NO176172B - Fremgangsmåte for regulering av bioforurensning i et vandig system - Google Patents

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

Oppfinnelsens område

Foreliggende oppfinnelse angår en ny metode for hovedsakelig eliminering av hovedårsaken til bioforurensning i et vandig system, i særdeleshet de systemer som resirkulerer vann for kjøleformål, slik som f.eks. vannkjøletårn, luftkondisjoneringssystemer og lignende.

Beskrivelse av kjent teknikk

Biologisk forurensning av sirkulerende kjølevann-systemer er et vanlig problem resulterende fra utstrakt vekst og utvikling av forskjellige typer av enkle livsformer (f.eks. mikroorganismer slik som alger, bakterier og fungi). Sirkulerende kjølevannssystemer er glimrende steder for inkubering og vekst av biologiske organismer fordi slike systemer inneholder næringsmidler (typisk organisk forurensning) fra luften som trekkes inn i systemet og fra organiske materialer som natur-lig oppstår i vannet. I tillegg er vanntemperaturen i kjøle-tårn tilstrekkelig varmt til å tilveiebringe ideelle inkuber-ingsomgivelser. Biologisk vekst kan forurense rørledninger, øke vannsirkulasjonskostnadene, forårsake og/eller akselerere korrosjon av metall, angripe tre og vesentlig redusere varme-overføring og derved bidra til redusert effektivitet av kjøle-tårnsystemet.

Vanlige former for mikroorganismer som finnes i et kjøletårnsystem innbefatter alger, slimdannende fungi og bakterier, treødeleggende organismer og sulfatreduserende organismer sammen med mange andre former av bakterier som har liten eller ingen effekt på kjøletårneffektiviteten.

Det er generelt ønskelig at et biocid oppfyller følg-ende kriterier: 1) bredtdrepende spektrum - midlet skal være effektivt ovenfor et vidt antall mikroorganismer, slik som f.eks. alger, bakterier, fungi, mugg og andre vannlevende organismer; 2) hurtig destruksjonshastighet; 3) lav pris; 4) anvendbar i vide pH-områder; 5) ikke-korrosiv ovenfor metaller og tre; 6) forenlig med de vanlig anvendte kjølevannbehand-lingskjemikalier, slik som skjellinhiberende midler og korrosjonsinhibitorer; 7) være upåvirket av organiske forurensninger eller nitrogenforbindelser i vannresirkulasjons-systemet;

8) enkel håndtering og påføring; og

9) være i stand til og godkjennes av lokale og

statlige myndigheter.

Biocider kan oppdeles i to hovedklassifikasjoner: ikke-oksyderende og oksyderende biocider. Generelt virker de ikke-oksyderende biocider primært ved å forandre permeabili-teten av celleveggene av mikroorganismene og interferere med deres biologiske prosesser. Vanlige ikke-oksyderende biocider innbefatter organo-svovelforbindelser, kvartære ammoniumsal-ter, klorerte fenoler og tunge metallforbindelser.

Oksyderende biocider forårsaker irreversibel oksyda-sjon/hydrolyse av proteingrupper i mikroorganismen og av poly-sakkaridene som binder mikroorganismene til overflatene av kjøletårnutstyret. Resultatet av denne prosess er et tap av normal enzymaktivitet og celledød.

Oksyderende biocider som hittil er blitt foreslått for anvendelse i kjølevann innbefatter: 1) klor; 2) brom; 3) klorisocyanurater; 4) klordioksyd; 5) hypokloritter; 6) bromklorid- og bromklorblandinger; 7) l-brom-3-klor-5,5-dimetylhydantoin ("BCDMH")

Hvert av disse vanlige biocider vil bli kort disku-tert.

(1) Klor. Klor er sannsynligvis det mest vanlige biocid ved anvendelse for kjøletårnbehandling. Det er generelt et glimrende algicid og baktericid, selv om enkelte stammer av bakterier kan utvikle kjemisk resistens ovenfor klor. Ofte må klor anvendes i et sjokkbehandlingssystem for å tilveiebringe god biocidyteevne. Gasskloreringsutstyr er kostbart og krever generelt en relativt stor kapitalinvestering. Normale bruks-nivåer må dramatisk økes for å opprettholde effektivitet når kjølevannet er blitt forurenset med hydrokarboner, ammoniakk og organisk materiale.

Store klorkonsentrasjoner har en ugunstig effekt på kjøletårntre. Klor er også tilbøyelig til å nedsette pH ved dets dannelse av HC1 i vann. Klor blir mindre effektivt som et biocid over ca. pH 8,0 - 8,5 og blir korrosivt under pH 6,5. Klor er en tung, grønngul gass med en kvelende lukt. Den krever solide og uhåndterlige stålsylindre under trykk for å bli transportert. Den nylig industrielle bekymring vedrørende industrilekkasjer og sikkerhet, har gjort håndtering av klor-sylindre ytterligere mer suspekt.

(2) Brom. Væskeformig brom har også blitt anvendt ved behandling av bioforurensede kjøletårn. Brom har imidlertid ikke oppnådd utstrakt kommersiell godkjenning, tilsynelat-ende pga. håndteringsvanskeligheter og kostnaden ved bromer-ingsutstyret, så vel som dets lave løselighet i H20

(3,43 g/100 g vann @ 30 °C).

Damptrykk av brom:

(3) Klordioksvd. Klordioksyd er vanligvis klassifi-sert som et oksyderende biocid selv om dets drepingsmekanisme ikke er oksydativ. Det er mer effektivt ved høyere pH eller i nitrogen eller organisk forurensede systemer enn klor. Fordi det er en ustabil forbindelse, dannes det vanligvis på stedet med spesialutstyr. Det er også mere kostbart enn klor. (4) Klorisocvanurater. Klorisocyanurater er lett håndterbare pulverformede forbindelser som hydrolyseres i vann for langsomt å frigi klor og cyanursyre. Imidlertid lider de av alle de ulempene som klor er beheftet med ved pH-effektivitetsområder og utviser potensielle korrosjons-problemer. (5) Hypokloritter. Natrium- og kalsiumhypokloritter fungerer på stort sett samme.måte som klorgass, men foreligger i en lettere håndterbar form. Imidlertid har hypoklorittene alle de ulemper som utvises av klor pluss en høyere pris. Disse produkter er også tilbøyelig til å øke pH ved dannelse av metallhydroksyder og ytterligere reagenser må tilsettes for å oppnå kontroll. Det foreligger også en viss bekymring for hurtig gassdanneise når produkt tilsettes til vann. Væskeformige hypokloritter lider også av raske dekomponeringsgrader av aktivt middel pga. at de er ustabile. (6) Bromklorid- og bromklorblandinqer. Bromklorid, tilgjengelig bare som væske under trykk, har opparbeidet seg en viss fordel som biocid. Det hydrolyseres fullstendig i for-tynnede og vandige løsninger til hydrobromsyre (HOBr) og salt-syre (HC1). Hydrobromsyren er et effektivt, kraftig biocid for alger og bakterier. Bromklorid har generelt ikke vært fremmet for anvendelse på industrielle resirkulerende kjøletårn pga. den høye pris på mateutstyr og tilbehør. Blandinger av brom og klor er også blitt undersøkt som biocider. Slike blandinger kan tilføres som en væske/gassblanding eller i form av natriumhypokloritt og natriumhypobromitt. Det er blitt rappor-tert at en brom/klorblanding utviser større biocidaktivitet enn brom eller klor alene. Kostnadene ved håndtering, så vel som sikkerhetsproblemene involvert med slike blandinger, har forhindret deres utstrakte bruk. (7) BCDMH. BCDMH tjener som et glimrende biocid i resirkulerende kjøletårn og andre vannsystemer. Dets faste form gjør det lett å håndtere og senere opprenses, og dets dominerende bruk av bromkjemi gjør det meget effektivt hvor klor ikke er effektiv. Imidlertid er det visse tilstander hvori BCDMH har sine begrensninger. Produktet har lav løselig-het i kaldt vann, krever spesialisert mateutstyr for å opti-malisere produktoppløsning og krever høytrykks- eller kostbare valg med hensyn til utstyr for store anvendelsesområder.

Diskusjon om bromkjemien

Vandig brom har vist seg å være et meget effektivt biocid, i særdeleshet under alkaliske (høy pH) og tilstander med høy nitrogenkonsentrasjon. En kort diskusjon om den invol-

verte kjemi er som følger:

A. Brom og klor hydrolyserer i vann i henhold til følg-ende:

Underbromsyrling (HOBr) og underklorsyrling (H0C1) er

de aktive biocider.

B. Under alkaliske betingelser oppstår følgende reak-sj oner:

Både HOBr og H0C1 er mange ganger mere effektive biocider enn deres motparter OBr" + 0C1"-

Tabell 1 viser de relative konsentrasjoner av under-halogensyrlingene som en funksjon av pH.

C. Brom og klor avviker også i deres reaksjoner med nitrogenforbindelser. Begge danner halogenaminer (bromaminer og kloraminer) i henhold til følgende reaksjoner:

Kloraminer er meget dårlige biocider i forhold til underklorsyrling. Bromaminer er på den annen side kjent for å være praktisk talt like effektive som underbromsyrling. En ytterligere fordel med hensyn til de miljømessige avfalls-problemer er at restbromaminer har en halveringstid målt i minutter sammenlignet med mange timer for kloramin.

Morton beskriver i US-patentskrift 3 152 073 anvendelse av tetrametylammoniumklordibromid ved sterilisering av vann. Morton beskriver enn videre et vidt utall av tetraalkyl-ammoniumpolyhalogenider som inneholder alkylgrupper med seks eller færre karbonatomer og antyder at disse kan anvendes som enkle reåktanter, direkte tilsatt til vann for å oppnå sterilisering . Det er nå funnet at i realiteten er mange av Morton's forbindelser ikke tilstrekkelig løselige i vann for anvendelse av den beskrevne metoden.

Gannon et al. beskriver i US-patentsøknad 048 902 innlevert 20. april 1987, vannsteriliseringspreparater og metoder under anvendelse av tetrasubstituerte ammoniumperhalogenider og visse trisubstituerte aminhydrotribromider. Anvendeligheten av disse preparater og metoder er blitt forhindret på grunn av den dårlige vannløselighet av forbindelsene.

Et hovedmål med foreliggende oppfinnelse er følgelig en tilveiebringelse av en metode for vannbehandling innbefattende anvendelse av et nytt biologisk regulerende middel, eller biocid som utviser særegne kvaliteter sammenlignet med andre tilgjengelige biocider.

Et annet mål er å tilveiebringe en metode av den beskrevne karakter som unngår ulempene med de kjente midler.

Et ytterligere mål er å tilveiebringe en metode av den beskrevne karakter som anvender en ny stabil, vannløselig kilde for brom.

Sammendrag av oppfinnelsen

De foregående og andre mål, fordeler og trekk, kan oppnås med en ny metode for behandling av bioforurensende problemer forbundet med resirkulerende vann og andre vandige systemer innbefattende behandling av vandige systemer ved inn-føring av en biocideffektiv mengde av et vannløselig organisk ammoniumperhalogenid av formelen:

hvori Rx og R2 uavhengig er hydrogen, hydroksyetyl, alkyl, cyklisk alkyl, (alfa, omega)-alkyl, alkyleter, polyeter, heterocyklisk ring-substituert alkyl og halogenert alkyl; X er klor, brom eller jod; n er 2

til 6; og bare en av Rx og R2 kan være hydrogen,

inn i systemet med en hyppighet, varighet og konsentrasjon tilstrekkelig til å regulere bioforurensning i systemet. Fortrinnsvis innføres perhalogenidet i mengder tilstrekkelig til å drepe bioforurensende mikroorganismer ved filmdannende overflater av systemet og deretter å opprettholde konsentrasjonen av organisk ammoniumperhalogenid ved et nivå tilstrekkelig til å redusere vesentlig gjenvekst av slike mikroorganismer ved slike overflater. Fortrinnsvis tilveiebringes det organiske ammoniumperhalogenid ved et daglig nivå på minst 2,226 g pr. 3 785 liter (0,005 pund pr. 1000 gallons) vann i systemet.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSESFORM

Ved foreliggende oppfinnelse er det blitt funnet at organiske ammoniumperhalogenider effektivt regulerer bakterievekst i kjøletårn, vannresirkulasjons- og andre vandige systemer. Ved foreliggende metode kan reduksjon av behand-lingskostnader (sammenlignet med kjente biocide midler) oppnås. Pga. arten av vannkjøletårn og resirkulerende systemer i forhold til vekstmiljøet for mikroorganismer er det nødvendig å tilveiebringe en metode for behandling av det resirkulerende vann som, på den ene side, dreper mikroorganismer som adhererer til veggene og andre strukturer av systemet og, på den annen side, hovedsakelig reduserer muligheten for mikroor-ganismegjenvekst.

Følgelig innbefatter metoden ifølge oppfinnelsen behandling av vandige systemer ved innføring av en biocideffektiv mengde av et vannløselig mono- eller di-substituert ammoniumperhalogenid av formelen:

hvori Rx og R2 uavhengig er hydrogen, hydroksyetyl, alkyl, cyklisk alkyl, (alfa, omega)-alkyl, alkyleter, polyeter, heterocyklisk ring-substituert alkyl og halogenert alkyl; X er klor, brom eller jod; n er 2

til 6; og bare en av Rx og R2 kan være hydrogen,

i vannet i en hyppighet, varighet og konsentrasjon tilstrekkelig til å regulere bioforurensning i systemet.

Fortrinnsvis innføres perhalogenidet i mengder tilstrekkelig til å drepe bioforurensende mikroorganismer ved filmdannende overflater av systemet og deretter å opprettholde konsentrasjonen av organisk ammoniumperhalogenid ved et nivå tilstrekkelig til å redusere hovedsakelig gjenvekst av slike mikroorganismer ved slike overflater.

De vannløselige organiske ammoniumperhalogenider som er anvendbare ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er beskrevet i US-patentsøknad 211 362 med tittel WATER SOLUBLE ORGANIC AMMONIUM PERHALIDES, av Favstritsky.

Løseligheten og brominnholdet av forbindelsene av-henger av massen og arten av substituentene. De mest foretrukne substituenter er R1= hydroksyetyl, Cx til C8-alkylgrupper og R2 = hydrogen, hydroksyetyl eller Cx til C8-alkylgrupper.

Generelt er forbindelsene, anvendt i henhold til metoden ifølge oppfinnelsen, mono- og di-substituerte perhalogenider hvori X kan være klor eller jod. Det foretrekkes imidlertid å anvende forbindelser hvori X er brom, dvs. perbromider av formelen R1R2NH2-Br3.

Spesifikt stabile, vannløselige perhalogenider som er anvendbare ved metoden ifølge oppfinnelsen innbefatter etanolammoniumperbromid, propylammoniumperbromid, dietanolammoniumperbromid, butylammoniumperbromid, metyletanolammoniumper-bromid, etyletanolammoniumperbromid, heksylammoniumperbromid-oktylammoniumperbromid, dipropylammoniumperbromid, dibutylam-moniumperbromid, dietylammoniumperbromid, 1,6-heksandiammon-iumperbromid, så vel som de tilsvarende klor- og jod-di-bromider.

Etanolammoniumperbromid, HO-C2H4-NH3Br3, er det foretrukne vannløselige organiske ammoniumperhalogenid ifølge oppfinnelsen.

Brom er den aktive biocide art i organiske ammonium-perbromider. Det danner HOBr i massevannsystemet for å tjene som det primære biocid. Det særpregne ved disse forbindelser er at den organiske bærer tjener som en oppløser, som mulig-gjør mer brom i vannet til å tjene som et biocid. Det dannede kompleks reduserer også damptrykk, sterkt korrosive og tok-siske damper og reduserer alvorlige hudkontaktforbrenninger som eksisterer med brom alene. Kombinasjonen av HBr tjener som en pH-stabilisator i det resirkulerende system. Dette hjelper til å holde vanntilstanden mer gunstig (dvs. lavere pH) for dannelse av det mere effektive biocide produkt HOBr. (Basiske betingelser fører til OBr-dannelse som er et mindre effektivt biocid).

Metoden ifølge oppfinnelsen innbefatter anvendelsen av organiske ammoniumperhalogenider som biocide midler for selektiv regulering av bakterievekst i kjøletårn og vannresirkulerende systemer. Typisk kan organiske ammoniumperhalogenider pumpes inn i det resirkulerende vann i systemet eller enkelt innføres i oppmålte mengder for hånd i systemet.

Pga. deres, glimrende vannløselighet kan organiske ammoniumperhalogenider føres inn i systemer på en relativt enkel måte. Det er nødvendig å inkorporere forenlige konstruk-sjonsmaterialer i matesystemet med organisk ammoniumperhalogenider pga. deres sterke oksyderende natur. Materialer, slik som konstruksjonsplast, kan hensiktsmessig anvendes. Det følg-ende utstyr er velkjent, er billig og kommersielt anvendelig for tilsetning av væskeformige biocide produkter.

1. Væskedoseringspumpe 4. Tyngdekraftmating

2. Avledere 5. Inndrypp

3. Enkel uthelling av flaske 6. Spray

Produkter slik som dipropylammoniumperbromid, di-butylammoniumperbromid og dietylammoniumperbromid, som er del-vis løselige i vann eller er løselige faste materialer, kan mates med de samme metoder, men krever en ytterligere oppløs-ningstid før bruk.

Automatiserte kontrollsystemer som måler bromrester kan også inkorporeres med dette produkt til en meget nøyaktig kontrollmating innen spesifikke restområder. Midlet kan mates i hovedvannet eller i en sidestrøm.

Eksempelvis er reaksjonen av etanolammoniumperbromid i vann som følger:

Organiske ammoniumperhalogenider utviser:

1) Glimrende levetids-stabilitet; 2) Enkel dispergerbarhet og løselighet i vann; 3) Enkel bruk med kommersielt tilgjengelige plasthodepumper og avledere og annet lav-kostutstyr.

I alle tilfeller virker nærværet av organiske ammoniumperhalogenider i resirkulerende vann som et effektivt bio-cidmiddel for kontroll av vekst av forskjellige bakterier på overflaten av de resirkulerende vannsystemer.

Mengden av tilsatt organisk ammoniumperhalogenid som er nødvendig for riktig bakterievekstkontroll er avhengig av et utall faktorer, blant hvilke er innbefattet volumet av det resirkulerende system og temperaturen og pH på vannet deri, lokaliseringen av systemet (dvs. om systemet er lokalisert i et område hvori bakterienæringsmidler lett kan trenge inn i systemet), kvaliteten av kompensasjonsvannet og mengden av bakterievekst tilstedeværende ved det tidspunkt behandlingen startes.

For et nytt resirkulerende system kan man således lett kontrollere bakterievekst ved enkel tilsetning av en mengde av organisk ammoniumperhalogenid til vannet og obser-vere resultatene. Hvis det således etter et tidsrom observeres oppbygging av alger, bakterier, etc, skal mengden av organiske ammoniumperhalogenider økes. Hvis det ikke er noen slik oppbygging, kan mengden av tilsatt organisk ammoniumperhalogenid reduseres inntil en akkumulering av bakterier observeres, ved hvilket tidspunkt nivået av organisk ammoniumperhalogenid kan økes. Gjennom en serie av "prøv og feil"-tester kan således den foretrukne mengde av organisk ammoniumperhalogenid, som trengs for biomassekontroll for ethvert system, lett bestemmes.

Generelt tilveiebringes organisk ammoniumperhalogenid i tilstrekkelig mengde slik at minst 2,27 g middel tilveiebringes daglig pr. 3 785 1 vann i systemet. Ved bestemmelse av den riktige mengde av organisk ammoniumperhalogenid som skal anvendes, fastlegges først systemvolumet. Når det gjelder et åpent resirkulerende vannsystem, beregnes systemvolum normalt basert på mengden vanninnhold pluss daglig kompensasjon for fordampningstap og daglig nedtapping. Så snart det totale volum er bestemt, kan nivået av det egnede middel velges, hvor det sluttelige nivå optimaliseres på trinnvis basis på den beskrevne måte.

Fortrinnsvis tilveiebringes det organiske ammoniumperhalogenid til et nivå som ligger i området på ca. 45,4 g til 54,4 g pr 3 785 1 pr. dag. Fordelene med foreliggende oppfinnelse kan oppnås med større mengder av middel (f.eks. ved nivåer så høye som 272 g pr. 3 785 1 vann eller høyere) selv om slike høyere mengder typisk bare er nødvendig hvor systemet er relativt skittent, og da bare i en relativt kort periode (f.eks. noen få dager til noen få uker).

Organisk ammoniumperhalogenid kan også tilføres meget effektivt på sjokkbasis. Typiske anbefalinger er å mate produktet i en times intervaller, 2 til 3 ganger pr. dag. Hoved-formålet med sjokkmating er å anvende mindre kjemikalie mens det opprettholdes et stadig avtagende bioantall. Organiske ammoniumperhalogenider kan tilveiebringes i en hastighet som ligger i området på 272 g til 3,26 kg pr. t pr. 3 785 1 pr. min av strømmende vann. Om behov, kan nivåer være så høye som 16,32 kg/t pr. 3 785 1 pr. min.

Vanligvis reguleres bioforurensning ved bibeholdelse av et målbart resthalogen i det resirkulerende vann (hele dagen eller for sjokkintervall) og uten fullstendig destruk-sjon av alle mikroorganismer i hovedvannfasen.

Ulik andre vannbehandlingsomgivelser, slik som svømmebassenger og lignende, er den biocide effektivitet i kjøletårn og vannresirkulerende systemer ikke avhengig av en full-stendig biologisk avliving av alle mikroorganismer som eksisterer innen det resirkulerende vann. I kjøletårn og vannresirkulerende systemer er det derimot blitt funnet i henhold til oppfinnelsen at det bare er nødvendig å hovedsakelig av-live de mikroorganismer som adhererer til veggene og andre filmdannende strukturelle overflater av systemet. Så snart slike lokaliserte organismer er avlivet, er det totale mikro-organismeantall i det resirkulerende vann hovedsakelig irrele-vant overfor effektiviteten av vannbehandlingsmetoden, dvs. at så lenge som mikroorganismene er i sirkulasjon i systemet (dvs. ikke adhererende til veggene eller andre strukturelle overflater av systemet), er det ingen påvisbar ødeleggende effekt på varmevekslingskapasiteten av systemet.

Den nye metoden ifølge oppfinnelsen har således ikke som mål en fullstendig utryddelse av alle mikroorganismer fra det resirkulerende vann, men er derimot beregnet på å fjerne mikroorganismevekst og biofilm fra overflatene av det resirkulerende vannsystemet. Uttrykket "biocideffektiv", som anvendt her, skal således forstås til å angå det selektive angrep på biofilmdannende organismer lokalisert ved systemoverflater, men skal ikke forstås å bety hovedsakelig eliminering av mikroorganismer i hovedvannfasen.

Andre anvendelsesområder for fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen innbefatter desinfisering og annen biologisk kontroll av vannsystemer innen industri og hos forbruker, som følger: Industrielle anvendelsesområder Resirkulerende kjølevann

Gj ennomgående kj ølevann

Avvann

Bryggeripasteuriseringsvann Luftvaskingsvann

Fordampende kjølevann

Luftskrubbersystemer

Fuktighetssystemer

Olj efeltinj eksj onsvann

Dam- og lagunevann

Avfettingsdesinfiseringsmidler

Lukket kjølevannssystem

Desinfisering av overrislingssystemer Desinfisering av metallbearbeidelsessystemer Desinfisering av næringsmiddelanlegg Bleking - masse og papir

Tekstil

Metalletsing

Metallekstraksjon

Forbrukeranvendelsesområder Toalettskål-rensere/desinfiseringsmidler Rensere/desinfiseringsmidler for harde overflater Luftkondisj oneringspannevann

Dekorativt fontenevann

Stein & mørtelrensere

Blekemiddelpreparater

Oppvaskmaskinformuleringer Vaskeformuleringer

Badebasseng-biokontroll/desinfisering Biokontroll/desinfisering av kurbad & varmt bad

Uttrykket "vandig system" som anvendt her omfatter således alle slike systemer.

Etanolammoniumperbromid og andre organiske ammonium-perbromider kan anvendes i forskjellige former for å oppfylle de forskjellige anvendelseskriterier. Eksempelvis gir fortyn-ning med variable mengder av vann, baser, syrer, overflate-aktive midler, salter, etc. og andre løsningsmidler, sær-pregede karakteristika til produktet for å bevirke et lavere damptrykk, redusere styrke, gjøre det lettere å håndtere og stabilisere.

I tillegg kan de stabiliserte vandige løsninger, av den type som er beskrevet i den samtidige søknad fra Favstritsky, også anvendes. Når således det tilsvarende mono-eller di-substituerte ammoniumhydrohalogenid, R1R2NH2X, hvori Rx, R2 og X er som tidligere definert, blandes i vandig løsning med ett mol brom, erholdes stabiliserte vandige perbromidpre-parater. Holdbarhetsstabiliteten av slike vandige løsninger kan også økes ved å erstatte en del av hydrohalogenidet med et alkalimetall eller ammoniumbromidstabiliserende salt, spesielt natriumbromid eller ammoniumbromid. Fortrinnsvis er forholdet mellom hydrohalogenid og annet salt 1:1.

Midlene ifølge oppfinnelsen kan også blandes med andre aktive midler slik som algicider, fungicider, korrosjonsinhibitorer, skjellinhibitorer, ikke-oksyderende biocider og andre forenlige produkter som vil bevirke større funk-sjonalitet til produktet. Hvis de er løselige med midlene ifølge oppfinnelsen, kan slike andre additiver inkorporeres i samme matesystem. Uløselige produkter kan mates på en separat måte, eller andre additiver kan inkorporeres for å øke løse-ligheten.

EKSPERIMENTELLE BESTEMMELSER

For å fastslå effektiviteten av organiske ammoniumperhalogenider som vannbehandlingsbiocider, biocide midler, er en serie av tester blitt utført. Disse tester dokumenterer anvendelsen av organiske ammoniumperhalogenider i et utall av kjøletårn og vannresirkulasjonssystemer av forskjellige størr-elser og typer. Hvor det var praktisk er testene blitt utført på lignende kjøletårnsystem under anvendelse av BCDMH som et biocid, slik at en sammenligning av den biocide effektivitet med dette kjente biocid kunne foretas.

Andre tester sammenligner den biocide effektivitet av familien av perbromider overfor forskjellige organismer. P. aeruqinosa er den primære bakterie av betydning i resirkulerende systemer. Etanolammoniumperbromid utviste 100 % avliving ovenfor P. aeruqinosa i løpet av 5 minutter @ 0,6 ppm Cl2. Dataene er angitt i tabell 2 og 3 for etanolammoniumbromid ("EAPB"); propylammoniumperbromid ("PAPB"); og dietanolammoniumperbromid ("DEAPB").

Effektiviteten av de organiske ammoniumperhalogenider ifølge oppfinnelsen er blitt demonstrert ved følgende eksempler:

Eksempel 1

Kjøletårn 1

Enkelt kjøletårn

Dette tårn var regulert ved et lavt nivå av BCDMH-mating. EAPB ble sjokkmatet (dvs. tilsetning av høy dose av produkt og avbrytelse for å tillate at biocidet fikk utføre dets jobb) periodevis over en 8-timers dag. Alt totalt halogen ble påvist, basert på tilført mengde og teoretisk forventet. Dataene er angitt i tabell 4.

Systemet renset all biomasse og slam ut, basert på høynivåmat-ing og viste at EAPB er meget effektivt som et hurtig sjokk-middel såvel som å være fullstendig blandbart i vann. Bromrester ble utviklet i vann i henhold til dets teoretiske "be-lastning" av oksyderende halogen, og utbyttet var meget nær opptil den forventede mengde. Med hensyn til dets mikrobiologiske effektivitet, er den som avleveres av brom ikke skillbar fra den som er avledet fra uorganiske kilder. Det er ingen interferens i effektivitet fra de organiske bærere ved bruks-konsentrasjonsfortynninger.

Konsentrasjonene av produkt som er nødvendig for effektiv anvendelse må bestemmes fra prosent tilgjengelig brom og kjennskap til halogenbehovet i systemet. Generelt vil en konsentrasjon på en ppm fritt restbrom desinfisere (dvs. av-live 99,9 % i løpet av 10 minutter) laboratoriestammer av Pseudomonas aeruqinosa. Imidlertid anbefales kontinuerlig dosering på en til tre ppm fritt restbrom for anvendelser hvori det er en konstant tilstrømningskilde av mikroorganismer, eller i systemer hvori biofilmer er dominerende. Slam-doseringsbehandlingsprotokoller er spesielt effektive i pro-blemfylte systemer, og vannløseligheten av produkt muliggjør hensiktsmessig anvendelse. Fem ppm fri restbromslamdoser i 1-2 timer pr. dag anbefales.

Basert på denne test ble det observert at:

1) EAPB er en effektiv kilde for brom, alt brom innført i systemet kunne utnyttes pga. dets glimrende vannløselighet. 2) EAPB kunne lett utleveres med væskepumper, vanlig anvendt i industrien, og en stabil rest vil bli opprettholdt basert på kjøletårnstørrelse så vel som systembehov. Ingen problemer ble observert pga. det svake damptrykk produktet utviser. 3) EAPB har også den fordel at det er meget effektivt som en sjokkbehandling. 4) Ved til og med de ekstreme nivåer som ble utført ved denne test var ingen skumming fra aminet synlig.

Eksempel 2

Kjøletårn 2

Kjemisk anleggstårn:

Dette tårn var tidligere blitt behandlet med BCDMH med ca. 5,22 kg produkt pr. dag og en tilfeldig rest Cl2-kontroll på 1,3 til 2,5 ppm (1 ppm BCDMH har en rådose på 0,55 ppm aktivt Cl2). Dette høye Cl-nivå kunne føre til utstrakt korrosjon så vel som overdose av biocid. EAPB regulerte systemet nøyaktig til 0,05 til 0,4 ppm i løpet av dets 6-ukers forsøk ved en mating på 6,1 # eller 1,52 1 produkt pr. dag (1 ppm etanolammoniumperbromid har en rådose på 0,181 aktivt Cl2). BCDMH-kontrollen var 1,7 ml/år for myke stålbrikker. Dataene er angitt i tabell 5 og 6.

En andre test ble utført på slutten av forsøket for å øke matingen av EAPB, og en forøket biokontroll ble oppnådd som forventet, som vist i tabell 7. Koloniantall (antall bakterier/ml) ble bestemt under anvendelse av "Selecticult dip slide culture"-test, en kommersielt tilgjengelig test for overvåking og bestemming av mikrobiologiske densiteter i industrivæsker.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for regulering av bioforurensning i et vandig system, karakterisert ved trinnene: innføring av et vannløselig organisk ammoniumperhalogenid av formelen: hvori R-l og R2 uavhengig er hydrogen, hydroksyetyl, alkyl, cyklisk alkyl, (alfa, omega)-alkyl, alkyleter, polyeter, heterocyklisk ring-substituert alkyl og halogenert alkyl; X er klor, brom eller jod; n er 2 til 6; og bare en av Rx og R2 kan være hydrogen, inn i systemet med en hyppighet, varighet og konsentrasjon tilstrekkelig til å kontrollere bioforurensning i systemet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at X er brom.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at Rj er valgt fra hydrogen, hydroksyetyl og C^g-alkyl og R2 er valgt fra gruppen be-stående av hydroksyetyl og C-^g-alkyl.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at perhalogenidet er etanolammoniumperbromid, HOCH2CH2NH3-Br3.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at perhalogenidet er propylammoniumperbromid, CH3CH2CH2NH2-Br3.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at perhalogenidet er dietanolammoniumperbromid, (HOCH2CH2 )2NH12-Br3.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det vannløselige, organiske ammoniumperhalogenid tilveiebringes til et nivå på minst 2,27 g pr. 3 785 1 vann pr. dag.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at det organiske perhalogenid tilveiebringes til et nivå på 4,54 g til 272,2 g pr.

3 785 1 pr. dag.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at det vandige system sjokkbehandles ved periodevis tilveiebringelse av vannløselig, organisk ammoniumperbromid i en hastighet på 272,2 g til 16,33 kg pr. time pr. 3 785 1 pr. minutt av strømmende vann.

10. Fremgangsmåte for regulering av bioforurensning i et vandig system, karakterisert ved trinnene: innføring av en vannløsning omfattende (i) et organisk ammoniumhydrohalogenid av formelen: hvori Rx og R2 uavhengig er hydrogen, hydroksyetyl, alkyl, cyklisk alkyl, (alfa, omega)-alkyl, alkyleter, polyeter, heterocyklisk ring-substituert alkyl og halogenert alkyl; X er klor, brom eller jod; og bare en av Rx og R2 kan være hydrogen; og (ii) brom, hvori molarforholdet mellom ammoniumhydrohalogenid og brom ligger i området på 1 til 4:1, inn i systemet med en hyppighet, varighet og konsentrasjon tilstrekkelig til å kontrollere bioforurensning i systemet.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at en del av ammonium-hydrohalogenidsaltet erstattes med et stabiliserende salt valgt fra alkalimetallbromider og ammoniumbromid.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at molarforholdet mellom ammoniumhydrohalogenid og stabiliserende salt er ca. 1:1.