專利名稱：一種用于制備穩定的氧化性殺生物劑的方法
技術領域：
本發明涉及用作殺生物組合物的穩定的氯胺的制備。本發明說明了用 于制備穩定形式的氯胺的方法，這種穩定形式允許氯胺的制備、儲存和運
輸。本發明說明了制備穩定的和功能化的(functional)氯胺的方法，所述 方法允許氯胺作為殺生物組合物用于水處理系統和各種各樣的其它的處 理系統中，而沒有氯胺的快速降解。
背景
這里描述的本發明涉及生物污垢控制劑(biofouling control agent)的 制備。本發明的基礎是反應物的組成和使用濃縮的反應物將兩種液體溶液 由其天然化學形式轉化為具有改變的殺生物性能的另一種化學形式的制 備條件。
整個世界中，有許多不同類型的工業用水系統。存在工業用水系統， 以便能夠進行必要的化學過程、機械過程和生物過程以達到所需的結果。 即使用目前可得到的最好的水處理程序處理的工業用水系統也可能出現 污垢。對本專利申請來說，"污垢，，被定義為"在表面上的任何有機或無 機材料的沉積物"。
3如果這些工業用水系統不進行微生物污垢控制的處理，那么它們將會 變得嚴重被污染。污垢對工業用水系統具有負面影響。例如，嚴重的礦物
結垢(mineral scale)(無機材料)能夠在水接觸面上形成，且在任何有結 垢的地方都存在微生物生長的理想環境。
污垢通過各種機理出現，所述機理包括空氣傳播和水傳播及水形成的 污染物的沉積、水停滯、過程泄露、及其它因素。如果任其發展，系統可 能遭受降低的運行效率、過早的設備故障、生產率的損失、產品質量的損 失和與微生物污垢相關的健康相關的風險的增加。
污垢還可由于微生物污染而產生。工業用水系統中的微生物污染源很 多并且可包括但不限于，空氣傳播的污染、水補給、過程滲漏和不正確清 潔的設備。這些微生物能夠在水系統的任何潮濕或半潮濕的表面上迅速建 立微生物群落。 一旦這些微生物種群存在于主體水中，那么超過99%的存 在于水中的微生物將以生物膜的形式存在于表面上。
當微生物群落在表面上發展時，由微生物分泌的胞外聚合物 (ex叩olymeric substance)有助于形成生物膜。這些生物膜是復雜的生態 系統，其建立用于濃縮營養物的方式(means)并對生長提供保護。生物 膜能夠加速結垢、腐蝕和其它污垢過程。生物膜不僅促使降低系統效率， 它們還為可以包括病原菌的微生物增殖提供極好的環境。因此，重要的是， 應當盡可能最大程度地減少生物膜和其它污垢過程以使過程效率達到最 大并使來自水傳播病原體的健康相關的風險減到最小。
若干因素促成了生物污垢問題并且決定它的程度。水溫；水pH;有機 營養物和無機營養物；生長條件，例如有氧條件或缺氧條件，以及在某些 情況下存在或不存在陽光等，可以起到重要作用。這些因素還幫助確定何 種類型的微生物可能存在于水系統中。
如前所述，生物污垢能造成不需要的過程干預并因此必須被控制。使 用許多不同的方法來控制工業工程中的生物污垢。最普遍使用的方法是將 殺生物化合物應用于工藝用水中。使用的殺生物劑在性質上可以是氧化性 的或非氧化性。由于若干不同的因素，例如經濟情況或環境的考慮，優選 氧化性殺生物劑。氧化性殺生物劑例如氯氣、次氯酸、溴衍生的殺生物劑以及其它氧化性殺生物劑，被廣泛用于處理工業用水系統。
確立氧化性殺生物劑的功效的一個因素是在構成"需氯量"或需氧化 性殺生物劑量的水基體中的組分的存在。"需氯量"定義為被水中的物質 還原或以別的方式轉化為氯的惰性形式的氯的量。消耗氯的物質包括但不
限于微生物、有機分子、氨水和氨衍生物；硫化物、氰化物、可氧化的陽 離子、紙漿木質素(pulp lignin)、淀粉、糖、油、諸如結垢抑制劑和腐蝕 抑制劑的水處理添加劑等。微生物在水中和生物膜中的生長對水的需氯量 和待處理的系統的需氯量有作用。在包括大量礦泥的含有高需氯量的水 中，常規的氧化性殺生物劑被發現是無效的。對于這樣的水，通常推薦非 氧化性殺生物劑。
氯胺是有效的，并且通常在存在對諸如氯的氧化性殺生物劑的高需求 量的情況下使用，或者在受益于"氧化性"殺生物劑的持久性的情況下使 用。用氯胺處理生活用水系統正日益增加。氯胺通常在游離的氯與存在于 或添加至水中的氨反應時形成。用于制備氯胺的許多不同的方法已載入文 獻。氯與氮源之間的反應的某些關鍵參數決定所制備的殺生物化合物的穩 定性和功效。前述方法依賴于反應物稀溶液的預先形成，然后它們結合以 制備氯胺溶液。反應物是以銨鹽(硫酸鹽、溴化物或氯化物)的形式的胺 源和以氣體的形式或與堿土金屬(Na或Ca)結合的形式的Cl-供體(氯供 體)。并且，所述方法依賴于通過添加高pH的反應物或通過單獨加入苛性 堿溶液來控制反應混合物的pH。如此制得的消毒劑必須立即被注入正被處 理的系統，因為消毒劑迅速降解。消毒劑溶液在正被處理的系統外部產生， 且然后被注入待處理的含水系統。在前述制備處理液體以控制生物污垢的 方法中，出現的顯著問題在于，活性殺生物成分是化學上不穩定的并且迅 速分解，結果pH快速降低。殺生物成分的這種快速降解導致功效的損失。 還發現，由于殺生物組分的快速分解，活性殺生物成分的pH從未〉8.0(參 考US5976386 )。
概述
本發明描述了以下關鍵方面1. 用于制備"較穩定的"消毒劑溶液的反應物的組合物，
2. 用于制備"較穩定的"形式的殺生物組分的條件，和
3. —種用于制備消毒劑的方法。
詳述
本發明涉及一種用于制備穩定的氯胺的方法，其中將濃縮的氯源與濃 縮的胺源結合并攪拌以制備具有5以上的pH的穩定的氯胺。本發明的氯 源含有堿土金屬，其中優選的氯源是次氯酸鈉或次氯酸4丐，且胺源優選硫
酸銨(NH4)2S04或氬氧化銨NH4OH。
本發明的方法包括反應劑( reaction means ), 在所述反應劑中發生氣 源與胺源的反應以形成氯胺。反應劑為液體，液體優選為水。本發明的產 物是穩定的氯胺。
本發明詳述了 一種用于制備穩定的氯胺的方法，其中將濃縮的氯源與 具有反應劑的濃縮的胺源結合并攪拌以制備具有7或7以上的pH的的穩 定的氯胺。
實施例
通過參考以下實施例可更好地理解前述內容，實施例旨在說明用于實 施本發明的方法且并非旨在限制本發明的范圍。
實施例1
在為了理解制得的氯胺溶液的制備和穩定性的試驗中，制備次氯酸 鹽、(NH4)2S04和NH40H的新鮮溶液并將它們用于制備氯胺。將制得的次 氯酸鹽溶液單獨測試并發現其含有-110 ppm的游離Cl2,正如稀釋所需要
的。通過測量產物的游離Cl2和總Cl2來估計制得的氯胺的量。試驗結果顯
示觀察到100%轉化至氯胺(總Cl2)。此外，用(NH4)2S04和NH40H制備 的產物的pH保持在7以上。
將制備的氯胺溶液保持在黑暗中并在1天后再次分析。再次測量游離Cl2和總Cl2以了解氯胺溶液的穩定性，所述氯胺溶液制備并保存在50 ml 試管的封閉空間中。將數據與制備時間數據進行比較，并且總Cl2水平的 損失是溶液中氯胺損失的量度。用衍生自(NH4)2S04或NH4OH的胺制備的 氯胺在1天后僅顯示出輕^f效的降解，分別為7.7%和5.9%。作為一個觀察， 用衍生自溴化銨(NH4Br)的胺制備的氯胺溶液在1天后顯示出超過90% 的損失/降解。
應當理解，對本領域技術人員來說，對本文所述的目前優選的實施方 案的各種改變和變更將是明顯的。可以進行這樣的改變和變更，而不偏離 本發明的精神和范圍且不會減少本發明的預期優勢。因此，期望這樣的改 變和變更被附帶的權利要求所涵蓋。
權利要求
1.一種用于制備穩定的氯胺的方法，其中將濃縮的氯源與濃縮的胺源結合并攪拌以制備具有5以上的pH的穩定的氯胺。
2. 如權利要求l所述的方法，其中所述氯源含有堿土金屬。
3. 如權利要求l所述的方法，其中所述胺源是硫酸銨。
4. 如權利要求l所述的方法，其中所述胺源是氪氧化銨。
5. 如權利要求1所述的方法，其還包括反應劑，在所述反應劑中發 生所述氯源與所述胺源的反應以形成所述氯胺。
6. 如權利要求5所述的方法，其中所述反應劑是液體。
7. 如權利要求5所述的方法，其中所述反應劑是水。
8. 如權利要求1所述的方法，其中所述穩定的氯胺具有7或更高的pH。
9. 如權利要求2所述的方法，其中所述氯源是次氯酸鈉或次氯酸鈣。
10. —種用于制備穩定的氯胺的方法，其中將濃縮的氯源與具有反應 劑的濃縮的胺源結合并攪拌以制備具有7或更高的pH的穩定的氯胺。
11. 如權利要求IO所述的方法，其中所述氯源含有堿土金屬。
12. 如權利要求11所述的方法，其中所述氯源是次氯酸鈉或次氯酸4丐。
13. 如權利要求IO所述的方法，其中所述胺源是硫酸銨。
14. 如權利要求IO所述的方法，其中所述胺源是氫氧化銨。
15. 如權利要求IO所述的方法，其中所述反應劑是液體。
16. 如權利要求15所述的方法，其中所述反應劑是水。
全文摘要
本發明涉及一種用于制備穩定的氯胺的制備方法。該方法允許通過使用濃縮的氯源和濃縮的胺源并在制備期間攪拌來制備穩定的氯胺。所述方法制備了具有至少5的pH且最優選的至少7或更高的pH的氯胺。
文檔編號C01B21/09GK101588989SQ200780046526
公開日2009年11月25日 申請日期2007年12月26日 優先權日2006年12月29日
發明者M·拉梅什, 蘭德爾·艾略特, 艾米特·古普塔 申請人:納爾科公司