[发明专利]利用抗微生物乳化液控制水介质中生物污垢的方法

说明书

发明背景

由于生物污垢能够增加热传递阻力，提高系统压力，引起腐蚀或结垢，并且还有蔓延趋势，所以控制生物污垢是工业水处理中必不可少而又非常复杂的组成部分。在工业水系统中，生物污垢包括生物膜，也即附着在表面的固着微生物群落。生物膜是细胞集合体的来源，由于如温度、剪切力、营养和添加农药等多种环境变化，引起脱落而进到本体溶液中。当分散的集合体聚集时，细胞集合体是系统和可能的插入物中微生物接种的种源。在工业系统中，大多数微生物群落都与生物膜，或者随着生物膜脱落的细胞集合体有关。因而，控制生物污垢的目的包括除去现有的生物膜，杀灭单个细胞和细胞集合体，并防止处理后的系统中再生长微生物。因为在生物膜和细胞集合体中，细菌和生物聚合物的密度越高，达到希望结果所需的生物杀伤剂的浓度也就越高。

目前，对付工业水系统中生物污垢的方法是在水流本体中添加控制剂，即氧化性和非氧化性生物杀伤剂。要想使控制剂到达生物膜，只能依靠质量传递，即扩散或对流。一旦控制剂到达生物膜，它们的浓度将被大大稀释，由此使得它们没有足够的能力，或者说不能持久地提供满足要求的杀菌效果。在实践中，大多数生物污垢控制剂要么被冷却塔溶脱到下凝结水而浪费掉，要么由于水本身的反应而消耗掉。

已经采取了一种改进生物杀伤剂供给方式，用防污涂料封装生物杀伤剂，以控制表面生长的生物膜的方法。该方法已经实施在船舶中，如美国专利4,253,877所述。然而，这种防污涂料在大多数水系统中都不实用，因为一旦初层涂料被侵蚀掉，几乎不能进行后续涂覆。

美国专利4,561,981公开了一种利用微型胶囊和比重，为炼油厂供给抗生物污垢药剂的方法。在造纸行业也提出过类似方法，如美国专利5,164,096所述。这种胶囊还广泛用于制药业和农业中，以便有控制地释放药剂，有的放矢地供给药剂。不幸的是，胶囊有一个很大的缺点，不仅不易制造，而且造价高，因而限制了它在工业水处理领域的应用。

美国专利4,954,338提出了另一种利用微乳化液作为生物杀伤剂载体的方法。然而，微乳化液主要用于溶解水溶性非常低的活性成分，并不能准确地施加在特定表面。此外，配方中所用的活性生物杀伤剂，即低水溶性的氯化辛基异噻唑酮，作为杀菌剂和灭藻剂比抗微生物剂更有效，因此其应用仅限于控制藻类和霉菌。

如美国专利5,080,831和5,585,341所述，乳化液和微乳状液已经被用于表面活性剂和油基溶剂，如清洁剂/去油污剂的配方中。美国专利5,656,177正是利用了这一特性，它公开了一种不含毒性的杀微生物剂的水包油乳化液，用于防止生物污垢，尤其是造纸过程中的生物污垢。然而，尽管这种乳化液在某些时段、在某种程度上确实有效，但是，无毒的疏水油是某些微生物的营养物，最终将会促成选择型的生物污垢。

因此，迫切需要提供一种更有效的控制水介质中生物污垢的方法，该方法将处理药剂，以浓缩的形式直接准确施加到生物膜、细胞表面和/或细胞集合体。通过对准特定的表面，能更有效地使用抗微生物药剂，由此提供一种环境可接受的且经济适用的生物杀伤剂用法。

发明概述

本发明的方法是用水包油乳化液处理水介质，该乳化液包括一种抗微生物油相和至少一种乳化剂。该处理方法通过对准生物膜、细胞表面和/或细胞集合体，能有效且高效地控制水介质中的生物污垢。由于生物杀伤剂的用量极少，所以该处理方法不仅环境可接受，而且经济适用。

发明详述

本发明涉及一种在水介质中控制生物污垢的方法。根据本发明，用含有抗微生物油相和至少一种乳化剂的水包油乳化液对水介质进行处理。

在本发明的一个实施方式中，抗微生物油相是非水相的液态生物污垢控制剂。可采用的非水相液态生物污垢控制剂包括，但不限于phenoxytol丙醇、五氯苯酚、5-氯-2-(二氯苯氧基)苯酚、1-(2-羟乙基)-2-烷基(C₁₈)-2-咪唑啉、C₈-C₂₀脂族酸类、C₈-C₂₀脂族醇类以及C₈-C₂₀脂族胺类。