CZ204398A3

CZ204398A3 - Prostředek a způsob regulace biologického znečištění pomocí fluorovaných povrchově aktivních činidel

Info

Publication number: CZ204398A3
Application number: CZ982043A
Authority: CZ
Inventors: Daniel E. Glover; Joe C. Steelhammer; Stephen D. Bryant
Original assignee: Buckman Laboratories International, Inc.
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1996-12-26
Publication date: 1998-10-14
Also published as: AU1355897A; NO982997D0; JP2000502607A; AR005322A1; WO1997024290A1; ZA9610849B; SK84998A3; NO982997L; CA2241529C; NZ326236A; ATE238242T1; US5879623A; EP0880472B1; PT880472E; BR9612277A; ES2195038T3; DE69627708T2; DE69627708D1; CA2241529A1; JP4039692B2

Description

Prostředek a způsob regulace biologického znečištění pomocí fluorovaných povrchově aktivních činidel

Oblast techniky

Tento vynález se týká použití fluorovaných povrchově aktivních činidel pro inhibování ulpívání bakterií na ponořitelných nebo ponořených površích, zvláště na površích ve vodném systému. Tento vynález se týká také způsobů a prostředků pro regulaci biologického znečištění.

Dosavadní stav techniky

Mikroorganismy ulpívají na rozmanitých površích, zvláště na těch površích, které jsou v kontaktu s vodnými kapalinami, které jsou vhodným prostředím pro mikrobiální růst. Jsou například známy mikroorganismy, které ulpívají na trupech lodí, na mořských stavbách, na zubech, na lékařských implantech, na chladících věžích a na výměnících tepla. Ulpěním na těchto ponořených nebo ponořitelných površích mohou organismy tento povrch znečistit nebo mohou způsobit jeho zhoršení.

U savců (např. u lidí, domácích zvířat a domácích miláčků) mohou mikroorganismy, které ulpěly na povrchu, vést ke zdravotním problémům. Například plak pochází od mikroorganismů, které ulpěly na povrchu zubů. Lékařské implanty s nechtěnými mikroorganismy, které ulpěly na jejich povrchu, se často potáhnou plakem a musí být nahrazeny.

Vědecké studie ukázaly, že prvním stupněm biologického znečištění ve vodných systémech je obvykle tvorba tenkého biologického filmu na ponořených nebo ponořitelných površích, tj. na površích vystavených působení vodného systému. Připojení mikroorganismů, jako jsou bakterie, na ponořený povrch a jejich kolonizace na tomto povrchu se obvykle považuje za skutečnost, která vede k tvorbě biologického filmu a modifikuje povrch ve prospěch vývoje složitější sestavy organismů, která způsobí po• · · · • · stupně biologické znečištění vodného systému a jeho ponořených povrchů. Obecný přehled mechanismů a důležitosti biologického filmu, jako počátečního stupně biologického znečištění, podává

C. A. Kent v Biological Fouling: Basic Science and Models (Melo L. F., Bott T. R., Bernardo C. A. (red.).), Fouling Science and Technology, NATO ASI Series, serie E, Applied Sciences: č. 145, Kluwer Acad. Publishers, Dordrecht, Nizozemí, 1988.). Mezi další literární odkazy patří M. Fletcher a G. I. Loeb: Appl. Environ. Microbiol. 1979, 37, 67 až 72; M. Humpries a spol.: FEMS Microbiology Ecology 1986, 38, 299 až 308 a M. Humpries a spol.: FEMS Microbiology Letters 1987, 42, 91 až 101.

Bioznečištění nebo biologické znečištění představuje trvalou obtíž nebo problém u rozmanitých vodných systémů. Biologické znečištění, jak mikrobiologické tak makrobiologické biologické znečištění, je způsobeno růstem mikroorganismů, makroorganismů, mimobuněčných látek a špínou a zbytky buněk, které se zachycují v biologické hmotě. Mezi organismy, které jsou zde zahrnuty, patří takové mikroorganismy, jako jsou bakterie, houby, kvasinky, řasy, rosivky a prvoci, a makroorganismy, jako jsou makrořasy, vilejši a malí měkkýši, jako jsou asijští mlži (škeble; Bivalvia) nebo pruhovaní plži (mušle; Pulmonalia).

Jiným závadným projevem biologického znečištění, který se vyskytuje ve vodných systémech, zvláště ve vodných kapalinách při průmyslové výrobě, je tvorba slizu. K tvorbě slizu může docházet v systémech s čerstvou, poloslanou nebo slanou vodou. Sliz sestává ze spojených uloženin mikroorganismů, vláken a zbytků buněk. Může být lepkavý, pastovítý, kaučukovítý, podobat se tapoice nebo může být tvrdý a může mít charakteristický nežádoucí pach, který je jiný než je pach vodného systému, v němž se vytvořil. Mikroorganismy účastnící se tvorby slizu jsou primárně různé druhy bakterií tvořících spory a bakterií netvořících spory, zvláště bakterie uzavřené v tobolkách, které vylučují želatinové látky, které obalují buňky nebo je uzavírají do pouzdra. Mezi slizké mikroorganismy patří také vláknité bakterie, vláknité houby typu plísní, kvasinky a organismy podobné kvasinkám.

Biologické znečištění, které často degraduje vodný systém, se může samo projevovat jako různé problémy, jako je ztráta viskozity, tvorba plynu, závadné pachy, snížené pH, změna barvy a gelovatění. Degradace vodného systému může také způsobit znečištění systému, který tuto vodu používá, mezi který mohou patřit například chladící věže, čerpadla, výměníky tepla a potrubí, systémy pro dodávání tepla, čistící systémy a další podobné systémy.

Biologické znečištění může mít přímý nepříznivý ekonomický dopad, jestliže k němu dochází ve vodách při průmyslové výrobě, například v chladících vodách, v kapalinách pro zpracování kovů nebo v jiných recirkulačních vodných systémech, jako jsou systémy používané v papírenském nebo textilním průmyslu. Jestliže není regulováno, může biologické znečištění vod v průmyslové výrobě interferovat s výrobními operacemi, snižovat účinnost výroby, plýtvat energií, ucpávat systém pracující s vodou a dokonce snižovat kvalitu výrobku.

Například systémy s chladící vodou, používané v elektrárnách, rafineriích, chemických továrnách, systémech typu air-condition” a při dalších průmyslových operacích, se často setkávají s problémy biologického znečištění. Organismy ze vzduchu z chladících věží stejně jako organismy z vody ze zásobníku systému dodávajícího vodu obvykle tyto vodné systémy znečišťují. Voda v těchto systémech obecně představuje výtečné růstové prostředí pro tyto organismy. Ve věžích kvetou aerobní a heliotropni organismy. Jiné organismy rostou na takových plochách, jako je kalová jimka, potrubí, výměníky tepla atd, a osidlují je. Jestliže nejsou regulovány, mohou výsledná biologická znečištění ucpat věže, blokovat potrubí a potahovat povrchy výměníku tepla vrstvami slizu a dalších biologických povlaků. To brání příslušné výrobní operaci, snižuje účinnost chlazení a, možná jako důležitější věc, zvyšuje cenu celé výroby.

• ·

Mezi průmyslové výroby podléhající biologickému znečištění patří také papírenský průmysl, výroba buničiny, papíru, lepenky atd., a textilní průmysl, zvláště výroba netkaných textilií vyráběných z vodného prostředí. V těchto průmyslových výrobách obvykle recirkulují velká množství vody za takových podmínek, které jsou příznivé pro růst organismů způsobujících biologické znečištění.

Například papírenské stroje používají v recirkulačních systémech, které se nazývají systémy s bílou vodu, velmi velké objemy vody. Základ, dodávaný papírenskému stroji, typicky obsahuje pouze asi 0,5 % vláknitých a nevláknitých pevných látek pro výrobu papíru, což znamená, že na každou jednu tunu papíru projde nátokovou skříní téměř 200 tun vody. Většina této vody recirkuluje v systému s bílou vodou. Systémy s bílou vodou představují vynikající růstové prostředí pro mikroorganismy způsobující biologické znečištění. Tento růst může vést k tvorbě slizu a dalších usazenin v nátokových skříních, ve vodovodních potrubích a v zařízeních pro výrobu papíru. Toto biologické znečištění může nejen interagovat s tokem vody a zásob, ale jestliže se ztratí, může způsobovat skvrny, díry a nepříjemné pachy v papíru, stejně jako trhliny v tkanině - drahá přerušení operací papírenského stroje.

Biologické znečištění rekreačních vod, jako jsou bazény nebo lázně, nebo okrasných vod, jako jsou rybníky nebo fontány, může lidi od jejich využívání silně odpuzovat. Biologické znečištění často vede k závadným zápachům. Důležitější je, zvláště u rekreačních vod, že biologické znečištění může snižovat kvalitu vody do takového stupně, že se voda stává nevhodnou pro použití a že dokonce může představovat zdravotní riziko.

Také sanitární vody, podobně jako vody používané v průmyslové výrobě a rekreační vody, jsou choulostivé na biologické znečištění a s tím související problémy. Mezi sanitární vody patří toaletní voda, cisternová voda, septická voda a vody pro ošetření kalů. Vzhledem k povaze odpadu obsaženého v sanitár• · · · 4

nich vodách jsou tyto vodné systémy zvláště citlivé na biologické znečištění.

Pro regulaci biologického znečištění se takto ovlivněný vodný systém tradičně v oblasti techniky ošetřuje chemikáliemi (biocidy) v takových koncentracích, které jsou dostatečné k zabití nebo k inhibici větší části růstu organismů způsobujících biologické znečišťování. Viz např. USA patenty číslo 4 293 559 a 4 295 932. Například plynný chlor a roztoky chlornanu vyrobené z plynu byly dlouhou dobu přidávány k vodným systémům, aby zabíjely nebo inhibovaly růst bakterií, hub, řas a dalších obtížných organismů. Sloučeniny chloru však mohou nejen poškozovat materiály použité pro konstrukci vodných systémů, ale mohou také reagovat s organickými materiály za vzniku nežádoucích látek ve vycházejících kapalinách, jako jsou karcinogenní chlormethany a chlorované dioxiny. Používány byly také některé organické sloučeniny, jako je methylenbisthíokyanát, dithiokarbamáty, halogenované organické látky a kvartérní amoniová povrchově aktivní činidla. I když mnohé z nich jsou dost účinné při zabíjení mikroorganismů nebo při inhibování jejich růstu, mohou být také toxické nebo škodlivé pro lidi, zvířata nebo jiné necílové organismy.

Jedním z možných způsobů regulování biologického znečištění vodných systémů, mezi které patří ponořené povrchy, by bylo zabránění nebo inhibování ulpívání bakterií na površích ponořených ve vodném systému. To ovšem lze udělat použitím mikrobicidů, které však obvykle mají některé ze shora uvedených nevýhod. Jako jinou možnost předložený vynález poskytuje způsoby a prostředky užitečné pro v podstatě inhibování ulpívání bakterií na ponořeném nebo ponořitelném povrchu a pro regulaci biologického znečištění vodných systémů. Tento vynález obchází nevýhody předchozích způsobů. Další výhody tohoto vynálezu budou zřejmé po přečtení popisů a připojených nároků.

• · · • · • · · · · · · ···· · · ··· · • ··· ·· ··

6· · · · · · ······· · · · ·

Podstata vynálezu

Předložený vynález se týká způsobu inhibování ulpívání bakterií na ponořitelném povrchu. Podle tohoto způsobu se ponořitelný povrch uvede do kontaktu s alespoň jedním fluorovaným povrchově aktivním činidlem v takovém množství, které je účinné pro inhibování ulpívání bakterií na ponořitelném povrchu. Fluorované povrchově aktivní činidlo použité podle tohoto způsobu je aniontové nebo neiontové a je vybráno z: R_£CH₂CH₂SCH₂CH₂CO₂Li, (R_£CH₂CH₂O)P(O)(ONH₄)₂, (R_ťCH₂CH₂O)₂P(O)(ONH^), (R_ťCH₂CH₂O)P(O)(OH)₂, (R^CH^CH^) ₂P(0) (OH), R^CH^H^CH^CH^O) Jí, R CH CH O(CH CH O) H, R CH CH SO H nebo jejich směsí, při čemž R znamená skupinu F(CF₂CF₂)₃__e a x a y nezávisle znamenají číslo od 2 do 20.

Předložený vynález se týká také způsobu regulace biologického znečištění vodného systému. Podle tohoto způsobu se k vodnému systému přidá alespoň jedno shora popsané fluorované povrchově aktivní činidlo v takovém množství, které je účinné pro inhibici ulpívání bakterií na površích ponořených ve vodném systému. Tento způsob účinně reguluje biologické znečištění bez podstatného zabití bakterií.

Předložený vynález se týká také prostředku pro regulaci biologického znečištění vodného systému. Tento prostředek obsahuje alespoň jedno fluorované povrchově aktivní činidlo v takovém množství, které je účinné pro inhibování ulpívání bakterií na ponořitelném povrchu nebo povrchu ponořeném ve vodném systému.

Podle jednoho provedeni se tento vynález týká způsobu inhibice ulpívání bakterií na ponořitelném povrchu. Ponořitelným povrchem je takový povrch, který může být alespoň zčásti potažen, přeplavován nebo smáčen kapalinou, jako je voda nebo jiná vodná tekutina nebo kapalina. Tento povrch může být v kontaktu s kapalinou přerušovaně nebo trvale. Jak bylo shora uvedeno, mezi příklady ponořitelných povrchů patří, ale bez omezení na ně, trupy lodí nebo člunů, mořské stavby, zuby, lékařské implanty, povrchy ve vodném systému, jako jsou vnitřky čerpadla, potrubí, chladící věže nebo výměníku tepla. Ponořitelný povrch může sestávat z hydrofóbního, hydrofilního nebo kovového materiálu. S výhodou se použitím fluorovaného povrchově aktivního činidla podle vynálezu může účinně inhibovat ulpívání bakterií na hydrofóbním, hydrofilním nebo kovovém ponořitelném nebo ponořeném povrchu.

Pro inhibici ulpívání bakterií na ponořitelném povrchu se podle tohoto způsobu ponořitelný povrch uvádí do kontaktu s fluorovaným povrchově aktivním činidlem. Povrch se uvede do kontaktu s účinným množstvím fluorovaného povrchově aktivního činidla nebo směsi fluorovaných povrchově aktivních činidel, aby se inhibovalo ulpívání mikroorganismů na povrchu. Fluorované povrchově aktivní činidlo se může aplikovat na ponořitelný povrch způsoby známými z oblasti techniky. Například, jak je uvedeno níže, se fluorované povrchově aktivní činidlo může aplikovat postříkáním, potažením nebo ponořením povrchu do kapalného prostředku, který obsahuje fluorované povrchově aktivní činidlo. Fluorované povrchově aktivní činidlo se může připravovat také ve formě pasty, která se pak natře nebo se nanese kartáčem na ponořitelný povrch. Fluorované povrchově aktivní činidlo může s výhodou znamenat složku prostředku nebo přípravku obvykle používaného u příslušného ponořitelného povrchu.

Inhibován! ulpívání bakterií na ponořitelném povrchu znamená, že dojde k nepatrnému nebo nevýznamnému množství ulpívání bakterií po žádanou dobu. S výhodou nedojde k v podstatě žádnému ulpívání bakterií. Výhodněji je tomuto ulpívání zabráněno.

Množství použitého fluorovaného povrchově aktivní činidla by mělo umožnit pouze nepatrné nebo nevýznamné ulpívání bakterií. Toto množství lze stanovit běžným testováním. S výhodou se používá takové množství fluorovaného povrchově aktivního činidla, které je dostatečné pro aplikování alespoň monomoleku• · lárního filmu fluorovaného povrchově aktivního činidla na ponořitelný povrch. Takový film s výhodou pokrývá celý ponořítelný povrch.

Uvedení ponořítelného povrchu do kontaktu s fluorovaným povrchově aktivním činidlem podle tohoto způsobu umožňuje, aby povrch byl předem ošetřen proti ulpívání bakterií. Povrch tedy může být uveden do kontaktu s fluorovaným povrchově aktivním činidlem a potom ponořen do vodného systému.

Předložený vynález se týká také způsobu regulování biologického znečištění vodného systému. Vodný systém obsahuje nejen vodnou tekutinu nebo kapalinu protékající tímto systémem, ale také ponořené povrchy, které souvisejí s tímto systémem. Ponořené povrchy jsou takové povrchy, které jsou v kontaktu s vodnou kapalinou nebo tekutinou. Podobně jako u shora uvedených ponořitelných povrchů mezi ponořené povrchy patří, ale bez omezení na ně, vnitřní povrchy potrubí nebo čerpadel, stěny chladící věže nebo nátokové skříně, výměníků tepla, sít atd.

Ve stručnosti - povrchy, které jsou v kontaktu s vodnou tekutinou nebo kapalinou, jsou ponořené povrchy a jsou považovány za část vodného systému.

Způsob podle vynálezu přidává alespoň jedno fluorované povrchově aktivní činidlo k vodnému systému v takovém množství, které účinně inhibuje ulpívání bakterií na povrchu ponořeném ve vodném systému. Při použité koncentraci tento způsob účinně reguluje biologické znečištění vodného systému bez podstatného zabití bakterií.

'•Regulování biologického znečištění vodného systému znamená regulovat množství nebo rozsah biologického znečištění na nebo pod žádanou úroveň a po žádanou dobu pro příslušný systém. Tato regulace může odstranit biologické znečištění z vodného systému, snížit biologické znečištění na žádanou úroveň, zcela zabránit biologickému znečištění nebo zabránit biologickému znečištění nad žádanou úroveň.

• ·

Podle předloženého vynálezu inhibování ulpívání bakterií” na povrchu ponořeném ve vodném systému znamená ponechat nepatrné nebo nevýznamné množství ulpívajících bakterií po žádanou dobu v příslušném systému. S výhodou nedojde k v podstatě žádnému ulpívání bakterií. Výhodněji se ulpívání bakterií zabráni. Použití fluorovaného povrchově aktivního činidla podle vynálezu může v mnoha případech rozbít nebo snížit existující ulpívající mikroorganismy na nedetegovatelná množství a udržovat toto množství po významnou dobu.

I když některá fluorovaná povrchově aktivní činidla mohou vykazovat biocidní účinnost v koncentracích nad prahovými hodnotami, fluorovaná povrchově aktivní činidla účinně inhibují ulpívání bakterií v koncentracích obecně dost pod těmito prahovými hodnotami. Podle vynálezu fluorované povrchově aktivní činidlo inhibuje ulpívání bakterií bez podstatného zabití bakterií. Účinné množství fluorovaného povrchově aktivního činidla použité podle vynálezu je dost pod jeho prahem toxicity, jestliže fluorované povrchově aktivní činidlo má také biocidní vlastnosti. Například koncentrace fluorovaného povrchově aktivního činidla může být desetkrát nebo vícekrát nižší než je jeho práh toxicity. Fluorované povrchově aktivní činidlo by s výhodou nemělo být škodlivé také pro necílové organismy, které mohou být ve vodném systému přítomny.

Fluorované povrchově aktivní činidlo nebo směs fluorovaných povrchově aktivních činidel se může používat pro regulaci biologického znečištění rozmanitých vodných systémů, jako jsou systémy, které byly uvedeny shora. Mezi tyto vodné systémy patří, ale bez omezení na ně, průmyslové vodné systémy, sanitární vodné systémy a rekreační vodné systémy. Jak bylo shora uvedeno, příklady průmyslových vodných systémů jsou kapaliny pro zpracovávání kovů, chladící vody (například přítoková chladící voda, odcházející chladící voda a recirkulující chladící voda) a další recirkulační vodné systémy, jako jsou ty, které jsou používány při výrobě papíru nebo textilu. Mezi sanitární vodné systémy patří vodné systémy s odpadní vodou (např. průmyslové, • · soukromé a obecní systémy odpadních vod), toalety a systémy pro ošetřování vody (např. systémy pro ošetřování kalů). Příklady rekreačních vodných systémů jsou plavecké bazény, fontány, dekorační nebo okrasné bazény, rybníky nebo toky atd.

Množství fluorovaného povrchově aktivního činidla, které je účinné pro inhibici ulpívání bakterii na ponořeném povrchu v příslušném systému, se bude poněkud měnit podle vodného systému, který má být chráněn, podle podmínek pro mikrobiální růst, podle rozsahu jakéhokoliv existujícího biologického znečištěni a podle stupně požadované regulace biologického znečištění. U příslušné aplikace lze toto množství stanovit rutinním testováním různých množství před ošetřením celého ovlivněného systému. Obecně se účinné množství používané ve vodném systému může pohybovat v rozsahu od asi 1 do asi 500 dílů na milion, výhodněji od asi 20 do asi 100 dílů na milion dílů vodného systému.

Fluorovaná povrchově aktivní činidla znamenají aniontové nebo neiontové fluorované povrchově aktivní činidlo, které je vybráno z: R CH CH SCH CH CO Li, (R CH CH O)P(O)(ONH ) , (R_fCH₂CH₂O)₂P(O)(ONH₄), (R_£CH₃CH₂O)P(O)(OH)₂, (R_fCH^CH^O) (O)(OH), R CH CH O(CH CH 0) H, R CH CH 0(CH CH 0) H, R CH CH S0 H nebo

O O ' O O ' -v ' -P= O ' O O * -ar ’ -<P jejich směsí. V těchto fluorovaných povrchově aktivních činidlech R_f znamená skupinu F(CF_aCF₂)₃__e a x a y nezávisle znamenají číslo od 2 do 20, výhodněji od 5 do 12. Fluorovaná povrchově aktivní činidla v předloženém vynálezu jsou dostupná od DuPont Chemical Company a jsou prodávána jako fluorovaná povrchově aktivní činidla Zonyl^<R>.

Způsoby podle tohoto vynálezu mohou tvořit část celkového režimu ošetřování vody. Fluorované povrchově aktivní činidlo se může používat při ošetřování vody jinými chemikáliemi, zvláště biocidy (např. algicidy, fungicidy, baktericidy, moluscicidy, oxidačními činidly atd.), odstraňovači skvrn, zjasňovacími činidly, vločkovacími činidly, koagulačními činidly nebo jinými chemikáliemi obvykle používanými při ošetřování vody. Ponoří• · • · ii.:

telné povrchy mohou být například uvedeny do kontaktu s fluorovaným povrchově aktivním činidlem, jako předběžným ošetřením pro inhibování ulpívání bakterií, a umístěny do vodného systému, který pro regulaci růstu mikroorganismů používá mikrobicid. Nebo se vodný systém, u kterého dochází k silnému biologickému znečištění, může nejdříve ošetřit příslušným biocidem, aby se odstranilo existující znečištění. Potom se může použít fluorované povrchově aktivní činidlo, které bude uchovávat vodný systém. Nebo se také může fluorované povrchově aktivní činidlo použít v kombinaci s biocidem pro inhibování ulpívání bakterií na površích ponořených ve vodném systému, při čemž biocid působí jako regulace růstu mikroorganismů ve vodném systému. Tato kombinace obvykle umožňuje používat menší množství mikrobicidu.

Regulování růstu mikroorganismů ve vodném systému znamená regulaci příslušného systému do, na nebo pod žádanou hladinu a po žádané období. To lze provést odstraněním mikroorganismů nebo zabráněním jejích růstu ve vodných systémech.

Fluorované povrchově aktivní činidlo se může používat ve způsobech podle vynálezu jako pevný nebo kapalný prostředek. Předložený vynález se tedy týká také prostředku, který obsahuje fluorované povrchově aktivní činidlo. Prostředek obsahuje alespoň jedno fluorované povrchově aktivní činidlo v takovém množství, které je účinné pro inhibování ulpívání bakterií na ponořitelném povrchu nebo na povrchu ponořeném ve vodném systému. Jestliže se používá v kombinaci s jinou chemikálií pro ošetřování vody, jako je biocid, prostředek může obsahovat také tuto chemikálii. Jestliže se připravují jako společný prostředek, fluorované povrchově aktivní činidlo a chemikálie pro ošetření vody by neměly podléhat nepříznivým interakcím, které by ve vodném systému snižovaly nebo odstraňovaly jejich účinnost. Jestliže může dojít k nepříznivým interakcím, jsou výhodné oddělené prostředky.

Podle použití se prostředek podle předloženého vynálezu může vyrábět v různých formách známých z oblasti techniky. Na• * » příklad se prostředek může vyrábět v kapalné formě jako roztok, disperze, emulze, suspenze nebo pasta, disperze, suspenze nebo pasta v ne-rozpouštědle nebo jako roztok rozpuštěním fluorovaného povrchově aktivní činidla v rozpouštědle nebo v kombinaci rozpouštědel. Mezi vhodná rozpouštědla patří, ale bez omezení na ně, aceton, glykoly, alkoholy (jako je isopropanol), ethery nebo jiná ve vodě dispergovatelná rozpouštědla.

Výhodné jsou vodné prostředky. Prostředek se může vyrábět jako kapalný koncentrát pro zředění před jeho zamýšleným použitím. Pro zvýšení rozpustnosti fluorovaného povrchově aktivního činidla nebo jiných složek v kapalném prostředku nebo systému, jako je vodný prostředek nebo systém, se mohou používat obvyklé přísady, jako jsou povrchově aktivní činidla, emulgační činidla, dispergační činidla a podobné, jak je známo z oblasti techniky. V mnoha případech se prostředek podle vynálezu může uvést do roztoku jednoduchým mícháním. Pro příslušné aplikace, jako jsou toaletní vody, se mohou přidávat také barviva nebo vůně.

Prostředek podle předloženého vynálezu se může vyrábět také v pevné formě. Například fluorované povrchově aktivní činidlo se může vyrábět ve formě prášku nebo tablety použitím prostředků známých z oblasti techniky. Tablety mohou obsahovat různá vehikula známá z oblasti techniky výroby tablet, jako jsou barviva nebo jiná barvící činidla a parfémy nebo vůně. V prostředku mohou být zahrnuty také jiné složky, známé z oblasti techniky, jako jsou plnidla, vazebná činidla, kluzná činidla, mazadla nebo činidla působící proti ulpívání. Tyto další složky mohou být do tablety zahrnuty proto, aby se zlepšily vlastnosti tablety a/nebo aby se zlepšil způsob výroby tablet.

Následující ilustrační příklady jsou uvedeny pro jasnější popsání povahy tohoto vynálezu. Tomu je však třeba rozumět tak, že tento vynález není omezen na specifické podmínky nebo podrobnosti uvedené v těchto příkladech.

···· · * »·· · * · ·

Příklady provedení vynálezu

Příklad 1

Způsob testování

Následující způsob účinně definuje schopnost chemické sloučeniny inhibovat ulpívání bakterií nebo napadat vytvořené existující ulpělé bakterie na různých typech povrchů. Souhrnně - byly zkonstruovány bioreaktory, v nichž byly na konec bioreaktoru upevněny desky (skleněné nebo polystyrénové) o velikosti přibližně 2,5 x 7,5 cm. Dolní konce (přibližně 5 cm) těchto desek byly ponořeny do bakteriálního růstového prostředí (pH 7) v bioreaktoru, který obsahoval známou koncentraci testované chemikálie. Po naočkování známými bakteriálními druhy byly testované roztoky 3 dny nepřetržitě míchány. Pokud není jinak v dále uvedených výsledcích uvedeno, prostředí v bioreaktoru bylo na konci tří dnů zakaleno. Toto zakalení ukazuje, že bakterie v prostředí proliferovaly bez ohledu na přítomnost testované chemikálie. To také ukazuje, že tato chemikálie v testované koncentraci nevykazuje v podstatě žádnou biocidní (baktericidní) účinnost. Potom byly destičky obarveny, aby se stanovilo množství bakterií, které ulpělo na povrchu těchto destiček.

Konstrukce bioreaktorů

Bioreaktory obsahovaly 400ml skleněnou kádinku, na kterou bylo umístěno víčko (kryt kádinky představovala standardní skleněná Petriho miska o průměru 9 cm). Při odstraněném víčku byly destičky z vybraného materiálu na jednom konci potaženy maskovací páskou a pak byly suspedovány v bioreaktoru z vrchní strany kádinky. To umožňuje, aby destičky byly ponořeny v testovacím prostředí. Typicky byly kolem bioreaktoru stejnoměrně umístěny čtyři destičky (opakování). Vyhodnocení uvedená níže jsou průměrem těchto čtyř opakování. Na dno jednotky se umístí • · • · · · • · • · • * ··« « * · · • · · · · *··· · * ··

magnetické michadlo, na kádinku se položí vičko a bioreaktor se ošetří v autoklávu. Skleněné destičky byly používány jako příklady hydrofilních povrchů a polystyrénové (polystyr.) jako příklady hydrofobních povrchů.

Bakteriální růstové medium

Kapalné medium, které se používá v bioreaktorech, bylo již dříve popsáno Delaquisem a spol.: Detachment of Pseudomonas fluorescens from Biofilms on Glass Surfaces in Response to Nutrient Stress”, Microbial Ecology 1989, 18, 199 až 210. Složení

tohoto media	bylo:
glukosa		1,0	g
Κ HPO 2 4		5,2	g
KH PO 2 4		2,7	g
NaCI		2,0	g
NH Cl 4		1,0	g
MgSO₄.7	H O 2	0,12 g
stopové	prvky	1,0	ml
deionizovaná voda	1,0	1

Roztok	se stopovými	prvky:
CaCl 2		1,5 g
FeSO .7 4	H 0 2	1,0 g
MnSO .2 4	H 0 2	0,35 g
NaMoO 4		0,5 g
deionizovaná voda	1,0 1

Medium se zpracuje v autoklávu. Potom se nechá ochladit. Jestliže se v autoklavovaném mediu vytvoří usazenina, medium se před použitím resuspenduje protřepáním.

Příprava bakteriálního inokula

Bakterie rodu Bacillus, Flavobacterium a Pseudomonas se isolují z uloženin slizu papírenského mlýnu a udržují se v kontinuální kultuře. Testované organismy se odděleně nanesou na desku agaru a inkubují se 24 hodin při 30 °C. Sterilním bavlněným smotkem se části kolonií odstraní a suspendují se ve sterilní vodě. Suspenze se velmi dobře promíchají a potom se upraví na optickou hustotu 0,858 (Bacíllus), 0,625 (Flavobacterium) a 0,775 (Pseudomonas) při 686 nm.

Příprava biofilmu/chemické testování

Do čtyř oddělených bioreaktorů se vloží 200 ml shora připraveného sterilního media. Sloučeniny, které se mají vyhodnocovat, se nejdříve připraví jako zásobní roztok (40 mg/2 ml) použitím buď vody nebo směsi acetonu s methanolem (acet./MeOH; 9:1) jako rozpouštědla. Do bioreaktorů se za přiměřeného nepřetržitého magnetického mícháni přidá l,0ml podíl zásobního roztoku. Tím se dosáhne počáteční koncentrace testované sloučeniny 100 ppm. Jeden bioreaktor (kontrola) neobsahoval žádnou testovanou sloučeninu. Potom byly do každého bioreaktorů přidány podíly (0,5 ml) každé ze tří bakteriálních suspenzí. Bioreaktory byly pak tři dny neustále míchány, aby se umožnila proliferace populace bakterií a aby se umožnilo ukládání buněk na povrchy destiček.

Vyhodnocení výsledků

Shora popsaným postupem bylo hodnoceno fluorované povrchově aktivní činidlo Zonyl^<R> FSA a fluorované povrchově aktivní činidlo Zonyl^<R> FSN. Po ukončení testu byly destičky z bioreaktorů odebrány a byly umístěny do svislé polohy tak, aby se umožnilo sušení vzduchem. Stupeň ulpívání bakterii na testovaném povrchu byl pak vyhodnocen vybarvováním. Destičky byly krátce ožehnuty, aby se buňky fixovaly na povrch. Potom byly přeneseny na dvě minuty do nádoby s krystalovou violetí Gram Crystal Violet (Difco Laboratories, Detroit, Mi.). Destičky byly mírně opláchnuty pod tekoucí vodovodní vodou a potom byly pečlivě blotovány. Stupeň přilnutí bakterií byl pak stanoven vizuálním zkoumáním a subjektivním hodnocením každé destičky. Intenzita barvy je přímo úměrná množství ulpělých bakterii.

Používá se následující hodnocení biofilmu: 0 = v podstatě žádné = nepatrné = mírné = střední = silné

Chemické ošetření bylo hodnoceno vzhledem ke kontrole, která typicky měla průměrné hodnocení čtyř destiček z bioreaktoru v rozmezí 3 až 4. Sloučeniny, které měly průměrné hodnocení v rozmezí od 0 do 2, byly považovány za účinné pro předcházení ulpívání bakterií na ponořených destičkách. Výsledky jsou uvedeny v následující tabulce.

sloučenina	rozpou- štědlo	konc. (ppm)	MIC^X	destičky	hodnocení
Zonyl^<K> FSA	aceton	100	>500	sklo	1
Zonyl<^R) FSA	aceton	100		polystyr.	0
Zonyl^<R> FSN	aceton	100	>500	sklo	1
Zonyl<^R> FSN	aceton	100		polystyr.	0

¹ minimální inhibiční koncentrace (MIC) každé sloučeniny na bakterii E. Aerogenes stanovená 18h testem základních solí jak při pH 6 tak při pH 8, pokud není uvedeno jinak

Fluorované povrchově aktivní činidlo Zonyl^<R) FSA je výrobek DuPont Chemicals, Wilmington, Delaware. Fluorované povrchově aktivní činidlo Zonyl^<R) FSA obsahuje 23 až 25 % hmotn. 3-[(ΙΗ,ΙΗ,2H,2H-fluoralkyl)thiopropionátu lithného (CAS č. 65530-69-0), 0 až 2 % hmotn. telomeru B 2-karboxyethylsulfidu (CAS č. 65530-83-8), 35 až 40 % hmotn. isopropylalkoholu (CAS • · · · • · ·

č. 67-63-0) a 35 až 40 % hmotn. vody. Fluorované povrchově aktivní činidlo Zonyl^<R> FSN je výrobek dostupný od DuPont Chemicals, Wilmington, Delaware. Výrobek Zonyl^<R) FSN obsahuje 40 % hmotn. R CH CH O(CH CH 0) H, kde R znamená skupinu F(CF CF ) (CAS č. 65540-80-4), 30 % hmotn. isopropylalkoholu (CAS č. 67-63-0), 30 % hmotn. vody a méně než 0,1 % hmotn. 1,4-dioxanu (CAS č. 123-91-1).

I když byla popsána příslušná provedení podle vynálezu, je tomu ovšem třeba rozumět tak, že vynález není omezen na tato provedení. Mohou existovat jiné modifikace. Připojené nároky jsou zamýšleny tak, aby pokryly jakékoliv tyto modifikace, které spadají do opravdového ducha a rozsahu tohoto vynálezu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob inhibování ulpívání bakterií na ponořitelném povrchu, vyznačující se tím, že zahrnuje stupeň uvedení ponořitelného povrchu do kontaktu s alespoň jedním aniontovým nebo neiontovým fluorovaným povrchově aktivním činidlem v takovém množství, které je účinné pro inhibování ulpívání bakterií na ponořitelném povrchu, při čemž fluorované povrchově aktivní činidlo je vybráno z: R CH CH SCH CH CO Li, (R_ťCH₂CH₂O)P(O)(ONH₄)₂, (R_fCH₂CH₂O)₂P(O)(ONH^), (R_fCH₂CH₂O)P(0)(OH)₂, (R_ťCH₂CH₂O)₂P(0)(OH), R_fCH₂CH₂O(CH₂CH₂O)_χΗ, R_£CH₂CH₂°(CH₂CH₂ ⁰)_yH, R_fCH₂CH₂SO₃H nebo jejich směsí, při čemž R_f. znamená skupinu F(CF₂CF₂)₃__e, ^x znamená číslo od 2 do 20 a y znamená číslo od 2 do 20.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že ponořítelný povrch znamená trup lodě, trup člunu, mořskou stavbu, povrch zubu, povrch lékařského implantu nebo povrch vodného systému.
3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že x znamená číslo od 5 do 12 a y znamená číslo od 5 do 12.
4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že fluorované povrchově aktivní činidlo znamená sloučeninu obecného vzorce R CH CH SCH CH CO Li nebo f 2 2 2 2 2

R CH CH O(CH CH O) H, při čemž R znamená skupinu F(CF CF )
5. Způsob regulace biologického znečištění vodného systému, vyznačující se tím, že zahrnuje stupeň přidání k tomuto vodnému systému alespoň jednoho aniontového nebo neiontového fluorovaného povrchově aktivního činidla v takovém množství, které je účinné pro inhibici ulpívání bakterií na povrchu ponořeném ve vodném systému, při čemž fluorované povrchově aktivní činidlo je vybráno z: R CH CH SCH CH CO Li, ^J f 2 2 2 2 2 ^z (R_fCH₂CH₂O)P(O)(ONH₄)₂, (R_ťCH₂CH₂O)₂P(O)(ONH₄), • · · · • to I (R CH CH O)P(O)(OH) , (R CH CH O) P(O)(OH), R CH CH O(CH CH O) H, R CH CH O(CH CH O) H, R CH CH SO H nebo jejich směsí, při čemž f22^x22^,y^,f223 ^{J J}

R_f znamená skupinu F(CF₂CF₂)₃__e, x znamená číslo od 2 do 20 a y znamená číslo od 2 do 20.
6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že x znamená číslo od 5 do 12 a y znamená číslo od 5 do 12.
7. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že fluorované povrchově aktivní činidlo znamená

R CH CH SCH CH CO Li nebo R CH CH O(CH CH O) H, při čemž R znamená skupinu FÍCF CF )
8. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že účinné množství fluorovaného povrchově aktivního činidla se pohybuje v rozmezí od 10 ppm do 500 ppm.
9. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že stupeň přidání zahrnuje přidání dostatečného množství fluorovaného povrchově aktivního činidla k vodnému systému, aby se podstatně snížilo jakékoliv existující biologické znečištění ve vodném systému.
10. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že stupeň přidání zahrnuje přidání dostatečného množství fluorovaného povrchově aktivního činidla k vodnému systému, aby se podstatně snížilo jakékoliv existující bilologické znečištění ve vodném systému.
11. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že vodný systém znamená průmyslový vodný systém.
12. Způsob podle nároku 11, vyznačující se tím, že průmyslový vodný systém je vybrán z chladícího vodného systému, kapalného systému pro zpracování kovů, vodného systému při výrobě papíru a vodného systému při výrobě látek.

• » a · *··« · * · · · · ··· • * · · » t · » · « · « · on ♦ · · ·· · v χζ > · x · ,

....... ·· •zmsnsřie nároky
13. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že vodný systém znamená rekreační vodný systém.
14. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že rekreační vodný systém je vybrán z plaveckého bazénu, fontány, okrasného rybníku, okrasného bazénu a okrasného toku.
15. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že vodný systém znamená sanitární vodný systém.
16. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že sanitární vodný systém je vybrán z toaletního vodného systému, systému pro ošetřování vody a systému pro ošetřování kalů.
17. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že dále obsahuje stupeň, ve kterém se k vodnému systému přidá takové množství biocidu, které je účinné pro regulaci růstu mikroorganismu v tomto vodném systému.
18. Způsob podle nároku 17, vyznačující se tím, že biocid se předem přidá k fluorovanému povrchově aktivnímu činidlu, aby se podstatně snížilo jakékoliv existující biologické znečištění ve vodném systému a fluorované povrchově aktivní činidlo se přidá pro zabránění ulpívání přežívajících mikrorganismů na površích ponořených ve vodném systému.
19. Způsob podle nároku 17, vyznačující se tím, že biocid se přidává současně s fluorovaným povrchově aktivním činidlem.
20. Způsob podle nároku 17, vyznačující se tím, že mikroorganismus je vybrán z řas, hub a bakterií.
21. Způsob podle nároku 20, vyznačující se tím, že vodný systém je vybrán z průmyslového vodného systému, rekreačního vodného systému a sanitárního vodného sys• · 99 9 9

9 9 9 9 9 9 9

9 9 · ν χ ·χ ·, * · • .·· »zmea®ne narox?· • »·· · » ·· · · · 9‘ 9 « 3 3 9 9 9 · 9 9

9999999 39 99 99 99 tému.
22. Prostředek pro regulaci biologického znečištění ve vodném systému, vyznačující se tím, že obsahuje takové množství alespoň jednoho aniontového nebo neiontového fluorovaného povrchově aktivního činidla, které je účinné pro inhibování ulpívání bakterií na povrchu ponořeném ve vodném systému, při čemž toto fluorované povrchově aktivní činidlo je vybráno ze sloučeniny obecného vzorce R^CH^CH^SCH^CH^CO^Li, (R_fch₂ch₂o)P(O)(onh₄)₂, (r_£ch₂ch₂o)₂P(O)(onh₄), (R_fCH₂CH₂O)P(O)(OH)₂, (R_£CH₂CH₂O)₂P(O)(OH), R_£CH₂CH₂O(CH₂CH₂O)_χΗ,

R CH CH O(CH CH 0) H, R CH CH SO H nebo jejich směsí, při čemž R_£ znamená skupinu F(CF₂CF₂)₃_θ, x znamená číslo od 2 do 20 a y znamená číslo od 2 do 20.
23. Prostředek podle nároku 22, vyznačující se tím, že x znamená číslo od 5 do 12 a y znamená číslo od 5 do 12.
24. Prostředek podle nároku 22, vyznačující se tím, že fluorované povrchově aktivní činidlo znamená sloučeninu obecného vzorce R CH CH SCH CH CO Li nebo £ 2 2 2 2 2

R_fCH₂CH₂O(CH₂CH₂O)_i2H, při čemž R_f znamená skupinu F(CF₂CF₂)₃__e.
25. Prostředek podle nároku 22, vyznačující se tím, že dále obsahuje biocid v takovém množství, které je účinné pro regulaci růstu mikroorganismu ve vodném systému.
26. Prostředek podle nároku 22, vyznačující se tím, že tento prostředek je v kapalné formě.
27. Prostředek podle nároku 22, vyznačující se tím, že tento prostředek je v pevném stavu.

Zastupuje: