales muy difíciles de controlar, ambas aisladas de un estanque tratado con BAQUACIL (Arch Chemicals, Norwalk, CT) . Se conducen todos los experimentos en matraces de Erlenmeyer de 125 mi que contienen 50 mi de medio de Jaworski . Para aumentar el área de superficie en los matraces cada matraz también contiene 50 6 mm de microesferas vitreas. Los matraces de prueba se iluminan utilizando una combinación incandescente y luces para crecimiento de plantas fluorescentes con 16 horas de iluminación y 8 horas de oscuridad. Se mantiene la temperatura a 80° F+/-5° F. El contenido de los frascos se cultiva sin agitación o aireación adicional. Se utiliza un mi de un cultivo de media duración en estanque para inocular los matraces de prueba a una densidad óptica de 95%T. Esto produce una concentración de aproximadamente 104 algas por mi. Se evalúa la eficacia en la presencia de y ausencia de una concentración subóptima de un desinfectante principal (PHMB) . Se mide el crecimiento ópticamente a 450 nm utilizando una celda de 1 pulgada en un Spectronic 20. Todos los experimentos utilizan cinco réplicas. Los resultados de las lecturas ópticas se promedian aritméticamente. Los resultados para las combinaciones de PHMB y sulfato de zinc se muestran en la Figura 1 (cepa Schwab) y- la Figura 2 (cepa Miami) . En las Figuras 1 y 2, las concentraciones de PHMB se mantienen a 4 PPM, y la concentración de ión de zinc se varía de 0 a 3 PPM. Se mide el tiempo durante el crecimiento y se gráfica.

Como se muestra en las Figuras 1 y 2, los iones de zinc exhiben actividad alguiestática moderada contra las dos cepas de algas. Las curvas de crecimiento exhiben patrones de respuesta de dosis clásicos. Una concentración de 2 o 3 ppm de iones de zinc reduce el crecimiento de las algas mediante aproximadamente 50%. Estos resultados muestran que el PHMB no interfiere con la actividad de ión de zinc contra las algas; así, mostrando la compatibilidad de los componentes en niveles de aplicación en una piscina.

Ejemplo 2: Compatibilidad de Formulación de PHMB y sulfato de zinc Dos niveles de sulfato de zinc (2.5% y 5.0% en peso) se formulan con 20% en peso de PHMB y se almacenan durante 3 semanas a temperatura ambiente y 54.5° C. Esta temperatura de almacenamiento acelerada muestra la compatibilidad y la estabilidad de la vida útil del PHMB cuando se formula con el sulfato de zinc. Las concentraciones de PHMB se prueban inicialmente y en intervalos de una semana durante tres semanas. Los datos se han graficadg a temperatura ambiente y a 54.5° C y se muestran en la Figura 3.

La Figura 3 muestra que cada formulación es estable a temperatura ambiente y acelerada (elevada) . Esto es inesperado debido a la incompatibilidad del cobre y otras sales de metal con PHMB incluso en las concentraciones en uso en la piscina.

Ejemplo 3: Evaluación de Nuevos Tratamientos Preventivos en los Estanques de Prueba Este estudio se lleva a cabo en estanques de prueba sin baños. El agua inicialmente se equilibra y se mantiene el balance de agua apropiado a lo largo del estudio. Cada estanque se inocula semanalmente con cultivos bacterianos,- fúngicos y de algas. Las inoculaciones con algas se preparan utilizando la metodología de adelante.

Los cultivos de algas se mantienen en garrafones de 5 litros a 22° C bajo luz fluorescente con un ciclo de 12 horas encendido/apagado. Se burbujea continuamente aire a través del medio. Los cultivos iniciales de Chlorella pyrenoidosa y Pleurochloris pyrenoidosa se mantienen en medio Kratz & Meyers y Phormidium s . , un alga azul- verde filamentosa, se mantiene en'BG-11. 150 mililitros de un inoculo combinado que contiene iguales cantidades de cada cepa se agregan semanalmente por 10,000 galones de agua. Típicamente los cultivos contienen aproximadamente 2x107 células por mililitro; por lo tanto aproximadamente 2x109 células se agregan por estanque cada semana. Sin embargo, si el tiempo permite, se determina el número actual de algas en cada muestra mediante hemocitometría, utilizando un hemocitómetro Neubauer. Cada estanque se trata químicamente utilizando el procedimiento adelante .

A. Estanque de prueba 7: Baquacil CDX + cloruro de didecil dimetil amonio (DDAC) 1. Se agrega una dosis de Desinfectante Baquacil inicial de 50 ppm (96 óz/ 10,000 galones de agua de estanque) , seguido por dosis semanales de Desinfectante Baquacil con el fin de mantener el nivel a o por encima de 30 ppm (por ejemplo 16 oz de Desinfectante elevarán el nivel aproximadamente 12.5 ppm en una piscina de 10,000 galones) . 2. El estanque recibe una dosis de oxidante Baquacil inicial de 100 ppm (1 galón/10,000 galones de agua de estanque) , luego semanalmente dosis de oxidante Baquacil de 25 ppm (1 cuarto) . 3. Se agrega Baquacil CDX a una concentración inicial de 12 ppm (es decir 16 oz . ) , seguido por adiciones semanales de 3 ppm Baquacil CDX (es decir 4 oz) 4 Se agrega una dosis inicial de 225 mi de Bardac 2250, seguido por dosis semanales de 75 mi Después de 102 días este estanque recibe una dosificación de 4.2 ppm individual de sulfato de zinc (1.5 PPM de zinc) .

B. Estanque de prueba 8: Control Baquacil CDX 1. Se agrega una dosis de Desinfectante Baquacil inicial de de 50 ppm (96 oz/ 10,000 galones de agua de estanque) , seguido por dosis semanales de Desinfectante Baquacil con el fin de mantener el nivel a o por encima de 30 ppm (por ejemplo 16 oz de Desinfectante elevarán el nivel aproximadamente 12.5 ppm en una piscina de 10,000 galones) . 2. El estanque recibe una dosis de oxidante Baquacil inicial de 100 ppm (1 galón/10,000 galones de agua de estanque) , luego semanalmente dosis de oxidante Baquacil de 25 ppm (1 cuarto) . 3. Se agrega Baquacil CDX a una concentración inicial de 12 ppm (es decir 16 pz . ) , seguido por adiciones semanales de 3 ppm Baquacil CDX (es decir 4 oz) Después de 33, 40 y 61 días del estudio el estanque recibe dosificacipnes de 4.2 ppm de sulfato de zinc (1.5 PPM de zinc) . El primero se planea. Los dos segundos son inadvertidos. No se hace ninguna dosificación para el resto del estudio.

Observaciones Visuales de Algas Se toman observaciones sobre una base diaria comercial y el estanque se clasifica utilizando la siguiente escala 0 -4. 0 = sin trazas de algas 1 = cantidades de traza 2 = parches pequeños 3 = parches grandes 4 = lados y fondo más del 25% cubierto por algas Se gráfica una compilación de los resultados y se muestran en la Figura 4. Como se muestra en la Figura 4 , los datos en lo anterior demuestran el desempeño alguiestático mejorado de ambos estanques 7 y 8 después las adicciones de sulfato de zinc.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes REIVINDICACIONES :

1. Una composición para tratar agua de recirculación o de estancamiento, que comprende: polihexametileno biguanida (PHMB) ; y Una o más sales de zinc.

2. La composición de la reivindicación 1, en donde dicho PHMB comprende de 0.1 a 99.9 por ciento en peso, con base en el peso total de dicha composición.

3. La composición de la reivindicación 1, en donde dicho PHMB comprende de 5 a 98 por ciento en peso, con base en el peso total de dicha composición.

4. La composición de la reivindicación 1, en donde dicho PHMB comprende de 10 a 90 por ciento en peso, con base en el peso total de dicha composición.

5. La composición de la reivindicación 1, en donde dicho PHMB está en forma líquida y comprende de 1 a 40 por ciento en peso, con base en el peso total de dicha composición .

6. La composición de la reivindicación 1, en donde dicha sal de zinc se selecciona del grupo que consiste de monohidrato de sulfato de zinc (ZnS04»H20) , heptahidrato de sulfato de zinc (ZnS04»7H20) , carbonato de zinc (ZnC03) , nitrato de zinc (ZnN03)2), borato de zinc, hidróxido de zinc, fosfato de zinc, y combinaciones de los mismos.

7. La composición de la reivindicación 1, en donde dicha una o más sales de zinc comprenden de 0.1 a 95 por ciento en peso, con base en el peso total de dicha composición.

8. La composición de la reivindicación 1, en donde dicha una o más sales de zinc comprenden de 1 a 30 por ciento en peso, con base en el peso total de dicha composición.

3. La composición de la reivindicación 1, en donde dicha una o más sales de zinc comprenden de 2 a 25 por ciento en peso, con base en el peso total de dicha composición.

10. La composición de la reivindicación 1, en donde dichas sales de zinc están en forma líquida o en solución y comprende hasta 10 por ciento en peso, con base en el peso total de dicha composición.

11. Un método para controlar algas en un cuerpo de agua de recirculación o de estancamiento, que comprende las etapas de: proporcionar un cuerpo de agua de recirculación o de estancamiento que contiene PHMB; y agregar una sal de zinc.

12. El método de la reivindicación 11, en donde dicha sal de zinc se selecciona del grupo que consiste de monohidrato de sulfato de zinc (ZnS04«H20) , heptahidrato de sulfato de zinc (ZnS04«7H20) , carbonato de zinc (ZnC03) , nitrato de zinc (ZnN03)2), borato de zinc, hidróxido de zinc, fosfato de zinc, y combinaciones de los mismos.

13. El método de la reivindicación 11, en donde dicha etapa de agregar comprende agregar dicha sal de zinc para establecer una concentración de ión de zinc final de entre 0.1 y 5 PPM.

14. El método de la reivindicación 11, en donde dicha etapa de agregar comprende agregar dicha sal de zinc para establecer la concentración de ión de zinc final de entre 0.5 y 3.0 PPM.

15. El método de la reivindicación 11, en donde dicho PHMB está presente en dicho cuerpo de agua de recirculación o de estancamiento en una concentración de hasta 20 PPM.

16. El método de la reivindicación 15, en donde dicha concentración de PHMB varía de 2 a 15 PPM.