TW533190B - Method of controlling biofouling in aqueous media using antimicrobial emulsions - Google Patents

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533190 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明背景 ----：--·1---- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 生物污垢的防治乃工業用水處理上不可或缺且錯綜複 雜的部份，原因為生物污垢可能造成傳熱阻力增高、系統 壓力增加、腐蝕或結垢開始與傳播。工業用水系統中，生 物污垢包括形成生物膜，亦即非活動性微生物族群黏著於 表面上。生物膜變成進入溶液主體的細胞聚集體來源，由 於脫落進入溶液主體而脫落可由多種環境變化引起例如溫 度、切變、養分及殺生物劑的添加。細胞聚集體表示系統 之微生物接種物來源且可能隨著分散聚集體的聚結而造成 阻塞來源。工業系統中最大量的微生物族群係與生物膜有 關或與生物膜脫落的細胞聚集體有關。如此生物污垢防治 目標涉及去除已經形成的生物膜，消毒個別細胞及細胞聚 集體，以及防止微生物於處理後的系統中再度生長。由於 生物膜及細胞聚集體内部之細菌及生物聚合物密度較高， 故須遠更高的殺生物劑濃度才能達成預定效果。 d 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 目前處理工業用水系統之微生物污染的實務係經由添 加防治劑主要為氧化及非氧化性殺生物劑至水流主體。為 了使防治劑到達生物膜，必須仰賴質量傳送，亦即擴散或 對流。一旦殺生物劑到達生物膜，其濃度可能在相當稀釋 十月況’故其未具有充分威力或持續性來提供足夠的消毒。 因此貫際上大半生物污垢防治劑可能被冷卻水塔的汽提被 下吹所浪費或經由於大量水中反應消耗掉。 冒經採用來處理於表面上生長之生物膜而改良殺生物 劑的輸送之辦法係使用殺生物劑包囊於抗污垢包衣。此種

533190 A7 ___— ______B7 五、發明説明（2 ) 辦法應用於海洋例如美國專利第4,253,877號。但此種包 ㈣法對大半㈣統不實用m旦最初包衣被溶钱 ’則幾乎無法達到隨後包覆作用。 美國專利第4,561，981號揭示使用微包囊及比重來輸 达杬万垢化學品用於產油用途。類似辦法也曾經提議用於 造紙例如美國專利第5，1645〇96號。此等包囊辦法也曾由 Μ及農藝業界相當徹底用於控制性釋放於鎖定目標的輸 运。不幸包囊有一大缺點為難以製備，且成本相當高使產 業水處理應用望而卻步。 | 美國專利第4,954,338號揭示另一種辦法，其使用微 乳液作為殺生物載劑。但微乳液主要係用於溶解極低水溶 性活性成分，而非鎖定特定表面作為目標。此外，配方中 使用的活性殺生物劑亦即低水溶性氣化辛基異噻唑酮作為 殺真菌劑及殺藻類劑較為有效而非殺微生物劑，故其應用 限於藻類及真菌的防除。 乳液及微乳液曾經用作配方界面活性劑及基於油之溶 劑作為清潔劑/脫脂劑，例如美國專利第5,〇8〇,831及 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5,585,341號。美國專利第5,656，177號使用此種性質，揭 示不含有毒殺微生物劑的水包油型乳液用於生物污垢防治 ，特別用於造紙過程。此外雖然此型乳液可有效至某種程 度經歷某一段時間，但無毒疏水性油為某些微生物的營養 ’結果最終促成某些選擇性類型的生物污垢。 如此希望提供一種經由以濃縮形式將處理化學品直接 鎖定目標於生物膜、細胞表面及/或細胞聚集體而更為有 ^紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210><297公釐） 533190 五、發明説明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 效地防治水性介質之生物污垢之方法。經由鎖定感興趣之 目標表面，可更有效地利用殺微生物處理化學品，因而提 供更為環保可接受性及經濟的殺生物劑用途。 發明概沭 本發明方法係有關一種使用包含抗微生物油相及至少 種乳化劑之水包油型乳液處理水性介質。本處理方法可 特另]、、£由鎖疋目標於生物膜、細胞表面及/或細胞聚集體 而有效率且有效地防治水性介質的生物污垢。由於殺生物 用i減至最低，故該種處理方法乃環保可接受且具有經 濟吸引力。 本發明係針對一種防治水性介質之生物污垢之方法。 根據本發明，水性介質係以水包油型乳液處理，乳液包含 一種抗微生物油相及至少一種乳化劑。 本發明之具體例中，抗微生物油相乃非水相液體生物 污垢防劑。可使用之非水相液體生物污垢防治劑包括但 非限於苯氧托（phenoxytol)丙醇，五氯酚，5_氯_2_(二氯苯 氧）盼1-(2士乙基）_2_院基（C18)-2』米唑琳，c8-C2〇脂族 類’ CVCm脂族醇類及c8-C2G脂族胺類。 本發明之另一具體例中，抗微生物油相為非水相液> 及生物污垢防治劑，其中生物污垢防治劑可溶於非水相液 體。適當非水相液體包括但非限於CAo脂族醇類如辛 ，癸醇及十二醇；q-Cw飽和烴類如癸烷，己烷，十八 及十二烷；單未飽和烴類如癸烯及十六烯；天然 酸 體 烷 油 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 4 本、’氏張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公餐） 533190 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、發明説明（4 ) 類如棕櫚油，玉米油，椰子油及大豆油；及礦油石蠟類。 根據本發明之具體例有用的生物污垢防治劑包括但非限於 可參與非水相液體之抗微生物防治劑例如戊二醛，2 2 一 溴_3_賸基丙醯胺，異噻唑酮，亞甲基貳硫氰酸酯，2•溴 硝基丙烷“，3-二醇，2-(硫氰基甲基硫）苯并噻唑，貳（三氯 甲基）颯，5-氣-2-(2,4_二氯苯氧）酚，鄰苯基酚，溴_硝基 乙烯基呋喃，溴亞硝基苯乙烯，氧化三丁基錫及孓甲基_4 5_ 二亞曱基-4-異噻唑啉_3_酮。生物污垢防治劑亦可為螯合 劑例如伸乙基二胺四乙酸（EDTA)，乙二醇_貳（^胺基乙基 驗）四乙酸（EGTA)及8-經口奎琳。 使用螯合劑且將其目標鎖定於生物膜的理由是因為螯 合劑可由生物膜中萃取陽離子，其中陽離子例如鈣已知交 聯胞外聚合物。多種螯合劑也已知經由引起細胞膜渗漏及 蛋白質變性而對微生物有毒。 可用於本發明實務之水包油型乳液包括水包油型微乳 液’水包油型巨乳液及其混合物。 根據本發明有用的乳化劑包括陰離子性、陽離子性、 非離子性或兩性界面活性劑。 適當陰離子性界面活性劑包括烷基硫酸酯具有下式·· R-SO3 Μ，其中R為任何脂肪烷基或烷基芳基及…為相對 離子例如Na+，ΝΗ+4，Mg++或三乙醇胺；醚硫酸酯具有式 • R-〇-(CH2CH2〇)nS〇3M其中R為任何脂肪烷基或烷基芳 基及Μ為相對離子例wNa+，NH+4，Mg++或三乙醇胺，及n 為環氧乙烷莫耳數，·十二基苯磺酸酯，α烯烴磺酸酯，二

----：I丨----I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 d .1 I I: I-— m

533190 A7 B7 五、發明説明（ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 苯基氧化物二磺酸酯，烷基萘磺酸酯，磺基丁二酸醋，石黃 基丁醯胺酸酯，萘-甲醛縮合物，磺基酯，續酿胺，烧基 硫酸酯類及烷基醚羧酸酯。 有用的陽離子界面活性劑包括咪唾琳類，二烧基第四 銨氯化物，二烷基苄基第四銨氯化物，胺氧化物及乙氧化 胺類。 適當非離子性界面活性劑包括烷醇醯胺類，乙氧化烧 醇醯胺，伸乙基貳醯胺，脂肪酸酯類，甘油酯類，山梨聚 糖酯類，乙氧化脂肪酸類，乙氧化二醇酯類，聚伸乙基二 醇酯類，乙氧化山梨聚糖酯類，烷基酚乙氧酸酯類，醇乙 氧酸酯類’三苯乙婦基盼乙氧酸酯類，硫醇乙氧酸酯類， 醇烧氧酸酯類，環氧乙烧/環氧丙烧（EO/PQ)嵌段共聚物， 氯端基乙氧酸酯類及反相共聚物。 d 有用之兩性界面活性劑包括咪σ坐琳一乙酸酯，π米嗤琳 二丙酸酯，咪唑啉兩性磺酸酯，烷基菜鹼，萘磺鹼，二羥 乙基甘胺酸酯，烷基醯胺基丙基菜鹼及胺基丙酸酯。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 較佳用於處理水性介質之水包油型乳液量係於每百萬 份約1至約2000份（ppm)之範圍。更佳用於處理水性介質之 水包油型乳液量係於5至約500 ppm之範圍且以約1〇至約 100 ppm為最佳。水包油型乳液較佳包含約i至約7〇%重量 比之抗微生物油相及約！至約25%重量比之乳化劑，乳液 之差額為水。水包油型乳液可以連續基準或以個別劑量投 藥於水性介質。 本發明之具體例中，抗微生物油相為非水相液體生物 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297A楱、 - 【 8 533190 五、發明説明（6 =:液係經由依溶解度而定溶解乳化劑於水或 之几乳化=相製備。水溶性乳化劑係溶解於水，而不可溶 化於油相。油相及水相溶㈣後使用例如均 化"或模混機等裝置以機械方式混合形成乳液。 ，二發明之另一具體例中’抗微生物油相為非水相液體 “垢防㈣亦即抗微生物劑溶解於非水液體形成 2由相办液Κ匕劑依據溶解度而定可溶解於水或 2物油相。水溶性乳化劑係溶解於水而水不溶性乳化 ^係Ζ谷解於油相。油相及水相溶液隨後使用如均化器或攙 此機等裝置以機械方式混合形成乳液。 螢

B 用於控制產物劑量及追縱活性成分目的，可選擇性配 方及小！（低於乳液之1%重量比）基於油之惰性染料或榮光 色原染劑可選擇性配方於乳液。用於此處「惰性」一詞表 示染料或染劑既不與其它乳液成分反應也不會喪失或改變 其色彩或螢光性質。染料或染劑可為油溶性，具有極低水 中溶解度，於水相時可不㈣光發光性質或具有不同的彳 光發光性質。有用之染料及染劑之例包括十人基若丹明 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 I基胺基螢光素類，二苯基己三稀，尼爾紅及蘇丹IV( 得自亞利契（Aldrich)公司）。 水包油型乳液於主要液相之濃度可於投予水系統後於 線上或離線藉比色法或螢光方法偵測。主體中追蹤劑濃度 變化可間接指示活性成分消耗量或表面吸附速率。 法 當可接近表面時，處理化學品到達且吸附於表面的濃 度也可於使用有色染料如蘇丹^時使用表面反射比色

533190 A7 -----—-- —_ B7______ 五、發明説明（7 ) 直接備測，或於使用螢光化合物如尼爾紅時使用營光計量 法直接偵測。須了解當使用螢光劑偵測基於油之螢光色原 染劑之螢光信號時，螢光劑之激光及發光濾鏡須架設用來 伯測來自選定螢光色原染劑的適當信號。 本發明方法可用於防治水性介質如工業用水系統之生 物污垢。典型工業用水系統包括紙漿及紙處理廠，開放式 循環冷卻水系統，冷卻池，貯槽，飲料水用途，裝飾噴泉 ，巴氏滅菌器，蒸發冷凝器，液壓靜力滅菌器及蒸餾瓶， 氣體滌氣器系統及空氣洗滌器系統。本發明方法也可用於 其它水性介質，例如油及氣體生產過程，食物及飲料製程 ，娛樂用水等。 使用包含抗微生物油相及至少一種乳化劑的水包油型 礼液處理水性介質可特別經由鎖定生物膜、細胞表面及/ 或細胞聚集體目標而有效率且有效地防治生物污垢。有關 生物膜及細胞聚集體，須了解使用習知殺生物應用防治相 對無效，原因為活性成分的稀釋度極高，因此微生物無法 受到抗微生物劑作用。此處揭示的水包油型乳液提供一種 克服微生物被保護於懸浮的細胞聚集體及生物膜内部之手 段’係經由將含高濃度（百分濃度）活性成分的顯微粒子直 接輸送至細胞聚集體或生物膜表面。本發明之水包油型乳 液也具有若干重要屬性，換言之，其可保護有效成分避免 接觸可能存在於水性介質的污染物，其快速殺死微生物而 與pH、复化無關’其對生物膜及細胞表面具有親和力，及 其具有經過控制之抗微生物劑釋放於細胞表面。 本紙張尺度適用中國國家標準（c^7X^_( 210X297公着） 7 1〇 - Γ - -- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 d 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533190 A7 五 月説明（8 ) 實例 下列實例意圖舉例說明本發明以及教示業界人士如何 利用本發明。此等實例絕㈣關限本發明或其保護範圍 〇實例1 苯氧托丙醇微乳液 苯氧托丙醇（PPh)微乳液常用做有機溶劑。但pph也具 有殺生物活性（參考「材料保護用殺微生物劑」，.沿ied Paulus，第 1版，1993年，chapman&Hall)。pph之水包油 型微乳液可經由混合適量水，pph，十二基苯磺酸鈉（sdbs) 及二甲苯磺酸鈉自動形成。pph之微乳液配方列舉於下表 1。表中數值表示重量分量。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表1 配方編號 苯氧托丙醇 SDBS 二曱苯磺~ 水 (40%) 1 0.3 0.1 0.1 0.5 2 0.1 0.1 0.05 0.75 3 0.1 0.03 0.1 0.77 4 0.1 0.03 0.075 0.795 5 0.1 0.065 0.05 0.785 6 0.1 0.065 0.1 — _ 0.735 7 0.2 0.1 0.05 — 0.65 8 0.1 0.065 0.075 ^ _ 0.76 9 0.2 0.1 0.075 0.625 配方1號對生物膜去除之效果係於實驗室管狀生物膜 反應器試驗。冷卻水混合培養生物膜以3呎/秒流速於聚乙 烯基氯（PVC)管壁表面上生長。試驗之生物膜厚度約1〇〇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） d 533190 A7 B7 五、發明説明（9 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 微米。使用差壓轉換器連續監測生物膜厚度之變化，轉換 器架設1/8吋内徑管路長16呎。經過8小時連續PPh微乳液 處理觀察到生物膜顯著去除（大於70%)。生物膜處理結果 摘述於下表2。使用之處理劑量為600 ppm PPh。用於產物 追蹤目的，小量油溶性染料（0.1克蘇丹IV/40毫升微乳液） 加入其中將微乳液染成紅色。於紙板研究中，生物膜紙板 浸沒於600 ppm之PPh微乳液溶液，數小時後紅色由液相 移轉至生物膜紙板表面。表示PPh被吸收入生物膜内部。 表2 實驗1 實驗2 管I之壓降 管II之壓降 CFU*/平方厘米 管I之壓降 管II之壓降 處理前 2.24 3.19 4.7e9 1.07 1.16 處理後 0.46 0.55 5.3e7 0.31 .35 生物膜去除 79.5 82.8 98.9 71 70 *菌落生成單位 對照實驗係以等劑量界面活性劑但不含PPh處理生物 膜。達成之生物膜去除百分比僅44土1%。 實例2 戊二醛及DBNPA/癸醇乳液 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 戊二醛/癸醇乳液之製備首先需要液體/液體萃取。30 毫升50%重量比戊二醛於水（皮若（Piror)850，得自永備公 司）混合30毫升1-癸醇。混合物攪動24小時。癸醇藉重力 由水相分離。戊二醛之癸醇/水分配係數為1.26(莫耳比）。 然後使用戊二醛/癸醇溶液作為非水相抗微生物油而產生 乳液。 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 533190 A7 B7 五、發明説明（10 ) 乾燥後之濃縮2,2-二溴-3-硝基丙醯胺（DBNPA)(98%) 直接溶解於癸醇（1.5-6.1重量％)。然後乳化DBNPA癸醇溶 液。 表3之配方界面活性劑隨溶解度而定溶解於水或癸醇 相。然後兩種溶液使用均化或渦動混合在一起。其中多種 乳液顯示於室溫可安定長達9個月。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 533190 A7 B7 五、發明説明（11 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 IPVHS^-^^ 5濟 <: 美若坦(Mirataine)ASC 都菲士(Dowfax)2A-l 騰恩(TWEEN)81 史班(SPAN)40 亞高茂(Alkamuls)o-14 亞高茂EL-985 亞高茂EL-620 雅拉同（Arlatone)G 普羅尼克(Pluronic)P103 普羅尼克L63 普羅尼克P65 水 & § 1' 祕$磷 5^| 非水相液體： 化學成分 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 26.7 22.2 24.1 24.1 24.2 24.2 24.1 24.2 24.2 30 24.2 25 30 22.7 20.6 20.6 20.6 20.8 20.6 20.6 20.8 20.8 26.3 21.6 - - - - 一 - - - - - 20.6 34.8 5.2 16.7 5.2 5.2 -- 5.2 ---- 5.2 10.8 4.1 ------- - - - - - - - 1.0 1.0 - - - - ------- 4.3 - - - - - - - - - - - 5.3 - 5.2 - - - - - - - - - 5.3 - 5.2 _ _ . - - - - - - - - - 4.6 - - - - - - - - - - - - 4.6 5.2 2.9 4.1 ------- - - - - 5.2 5.2 10.3 8.2 - - - 5.2 5.2 10.3 9.3 9.4 10.4 - 12.4 61.9 49.0 66.0 63.9 68.8 58.8 63.9 68.8 64.5 63.2 58.8 68.0 56.0 > 〇 σ tn 〇 μ-Η r 2 乳液配方（重量％) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 14 533190 A7 B7 五、發明説明（I2 實例 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

進行本實驗評估於54°C及稀釋時之乳液安定性。乳液 安定彳生係以外觀評估。當有結乳皮或相分離時可見不安定 的乳液。如上實例2製備之乳液J及L係以濃縮形式於54°C 減驗。乳液】係以兩種稀釋度（1 : 10及1 : 20)於25 °C試驗 ° Μ 30分鐘並無任何乳液顯示結乳皮或相分離。 實例4 由實例2製備之癸醇乳液釋放戊二醛係使用透析技術 於至zm砰估。2毫升含戊二醛濃乳液添加至透析卡匣（纖維 素膜帶有10,〇〇〇分子量截留，史賴兒萊塞（slide_A_Lyzer) ’皮爾司公司）。卡匣於含450亳升冷卻水（ph=8_3)之燒杯 内攪動。透析期間戊二醛由乳液釋放入透析產物内（冷卻 水）。由透析產物取出整份樣品。透析腔室内部之戊二醛 剩餘濃度也於實驗結束時測定。透析產物及濃縮乳液產物 一者之戊二醛分析係使用氣相層析術及比色法進行。比色 分析係於戊二醛3-甲基-2-苯并噻唑啉酮腙（MBTH)複合體 進行（MBTH)複合體進彳，該複合體係於滞水加熱5分鐘後 生成（參考Freid等人，1991，腐餘/91，報告2〇2號，職⑶ 年度會議，三月11七日，俄亥俄州辛辛那提）。戊二駿釋 放百分比列舉於下表4。如表中舉例說明，乳液卜如驗 證殺微生物劑緩慢釋放入冷卻水。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) €衣-

、1T ΙΛ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) 15 533190 A7 B7 五、發明説明（13 ) 表4 乳液I 乳液J 乳液L 對照* 戊二醛 (%重量比） 5 7.2 5.9 4.8 t=0 0 0 0 0 1小時 52.15 58.5 60.6 97.8 2小時 67.22 66.3 66.9 99.3 4小時 84.03 74.6 73.6 100 *由濃劑(皮若850)製備之戊二醛溶液 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 實例5 最低抑制濃度（MIC)試驗係對如上實例2配方之多種 乳液進行且單獨與戊二醛比較。試驗革蘭氏陰性及革蘭氏 陽性微生物。MIC試驗係於最低培養基進行，組成如後( 克/升）酵母萃取物及2葡萄糖。初細胞密度對螢光假單胞 菌（Pseudomonas fluorescenes)及軟化班尼桿菌 (Paenibacillus macerans)分別為 106 及 105 細胞/ 毫升。MIC 試驗係於96多孔平板進行且於全部對照孔皆轉成陽性生長 後記分。通常需時12_24小時。結果示於下表5，指示乳液 具有比戊二醛相等或略佳的MIC值。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表5 殺生物劑/乳液殺生物劑* 軟化班尼桿菌 螢光假單胞菌 D 1.4-2.9 5.7-11.4 E 1.8-3.6 3.6-7.2 戊二醛 1.6-3.1 6.0-12.0 對照(無殺生物劑） 全部陽性 全部陽性 全部濃度皆為ppm( w/w)以戊二酸表示 軟化班尼桿菌-革蘭氏陽性芽胞生成性桿菌 螢光假單胞菌-革蘭氏陰性菌 16 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 533190 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（Μ ) MIC結果驗證含戊二醛乳液保有作為抗微生物劑的活 性。此乃主要特點，原因為某些形式之微包囊徹底包囊而 使活性成分變得活性較低。此乃出乎意外的結果，原因為 參考文獻中已知戊二齡與第一級醇類如癸醇反應生成縮醛 (參考「防象殺生物劑之考慮因素」，D〇uglas Β· Mcllwaine ，1998，材料性能，37(9):44_47)。縮醛即使有殺生物效 果也極低。實例6 逢光顯微術用來顯示乳液粒子吸附或吸收至被腐蝕的 金屬表面、生物膜及細菌細胞。乳液以親脂性螢光色原尼 爾紅（1微克/亳升）染色，因此可以目測記錄乳液附著於感 興趣的表面。感興趣的表面（生物膜，細胞表面及/或細胞 聚集體）暴露於1.0%染色乳液（1〇毫微克/亳升尼爾紅）溶液 、、1 短於1勿J里的短接觸時間，然後激烈清洗隨後以顯微 鏡觀察。細菌細胞暴露於乳液經歷24小時之較長接觸時間 。於螢光顯微鏡下觀察全部表面之乳液粒子附著。 實例7 實例設計成測定戊二醛及癸醇乳液比較自由態戊二醛 之杈滅速度’以及pH對殺滅速度的影響。戊二酸及戊二 酸乳液J(如上實例2製備）之劑量皆為50 ppm戊二醛濃度。 癸醇乳液係如實例2製備，以重量％表示組成如下·· 26癸 醇’ 5.3亞高茂〇·ΐ4，5.3亞高茂EL-985及63.4水。癸醇乳 液稀釋成與戊_一 乳液相等程度（l，680x，150 ppm呈癸醇） 。綠膿桿菌（Pseudomonas aeruginosa)培養之經過罐酸鹽緩 各紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2ΐ〇χ297公釐） 11-:1 —---罐衣丨丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T —Λ -—ϋ —ϋ 17 533190 A7 B7 五、發明説明（15 ) 衝鹽水（PBS)洗滌後的細胞用作目標微生物。研究之時間 點分別為2，10，3 0及60分鐘。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) pH對殺滅速度的影響係以類似方式進行。對本研究 僅使用一次接觸時間（10分鐘），恰於加入細胞前，乳液及 戊二醛設定為三種不同pH亦即5，7及10。緩衝液由乙酸 (0·04 M)，磷酸（0.04 M)及硼酸（0.04 M)組成。正確pH係 藉添加氫氧化鈉獲得。 兩次實驗中，於各時間點後採樣且置於含300 ppm亞 硫酸鹽之稀釋管内來去活化任何殘餘殺生物劑。使用標準 平板計數於色胺酸、葡萄糖、酵母萃取物瓊脂（TGE)固體 培養基上進行微生物數目計數。表6及7顯示實驗結果。乳 液組合物於8分鐘後達成存活細菌濃度降低3 Log1()，而戊 二醛耗30分鐘達到類似殺滅程度（表6)。10分鐘後，僅乳 液可於pH 5及7達到殺滅，於pH 5達到可存活細菌濃度降 低大於4 Log1()(表7)。相反地，戊二醛僅於pH 10具有快速 殺滅速度。 表6 CFU*/毫升 Log1Q(CFU/毫升)減少 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (分鐘） 戊二醛

戊二醛 乳液J 癸醇乳液 戊二醛

戊二搭 乳液J 癸醇乳液 2 6.2E+06 2.0E+04 8.0E+03 8 3.5E+06 1.0E+02 1.0E+03 15 5.0E+04 1.0E+01 1.0E+02 30 5.0E+02 1.0E+01 1.0E+02 60 1.0E+02 1.0E+01 1.0E+02 對照 6.20E+06 *CFU=菌落生成單位，係以樣本中之存活(活)細菌細胞測量 0 2 118 0.0.2.4.4. j 8_ OCJ 2.45.5.5. 9 8 8 8 8 2.rs 1 14. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 533190 A7 B7 五、發明説明（I6 ) 表7 CFU/毫升 PH 5 7 10 — 5 對照 5E+06 9E+06 1E+07 r1--- 戊二酸 7E+06 1E+07 1E+02 0.0 戊二醛乳液J 1E+02 1E+05 1E+02 4.7 癸醇乳液 1E+02 3E+03 1E+01 4.7

Log10(CFU/毫升)減少 0.0 1.8 3.6 5.1 5.1 6.1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 實例8 水處理之常見問題為當戊二醛與氧化溴殺生物劑合併 使用時’觀察到漠殘餘物損失。如此設計一種實驗測試乳 化戊二醛對氧化溴殘餘物損失的影響。六種不同處理之氧 化溴殺生物劑加200 ppm戊二醛或未含戊二醛添加至含5〇〇 亳升人造冷卻水燒杯。各燒杯以攪棒連續攪動且每15分鐘 抽樣經歷1小時，即隨後每30分鐘抽樣至2小時。全部六個 燒杯之總鹵素殘餘物之初濃度係於5 5-6.5ppm c込之範圍 。Ν，Ν-二乙基-對·伸苯基二胺（DPD)比色方法（檢驗水及沸 水之標準方法，第19版，方法4500_C1 G)用於監控溴殘餘 物的變化。戊二醛係以兩種不同形式投藥，亦即自由態戊 二醛及戊二酸乳液。由_素殘餘物相對於時間資料算出半 生期。表8說明本發明之戊二醛乳液之反應性較低，比自 由態戊二醛更可與氧化溴殺生物劑特別納可（Nak㈠化學 公司之史達布斯（STABREX)產物相容。此種屬性許可合 併使用溴產物與戊二盤。 本例中，溴之化學半生期可經由使用史達布斯、穩定 化液體溴及實例2製備之戊二醛乳液F延長超過雙倍。此 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂 19 533190 A7 B7 五、發明説明（17 ) 種改良相容性結果導致優異性能，原因為基於^素之殺生 物劑及戊二醛不會經由彼此化學反應而被迅速消耗掉。 表8 —_ 氧化溴半生期（分鐘） ^____ J 漠+戊 ‘醛 溴+戊二醛乳液F 史達布斯™、戊二醛 史達布斯+戊二搭乳液F 次演酸納 史達布斯 33 40 40 40 319 666 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 *史達布斯_納可化學公司（美國專利第5,683,654號） 實例9 亞硫酸鹽為水處理計晝中常見的污染物可能係來自牛 皮紙漿漂白過程或由於冷卻水系統處理污染物。亞硫酸鹽 極為快速於少於1〇分鐘以内去活化戊二醛及DBnPa作為 木又生物劑，且經常亞硫酸鹽需求量可藉添加額外殺生物劑 克服。此乃克服污染系統之殺生物劑需求之一種昂貴辦法 〇 進行實驗尋找戊二醛及DBNPA可被穩定化或保護不 受亞硫酸鹽去活化的程度及時間長度。添加或未添加亞硫 酉文鹽至人造冷卻水進行個別實驗。亞硫酸鹽以3 : 1莫耳比 添加至戊二醛（3 mM亞硫酸鹽：1 mM[10〇 ppm]戊二醛）。 戍二酸及戊二酸乳液暴露於含亞硫酸鹽冷卻水經歷2及*小 時隨後添加0.25毫升經過磷酸鹽緩衝液洗滌的綠膿桿菌細 胞0 ----：--：---丨丨 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 210X297公釐） 20 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533190 A7 B7 五、發明説明（18 ) 對於DBNPA乳液去活化實驗，添加細胞前10 ppm DBNPA暴露於50 ppm亞硫酸鹽經歷1小時。然後細胞又培 育2小時隨後計算微生物數目。處理流體總容積為25毫升 含於拋棄式聚苯乙烯試管。使用標準平板計數來計算菌落 生成單位數目（CFU)/毫升。 使用戊二醛及DBNPA乳液進行試驗驗證此等殺生物 劑於亞硫酸鹽存在下保持活性其可去活化自由態殺生物劑 ，如表9所示。因兩種殺生物劑藉極為快速被亞硫酸鹽去 活化，故資料提示乳液粒子直接輸送活性成分至細胞表面 而非反向參與主體相，主體相可能於活性成分與細胞反應 之前去活化殺生物劑。 處理 表9 CFU/毫升 Log1G(CFU/毫升)減少 對照，無處理 1.6E+7 戊二醛 1.0E+1 6.2 戊二醛+SO32-(10分鐘)* 3.3E+7 0.0 戊二醛乳液F <1.0Ε+1 6.2 戊二醛乳液f+so32x2小時） 1.0E+4 3.2 戊二醛乳液f+so32x4小時） 1.1E+4 3.2 DBNPA <1·0Ε+1 6.5 DBNPA+SO32-(10 分鐘） 1.3Ε+7 0.7 DBNPA乳液K 1.0Ε+1 6.5 DBNPA 乳液K+S032-(1 小時） 1.3Ε+4 3.7 *時間表示添加微生物細胞前的去活化時間。 實例10 造紙料漿經常含有由漂白過程攜帶的亞硫酸鹽或含有 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 21 I--：--·---·裝------一II"--^----0 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 533190 A7 B7 五、發明説明（19 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 蓄意添加的亞硫酸鹽於添加染料前作為氧化性殺生物劑的 去活化劑。損紙池經常為造紙系統之微生物控制上的困擾 點，常添加非氧化性殺生物劑來獲得此種系統的微生物控 制。損紙料漿由於微生物控制不良結果含有高濃度兼性厭 氧菌。此等厭氧菌產生有氣味的脂肪酸發酵產物亦即揮發 性脂肪酸，其可能產生非期望的氣味且產生危險的有機氣 體濃度。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 實例2製備之DBNPA乳液K相對於DBNPA試驗於造紙 損紙料漿中含及未含亞硫酸鹽污染之兼性厭氧菌及產生菌 (APB)之微生物控制。得自紙廠的經塗布損紙料漿用於本 研究。先前使用損紙料漿研究顯示無殘餘毒性，使用納可 的TRA-CIDE技術測量，以及兼性厭氧菌之微生物存活數 目約為107 CFU/毫升。損紙樣本並無殘餘亞硫酸鹽，故添 加52微升2.4%亞硫酸鹽溶液至25毫升損紙料漿來達到50 ppm亞硫酸鹽中濃度。料漿徹底混合隨後添加DBNPA或 DBNPA乳液K。對照試驗接受DBNPA或DBNPA乳液處理 但未添加亞硫酸鹽，及另一對照絲毫也未接受處理。全部 處理組的採樣時間點皆為0.5，1及2小時。作為活性物質 之DBNPA濃度為10 ppm。兼性厭氧菌數目係於硫乙醇酸 鹽瓊脂傾注板計算，而APB培養基之產生菌則使用最大可 能數目（MPN)計算。APB培養基組成（克/升）為5.0色胺酸， 2.5 葡萄糖，0·5 NaCl，1.0 K2HP04及 0.015 氯酚紅，pH 以 NaOH調整至7.0。當pH指示劑顏色由紫轉黃時，APB培養 基被標示為生長陽性。如表1 〇所示，結果指示當亞硫酸鹽 22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 533190 A7 B7 五、發明説明（20 ) 存在於損紙料漿時，使用DBNPA乳液獲得改良性能。 表10 ΑΡΒ ΜΡΝ/毫升 厭氧菌 CFU/毫升 ΑΡΒ > 厭氧i Log1()減少 對照 2.1Ε+07 5.0Ε+7 DBNPA+S03_2 0.5小時 1.2Ε+07 2.4Ε+7 0.2 0.3 1小時 7.9Ε+07 0.0 2小時 8.0Ε+06 5.0Ε+7 0.4 0.0 DBNPA 乳液 K+SCV2 0·5小時 1.2Ε+05 1.8Ε+5 2.2 2.4 1小時 3.7Ε+05 5.6Ε+4 1.7 3.0 2小時 7.7Ε+04 1.6Ε+5 2.4 2.5 雖然前文已經就較佳或舉例說明之具體例說明本發明 ，但此等具體例絕非排它性或囿限本發明。反而本發明意 圖涵蓋於隨附之申請專利範圍界定之精髓與範圍内所涵括 的全部替代例、修改例及相當例。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 23

Claims (1)

1. 533190 ，賢止 1 ! I A8 . ，充 丨土 六、申園」一 第088U2776號專利申請案申請專利範圍修正本 修正日期：91年〇1月 1· -種防治於水性介質之生物污垢之方法，其包含下述步 驟’使用-有效生物污垢防治量之水包油型乳液處理該 水性介質，該水包油型乳液包含—種抗微生物油相及至 夕一種乳化劑’其中該抗微生物油相為選自於由苯氧托 (phen〇Xytol)丙醇、五氯酚、5_氯_2_(二氣苯氧）酚和卜口· 羥乙基）-2-烷基（Cls)-2-咪唑啉所組成之群組的非水相 液體生物污垢防治劑。 2·如申請專利範圍第丨項之方法，其中該水包油型乳液係 選自於由微乳液、巨乳液及其混合物所組成之群組中。 3·如申請專利範圍第1項之方法，其中該乳化劑係選自於 由陰離子性、陽離子性、非離子性及兩性界面活性劑所 組成之群組中。 4·如申請專利範圍第3項之方法，其中該陰離子性界面活 性劑係選自於由烷基硫酸酯具有下式：R-S〇3 M，其中 R為任何脂肪烷基或烷基芳基及“為一選自於由Na+、 NH%、Mg++和三乙醇胺所組成之群組的相對離子；醚 硫酸酯具有式：R-0-(CH2CH2〇)nS〇3M，其中R為任何 脂肪烧基或烧基芳基及Μ為一選自於由Na+、NH%、 Mg++和三乙醇胺所組成之群組的相對離子，及n為環氧 乙烧莫耳數，十二基苯續酸醋，α婦煙續酸醋，二笨美 氧化物二磺酸酯，烷基萘磺酸酯，磺基丁二酸酯，續基 丁醯胺酸酯，萘-曱醛縮合物，磺基酯，磺醯胺，燒基 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210 X 297公釐） 錶 訂： ：纛 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 24 、申請專利範圍 硫SiL自曰類及燒基喊綾酸g旨所組成之群組中。 5·如申請專利範圍第3項之方法，其中該陽離子性界面活 性劑係選自於由咪唑啉類、二烷基第四銨氯化物、二烷 基苄基第四銨氣化物、胺氧化物及乙氧化胺類所組成之 群組中。 6·如申請專利範圍第3項之方法，其中該非離子性界面活 性劑係選自於由烷醇醯胺類、乙氧化烷醇醯胺、伸乙基 貳醯胺、脂肪酸酯類、甘油酯類、山梨聚糖酯類、乙氧 化脂肪酸類、乙氧化二醇酯類、聚伸乙基二醇酯類、乙 氧化山梨聚糖酯類、烷基酚乙氧酸酯類、醇乙氧酸酯類 '二笨乙烯基酚乙氧酸酯類、硫醇乙氧酸酯類、醇烷氧 酸醋類、環氧乙烧/環氧丙烧嵌段共聚物、氣端基乙氧 酸酯類及反相共聚物所組成之群組中。 7·如申請專利範圍第3項之方法，其中該兩性界面活性劑 係k自於由咪唾琳_乙酸_、咪唾琳二丙酸酯、味唾琳 兩性續酸_、菜驗、萘糾、二心基甘胺酸醋、 院基醯胺基丙基菜驗及絲丙_旨所組成之群组中。 8·如申請專利範圍第1項之方法，其中該水性介質係W 至2000 ??111之水包油型乳液處理。 9·如申請專利範圍第1項 、 万法其中该水性介質係以5 至500 ppm之水包油型乳液處理。 10.如申請專利範圍第1項 之方法’其中該水性介質係以10 至100 ppm之水包油型乳液處理。 11_如申請專利範圍第1項 — 々法’其中該水包油型乳液包 申請專利範園 S自1至70 /〇重量比之抗微生物油相及自^至重息 比之乳化劑。 12·如申請專利範圍第1項之方法，其中該水包油型乳液進 一步包含一油基之惰性染料。 13.=申請專利範圍以項之方法，其中該水包油型乳液進 一步包含一油基之螢光色原染劑。 士申明專利範圍第1項之方法，其中該水性介質為一工 業用水系統。 W· —種防治於水性介質之生物污垢之方法，包含下述步驟 使用一有效生物污垢防治量之水包油型乳液處理該水 性介質，該水包油型乳液包含一種抗微生物油相及至少 種乳化W，其中该抗微生物油相為一種非水相液體及 種生物污垢防治劑，且其中該非水相液體係選自於由 脂族醇類、飽和烴類、C4_CM單未飽和烴 類、天然油類及礦油石蠟類所組成之群組中，該生物污 垢防治劑可溶解於非水相液體，且選自於由戊二醛、 2,2-二溴-3_腈基丙醯胺、亞甲基貳硫氰酸酯、2_溴一2_ 硝基丙烷-1，3-二醇、2-(硫氰基甲基硫）苯并噻唑、貳（ 三氯甲基）颯、5-氣-2-(2,4·二氯苯氧）酚、鄰苯基酚、溴 -硝基乙烯基呋喃、溴亞硝基苯乙烯、氧化三丁基錫及 2-甲基-4,5-三亞甲基異噻唑啉_3_酮和選自於由伸乙 基一 四乙酸、乙二醇·貳（b-胺基乙基鱗）四乙酸及8_ 羥喳啉所組成之群組的螯合劑所組成之群組中。 16.如申請專利範圍第15項之方法，其中該水包油型乳液係 533190 A8 B8 C8 I~一 _____________D8 六、申請專利範圍 " — ㈣於由微乳液H液及其混合物所組成之群組中。 π·如申請專利範圍第15項之方法，其中該乳化劑係選自於 ㈣離子性、陽離子性、非料性及雜界面活性劑所 組成之群組中。 18·如申明專利範圍第丨7項之方法，其中該陰離子性界面活 性劑係選自於由烷基硫酸酯具有下式· R_s〇3 M，其中 R為任何脂肪烷基或烷基芳基及Μ為一選自於由Na+、 NH 4、Mg和二乙醇胺所組成之群組的相對離子丨醚 硫酸酯具有式·· R-〇-(CH2CH2〇)nS〇3M，其中R為任何 脂肪烷基或烷基芳基及撾為一選自於由Na+、nh+4、 Mg和二乙醇胺所組成之群組的相對離子，及n為環氧 乙燒莫耳數，十二基苯續酸酯，α稀烴續酸酯，二苯基 氧化物一％酸酯，烧基萘續酸醋，續基丁二酸醋，續基 丁醯胺酸酯，萘-甲醛縮合物，續基酯，橫醯胺，烷基 硫酸酯類及烷基醚羧酸酯所組成之群組中。 19·如申請專利範圍第17項之方法，其中該陽離子性界面活 性劑係選自於由咪唑啉類、二烷基第四銨氣化物、二烷 基卡基第四敍氣化物、胺氧化物及乙氧化胺類所組成之 群組中。 2〇·如申請專利範圍第17項之方法，其中該非離子性界面活 性劑係選自於由烷醇醯胺類、乙氧化烷醇醯胺、伸乙基 武酿胺、脂肪酸酯類、甘油酯類、山梨聚糖酯類、乙氧 化脂肪酸類、乙氧化二醇酯類、聚伸乙基二醇酯類、乙 氧化山梨聚糖酯類、烷基酚乙氧酸酯類、醇乙氧酸酯類 本紙張尺度適用中國國家標準（哪）Α4規格（21〇><297公釐）

   .訂— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -27 - 533190 A8 B8 C8

   申請專利範圍 、三苯乙烯基酚乙氧酸酯類、硫醇乙氧酸酯類、醇烷氧 酸酯類、環氧乙烷/環氧丙烷嵌段共聚物、氯端基乙氧 酸酯類及反相共聚物所組成之群組中。 21 ·如申請專利範圍第17項之方法，其中該兩性界面活性劑 係選自於由味唾琳一乙酸酯、咪唾琳二丙酸g旨、味峻琳 兩性續酸酯、烧基菜驗、萘續驗、二經乙基甘胺酸酯、 烧基醯胺基丙基菜鹼及胺基丙酸酯所組成之群組中。 22·如申請專利範圍第15項之方法，其中該水性介質係以i 至2000 PPm之水包油型乳液處理。 23 ·如申凊專利範圍第丨5項之方法，其中該水性介質係以$ 至500 ppm之水包油型乳液處理。 24.如申請專利範圍第15項之方法，其中該水性介質係以 至100 ppm之水包油型乳液處理。 25·如申請專利範圍第15項之方法，其中該水包油型乳液包 έ自1至70%重量比之抗微生物油相及自j至25%重量 比之乳化劑。 26·如申請專利範圍第15項之方法，其中該水包油型乳液進 一步包含一油基之惰性染料。 27·如申請專利範圍第15項之方法，其中該水包油型乳液進 步包含一油基之螢光色原染劑。 28·如中請專利範圍第吻之方法，其中該水性介質為一工 業用水系統。 29· 一種於水性介質鎖定生物膜、細胞表面及細胞聚集體為 目私之方法，其包含下述步驟：輸送一種包含一種抗微 ΐ紙張尺度適用中國國家標準（哪）M規格（21〇幻97 —--- -28 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   533190 A8 B8 C8 D8 、中清專利範園 生物油相及至少一種乳化劑的水包油型乳液至該水性 貝，其中該抗微生物油相為選自於由苯氧托丙醇、五 氯酚、5-氯-2-(二氯苯氧）酚和；μ(2-羥乙基）_2•烷基 (C18)-2-咪唑啉所組成之群組的非水相液體生物污垢防 治劑。 3〇·—種於水性介質鎖定生物膜、細胞表面及細胞聚集體為 目標之方法，其包含下述步驟：輸送一種包含一種抗微 生物油相及至少一種乳化劑的水包油型乳液至該水性 I1貝，其中该抗微生物油相為一種非水相液體及一種生 物污垢防治劑，且其中該非水相液體係選自於由c4_Cm 脂族醇類、CVCw飽和烴類、CVC3G單未飽和烴類、天 然油類及礦油石蠟類所組成之群組中，該生物污垢防治 WJ可〉谷解於非水相液體’且選自於由戊二駿、2，2_二漠 -3-腈基丙醯胺、亞曱基貳硫氰酸酯、2-溴-2-硝基丙烷 -1，3·二醇、2-(硫氰基曱基硫）苯并喧η坐、氣（三氣曱基） 观、5-氯-2-(2,4-二氯苯氧）盼、鄰苯基紛、漠一硝基乙稀 基呋喃、溴亞硝基苯乙烯、氧化三丁基錫及2-曱基_4,5-二亞曱基-4-異嚷峻琳-3-酮和選自於由伸乙基二胺四乙 酉文、乙二醇-篆（b-胺基乙基驗）四乙酸及8-經嗜琳所組成 之群組的螯合劑所組成之群組中。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .訂- 0 29