БИОЦИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ Российский патент 2015 года по МПК A01N57/34 A01P1/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к биоцидной композиции и способам ее применения для контроля микроорганизмов в водных и содержащих воду системах. Композиция содержит хлорид трибутилтетрадецилфосфония и сульфат тетракис(гидроксиметил)фосфония.

Предпосылки создания изобретения

Водные системы представляют собой питательные среды, пригодные для размножения водорослей, бактерий, вирусов и грибов, некоторые из которых могут быть патогенными. Такое заражение микроорганизмами может создавать целый ряд проблем, включая неприятный с позиций эстетики внешний вид, такой как мутная зеленая вода, серьезные риски для здоровья, такие как возможность грибных, бактериальных или вирусных инфекций, и технические проблемы, включая возникновение засоров, коррозию оборудования и снижение теплопередачи.

Биоциды нашли широкое применение для дезинфекции и контроля роста микроорганизмов в водных и содержащих воду системах. Однако не все биоциды обладают эффективностью в отношении широкого спектра микроорганизмов и/или в широком диапазоне температур, а некоторые из них являются несовместимыми с другими применяемыми для обработки химическими добавками. Кроме того, некоторые биоциды не обеспечивают контроль микроорганизмов в течение достаточно продолжительных периодов времени.

Хотя ряд из этих проблем можно преодолеть посредством применения больших количеств биоцида, этот путь приводит к своим проблемам, включая более высокие затраты, более высокий уровень отходов и повышенную вероятность того, что биоцид будет оказывать влияние на требуемые характеристики обрабатываемой среды. Кроме того, даже при применении больших количеств биоцида многие из поступающих в продажу соединений, обладающих биоцидной активностью, не могут обеспечивать эффективный контроль вследствие их слабой активности в отношении определенных типов микроорганизмов или устойчивости микроорганизмов к указанным соединениям.

Для рассматриваемой области техники имело бы большое значение создание биоцидных композиций для обработки водных систем, обладающих одним или несколькими из следующих преимуществ: повышенная эффективность при применении в более низких концентрациях, совместимость с физическими условиями и другими добавками, присутствующими в обрабатываемой среде, эффективность в отношении широкого спектра микроорганизмов и/или способность обеспечивать как кратковременный контроль микроорганизмов, так и их контроль в течение продолжительного периода времени.

Краткое изложение сущности изобретения

Одним из объектов изобретения является биоцидная композиция. Композиция содержит хлорид трибутилтетрадецилфосфония и сульфат тетракис(гидроксиметил)фосфония в массовом соотношении хлорида трибутилтетрадецилфосфония и сульфата тетракис(гидроксиметил)фосфония от 2:1 до 1:10.

Вторым объектом изобретения является способ контроля микроорганизмов в водных или содержащих воду системах. Способ заключается в обработке системы биоцидной композицией, представленной в настоящем изобретении, в эффективном количестве.

Подробное описание изобретения

Как указано выше, в изобретении предложена биоцидная композиция и способы ее применения для контроля микроорганизмов. Композиция содержит хлорид трибутилтетрадецилфосфония и сульфат тетракис(гидроксиметил)фосфония. При создании изобретения неожиданно было установлено, что комбинации, включающие хлорид трибутилтетрадецилфосфония и сульфат тетракис(гидроксиметил)фосфония в указанных в настоящем изобретении массовых соотношениях, обладают синергетическим действием при их применении для контроля микроорганизмов в водных или содержащих воду средах. Это означает, что вещества при их совместном применении обладают более высокими биоцидными свойствами, чем это можно было бы ожидать на основе их индивидуальных характеристик. Наличие синергетического действия позволяет уменьшать количества веществ, применяемых для достижения требуемой биоцидной эффективности, снижая тем самым проблемы, обусловленные ростом микроорганизмов в используемых в промышленности технологических водах, в результате возможного снижения воздействия на окружающую среду и уменьшения материальных затрат.

Как здесь определено, понятие «микроорганизм» включает (но не ограничиваясь только ими) бактерии, грибы, водоросли и вирусы. Понятия «контроль» и «контролировать» следует понимать в широком смысле, они включают (но не ограничиваясь только этим) ингибирование роста или размножения микроорганизмов, уничтожение микроорганизмов, дезинфекцию и/или защиту от них. В конкретных предпочтительных вариантах осуществления изобретения понятия «контроль» и «контролировать» обозначают ингибирование роста или размножения микроорганизмов. В других вариантах осуществления изобретения понятия «контроль» и «контролировать» обозначают уничтожение микроорганизмов.

В некоторых вариантах осуществления изобретения массовое соотношение хлорида трибутилтетрадецилфосфония и сульфата тетракис(гидроксиметил)фосфония составляет примерно от 2:1 до 1:6, в других вариантах от 2:1 до 1:4 или в следующих вариантах от 2:1 до 1:2. В некоторых вариантах осуществления изобретения массовое соотношение составляет 2:1, в других вариантах оно составляет 1:1, в следующих вариантах оно составляет 1:2.

Композицию, предлагаемую в изобретении, можно применять для контроля микроорганизмов в различных водных и содержащих воду системах. Примерами таких систем могут служить (но не ограничиваясь только ими) краски и покрытия, водные эмульсии, латексы, связывающие материалы, чернила, пигментные дисперсии, средства бытовой химии и средства для очистки производственных помещений, моющие средства, средства для мытья посуды, минеральные суспензии полимерных эмульсий, замазки и связывающие материалы, соединения для склейки, обеззараживающие средства, дезинфицирующие средства, жидкости для металлообработки, строительные материалы, средства личной гигиены, жидкости для обработки текстиля, такие как замасливатели (для финишного вытягивания волокон), вода для промышленного процесса (например, вода для нефтяных месторождений, вода для целлюлозно-бумажного производства, охлаждающая вода), функциональные жидкости для разработки нефтяных месторождений, такие как буровые растворы и жидкости для гидравлического разрыва пластов, различные виды топлива, воздухоочистители, сточные воды, балластная вода и системы фильтрации. Предпочтительными водными системами являются жидкости для металлообработки, средства бытовой химии и средства для очистки производственных помещений, вода для промышленного процесса, функциональные жидкости для разработки нефтяных месторождений, сточные воды и краски и покрытия. Наиболее предпочтительными являются вода для промышленного процесса, функциональные жидкости для разработки нефтяных месторождений, сточные воды и жидкости для обработки текстиля, такие как замасливатели.

Кроме того, композицию предпочтительно можно применять для инжекции (впрыскивания) в нефтяные и газовые месторождения, внесения в добываемые жидкости, жидкости для гидравлического разрыва пластов и функциональные жидкости, нефтяные и газовые скважины, системы обработки, разделения, хранения и транспортировки нефти и газа, нефтепроводы и газопроводы, нефтяные и газовые резервуары и в топливо. Композиция наиболее пригодна для применения в водных жидкостях, которые добавляют в нефтяную и газовую скважину или добывают из нее.

Обычный специалист в данной области техники легко сможет без излишних экспериментов определить эффективное количество, в котором следует применять композицию в каждом конкретном случае для обеспечения контроля микроорганизмов. Например, пригодная концентрация действующего вещества (представляющего собой сумму хлорида трибутилтетрадецилфосфония и сульфата тетракис(гидроксиметил)фосфония) составляет от 10 част./млн до 5000 част./млн. В некоторых вариантах осуществления изобретения действующие вещества (сумма хлорида трибутилтетрадецилфосфония и сульфата тетракис(гидроксиметил)фосфония) присутствуют в композиции в количестве, составляющем по меньшей мере 10 част./млн и вплоть до 5000 част./млн. В некоторых вариантах осуществления изобретения действующие вещества присутствуют в композиции в количестве, составляющем по меньшей мере 20 част./млн, в следующих вариантах по меньшей мере 50 част./млн, в следующих вариантах по меньшей мере 100 част./млн, в следующих вариантах по меньшей мере 150 част./млн, в следующих вариантах по меньшей мере 200 част./млн. В некоторых вариантах осуществления изобретения действующие вещества присутствуют в композиции в количестве, составляющем не более чем 2000 част./млн, в других вариантах не более чем 1000 част./млн, в других вариантах не более чем 500 част./млн, в других вариантах не более чем 400 част./млн, в других вариантах не более чем 300 част./млн, в других вариантах не более чем 250 част./млн, в других вариантах не более чем 200 част./млн, в других вариантах не более чем 100 част./млн, в других вариантах не более чем 50 част./млн. Указанные выше концентрации даны в пересчете на общую массу водной или содержащей воду системы, включающей действующие вещества.

Компоненты композиции можно добавлять в водную или содержащую воду систему по отдельности или в виде смеси, приготовленной перед осуществлением добавления. Обычный специалист в данной области техники легко сможет выбрать соответствующий метод добавления. Композицию можно применять в виде системы, включающей другие добавки, такие как (но не ограничиваясь только ими) поверхностно-активные вещества, ионные/неионные полимеры и ингибиторы накипи и коррозии, акцепторы кислорода и/или дополнительные биоциды.

Представленные ниже примеры служат для иллюстрации изобретения и не направлены на ограничение его объема. Если не указано иное, то использованные в описании соотношения, проценты, части и т.п. представляют собой массовые соотношения, проценты, части и т.п.

Примеры

Пример 1

Синергетическое действие TTPC и THPS в отношении микроорганизмов

В данном примере приведены результаты тестирования эффективности хлорида трибутилтетрадецилфосфония (TTPC), сульфата тетракис(гидроксиметил)фосфония (THPS) и комбинаций TTPC и THPS, взятых в различных концентрациях, в отношении бактерий, выделенных из образца промышленной охлаждающей воды. Применяли образцы воды, содержащие бактерии в конечной концентрации, составляющей примерно 5×10⁷ KOE/мл. Растворы биоцидов приготавливали и разводили в стерильной деионизированной воде и применяли в течение 2 ч после приготовления.

Для определения пороговых концентраций, необходимых для обеспечения биоцидной активности в образцах охлаждающей воды, проводили тесты для определения зависимости гибели от времени. Тесты осуществляли в блочном формате с использованием 96-луночных планшетов с глубокими лунками, для всех оценок общий объем образца составлял 600 мкл. В указанных образцах на долю раствора биоцида и микроорганизмов приходилось не более 10% от общего объема, при этом все не входящие в матрицу добавки стандартизовали для всех образцов. Каждый экспериментальный 96-луночный блок содержал обработанные биоцидом образцы и контрольные образцы, в которых биоцид отсутствовал. Биоциды добавляли к бактериальной суспензии в различных концентрациях и тщательно перемешивали. Затем образцы смеси инкубировали при 37°C. Начиная с момента времени 1 ч через определенные интервалы времени, определяли количество жизнеспособных бактерий, присутствующих в смеси, с помощью MPN-метода (метод определения «наиболее вероятного числа») с использованием серийных разведении.

Коэффициент синергизма (SI) рассчитывали согласно приведенной ниже формуле. Значение SI, составляющее меньше чем 1, свидетельствует о наличии синергетического действия.

SI=Ca/CA+Cb/CB,

где Ca: концентрация биоцида A, необходимая для достижения концентраций бактерий, составляющих 2×10³ KOE/мл или менее, при его применении в составе комбинации;

CA: концентрация биоцида A, необходимая для достижения концентраций бактерий, составляющих 2×10³ KOE/мл или менее, при его применении индивидуально;

Cb: концентрация биоцида B, необходимая для достижения концентраций бактерий, составляющих 2×10³ KOE/мл или менее, при его применении в составе комбинации;

CB: концентрация биоцида B, необходимая для достижения концентраций бактерий, составляющих 2×10³ KOE/мл или менее, при его применении индивидуально.

В Таблице 1 обобщены данные о концентрациях TTPC, THPC и их комбинаций, необходимых для достижения концентраций бактерий в образце охлаждающей воды, составляющих 2×10³ KOE/мл или менее.

Таблица 1 Концентрация действующего вещества (част./млн) 4 ч 24 ч 48 ч 3 дня 5 дней 7 дней TTPC индивидуально 30 40 40 40 40 40 THPS индивидуально 100 75 75 75 75 75 TTPC в составе комбинации 5 5 5 5 5 5 THPS в составе комбинации   50         SI   0,79         соотношение TTPC:THPS   1:10         TTPC в составе комбинации 10 10 10 10 10 10 THPS в составе комбинации 20 20 40 40 40 40 SI 0,53 0,52 0,78 0,78 0,78 0,78 соотношение TTPC:THPS 1:2 1:2 1:4 1:4 1:4 1:4 TTPC в составе комбинации 20 20 20 20 20 20 THPS в составе комбинации 10 20 30 30 30 30 SI 0,77 0,77 0,90 0,90 0,90 0,90

Концентрация действующего вещества (част./млн) 4 ч 24 ч 48 ч 3 дня 5 дней 7 дней соотношение TTPC:THPS 2:1 1:1 1:1,5 1:1,5 1:1,5 1:1,5

Результаты, представленные в Таблице 1, демонстрируют, что синергетическое действие имеет место в диапазоне соотношений TTPC и THPS, составляющих от 2:1 до 1:10.

Хотя изобретение было описано выше на примере предпочтительных вариантов его осуществления, его можно модифицировать без отклонения от сущности и объема изобретения. Таким образом, следует понимать, что под объем настоящего изобретения подпадают любые варианты, применения или адаптации изобретения, осуществленные на основе общих принципов, изложенных в настоящем описании. Кроме того, следует понимать, что под объем изобретения подпадают такие отклонения от настоящего описания, которые рассматриваются как общеизвестные или которые обычно практикуются в области, к которой относится настоящее изобретение, и которые подпадают под объем приведенной ниже формулы изобретения.

Настоящее изобретение относится к биоцидной композиции, содержащей хлорид трибутилтетрадецилфосфония и сульфат тетракис(гидроксиметил)фосфония в массовом соотношении, составляющем от 2:1 до 1:10. Указанную композицию используют для контроля микроорганизмов в водных и содержащих воду системах. Изобретение позволяет повысить эффективность контроля. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

1. Биоцидная композиция, содержащая хлорид трибутилтетрадецилфосфония и сульфат тетракис(гидроксиметил)фосфония в массовом соотношении хлорида трибутилтетрадецилфосфония и сульфата тетракис(гидроксиметил)фосфония, составляющем от 2:1 до 1:10.

2. Композиция по п.1, в которой массовое соотношение составляет примерно от 2:1 до 1:6.

3. Композиция по одному из пп.1-2, в которой массовое соотношение составляет примерно от 2:1 до 1:4.

4. Композиция по п.1 или 2, в которой массовое соотношение составляет примерно от 2:1 до 1:2.

5. Способ контроля роста микроорганизмов в водной или содержащей воду системе, включающий обработку этой водной или содержащей воду системы композицией по одному из пп.1-4 в эффективном количестве.

6. Способ по п.5, в котором водная или содержащая воду система представляет собой краску, покрытие, водную эмульсию, латекс, связывающий материал, чернила, пигментную дисперсию, чистящее средство, употребляемое в быту, или для промышленной цели, моющее средство, средство для мытья посуды, полимерную эмульсию минеральной суспензии, замазку, связывающий материал, соединение для склейки, обеззараживающее средство, дезинфицирующее средство, жидкость для металлообработки, строительный материал, средство личной гигиены, жидкость для обработки текстиля, замасливатель, воду для промышленного процесса, функциональную жидкость для разработки нефтяных месторождений, топливо, воздухоочиститель, сточную воду, балластную воду и систему фильтрации.