Устройство для получения стабильного окислительного биоцида

Изобретение относится к устройству для получения окислительных биоцидов. Устройство для получения стабильного окислительного биоцида включает (i) первую линию подачи для транспортировки концентрированного хлора; (ii) вторую линию подачи для транспортировки концентрированного амина; (iii) третью линию подачи для транспортировки воды в качестве реакционной среды; (iv) мешалку и (v) выход для продукта, где первая линия подачи и вторая линия подачи поступают в третью линию подачи и где третья линия подачи поступает в мешалку. Устройство можно применять для дистанционного получения биоцида, когда продукт хранят перед использованием, или же оно может представлять собой систему получения in situ, когда продукт может находиться в жидкостном соединении с системой, которую подвергают обработке. Предпочтительным продуктом системы является хлорамин, который посредством данного устройства можно получить в стабильной форме. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

ЗАМЕЧАНИЯ ПО ПОВОДУ АВТОРСКИХ ПРАВ

Часть описания данного патентного документа содержит или может содержать материал, защищенный авторским правом. Собственник авторского права не имеет возражений против воспроизведения способом фотокопирования любого патентного документа или описания патента в точности в той форме, в которой он появляется в патентных файлах или официальных документах Патентного ведомства США (Patent and Trademark Office), но в остальном, как бы то ни было, сохраняет все авторские права.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится к получению стабильного окислительного биоцида и к устройству, применяемому при указанном получении. Данное изобретение имеет несколько примеров реализации этого устройства, но имеются два основных воплощения данного изобретения - получение in situ и дистанционное получение. Тот факт, что окислительный биоцид находится в более стабильной форме, предусматривает его получение, хранение и транспортирование. Данное изобретение демонстрирует устройство, применяемое для получения стабильного и функционального хлорамина, в качестве примера стабильного окислительного биоцида, что предусматривает применение хлораминов в системах обработки воды, а также в ряде других систем обработки, в качестве биоцидной композиции, без ее быстрого разложения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Изложенное в тексте настоящего описания изобретение относится к устройству для получения агента, контролирующего биообрастание. Основой данного изобретения является устройство, которое обеспечивает композицию из реагентов и условия получения с использованием концентрированных реагентов, посредством превращения двух жидких растворов из их исходной химической формы в другую, с измененными биоцидными свойствами.

В мире имеется большое количество промышленных систем водоснабжения. Существуют промышленные системы водоснабжения, позволяющие осуществить необходимые химические, механические и биологические процессы для достижения желаемого результата. Обрастание может происходить даже в промышленных системах водоснабжения, обработанных с помощью наилучших имеющихся в настоящее время программ водоподготовки. Для целей данной патентной заявки «обрастание» означает «отложение любого органического или неорганического материала на поверхности».

Если промышленные системы водоснабжения не обрабатывать с целью регулирования обрастания микробами, могут возникнуть значительные отложения. Обрастание оказывает отрицательное воздействие на промышленную систему водоснабжения. Например, на контактирующих с водой поверхностях может образоваться значительный минеральный осадок (неорганический материал), и где бы он ни осаждался, он является идеальной средой для роста микроорганизмов.

Обрастание происходит по различным механизмам, включая отложение происходящих из воздуха и воды, а также образованных водой загрязнений, застой воды, технологические утечки и другие факторы. Если позволить этому процессу развиваться, система может страдать от таких связанных с микробным обрастанием факторов, как снижение эффективности работы, преждевременный выход оборудования из строя, потеря производительности, потеря качества продукта и возрастающие риски, связанные со здоровьем.

Обрастание может также происходить из-за микробиологического загрязнения. Источники микробного загрязнения в промышленных системах водоснабжения являются многочисленными и могут включать, не ограничиваясь этим, загрязнения, происходящие из воздуха, подпитку воды, технологические утечки и неправильно очищенное оборудование. Эти микроорганизмы могут быстро создавать скопления микробов на любой влажной или полусухой поверхности системы водоснабжения. Если эти популяции микробов присутствуют в объеме воды, то более чем 99% присутствующих в воде микробов будут находиться на поверхности в форме биопленок.

Экзополимерное вещество, выделяемое микроорганизмами, способствует образованию биопленок по мере разрастания скопления микробов на поверхности. Эти биопленки представляют собой сложные экосистемы, которые создают средства для концентрирования питательных веществ и обеспечивают защиту роста. Биопленки могут ускорять образование отложений, коррозию и другие процессы обрастания. Биопленки не только вносят вклад в снижение эффективности системы, но они также обеспечивают прекрасную окружающую среду для размножения микробов, которые могут включать патогенные бактерии. Таким образом, важно, чтобы образование биопленок и другие процессы обрастания были снижены в максимально возможной степени, чтобы обеспечить максимальную эффективность процесса и свести к минимуму связанные со здоровьем риски из-за происходящих из воды патогенных бактерий.

Ряд факторов вносят вклад в проблему биологического обрастания и регулируют его степень. Температура воды, pH воды, органические и неорганические питательные вещества, условия роста, такие как аэробные или анаэробные условия, и, в некоторых случаях, присутствие или отсутствие солнечного света и т.д. могут играть важную роль. Эти факторы также помогают определить, какие типы микроорганизмов могут присутствовать в системе водоснабжения.

Как было описано выше, биологическое обрастание может вызвать нежелательные технологические помехи, и, следовательно, его следует контролировать. Для регулирования биологического обрастания в промышленных процессах применяют много различных подходов. Наиболее обычным применяемым способом является применение биоцидных соединений к технологическим водам. Примененный биоцид может быть окислительным или неокислительным по своей природе. Вследствие различных факторов, таких как факторы, связанные с экономикой и проблемами окружающей среды, предпочтительными являются окислительные биоциды. Окислительные биоциды, такие как газообразный хлор, хлорноватистая кислота, биоциды на основе брома и другие окислительные биоциды, широко применяют при обработке промышленных систем водоснабжения.

Одним из факторов при установлении эффективности окислительных биоцидов является присутствие в водной матрице компонентов, которые могут создавать «потребление хлора» или потребление окислительного биоцида. «Потребление хлора» выражают как количество хлора, которое восстановлено или иным образом преобразовано находящимися в воде веществами в инертные формы хлора. Потребляющие хлор вещества включают, не ограничиваясь этим, микроорганизмы, органические молекулы, аммиак и аминопроизводные; сульфиды, цианиды, способные к окислению катионы, лигнины целлюлозной массы, крахмал, сахара, нефть, добавки для обработки воды, такие как ингибиторы образования ржавчины и ингибиторы коррозии, и т.д. Рост микробов в воде и в биопленках вносит вклад в потребление хлора для воды и в потребление хлора для системы, которая должна быть обработана. Как было обнаружено, обычные окислительные биоциды являются неэффективными в водах, имеющих высокий показатель потребления хлора, включая тяжелые шламы. Для таких вод обычно рекомендуют неокислительные биоциды.

Хлорамины являются эффективными и их обычно применяют в условиях, когда существует высокий показатель потребления окислительных биоцидов, например хлора, или же в условиях, когда выгодна устойчивость «окислительного» биоцида. Системы бытового водоснабжения все больше обрабатывают хлораминами. Хлорамины обычно образуются, когда свободный хлор реагирует с аммиаком, присутствующим в воде или добавленным к ней. Документально зафиксировано много различных способов получения хлораминов. Некоторые ключевые параметры реакции между источниками хлора и азота определяют стабильность и эффективность полученного биоцидного соединения. Ранее описанные способы были основаны на любом из способов предварительного получения разбавленных растворов реагентов с последующим их объединением и получением раствора хлораминов. Реагенты представляют собой источник амина: в виде аммониевой соли (сульфата, бромида или хлорида) и Cl-донор (донор хлора) в виде газа или в соединении со щелочноземельным металлом (Na или Ca). Также описанные способы были основаны на контроле pH реакционной смеси путем добавления реагента при высоком значении pH или же путем отдельного добавления раствора щелочи. Полученное таким образом дезинфицирующее вещество следует немедленно вводить в систему, которую подвергают обработке, поскольку это дезинфицирующее вещество быстро разлагается. Раствор дезинфицирующего вещества получают вне системы, которую подвергают обработке, и затем подают в водную систему для осуществления обработки. В описанных ранее способах получения реагентов для обработки жидкостей с целью регулирования биологического обрастания существенная проблема заключалась в том, что активный биоцидный ингредиент был нестабильным в химическом отношении и быстро разлагался, что приводило к быстрому снижению значения pH. Это быстрое разрушение биоцидного ингредиента приводило к снижению эффективности. Наблюдали также, что pH активного биоцидного ингредиента никогда не имел значение >8,0 из-за быстрого разложения биоцидного компонента (см. US 5976386).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное изобретение описывает следующие ключевые аспекты:

1. Устройство для соответствующего получения стабильного окислительного биоцида.

2. Устройство, которое способно производить окислительный биоцид как в качестве дистанционного получения, так и in situ.

3. Способ получения стабильного окислительного биоцида без необходимости разбавлять компоненты реакции перед объединением.

4. Получаемым стабильным окислительным биоцидом является хлорамин.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет собой схематическое изображение воплощения устройства.

Фиг.2 представляет собой схематическое изображение другого воплощения устройства.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Вышеизложенное можно лучше понять, обратившись к приведенным чертежам, которые иллюстрируют способы осуществления данного изобретения, но не ограничивают область данного изобретения.

Данное изобретение относится к устройству 10 для получения стабильного окислительного биоцида, включающему первую линию 12 подачи питания, вторую линию 14 подачи питания, третью линию 15 подачи питания, мешалку 16 и выход 17 для продукта. Третью линию 15 подачи питания по данному изобретению применяют для подачи в устройство реакционной среды и реагентов с целью получения стабильного окислительного биоцида. Третью линию 15 применяют для реакционной среды, которая предпочтительно представляет собой воду, а наиболее предпочтительно - воду, протекающую в системе. Эту воду можно отвести из проводимого процесса обработки, в котором подвергают обработке окислительным биоцидом.

В другом воплощении данного изобретения устройство 10 для получения стабильного окислительного биоцида включает первую линию 12 подачи питания, вторую линию 14 подачи питания, мешалку 16 и выход 17 для продукта. Первая линия (12) и вторая линия (14) подачи питания предназначены для транспортировки реагентов, которые применяют для получения стабильного окислительного биоцида. Все воплощения данного изобретения включают приведенные далее компоненты, таким образом, нижеприведенное описание применимо для всех случаев воплощения изобретения.

Мешалка 16 по данному изобретению предпочтительно представляет собой встроенный в линию смеситель, который наиболее предпочтительно является статическим. Выход 17 для продукта по данному изобретению непосредственно соединен с проводимым процессом обработки для обеспечения in situ получения окислительного биоцида или же он может быть соединен с устройством для хранения, чтобы хранить окислительный биоцид для последующего использования. По данному изобретению выход 17 для продукта также может находиться в жидкостном соединении с проводимым процессом обработки, для обеспечения in situ получения окислительного биоцида.

Предпочтительный стабильный биоцид, получаемый с помощью устройства 10, представляет собой хлорамин. Реагенты, которые проходят по первой линия (12) и второй линии (14) подачи питания, для получения стабильного хлорамина, представляют собой концентрированный источник хлора и концентрированный источник амина.

Следует понимать, что для специалиста в данной области очевидны различные изменения и модификации приведенных в тексте настоящего описания воплощений изобретения, которые в настоящее время являются предпочтительными. Такие изменения и модификации можно осуществить, не удаляясь от сущности и в пределах объема данного изобретения и не уменьшая его предполагаемых преимуществ. Таким образом, предполагается, что прилагаемая Формула изобретения включает такие изменения и модификации.

1. Устройство для получения стабильного окислительного биоцида, включающее:
(i) первую линию подачи для транспортировки концентрированного хлора;
(ii) вторую линию подачи для транспортировки концентрированного амина;
(iii) третью линию подачи для транспортировки воды в качестве реакционной среды;
(iv) мешалку и
(v) выход для продукта,
где первая линия подачи и вторая линия подачи поступают в третью линию подачи и где третья линия подачи поступает в мешалку.

2. Устройство по п.1, в котором реакционная среда также представляет собой воду, протекающую в системе.

3. Устройство по п.2, в котором вода, протекающая в системе, поступает из процесса обработки, в котором осуществляют обработку окислительным биоцидом.

4. Устройство по п.1, в котором мешалка представляет собой встроенный в линию смеситель.

5. Устройство по п.4, в котором встроенный в линию смеситель является статическим.

6. Устройство по п.3, в котором выход для продукта непосредственно соединен с проводимым процессом обработки для обеспечения in situ получения окислительного биоцида.

7. Устройство по п.2, в котором выход для продукта находится в жидкостном соединении с устройством для хранения.

8. Устройство по п.2, в котором выход для продукта находится в жидкостном соединении с проводимым процессом обработки для обеспечения in situ получения окислительного биоцида.

9. Устройство по п.1, в котором стабильный окислительный биоцид представляет собой хлорамин.

10. Устройство для получения стабильного окислительного биоцида, включающее:
(i) первую линию подачи для транспортировки концентрированного хлора;
(ii) вторую линию подачи для транспортировки концентрированного амина;
(iii) мешалку,
(iv) выход для стабильного окислительного биоцида, где концентрированный хлор и концентрированный амин подают в мешалку из первой и второй линий подачи и их не разбавляют перед подачей в мешалку.

11. Устройство по п.10, в котором мешалка представляет собой встроенный в линию смеситель.

12. Устройство по п.11, в котором встроенный в линию смеситель является статическим.

13. Устройство по п.11, в котором выход для продукта находится в жидкостном соединении с устройством для хранения.

14. Устройство по п.11, в котором выход для продукта находится в жидкостном соединении с проводимым процессом обработки.

15. Устройство по п.14, в котором стабильный окислительный биоцид представляет собой хлорамин.