殺生物劑組合物和處理水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及包含殺生物劑和載體的殺生物劑組合物。該載體更特別包含聚乙二醇 酯，如妥爾油脂肪酸聚乙二醇酯。本發(fā)明還涉及通過(guò)消除微生物和/或預(yù)防微生物生長(zhǎng)來(lái) 處理水和控制生物膜的方法。
[0002] 發(fā)明背景 水密集型工藝，如造紙和冷卻水工藝，提供了微生物生長(zhǎng)的肥沃環(huán)境。因此，在各種含 水工藝中常常需要?dú)⑸锾幚怼Ｔ诠I(yè)中殺生物處理的目標(biāo)通常并非完全滅菌，而是為了 在可接受的和成本有效的水平上找到微生物生長(zhǎng)的穩(wěn)定、動(dòng)態(tài)平衡作出貢獻(xiàn)?，F(xiàn)有技術(shù)涉 及水密集型工業(yè)(造紙工業(yè)是最大的水密集型工業(yè)之一）范圍內(nèi)不同類(lèi)型應(yīng)用中多種多樣 的殺生物劑。在該領(lǐng)域中，據(jù)估計(jì)，一部分應(yīng)用目前采用如果可以找到基于靶向殺生物劑的 更有效的生物膜控制技術(shù)的話(huà)可以被取代的技術(shù)。
[0003] 生物膜是微生物的聚集體，其中細(xì)胞在表面上彼此粘附。這些粘附的細(xì)胞常常嵌 入在胞外聚合物質(zhì)（EPS)的自產(chǎn)基質(zhì)中。生物膜EPS，也稱(chēng)作為黏液，是通常由胞外DNA、蛋 白質(zhì)和多糖組成的聚合物團(tuán)塊（polymeric conglomeration)。生物膜可以在活的或無(wú)生命 的表面上形成，并可以在天然、工業(yè)和醫(yī)院環(huán)境中普遍存在。生物膜中的微生物細(xì)胞生長(zhǎng)在 生理學(xué)方面有別于同一生物體的浮游細(xì)胞一一與之相反，其是可以在液體介質(zhì)中漂浮或游 動(dòng)的單個(gè)細(xì)胞。
[0004] 生物膜的形成開(kāi)始于自由漂浮的微生物粘接到表面上。這些第一批定殖的微生物 初始通過(guò)經(jīng)由范德華力的弱的、可逆的附著力粘附到該表面上。如果該定殖微生物沒(méi)有立 即從表面分離，它們可以使用細(xì)胞粘附結(jié)構(gòu)如菌毛更長(zhǎng)久地錨定它們自身。一些物種不能 依靠其自身連接到表面上，但是通常能夠?qū)⑵渥陨礤^定到EPS基質(zhì)上或直接錨定到更早的 定殖微生物上。在該定殖過(guò)程中，細(xì)胞能夠使用此類(lèi)信號(hào)如AHL化合物經(jīng)由群體感應(yīng)進(jìn)行 通信。一旦定殖開(kāi)始，該生物膜通過(guò)細(xì)胞分裂和募集的組合來(lái)生長(zhǎng)。生物膜形成的最后階 段稱(chēng)為發(fā)育，并且是其中生物膜建立并可以?xún)H改變形狀和尺寸的階段。生物膜的發(fā)育可能 使得聚集的細(xì)胞集落(或多個(gè)集落）越來(lái)越具有抗生素耐受性。
[0005] 生物膜在含水工業(yè)系統(tǒng)如再循環(huán)系統(tǒng)，例如造紙機(jī)或冷卻系統(tǒng)中造成了許多問(wèn) 題。表面污染物如生物膜的積累會(huì)導(dǎo)致諸如傳熱差、高能耗、腐蝕、維修費(fèi)用提高、系統(tǒng)壽命 縮短、高運(yùn)行成本、設(shè)備的計(jì)劃外停機(jī)時(shí)間等問(wèn)題。
[0006] 殺生物劑是抗微生物化學(xué)物質(zhì)，其可以阻止、無(wú)害化或控制任何有害生物。殺生物 劑通常用于醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)和工業(yè)。殺生物劑可以進(jìn)一步分類(lèi)為殺菌劑、抗生素、抗菌劑、 抗病毒劑、抗真菌劑、抗原生動(dòng)物劑或抗寄生蟲(chóng)劑。
[0007] 大部分目前的殺生物劑已被開(kāi)發(fā)用于控制浮游細(xì)菌。在通常使用的低濃度下，此 類(lèi)殺生物劑不能非常有效地針對(duì)生物膜。由產(chǎn)生EPS的微生物形成的鞘或基質(zhì)使它們能夠 耐受更高劑量的大多數(shù)常見(jiàn)殺生物劑。使用高劑量的殺生物劑可能會(huì)造成其它問(wèn)題，如設(shè) 備的腐蝕。同樣，由于殺生物劑意在殺滅活生物體，提高殺生物劑產(chǎn)品的劑量增加了對(duì)人體 健康和福利的風(fēng)險(xiǎn)。
[0008] 需要可用于針對(duì)表面上的生物膜的更好的殺生物劑。它們應(yīng)當(dāng)能夠針對(duì)該生物 膜，并還能夠有利地滲透該生物膜并殺死生物膜有機(jī)體。此類(lèi)殺生物劑在低劑量下也應(yīng)當(dāng) 有效。
[0009] 發(fā)明概述 在本發(fā)明中，令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用合適的試劑，如消泡劑組合物作為殺生物劑載體 時(shí)，獲得了多功能產(chǎn)品。該殺生物劑可以溶解并有效地針對(duì)表面上的生物膜。該組合物還 防止對(duì)大多數(shù)水密集型工業(yè)方法不利的起泡。針對(duì)表面的能力提供了以與現(xiàn)有技術(shù)相比更 低的殺生物活性劑使用量來(lái)預(yù)防生物膜以及預(yù)防或滅活任何預(yù)先形成的生物膜的手段。 [0010] 本發(fā)明提供了包含殺生物劑和載體的殺生物劑組合物，其中該殺生物劑可溶于該 載體。
[0011] 本發(fā)明還提供了通過(guò)在水環(huán)境中消除和/或阻止微生物來(lái)控制生物膜的方法，包 括提供所述殺生物劑組合物并向水環(huán)境中定量加入所述殺生物劑組合物。
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于該殺生物劑可以針對(duì)表面上的生物膜。
[0013] 本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于該殺生物劑可以穿透該生物膜并攻擊生物膜基質(zhì)中的微 生物。本發(fā)明的殺生物劑組合物提供使這一點(diǎn)成為可能的殺生物劑溶解性。
[0014] 本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)在于該殺生物劑組合物防止起泡。
[0015] 本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)在于該殺生物劑活性是長(zhǎng)效的。這使得能夠以更可持續(xù)的方式 實(shí)現(xiàn)有效和提尚的生物I旲控制。
[0016] 本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)在于減少了對(duì)所用的有毒殺生物劑化合物的總需求，即可以使 用更低的劑量。
[0017] 本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)在于該組合物是穩(wěn)定的。其具有相當(dāng)長(zhǎng)的儲(chǔ)存期，例如該殺生 物劑保持其活性至少數(shù)周或數(shù)月。
[0018] 附圖概述 圖1顯示了劑量為10微升至160微升的組合物1和組合物2的起泡傾向的測(cè)試結(jié)果， 使用Fennocide Quat 40作為參照。
[0019] 發(fā)明詳述 本發(fā)明提供了包含殺生物劑和載體的殺生物劑組合物，其中該殺生物劑可溶于該載 體。
[0020] 該殺生物劑可以是能夠殺死微生物，如形成生物膜的微生物的任何合適的殺生物 劑(抗微生物劑)。該殺生物劑可以是水溶性的，其可以具有低水溶性，或者其可以甚至不溶 于水。但是，該殺生物劑應(yīng)可溶于該載體。該殺生物劑組合物通常含有至少2重量％的殺 生物劑(抗微生物劑)。在一個(gè)實(shí)施方案中，該殺生物劑組合物含有約5-50重量％的殺生物 劑。在一個(gè)實(shí)施方案中，該殺生物劑組合物含有約10-20重量％的殺生物劑，在一個(gè)實(shí)施方 案中，該殺生物劑組合物含有約13-17重量％的殺生物劑。在一個(gè)具體實(shí)例中，該殺生物劑 組合物含有約15重量％的殺生物劑。
[0021] 該殺生物劑通?？梢苑譃閮深?lèi)：氧化性和非氧化性(或常規(guī)）殺生物劑。非氧化性 殺生物劑包括諸如DNBPA、其它含溴殺生物劑、戊二醛、異噻唑酮等等的殺生物劑。適用于本 發(fā)明的組合物的殺生物劑的一個(gè)實(shí)例包括非氧化性殺生物劑。該殺生物劑還可以通過(guò)作用 機(jī)制分為若干組。親電子試劑包括氧化劑，如鹵素和過(guò)氧化合物，以及親電子試劑如甲醛、 甲醛釋放劑、異噻唑酮、Bronopol和Cu、Hg以及Ag。膜活性殺生物劑包括溶菌殺生物劑，如 季銨化合物類(lèi)、雙胍類(lèi)、酚類(lèi)和醇類(lèi)，以及質(zhì)子載體，如對(duì)羥基苯甲酸酯、弱酸和羥基吡啶硫 酮。
[0022] 非氧化性殺生物劑的實(shí)例包括戊二醛、2, 2-二溴-3-次氮基丙酰胺（DBNPA)、 2-溴-2-硝基丙-1，3-二醇（fconopol)、5-氯-2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮（CMIT)、2-甲 基-4-異噻唑啉-3-酮（MIT)、CMIT與MIT的混合物、1，2-二溴-2, 4-二氰基丁烷、雙（三 氣-甲基）諷、2-漠硝基苯乙條、4, 5- 二氣-1，2- 二硫雜環(huán)戊條-3-酬（4, 5-dichloro -1，2-dithiol-3-〇ne)、2-正辛基_4_異噻挫琳_3_酬、1，2_苯并異噻挫琳_3_酬、鄰苯二 甲醛、季銨化合物類(lèi)("quats"）如正烷基二甲基芐基氯化銨、二癸基二甲基氯化銨（DDAC) 或鏈烯基二甲基乙基氯化銨、胍類(lèi)、雙胍類(lèi)、羥基吡啶硫酮類(lèi)、氨基甲酸酯類(lèi)、3-碘代丙炔 基-N- 丁基氨基甲酸酯、鱗鹽類(lèi)如四羥甲基硫酸鱗（THPS)、3, 5-二甲基-1，3, 5-噻二嗪 烷-2-硫酮（Daz〇met)、2-(硫氰基甲基硫代）