[发明专利]用于处理水的杀生物剂制剂和方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种在胶束中包含杀生物剂的杀生物剂制剂。更具体地，胶束包含嵌段共聚物和季铵稳定化合物。本发明还涉及通过消除微生物和/或防止微生物的生长，用于处理水和控制生物膜的方法。

发明背景

水-集约的过程(例如造纸和冷却水过程)提供肥沃的环境用于微生物生长。因此在各种水-集约的过程中通常需要杀生物处理。在HandbookofPapermakingchemistry(造纸化学手册)2007，RaimoAlen(编辑)，芬兰赫尔辛基FinnishPaperEngineers’Association中，由MarkoKolari在第6章“造纸机微生物学”第181-198页呈现造纸机微生物学和常见的杀生物剂的综述。在工业中杀生物处理的目的不总是工艺用水的完全灭菌，而是采用成本高效的方式，在可接受的水平上保持微生物的生长中找到稳定的动态平衡的贡献。现有技术涉及在水-集约的工业内，不同种类的应用中的宽泛杀生物剂，纸工业为最大的应用之一。常用的技术在例如US7285224和US6429181中描述。据估计，在水-集约的工业内的一部分杀生物剂应用当前正使用这样的技术：如果基于靶向杀生物剂可以找到更有效的生物膜-控制技术，那么此类技术可以被代替。

生物膜为微生物的聚集体，其中细胞在表面上彼此粘附。这些粘附的细胞通常嵌入细胞外聚合物质(EPS)的自身产生的基质内。也称为粘液的生物膜EPS为通常包含细胞外多糖、DNA和蛋白质的聚合的团块。生物膜可在活的或非活的表面上形成，并且在自然、工业和医院含水设施中可为流行的。在生物膜中生长的微生物细胞通常与相同有机体的浮游细胞在生理上不同，相比之下，浮游细胞为可在液体介质中漂浮或游动的单细胞。

形成生物膜由自由漂浮微生物与表面附着开始。这些第一移住民开始时经由范德华力通过弱的可逆的粘着与表面粘附。如果移住民不立即与表面分离，利用细胞粘着结构(例如纤毛)，它们可能可更永久地自身锚接。一些物类不能自己与表面附着，但是通常能够自身与EPS基质锚接或直接与较早的移住民锚接。利用信号例如AHL化合物，经由群体感应，在该建群期间细胞能通讯。一旦已开始建群，通过细胞分裂和募集的组合，生物膜生长。生物膜形成的最终阶段称为发展，并且为其中建立生物膜的阶段，并且可能仅改变形状和尺寸。生物膜的发展可能允许聚集体细胞集落(或多个集落)日益耐抗微生物剂。

在含水工业系统中，尤其是在再循环系统(例如造纸机或冷却系统)中，生物膜在许多问题中做出贡献。生物膜积聚可引起问题，例如由于清洁机器、堵塞管线或阀或喷嘴而不定期的停车时间，传热差，高能耗，腐蚀，提高的维修开支，缩短的系统寿命，较高的操作成本等。

杀生物剂为可阻止，使得无害，或对任何有害的有机体施加控制效果的抗微生物化学物质。杀生物剂常用于工业。抗微生物杀生物剂可进一步分类为例如杀菌剂、抗菌剂、抗病毒剂、抗真菌剂、抗原生动物或抗寄生虫。

大多数当前的杀生物剂最初开发用于控制浮游细菌。在通常使用的低浓度下，这些杀生物剂对生物膜不是非常有效。通过产生EPS的微生物形成的鞘或基质使得它们耐受较高剂量的大多数常见的杀生物剂。使用较高剂量的杀生物剂可能在经济上不可行或者可引起其它问题，例如腐蚀设备。另外，由于杀生物剂旨在杀灭活的有机体，提高杀生物产品的剂量将也提高使用该特定的水-集约的过程工作的人员的健康风险。

在现有技术中描述的一些杀生物剂制剂采用或多或少的两亲分散剂，其实现两个主要功能：a)生物膜的可湿性，用于降低生物膜层(生物湿润剂)，或者b)延迟和防止在表面上的生物膜生长(生物稳定剂)。

在现有技术中描述的备选的技术包括，例如，基于脂质的双层制剂例如脂质体(WO2010/107533)或杀生物剂的水包油型乳液用于控制工业生物污损(US6096225)。

需要可针对在表面上的生物膜使用的更好的杀生物剂和杀生物剂制剂。它们应能够靶向生物膜，并且还能够渗透生物膜和杀灭生物膜有机体。这样的杀生物剂应在低剂量下有效。

发明概述

本发明的目的是通过新的杀生物制剂更有效的生物膜控制，其中通过嵌段共聚物的杀生物剂溶解和胶束形成与表面吸附和膜透化性质组合。出于该目的，形成自身装配的混合胶束，除了杀生物剂和嵌段共聚物以外，其还含有膜透化剂和/或阳离子聚电解质，用于改善的表面吸附。这能够逐步改变性能(约10倍)，尤其是当与基于溶剂的制剂相比较时。