用于提高單烷基二硫代氨基甲酸鹽的殺微生物效能的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】用于提高單烷基二硫代氨基甲酸鹽的殺微生物效能的方法 和系統(tǒng)
[0001] 本申請根據(jù)35 U.S.C. § 119(e)要求2012年9月25日申請的在先美國臨時(shí)專利 申請61/705, 416的權(quán)益，并將該申請的全部內(nèi)容引入本文作為參考。
[0002] 本發(fā)明涉及用于多種用途（包括用于造紙、鉆探（drilling)、農(nóng)產(chǎn)品等）的殺微生 物劑。
[0003] 異硫氰酸甲酯（MITC)已經(jīng)用作殺微生物劑并對細(xì)菌、真菌、藻類、線蟲、種子 (seed)等具有高毒性。因?yàn)镸ITC具有高毒性，因此對其使用和處理可是相當(dāng)危險(xiǎn)的。因 此，制備了甲基二硫代氨基甲酸鹽，因?yàn)檫@種產(chǎn)品會(huì)分解生成MITC。有時(shí)會(huì)向該二硫代氨基 甲酸鹽中添加其它組合物以嘗試提高殺微生物效能。這些嘗試并不總能獲得非常成功的結(jié) 果。此外，二硫代氨基甲酸鹽的使用被證實(shí)是非常不一致的。這種不一致性的一種可能的 原因是由于在分解過程中形成的且取決于其應(yīng)用的可能產(chǎn)生不同量的MITC。
[0004] 進(jìn)一步地，本申請的發(fā)明人確定該單烷基二硫代氨基甲酸鹽的殺微生物效能取決 于其轉(zhuǎn)化為異硫氰酸烷基酯（例如MITC)的能力。盡管過去使用這些二硫代氨基甲酸鹽分 解為有效量的MITC已經(jīng)取得了一定的成功，但我們意識(shí)到這種成功部分是由于該酸造紙 方法是在相當(dāng)?shù)偷腜H值（例如5-6的pH值）進(jìn)行的。這種條件通過使該二硫代氨基甲酸 根離子中的一些轉(zhuǎn)化為MITC而容易導(dǎo)致將其活化。然而，在過去幾年里，大多數(shù)的造紙操 作現(xiàn)在都是在堿性PH值水平進(jìn)行的，由于這種改變，在使用二硫代氨基甲酸鹽時(shí)MITC的形 成變得非常緩慢。因此，MITC的形成太緩慢使得其作為殺微生物劑的應(yīng)用被認(rèn)為在很多堿 性應(yīng)用中是不成功的。因?yàn)樵诶鋮s系統(tǒng)中和在很多應(yīng)用中使用的水由于多種原因（包括為 了防止腐蝕）都保持在堿性水平，且在其他應(yīng)用（包括鉆探泥漿和鉆井液，其通常保持在堿 性pH值水平以抑制腐蝕并提高鉆井液中的分散劑聚合物和其他添加劑的性能）中也存在 這種情況，之前使用二硫代氨基甲酸鹽分解為MITC的簡單方法將不再有效控制微生物種 群。因此，在需要使用殺微生物劑（例如MITC)的工業(yè)中需要解決上述問題，尤其是用于包 括堿性條件的操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的特征是提供在堿性處理系統(tǒng)中有效使用MITC或類似的殺微生物劑的方 法。
[0006] 本發(fā)明的另一特征是提供以對處理區(qū)域（例如水溶液）實(shí)現(xiàn)殺微生物效能的方式 劑量生成（dose-out)二硫代氨基甲酸鹽的系統(tǒng)。
[0007] 本發(fā)明的另一特征是提供將加速單烷基二硫代氨基甲酸鹽離子轉(zhuǎn)化為相應(yīng)異硫 氰酸酯的方法和/或設(shè)備。
[0008] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將部分在說明書以下內(nèi)容中提出，部分將從說明書中顯 而易見，或者可以通過本發(fā)明的實(shí)踐而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)將通過在說明書和 后附權(quán)利要求書中具體指出的要素和組合而實(shí)現(xiàn)并獲得。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)這些和其他優(yōu)點(diǎn)并依照本發(fā)明的目的，如本文具體化的和概括描述的， 本發(fā)明涉及處理含水體系（例如堿性含水體系）用于殺微生物劑控制的方法。該方法包括 使用包含一種或多種單烷基二硫代氨基甲酸鹽和相應(yīng)的異硫氰酸烷基酯的酸化溶液。然后 可通過任意技術(shù)使該酸化溶液與該含水體系（例如該堿性含水體系）接觸?；谠摵w 系的重量計(jì)，單烷基二硫代氨基甲酸鹽在該含水體系中的總量（計(jì)為該二硫代氨基甲酸鹽 加上相應(yīng)的異硫氰酸烷基醋）優(yōu)選為lppm-200ppm。當(dāng)該含水體系為堿性時(shí)，在該酸化溶液 分散后該堿性含水體系仍保持堿性，且可實(shí)現(xiàn)微生物控制。
[0010] 在本發(fā)明中，用于處理該含水體系（例如堿性含水體系）的方法可包括通過向包 括至少一種單烷基二硫代氨基甲酸鹽的溶液中添加至少一種酸（例如有機(jī)酸）而形成該酸 化溶液。
[0011] 本發(fā)明還提供了殺微生物劑進(jìn)料系統(tǒng)，其配置為在單烷基二硫代氨基甲酸鹽的稀 釋液中產(chǎn)生可重復(fù)的異硫氰酸烷基酯（例如異硫氰酸甲酯（MITC))的水平。該系統(tǒng)提供了 用于快速殺微生物活性的有效水平的異硫氰酸烷基酯（例如異硫氰酸甲酯（MITC))以及可 逐漸分解以形成另外的異硫氰酸烷基酯并提供更長期的殺微生物活性的有效水平的單烷 基二硫代氨基甲酸鹽。還提供了產(chǎn)生有效水平的異硫氰酸烷基酯的方法作為控制微生物的 方法。
[0012] 該遞送系統(tǒng)可包括：單烷基二硫代氨基甲酸鹽的源；將該單烷基二硫代氨基甲酸 鹽從該源遞送到液體物流中的遞送系統(tǒng)；監(jiān)控該液體物流的PH的監(jiān)控系統(tǒng)；和基于探測到 的pH值將酸（或酸的混合物）進(jìn)料到該液體物流中的酸遞送系統(tǒng)。可提供控制單元以控 制該酸遞送系統(tǒng)并基于探測到的PH將酸遞送到該液體物流中。該酸遞送系統(tǒng)可與酸的源 流體連通。該控制單元配置為將酸遞送到該液體物流中以將該液體的PH保持在約2-約4， 例如保持在約2. 8-約3. 2范圍內(nèi)或保持在約3的pH。該酸遞送系統(tǒng)的控制可是手動(dòng)的或 自動(dòng)的。
[0013] 可提供監(jiān)控系統(tǒng)以監(jiān)控該液體物流中單烷基二硫代氨基甲酸鹽的濃度。該監(jiān)控系 統(tǒng)可包括與該液體物流流體連通的Ni++離子的源，和配置為探測鎳鹽在365nm處的紫外吸 收的吸收探測器，其中該鎳鹽是由單烷基二硫代氨基甲酸鹽和Ni++離子之間反應(yīng)得到的。 該系統(tǒng)可任選地包括監(jiān)控系統(tǒng)以監(jiān)控該液體物流中異硫氰酸烷基酯的濃度，其中該異硫氰 酸烷基酯是由該液體物流中的單烷基二硫代氨基甲酸鹽分解形成的。該監(jiān)控系統(tǒng)可包括配 置為探測在230nm處的紫外吸收以探測該異硫氰酸烷基酯的吸收探測器。該系統(tǒng)可包括配 置為探測液體物流中的異硫氰酸烷基酯和Ni-二硫代氨基甲酸鹽的高效液相色譜（HPLC) 監(jiān)控系統(tǒng)。
[0014] 應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到前面的一般性描述和后面的詳細(xì)描述都僅是示例性的和解釋性的，是 意于對要求保護(hù)的本發(fā)明提供進(jìn)一步的解釋。
[0015] 并入本申請并構(gòu)成其一部分的附圖示例了本發(fā)明的一些特征并與該說明書一起 用于解釋本發(fā)明的原理。
[0016] 附圖簡沐
[0017] 通過參考附圖可實(shí)現(xiàn)對本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)更好的理解，附圖意于示例而非限制 本發(fā)明。
[0018] 圖1是顯示在三個(gè)小時(shí)內(nèi)在不同pH水平下N-甲基二硫代氨基甲酸鉀（PNMDC)轉(zhuǎn) 化為異硫氰酸甲酯（MITC)的產(chǎn)率的柱狀圖。
[0019] 圖2是顯示在5分鐘內(nèi)在不同pH水平下N-甲基二硫代氨基甲酸鉀（PNMDC)轉(zhuǎn)化 為異硫氰酸甲酯（MITC)的產(chǎn)率的柱狀圖。
[0020] 圖3是顯示使用設(shè)定在230nm處的UV/VIS探測器通過HPLC用于探測MITC的MITC 校準(zhǔn)曲線的圖。
[0021] 圖4是顯示通過使用采用Ni++離子的沉淀測定二甲基二硫代氨基甲酸根離子的濃 度的比池法（turbidimetric method)的照片。
[0022] 圖5是顯示通過使用用Cu++試劑（例如Cu(NH3)x++)測定二硫代氨基甲酸鹽的濃度 的非常靈敏的比色法的照片。
[0023] 圖6是圖7中所示的二聚物的傅里葉變換紅外光譜。
[0024] 圖7是顯示MITC的峰和PNMDC的穩(wěn)定鎳鹽的峰的HPLC分析色譜圖，在較短的色 譜圖中具有良好的峰間距，使得可實(shí)時(shí)分析反應(yīng)混合物。
[0025] 圖8是用于保持液體體系中的殺微生物活性的動(dòng)態(tài)進(jìn)料系統(tǒng)的流程圖并提供了 用補(bǔ)充水連續(xù)稀釋PNMDC ( BUSAN? 40)并將該經(jīng)稀釋的產(chǎn)物與酸混合物組合。
[0026] 圖9是顯示PNMDC與不同酸的組合的混合物的微生物試驗(yàn)的殺滅百分比的柱狀 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 依照本發(fā)明，提供了處理含水體系（例如