反應性、非腐蝕性和皮膚友好的組合物和方法
【專利摘要】本要求保護的發明涉及機械改性強酸/鹽溶液和強堿/鹽溶液的方法，其中所述改性產生具有與共價鍵的有效反應性、同時表現出非腐蝕和皮膚友好性質的穩定溶液。
【專利說明】反應性、非腐蝕性和皮膚友好的組合物和方法
[0001] 對相關申請的奪叉引用 本申請是2012年1月9日提交的美國專利申請序列號No. 13/346, 160的部分繼續申 請案，其就像全部闡述在本文中那樣全文并入本文作為參考。 發明領域
[0002] 本要求保護的發明涉及已機械改性為高反應性但仍穩定、非腐蝕性和皮膚友好的 強酸/鹽和強堿/鹽組合物。
[0003] 發明背景 鹽酸（HC1)--一種極性分子，通過使陽性氫核(質子）從酸移向水而溶解在水 (H20)--另一極性分子中，以留下水合氫陽離子（H30+)和氯陰離子（CO。這通常由方程 式〃H 20 + HC1 - H30+ + Cr〃表示，其中〃一〃是指酸的離解是幾乎完全單向的--這是 "強酸"的特征。類似地，氫氧化鈉（NaOH)--一種堿，溶解在水中以形成鈉陽離子（Na+)和 氫氧根陰離子（OHO。這通常由方程式〃NaOH -Na+ (aq) +0H_ (aq)〃（或〃NaOH+ (H20)n [Na(H20)n]+ + 0H_〃）表示，其中"一"是指堿的離解是幾乎完全單向的--這是"強堿"的 特征。
[0004] 實際情況是，任何給定的原子或分子如果在正確的環境設置下通過破壞現有鍵和 /或形成新鍵而與其它分子相互作用，則與另一分子是"反應性的"。由于強酸和堿在水中 幾乎完全離解成它們的離子組分，它們與其它分子是高反應性的。例如，由于它們的極性性 質，H 30+和0H-可影響較弱的分子間鍵，它們可破壞一些共價鍵，且它們可形成新鍵和新分 子。
[0005] 但是，強酸和堿具有使它們不適用于皮膚環境，如醫療和醫學美容用途的其它性 質。例如，對鹽酸而言，離解的氯陰離子與金屬反應，以腐蝕并弱化該金屬并釋放氫氣。這 一性質使鹽酸在金屬容器中的儲存既成問題又可能危險。此外，盡管表皮(皮膚）的最外層 包括保護下方的活細胞的死細胞層，但如果鹽酸足夠濃，其會破壞死皮膚細胞層，以暴露出 下方更脆弱的真皮細胞。這一性質使濃鹽酸通常不適用于將與皮膚接觸的用途。同樣地， 強堿，如氫氧化鈉，可能侵蝕玻璃容器并可破壞和/或燒傷皮膚細胞，因此，類似于鹽酸，在 使用和儲存上是成問題的。
[0006] 可通過在足量水中稀釋來控制強酸或堿的反應性；但是，提供足夠的H30+或 0H-所需的稀酸或堿的體積使得這一策略不切實際。或者，強酸或堿可以與適當的鹽合并。 例如，如果水、鹽酸和氯化銨合并在溶液中，Η 30+、ΝΗ4+和C1-之間的分子間相互作用足以使 該溶液避免腐蝕金屬和刺激或破壞皮膚。同樣地，如果水、氫氧化鈉和氫氧化銨合并在溶液 中，Na+、NH4+、NH2-和0H-之間的分子間相互作用足以使該溶液避免刺激或破壞皮膚。但 是，這些相同的分子間相互作用使該溶液的反應性不足以影響共價鍵。
[0007] 因此，所需要的是具有像強酸或強堿一樣的反應性但可安全儲存和用于皮膚環 境，如用于醫療和醫學美容用途的組合物。
[0008] 發明概沭 本發明的一個實施方案涉及使用脈沖直流激勵濃強酸或堿、鹽和水的溶液以使所得組 合物沒有預期的腐蝕或苛性性質并且沒有預期的皮膚破壞性質，但反應性仍足以影響共價 鍵。本發明的另一實施方案涉及所得組合物。
[0009] 附圖簡沭 圖1是使用強酸的本發明的方法的一個優選實施方案的流程圖； 圖2是使用強酸的本發明的方法的另一實施方案的流程圖； 圖3是用于實施本發明的方法的一個實施方案的優選設備的方框圖； 圖4是用于實施本發明的方法的一個實施方案的另一設備的方框圖； 圖5是使用強堿的本發明的方法的一個優選實施方案的流程圖；且 圖6是使用強堿的本發明的方法的另一實施方案的流程圖。
[0010] 示例件實施方案詳沭 在本說明書和其后的權利要求書中，會提到許多術語，它們應被定義為具有下列含 乂： 在本說明書通篇中，除非上下文另行要求，詞語"包含（comprise) "或其變形如"包含 (comprises) "或"包含（comprising) "被理解為暗指包括所述整體或步驟或整體或步驟組 但不排除任何其它整體或步驟或整體或步驟組。
[0011] 必須指出，除非上下文中明確地另行規定，本說明書和所附權利要求書中所用的 單數形式"一種"、"一個"和"該"包括復數對象。因此，例如，提到"一種載體"時，包括兩種 或更多種這樣的載體的混合物，諸如此類。
[0012] 范圍在本文中可以表示為從"大約"一個特定數值和/或至"大約"另一特定數值。 當表達這樣的范圍時，另一方面包括從一個特定數值和/或至另一特定數值。類似地，當使 用先行詞"大約"以近似值形式表示數值時，要理解的是，特定數值構成另一方面。還要理 解的是，各范圍的端點既與另一端點相關地又與另一端點獨立地有效。
[0013] 如本文中籠統使用的"混合物"或"摻合物"是指兩種或更多種不同組分的物理組 合。
[0014] 本文所用的"抗微生物劑"是指具有抗微生物污染的生物活性的組合物。
[0015] 本文所用的"共價鍵"是指將共享電子的原子合在一起的力并被稱作強鍵。
[0016] 本文所用的"皮膚環境"是指與人或動物相關的多層皮膚組織。
[0017] 本文所用的"分子間吸引力"是指一個分子與相鄰分子之間的吸引力。
[0018] 本文所用的"微生物的"是指有害微生物如霉菌（mold)、霉（mildew)、病毒或細菌 污染的任何內容物（inclusion)或生長物（growth)。
[0019] 本文所用的"微生物計數"是指任何表面上存在的微生物污染的量或數量。
[0020] "任選的"或"任選地"是指其后描述的事項或情形可能存在或可能不存在，且該描 述包括存在所述事項或情形的情況，和不存在所述事項或情形的情況。
[0021] "病原體"在本文中用于表示霉菌、霉、細菌、病毒或可能在表面上造成污染的其它 微生物。
[0022] 本文所用的"pH"是指在強酸或強堿的1%溶液(該溶液的其余部分為水）中測得的 數值。
[0023] 本文所用的" 1%溶液"是指1份強酸或強堿或酸/鹽混合物或堿/鹽混合物和99 份水。
[0024] 本文所用的"脈沖（pulse)或脈沖（pulsing)"是指對溶液單次施加直流電。多脈 沖（pulsing)或脈沖（pulses)構成脈沖事件。
[0025] 本文所用的"脈沖事件"是指一系列脈沖接著一個休止期。在本發明的方法的單 次迭代中可以有多個脈沖事件。
[0026] "強酸"在本文中用于表示該酸的100%溶液的pH為0. 1至3. 5的任何酸。
[0027] "強堿"在本文中用于表示該堿的100%溶液的pH為10. 1至14. 0的任何堿。
[0028] "強酸/鹽"在指代與酸結合的鹽時在本文中用于表示有效地與所選酸結合的任何 鹽。
[0029] "強堿/鹽"在指代與堿結合的鹽時在本文中用于表示有效地與所選堿結合的任何 鹽。
[0030] "有效量"和"有效時間"是指實現預期的一個或多個結果，例如控制和/或預防微 生物污染所需的量和時間。
[0031] 除非具體作出相反的規定，組分的"重量百分比"基于包括該組分的制劑或組合物 的總重量。
[0032] 強酸實施方案 圖1顯示使用強酸，即鹽酸的本發明的方法的一個優選實施方案的流程圖。在步驟1A 中，將1000克50%濃鹽酸置于2000毫升玻璃燒杯101中。在步驟1B中，將大約169克結 晶99%純氯化銨添加到燒杯101中。氯化銨的添加放熱，其量取決于我們將氯化銨添加到 該混合物中的速率。定期攪拌該混合物。在步驟1C中，一旦所有氯化銨溶解在酸中，使該 溶液冷卻至大約65°C。此時，該溶液含有水合氫和銨陽離子和氫氧根和氯陰離子的混合物； 測得的電導率小于100 mV，測得的質子數為大約1.0 X 1023/Χ (其中|^是質子數的量度） 且pH為大約1. 3至1. 4。如果公開或要求保護該溶液的電導率、質子數或pH的數值或數 值范圍，其是指在100%純溶液上進行的電導率測量、在1. 0%溶液上進行的質子數測量和在 1.0%溶液上進行的pH測量。
[0033] 基于經驗觀察，在該方法的這一階段，該溶液中帶相反電荷的離子之間的吸引使 其不如鹽酸腐蝕并且更皮膚友好。但是，該溶液缺乏使其足夠反應性以破壞共價鍵的那些 品質。
[0034] 在步驟1D中，將兩個電極102和103在燒杯的相對面置于燒杯101中，離開燒杯 壁，并部分浸沒在溶液中。電極102和103用直插開關105連向直流電源104。開關105可 以是手控開關，但在實踐中可以使用頻閃燈控制器、實驗室電壓脈沖發生器或相當的電路 提供直流脈沖。圖3顯示本發明的方法的一個優選實施方案中所用的設備的方框圖。
[0035] 在步驟1E中，使在10伏特下的3安培直流脈沖經過電極之間的溶液大約30分鐘， 其中脈沖周期為大約20秒開和20秒關。在步驟1F中使該溶液冷卻后，發現測得的電導率 為大約495 mV ;測得的質子數為大約0. 95 X 1025且pH為大約1. 21。
[0036] 在步驟1G中，在第一個使電流脈沖經過該溶液的周期后和在該溶液已冷卻后，進 行第二輪脈沖，其與第一輪相當并持續大約30分鐘。在第二輪脈沖后，測得的電導率大約 1120 mV;測得的質子數為大約0.95 X 1025且pH為大約1.20。隨時間經過(數月），電導率 不會明顯降低，表明第二輪脈沖不僅提高反應性，還增加該組合物的穩定性。
[0037] 盡管不受制于特定理論，但基于經驗觀察，直流電流的受控施加提高極性分子中 的鍵長，以致反應性更高。此外，由于該電流是脈沖的，其不干擾帶相反電荷的離子之間的 分子間鍵(并實際上增強這些鍵)，因此保持并增強該組合物的非腐蝕和皮膚友好的品質。 此外，由于分子間鍵的穩定性，當該組合物儲存在非不良條件下(例如遠離極端熱、光、壓力 或電磁輻射)時，其無限期地保持其反應性、非腐蝕性和皮膚友好的品質。此外，當使用穩定 (非脈沖）或交變電流或更高功率的電流時，或在脈沖過程中不控制溫度時，該組合物沒有 這些增強的反應性、非腐蝕性和皮膚友好的品質。但是，這不排除使用其它能源，如聲、電、 光或機械源，只要能量的施加不破壞分子間鍵合。因此，這一實施方案提出了對反應性像強 酸那樣但不腐蝕金屬或刺激皮膚的穩定組合物的需要。
[0038] 在其他實施方案中，可以改變酸的濃度而不影響通用方法或所得組合物的特征； 但是，使用太弱的濃度可能降低最終組合物中的電導率和質子數的范圍并因此限制其效 用。
[0039] 在上述實施方案中，溶液的脈沖在兩個步驟中進行。這有助于控制溶液的溫度， 因為發現過熱看起來破壞分子間鍵而非簡單激勵它們，導致產生沒有所需性質的溶液。在 其他實施方案中，該脈沖可以在單個步驟中進行，只要使用本領域中已知的冷卻技術將該 溶液的溫度保持在大約90°C以下，例如如圖4的方框圖中所示將混合容器部分浸在冷卻浴 中。圖2的流程圖中所述的方法與圖1的方法的區別在于，在將HC1和NH 4C1混合在一起 后，將燒杯101置于在充電過程中保持溫度的冷卻浴106中，并在單個60分鐘步驟中進行 脈沖過程。
[0040] 在其他實施方案中，可以改變脈沖電流的電壓、安培數、周期和持續時間而不會不 利地影響所需性質。這樣的改變可能是必要的，例如由于電極的尺寸、燒杯的尺寸和酸/鹽 溶液的體積。在實踐中，可以用4至16伏特的電壓、1至20安培的電流、5至60秒開和5 至60秒關的脈沖周期和20至70分鐘的脈沖電流持續時間實現該改性酸/鹽溶液的所需 性質。在確定這些范圍時，我們在1大氣壓下施加脈沖電流；改變壓力可能使這些范圍變寬 或變窄而不影響最終結果，可以通過常規實驗確定在不同壓力限制下的新的有效范圍。
[0041] 在一個優選實施方案中，我們使用與實驗室環境中切實的情況相稱的各種組分的 量；明顯地，在工業生產環境中，所用的各種組分的量取決于制造設備和最終產物的所需 量。可以由本專利中公開的實施方案使用常規化學工程技術推導最佳制造環境的設計。
[0042] 在其他實施方案中，可以將氯化銨鹽換成其它氯化物鹽，例如氯化鈉、氯化鉀、氯 化鈣、氯化鎂、氯化鋁、氯化鋅、氯化鎳、氯化鉛、氯化銅、氯化亞鐵、氯化鐵、氯化金或相當的 氯化物鹽(或氯化物鹽的組合)。或者，本發明的組合物可以使用亞氯酸鹽，例如亞氯酸鈉、 亞氯酸鉀、亞氯酸鈣、亞氯酸銨、亞氯酸鎂、亞氯酸鋁或相當的亞氯酸鹽(或此類亞氯酸鹽的 組合)。選擇一種特定鹽而非另一種不會影響通用方法或所得組合物的特征；但是，特定鹽 及其純度的選擇可能改變該方法中所用的各種組分的比例，其可能改變該組合物的電導率 和質子數的測量范圍，特定鹽的選擇可能導致該組合物具有超出本文所述那些的有用或有 害的特征。可以由基于本專利中公開的實施方案的常規實驗確定對任何給定的代用鹽而言 最佳的組分量和電流脈沖的長度/量級。
[0043] 在其他實施方案中，可以將鹽酸換成另一強酸。例如，可以使用下列強酸：氫碘酸 (HI)、氫溴酸（HBr)、硫酸（H2S04)、硝酸（ΗΝ03)和氯酸（HC10 3)。選擇一種特定酸而非另一 種不影響通用方法或所得組合物的特征；但是，特定酸及其純度的選擇可能改變該方法中 所用的各種組分的比例，其可能改變該組合物的電導率和質子數的測量范圍，特定酸的選 擇可能導致該組合物具有超出本文所述那些的有用或有害的特征。可以由基于本專利中公 開的實施方案的常規實驗確定對任何給定的代用酸而言最佳的組分量和電流脈沖的長度/ 量級。
[0044] 在選擇代用酸和/或鹽組分時，我們已經發現下列指導是確實的。首先，我們發 現，銨鹽優于非銨鹽。盡管不將自己受制于特定理論，但我們相信，由于其尺寸和極性，甚至 在直流脈沖步驟后，NH 4+也傾向于與帶負電荷的陰離子(例如CO形成相對穩定的分子間 鍵。因此，該組合物在充電后保持非腐蝕和皮膚友好，但提高的極性使得該組合物的反應性 足以破壞其它分子間鍵。盡管銨鹽如此優選，但離解成表現類似于NH 4+的陽離子的非銨鹽 可能經證實合適，尤其是在非銨鹽帶來額外益處的用途中。
[0045] 其次，我們發現，選擇具有與該酸相同或類似的陰離子(例如C1-)的鹽優于具有不 同陰離子的那些。我們相信，該溶液越均勻，不合意的副反應越少。但是，選擇具有不同陰 離子的酸和鹽可能經證實合適，尤其是在該鹽的不同陰離子帶來額外益處的用途中。
[0046] 因此，利用這些指導，例如和非限制性地，可以使用下列酸和鹽對：氫碘酸（HI)和 碘化銨（NH4I)、氫溴酸（HBr)和溴化銨（NH4Br)、硫酸（H2S0 4)和硫酸銨（NH4S04)、硝酸（HN03) 和硝酸銨（ΝΗ4Ν03)，和氯酸（HC103)和氯酸銨（NH 4C103)。但是，我們注意到，由于這些酸/ 鹽組合中的一些是高度反應性的(例如使用硝酸銨作為爆炸物中的氧化劑，并使用高氯酸 銨作為固體火箭推進劑）；保持安全生產所需的步驟可能使這些組合在經濟上不切實際。 [0047] 最后，盡管我們明確指出在影響共價鍵的背景中使用該改性強酸/鹽組合物，但 我們發明的組合物不限于這樣的抗微生物用途。實際上，我們相信，我們發明的組合物經證 實可用于需要反應性酸基組合物但該組合物必須非腐蝕和皮膚友好的任何用途。例如，我 們相信，該組合物可用于水力壓裂、需要使用電解質的用途、碳酸鹽和硅酸鹽脫除、PCB脫除 和凈化以及過度使用脲后的土壤修復。
[0048] 強堿實施方案 圖5顯示使用強堿，即氫氧化鈉（NaOH)的本發明的方法的一個優選實施方案的流程 圖。在步驟5A中，將1000克固體球形式的50%純氫氧化鈉置于2000毫升玻璃燒杯101中。 在步驟5B中，將大約239克含有最多44%氨的氫氧化銨添加到該燒杯中。氫氧化銨的添加 放熱，其量取決于我們將氫氧化銨添加到該混合物中的速率。定期攪拌該混合物。在步驟 5C中，一旦所有氫氧化銨溶解在氫氧化鈉中，使該溶液冷卻至大約65°C。此時，該溶液含有 Na+、NH4+、NH2-和0H-的混合物，對于1.0 % w/w溶液，該溶液的測得的電導率小于100 mV， 測得的質子數為大約3.1 X 1024且pH為大約12.1。
[0049] 在該方法的這一階段，該溶液中帶相反電荷的離子之間的吸引使其不如氫氧化鈉 苛性并且更皮膚友好。但是，該溶液缺乏使其足夠反應性以破壞共價鍵和分子間鍵的那些 品質。
[0050] 在步驟?中，將兩個電極102和103在燒杯的相對面置于燒杯101中，離開燒杯 壁，并部分浸沒在溶液中。電極102和103用直插開關105連向直流電源104,以便能打開 和切斷電流。開關105可以是手控開關，但在實踐中我們發現可以使用頻閃燈控制器、實驗 室電壓脈沖發生器或相當的電路提供直流脈沖。圖3顯示本發明的方法的一個實施方案中 所用的優選設備的方框圖。
[0051] 在步驟5E中，我們使在10伏特下的3安培直流脈沖經過電極之間的溶液大約30 分鐘，其中脈沖周期為大約20秒開和20秒關。在步驟5F中使該溶液冷卻后，我們發現測得 的電導率為大約85 mV;測得的質子數為大約3.1 X 1024且l%w/w溶液的pH為大約12. 21。
[0052] 在步驟5G中，在第一個使電流脈沖經過該溶液的周期后和在該溶液已冷卻大約4 小時后，我們進行第二輪脈沖，其與第一輪相當并持續大約30分鐘。在第二輪脈沖后，測得 的電導率大約87 mV;測得的質子數為大約2.8 X 1026且pH為大約12. 20。隨時間經過(數 月），電導率不會明顯降低，表明第二輪脈沖不僅提高反應性，還增加該組合物的穩定性。
[0053] 盡管不受制于特定理論，但基于我們的經驗觀察，我們相信，直流電流的受控施加 提高極性分子中的鍵長，以致反應性更高。由于該電流是脈沖的，其不干擾帶相反電荷的離 子之間的分子間鍵，因此保持該組合物的非苛性和皮膚友好的品質。此外，由于分子間鍵的 穩定性，當該組合物儲存在非不良條件下(例如遠離熱、光、壓力或電磁輻射）時，其無限期 地保持其反應性、非苛性和皮膚友好的品質。此外，與我們的觀察一致，我們發現，當我們 使用穩定(非脈沖）或交變電流或更高功率的電流時，或當我們在脈沖過程中無法控制溫度 時，該組合物沒有這些增強的反應性、非苛性和皮膚友好的品質。（但是，這不排除使用其它 能源，如聲、電、光或機械源，只要能量的施加不破壞分子間鍵合)。因此，這一實施方案解決 了對反應性像強堿那樣但不腐蝕金屬或玻璃或刺激皮膚的穩定組合物的需要。
[0054] 在其他實施方案中，可以改變堿的濃度而不影響通用方法或所得組合物的特征； 但是，使用太弱的濃度可能降低最終組合物中的電導率和質子數的范圍并因此限制其效 用。可以由基于本申請中公開的實施方案的常規實驗確定堿的給定濃度的效力。
[0055] 在上述實施方案中，溶液的脈沖在兩個步驟中進行。這有助于控制溶液的溫度，因 為我們發現高于120°C的溫度看起來破壞分子間鍵而非簡單激勵它們，以產生沒有所需性 質的溶液。在其他實施方案中，該脈沖可以在單個步驟中進行，只要使用本領域中已知的冷 卻技術將該溶液的溫度保持在大約65°C以下，例如如圖4的方框圖中所示將混合容器部分 浸在冷卻浴中。圖6的流程圖中所述的方法與圖5的方法的區別在于，在將NaOH和ΝΗ 40Η 混合在一起后，將燒杯101置于在充電過程中保持溫度的冷卻浴106中，并在單個60分鐘 步驟中進行脈沖過程。
[0056] 在其他實施方案中，可以改變脈沖電流的電壓、安培數、周期和持續時間而不會不 利地影響所需性質。這樣的改變可能是必要的，例如由于電極的尺寸、燒杯的尺寸和堿/鹽 溶液的體積。在實踐中，我們發現，我們可以用4至16伏特的電壓、2至5安培的電流、5至 60秒開和5至60秒關的脈沖周期和20至60分鐘的脈沖電流持續時間獲得該改性強堿/ 鹽溶液的所需性質。在確定這些范圍時，我們在1大氣壓下施加脈沖電流；改變壓力可能使 這些范圍變寬或變窄而不影響最終結果，并可以通過常規實驗確定在不同壓力限制下的新 的有效范圍。 實施例
[0057] 使用 AOAC Official Method 961. 02 (Germicidal Spray Products as Disinfectants)和由 ASTM E2111-00 (Standard Qualitative Carrier Test Method to Evaluate Bactericidal, Fungicidal, Mycobactericidal, and Sporicidal ；Potencies of Liquid Chemical Germicides)評估使用鉀基產品的1%溶液。
[0058] 用受試產品從10英寸距離噴涂三個接種載玻片和未接種的對照載玻片10秒。使 載玻片均勻浸透并孵育，然后排去過量流體。
[0059] 表1中的結果顯示制表的結果。
[0060] 復1 H?C _ fi 落(tfu/mr 的 均+W# 處Λ 藤 久腸桿i? T:均減少?ι分比 .表處邦的對照_ 1.6 X丨if 4JJX 10' 4'Bm 親玻打1 < I,()料 < Ul? > 99ΜΨΑ log 1§減少I 載玻片2 < ι,ο < I.? >yy,9yyii <>5丨og丨0減少I -41鑛 IU < Mi < 1.? > yy.999^ >5丨og 10減少》 *通過鋪平板到TSA瓊脂板上，測定活微生物集落數。板在36. 5°C下孵育24-48小時。 **在任何板上沒有觀察到微生物集落。在檢測1.0毫升接種物時，沒有檢測到任何集 落。
[0061] 在一個優選實施方案中，我們使用與實驗室環境中切實的情況相稱的各種組分的 量；在工業生產環境中，所用的各種組分的量取決于制造設備和最終產物的所需量。可以由 本申請中公開的實施方案使用常規化學工程技術推導最佳制造環境的設計。
[0062] 選擇一種特定鹽而非另一種不會影響通用方法或所得組合物的特征；但是，特定 鹽及其純度的選擇可能改變該方法中所用的各種組分的比例，其可能改變該組合物的電導 率和質子數的測量范圍，給定的鹽可能導致該組合物具有超出本文所述那些的有用特征。 可以由基于本專利中公開的實施方案的常規實驗確定對任何給定的代用鹽而言最佳的組 分量和電流脈沖的長度/量級。
[0063] 在其他實施方案中，可以將氫氧化鈉換成另一強堿。例如，可以使用下列強堿：氫 氧化鋰（LiOH)、氫氧化鉀（Κ0Η)、氫氧化銣（RbOH)、氫氧化銫（CsOH)、氫氧化|丐（Ca(0H) 2)、 氫氧化鍶（Sr (0H) 2)、氫氧化鋇（Ba (0H) 2)和氫氧化鎂（Mg (0H) 2)。選擇一種特定堿而非另 一種不會影響通用方法或所得組合物的特征；但是，特定堿及其純度的選擇可能改變該方 法中所用的各種組分的比例，其可能改變該組合物的電導率和質子數的測量范圍，給定堿 的選擇可能導致該組合物具有超出本文所述那些的有用或有害的特征。可以由基于本專利 中公開的實施方案的常規實驗確定對任何給定的代用堿而言最佳的組分量和電流脈沖的 長度/量級。
[0064] 在選擇代用堿和/或鹽組分時，我們已經發現下列指導是確實的。首先，我們發 現，氫氧化銨鹽優于非氫氧化銨鹽。盡管不將自己受制于特定理論，但我們相信，由于其尺 寸和極性，在強堿存在下，甚至在直流脈沖步驟后，氫氧化銨也表現得像弱酸，因為其失去 質子，以產生酰胺陰離子（NH20,其傾向于與帶正電荷的陽離子(例如Na+)形成相對穩定的 分子間鍵。因此，該組合物在充電后保持非苛性和皮膚友好，但提高的極性使得該組合物的 反應性足以破壞其它共價鍵。盡管銨鹽如此優選，但離解成表現類似于NH2-的陰離子的非 銨鹽可能經證實合適，尤其是在非銨鹽帶來額外益處的用途中。
[0065] 其次，我們發現，選擇具有與該堿相同或類似的陰離子(例如0Γ)的鹽優于具有不 同陰離子的那些。我們相信，該溶液越均勻，不合意的副反應越少。但是，選擇具有不同陰 離子的堿和鹽可能盡管如此經證實合適，尤其是在該鹽的不同陰離子帶來額外益處的用途 中。因此，利用這些指導，例如和非限制性地，對于各上列強堿，優選的氫氧化物鹽是氫氧化 銨。
[0066] 最后，盡管我們明確指出在影響共價鍵的背景中使用該改性堿/鹽組合物，但我 們發明的組合物不限于這樣的抗微生物用途。實際上，我們相信，我們發明的組合物經證實 可用于需要反應性堿基組合物但該組合物必須非苛性和皮膚友好的任何用途。例如，我們 相信，該組合物可用于預防和處理霉菌和真菌、防銹和降低產品如寵物干糧、即食食品上的 水分活度，干燥紙和制造皂和洗滌劑。
[0067] 盡管已經例示和描述了具體實施方案，但可以在不明顯背離本發明的精神的情況 下想到許多修改，且保護范圍具體體現為所附權利要求書的范圍。
【權利要求】
1. 制造改性酸/鹽溶液的方法，其包括： 對酸和鹽的起始溶液施以至少一個脈沖事件，其中所述脈沖事件包含至少一個直流脈 沖；和 改性所述起始溶液以產生具有比所述起始溶液更高的電導率和更高的質子數的改性 溶液。
2. 權利要求1的方法，其中所述脈沖為在4至16伏特下1至20安培并持續5至60 秒。
3. 權利要求1的方法，其中所述脈沖事件包括使至少另一直流脈沖經過所述起始溶 液。
4. 權利要求3的方法，其中脈沖事件中的脈沖之間的時間間隔為5至60秒。
5. 權利要求1的方法，其進一步包括對所述溶液施以附加的脈沖事件。
6. 權利要求5的方法，其中對所述溶液施以脈沖20至70分鐘的時長。
7. 權利要求1的方法，其中脈沖事件數為1至5。
8. 權利要求1的方法，其進一步包括在各脈沖事件后將所述起始溶液冷卻至至少 52。C。
9. 權利要求1的方法，其中所述改性溶液具有250至1500 mV的電導率、0. 95 X 1025 至1. 5 X 1025的質子數和低于3. 5的pH。
10. 權利要求1的方法，其中所述酸是濃度大約50%的鹽酸，所述鹽是氯化銨并為大約 99%純，且所述酸和鹽以大約6比1重量比合并。
11. 權利要求1的方法，其中所述鹽是選自氯化鈉、氯化鉀、氯化鈣、氯化鎂、氯化鋁、氯 化鋅、氯化鎳、氯化鉛、氯化銅、氯化亞鐵、氯化鐵、氯化金及其組合的氯化物鹽。
12. 權利要求1的方法，其中所述鹽是選自亞氯酸鈉、亞氯酸鉀、亞氯酸鈣、亞氯酸銨、 亞氯酸鎂、亞氯酸鋁及其組合的亞氯酸鹽。
13. 制造改性堿/鹽溶液的方法，其包括： 對堿和鹽的起始溶液施以至少一個脈沖事件，其中所述脈沖事件包含至少一個直流脈 沖；和 改性所述起始溶液以產生具有比所述起始溶液更高的電導率和更高的質子數的改性 溶液。
14. 權利要求13的方法，其中所述脈沖為在4至16伏特下1至20安培并持續5至60 秒。
15. 權利要求13的方法，其進一步包括使至少另一直流脈沖經過所述起始溶液。
16. 權利要求15的方法，其中脈沖事件中的脈沖之間的時間間隔為5至60秒。
17. 權利要求13的方法，其進一步包括對所述溶液施以附加的脈沖事件。
18. 權利要求17的方法，其中對所述溶液施以脈沖20至70分鐘的時長。
19. 權利要求13的方法，其中脈沖事件數為1至5。
20. 權利要求13的方法，其進一步包括在各脈沖事件后將所述起始溶液冷卻至至少 52。C。
21. 權利要求13的方法，其中所述改性溶液具有不大于100 mV的電導率、0.95 X 1024 至2. 8 X 1026的質子數和10. 1或更高的pH。
22. 權利要求13的方法，其中所述堿是濃度大約50%的氫氧化鈉，所述鹽是含有不多于 44% w/w氨的氫氧化銨，且所述堿和鹽以大約4比1重量比合并。
23. 權利要求13的方法，其中所述堿選自氫氧化鈉、氫氧化鋰（LiOH)、氫氧化鉀（KOH)、 氫氧化銣（RbOH)、氫氧化銫（CsOH)、氫氧化鈣（Ca(0H) 2)、氫氧化鍶（Sr(0H)2)、氫氧化鋇 (Ba(0H)2)和氫氧化鎂（Mg(0H) 2)及其組合。
24. 權利要求13的方法，其中所述鹽選自氫氧化銨、硝酸銨、碳酸銨、氯化銨及其組合。
25. 權利要求13的方法，其中所述鹽是氫氧化銨。
【文檔編號】C01B11/00GK104159846SQ201380012322
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年1月9日 優先權日:2012年1月9日
【發明者】B.R.蘇克拉姆, J.W.維恩斯特拉 申請人:Nbip有限責任公司