专利名称：用于减少表面上的微生物的方法
技术领域：
本发明领域涉及用于从与系统接触的表面除去微生物生物膜的方法，所述系统包括但不限于水系统(aqueous system)。更具体地讲，本发明涉及生物分散剂在除去微生物生物膜中的应用。
背景技术：
众所周知，在任何非无菌水环境中细菌附着于表面。在很多工业中，防止定植或清除生物附着表面的工业努力花费巨大。所述花费通常用于包括使用表面活性剂的清洁程序。表面活性剂在水处理程序中常规施用，作为据信在除去表面的有机物质、在提高生物杀灭剂功效或在帮助不同杀生剂的水混溶性方面发挥作用的作用剂。表面活性剂通常亦用于农用化学品商业，尤其是用于提高除草剂的效力。这通过使用表面活性剂改变所施用液滴的表面积而使其与叶表面的相互作用最大化来实现。有多种表面活性剂实例，其通过在生长目标环境中抑制生物体的总体生长来抑制表面定植。不管是什么种类，当以高到足以阻碍细菌生长的浓度使用时，大部分表面活性剂都抑制表面定植。在水处理工业中，赋予被淹没表面以一定程度定植抵抗的最著名的表面活性剂，包括阳离子季胺表面活性剂，其亦作为生物杀灭剂起作用。其它表面活性剂包括以其化学性质归类为阴离子或非离子的表面活性剂，其起改变表面能量并防止微生物附着于水/表面界面或在该界面生长的作用。然而，甚至相对温和的非离子或阴离子表面活性剂也可对微生物(例如细菌、藻类或真菌)表现出毒性作用。介导毒性所需的非离子表面活性剂的浓度通常明显高于阳离子表面活性剂。另外，表面活性剂越无毒，通常越需要更高的浓度水平来达到其目的，由此使得它们很不经济，倾向于形成不想要的高水平泡沫，并在排出到常见接受水体时对非靶标水生生物有毒。人们预期表面定植的无毒防治需要使用高浓度的表面活性剂，这在要处理成千上万加仑水的水处理工业中是不可能的。因此，需要可在水处理工业中使用的表面活性剂， 当其被释放到环境中时表现出低水平的毒性，并以低剂量有效抑制或除去水系统中的生物膜，由此具有经济上的优势。发明简述业已发现用于防止或除去与系统(例如但不限于水系统)接触的表面上的微生物生物膜的方法，所述方法包括将有效量的称为聚环氧烷烃聚硅氧烷(polyalkyleneoxide polysiloxane)的基于Si的表面活性剂加到系统中，以从系统表面基本上除去微生物生物膜，以便因其极低的排出浓度而使从系统中排出的流出液对非靶标水生生物的危险最小化。该产品在这些低浓度下亦产生不稳定的泡沫。聚环氧烷烃聚硅氧烷表现出异常的表面张力降低的特性，在等于或低于常规的所有基于碳的阴离子和非离子表面活性剂浓度时提供表面张力降低20-30达因/cm。这种性质赋予聚硅氧烷迅速渗入外多糖 (exopolysaccharide)(微生物生物膜)的已知水通道并破坏多糖键的能力，所述多糖键让附着的生物质锚定到淹没的固体表面。聚环氧烷烃聚硅氧烷亦显示与传统氧化性或非氧化性生物杀灭剂有极好的相容性。可将这些表面活性剂与氧化性生物杀灭剂以及非氧化性生物杀灭剂联合使用，以逐出并除去表面释放的生物膜物质，所述氧化性生物杀灭剂例如氯气、溴、商化乙内酰脲、二氧化氯、过氧化氢、臭氧、过硼酸盐类、高氯酸盐类、高锰酸盐类， 所述非氧化性生物杀灭剂例如拌棉醇(bronopol)、异噻唑啉、DBNPA、季铵盐类、二硫氰基甲烷、十二烷基胍等。这类联合处理具有另外的优点，因为聚硅氧烷表面活性剂可通过降低生物膜防治所需的生物杀灭剂的量来大大降低生物防治程序的总毒性。另外，由于所需剂量低，也认识到其经济优势。在所附权利要求书中指出表征本发明特性的各种新颖性特征，构成本公开内容的部分。当然可对本发明各个组成部分进行改变及替换。本发明权利也在于所述要素的亚组合及亚系统和使用它们的方法。附图简述现在提到附图，其意欲为例示性而非限制性，其中相同的要素同样编号，但为了清楚说明起见，没有在每一个图中重复所有编号。
图1为描述烧杯试验中生物膜除去效力结果的图表。图2为描述以50ppm水平进行的6孔板试验的生物膜除去结果的图表。图3为描述以50ppm水平进行的12孔板试验的生物膜除去结果的图表。发明说明在整篇说明书及权利要求中所用的近似(approximating)表述可适用于修饰可获准改变但不引起与其有关的基本功能改变的任何定量描述。因此，由一个或多个术语 (例如“约”)修饰的值并不限于所规定的精确值。在至少某些情况下，近似表述可相当于测量所述值的仪器的精确度。除非上下文或表述另外指出，否则范围限制可联合和/或互换，并且所述范围是确定的，包括其中所包括的所有亚范围。除了在操作实施例中或另外指出的地方外，关于本说明书及权利要求书中所用的成分量、反应条件等的所有数值或表述， 应理解为在所有情况下都由术语“约”来修饰。本文所用术语“包含”、“含有”、“包括”、“包涵”、“具有”、“拥有”或其任何其它变
化说法，意欲包括非排他性的包含。例如，包含一系列要素的过程、方法、物品或设备不一定仅限于这些要素，而是可包括未明确列出的或为所述过程、方法、物品或设备固有的其它要
ο在本发明一个实施方案中，分散剂除去或减少与水系统(例如工业水系统)接触的表面的微生物粘质物，其效果比单独用水除去或减少的效果好。微生物粘质物包括但不限于代谢细胞加形成微生物菌落在其中生长的细胞外物质的外多糖。固着(自由漂浮的) 生物可附着到水系统表面，分泌可包括天然表面活性剂的各种外多糖，并逐渐形成相似生物的垫或膜，通常称其为生物膜。在水系统中应该避免所述生物膜，因为其可削弱水系统， 例如但不限于荷有病原体，为引起腐蚀的厌氧生物提供生长生态位，降低表面各处的传热或以本领域已知的其它方式削弱水系统。本发明实施方案揭示的分散剂除去或减少微生物粘质物而不杀伤造成粘附的微生物。因此，本发明方法具有有益的环境作用，因为由于其极低的排出浓度其为废水处理系统或其它排出接受者中存在的非靶标水生生物提供最小的危害。另外，本发明实施方案的分散剂不产生过量的泡沫，而所述过量泡沫在很多水系统中是不可接受的。以本发明方式处理的水对于排出到接受水流中是更值得接受的，具有更好的水毒性概况。除了产生较少泡沫外，这些基于Si的聚环氧烷烃聚硅氧烷也不象很多目前所用的基于有机碳的表面活性剂一样为微生物提供显著的营养价值。本发明实施方案提供用于除去与系统(包括但不限于水系统)接触的表面上的微生物生物膜的方法，所述方法包括将有效量的包含聚环氧烷烃聚硅氧烷的基于Si的分散剂加到系统中。本发明中采用的聚环氧烷烃聚硅氧烷由以下通式来更具体地确定
权利要求
1.用于除去与系统接触的表面上的微生物生物膜的方法，所述方法包括将有效量的聚环氧烷烃聚硅氧烷表面活性剂加到所述系统中。
2.权利要求1的方法，其中所述系统为水系统。
3.权利要求1的方法，其中所述聚环氧烷烃聚硅氧烷表面活性剂以约2ppm-约400ppm的量存在。
4.权利要求1的方法，其中所述聚环氧烷烃聚硅氧烷表面活性剂以约20ppm-约 120ppm的量存在。
5.权利要求1的方法，其中所述聚环氧烷烃聚硅氧烷表面活性剂以约40ppm-约60ppm的量存在。
6.权利要求1的方法，其中所述水系统具有约3.5-约10. 5的pH。
7.权利要求1的方法，其中所述表面活性剂包含约20-约98%重量的聚环氧烷烃聚硅氧烷。
8.权利要求1的方法，其中所述表面活性剂包含约40-约60%重量的聚环氧烷烃聚硅氧烷。
9.权利要求1的方法，其中所述系统选自商业和工业水系统。
10.权利要求1的方法，其中所述水系统选自敞开式循环冷却水塔、单程封闭式冷却水系统、冷却水管道、热交换器、冷凝器、巴氏消毒器、空气洗涤器、热交换系统、空调系统、增湿器、减湿器、水静压式杀菌机、安全和消防水储存系统、水洗塔、回灌井、包括过滤和澄清器在内的进水系统。
11.权利要求1的方法，其中所述系统为废水处理系统。
12.权利要求11的方法，其中所述废水处理系统选自废水处理罐、水管、过滤床、蒸煮器、澄清器、存贮池、沉淀池、水道、恶臭控制系统和离子交换树脂床、微孔滤膜、超滤膜和纳米滤膜、反向渗透膜和超纯水系统、食品及饮料消毒系统。
13.用于除去与系统接触的表面上的微生物生物膜的方法，所述方法包括将有效量的聚环氧烷烃聚硅氧烷表面活性剂加到所述系统中，其中所述聚环氧烷烃聚硅氧烷包含
14.权利要求13的方法，其中χ具有1的值，η具有3的值，a具有6_9的值，b具有0_3 的值，和a+b具有6-9的值。
15.权利要求13的方法，其中b具有0的值。
全文摘要
业已发现了用于除去与系统(包括但不限于水系统)接触的表面上的微生物生物膜的方法，所述方法包括将有效量的聚环氧烷烃聚硅氧烷表面活性剂加到水系统中，以从水系统表面大体上除去微生物生物膜，同时由于其在排出时排出浓度极低而对非靶标水生生物产生最小的危害。
文档编号C02F1/50GK102264650SQ200980152845
公开日2011年11月30日 申请日期2009年11月16日 优先权日2008年12月22日
发明者W·K·怀特克特尔, 江娟, 黄旭东 申请人:通用电气公司