CZ200542A3

CZ200542A3 - Prostředek na likvidaci řas a mikroorganismů ve vodném prostředí

Info

Publication number: CZ200542A3
Application number: CZ200542A
Authority: CZ
Inventors: Rndr. Csc. Hrdlička Aleš Doc.; Csc. Dřímal Jiří Rndr.
Original assignee: Lifetech S. R. O.
Priority date: 2005-01-21
Filing date: 2005-01-21
Publication date: 2005-09-14
Also published as: CZ295689B6; RU2400982C2; WO2006076872A1; US20080103045A1; RU2007130541A; EP1838153A1

Description

Prostředek na likvidaci řas a mikroorganismů ve vodném prostředí

Oblast techniky

Vynález se týká prostředku na likvidaci řas a mikroorganismů ve vodném prostředí obsahujícího kationty přechodných kovů zejména kationty měďnaté, stříbrné nebo zinečnaté ve formě jejich solí, nebo generované elektrolyticky, případně uvolňované difúzí z kovových materiálů.

Dosavadní stav techniky

K likvidaci řas se používají jednak prostředky určené primárně k likvidaci řas, tj. algicidy, a dále prostředky, jejichž primární funkcí je dezinfekce a oxidace, tj. např. sloučeniny chloru nebo bromu nebo ozon. Značně je rozšířeno používání algicidních přípravků obsahujících kvarterní amoniové soli, např. dialkyldimethylamoniové soli, nebo polymemí kvarterní amoniové soli, tzv. polyquaty. Dávky těchto přípravků jsou relativně vysoké a jejich aplikaci je nutno z důvodu rozkladu aktivních komponent pravidelně opakovat. Testery umožňující sledovat koncentraci těchto algicidů jsou k dispozici jen vý^:imečně. V recirkulované vodě se rozkladné produkty kvarterních amoniových solí hromadí a mohou podpořit růst mikroorganizmů. K dalším nedostatkům této skupiny algicidů se řadí jejich nižší účinnost v tvrdé vodě, dráždění pokožky citlivých osob i tvorba zákalů.

Druhá významná skupina algicidů využívá algicidních vlastností iontů některých přechodných kovů. Jedná se především o měďnaté kationty Cu(ll), které mají algicidní a bakteriostatické účinky. Algicidní efekt je způsoben nahrazením hořečnatého kationtů v molekule chlorofylu kationtem Cu(ll). Změna je nevratná, chlorofy' ztrát⁵ schopnost vázat CO₂ potřebný pro fotosyntézu a řasy uhynou. Předností tohoto mechanismu je, že řasy nemohou tento efekt eliminovat. Aplikovány byly rovněž zinečnaté soli, použito bylo i solí dvojmocného nebo čtyřmocného cínu. Aplikace měďnatých kationtů bývá kombinována s aplikací stříbrných kationtů, které mají b?'terioidn¹ účinky. Ve srovnání s jinými přechodnými kovy jsou aplikované koncentrace kationtů nižší, nižší je i toxicita kationtů Cu(ll).

Kationty kovů mohou být do vody dávkovány ve formě jejich solí. V tomto případě docház' po aplikaci k postupné tvorbě málo rozpustných sloučenin těchto kovů a k Va^tó ka^ntú |ícvú na organický materiál. Koncentrace Cu(ll) kationtů, tj.

- 2 účinné formy, se v průběhu několika dní poměrně rychle snižuje. Tento proces probíhá rychleji v tvrdé vodě s vysokou celkovou alkalitou, a proto jsou v takových případech dávky soli zvyšovány.

Rovnoměrného dávkování kationtů kovů lze dosáhnout jejich elektrolytickým uvolňováním z materiálu kovových elektrod Cu(lI) a Ag(l) - patent US ^562^243 nebo Cu(ll) a Zn(lI) - patent US 6^207^060 nebo např. z granulí mědi a zinku v tzv. „elektrolytickém filtru“ - patent US 5^279^748.

Zásadním nedostatkem uvedených způsobů aplikace kationtů kovů je jejich nestabilita ve vodném prostředí a relativně rychlý pokles koncentrace aktivní formy. Pro stabilizaci kationtů Cu(lI) jsou proto do algicidních přípravků přidávány organické sloučeniny schopné vytvořit s kationty kovu komplexy nebo cheláty. K těmto látkám patří kvarterní amoniové soli, které samy mají algicidní účinky, jako diallyldimethylamoniumchlorid - patenty US 6^420^312, US 6^576^594, US 6^248^369, US 6^069^113, alkyldimethylbenzylamoniumchlorid - patent US 4^952^398, 2-ethylhexyldimethylamoniová sůl a směs dialkyldimethylamoniových solí Dřipravených z mastných kyselin přítomných v kokosovém oleji - patently

W 5^373^025.

Rozšířeno je též využiti organických aminů k těmto účelům. Využívány jsou alkanolamiry, především směsi monoethanolaminu a triethanolaminu - patentyM^_ 4/f 2^734^028, US 4^324^578, US 3^930^834. Pro lepší stabilitu těchto přípravků do nich mohou být přidávány amoniové kationty - patent US 4^030^907. Další vhodnou skupinou organických aminů jsou aikylendiaminy, např. ethylendiamin - patent /, λ v

Jako komplexační činidlo je využívána také 1-hydroxyethan-1,1-difosfonová, tj. hydroxyethylidendifosfonová kyselina - patent US 3^844^760 a ethylendiamintetraoctová kyselina a její soli - patent US 5^149^354 a zveřejněná přihláška US 2003/0022793 A1.

Nevýhodou organických komplexačních činidel je jejich toxicita a postupný rozklad urychlovaný působením světla a tepla. Kromě toho jsou měďnaté kationty v komplexech s některými z těchto látek vázány příliš pevně - např. chelát Cu(ll) S ethy'enc'iamintetraoctovou kyselinou má hodnotu podmíněné konstanty stability log Ks- 18,8, komplex s ethylendiaminem s molárním poměrem

- 3 Cu(ll)/ethylendiamin=1:2 má log Ks= 20,03, v případě komplexu Cu(ll) s triethanolaminem činí hodnota log Ks= 4,1. Z hlediska algicidních účinků je aplikace Cu(ll) ve formě těchto komplexních sloučenin nevýhodná, protože koncentrace aktivní formy, tj. volných kationtů Cu(ll), je v takových případech příliš nízká.

Vynález si proto klade za úkol nalézt vhodný anorganický stabilizátor s nízkou toxicitou, který by bránil srážení kationtů, ale současně by tyto kationty nevázal příliš pevně a nerušil tak jejich algicidní, bakteriostatický nebo baktericidní efekt. Produkty případného rozkladu takového stabilizátoru by neměly být toxické a měly by v minimální míře zatěžovat životní prostředí.

Předmět vynálezu

Uvedený úkol řeší prostředek na likvidaci řas a mikroorganismů ve vodném prostředí obsahující kationty přechodných kovů zejména kationty měďnaté, zinečnaté nebo stříbrné ve formě jejich solí, nebo generované elektrolyticky, případně uvolňované difúzí z kovových materiálů, přičemž je v něm přítomna jako stabilizační prvek a současně prvek zvyšující efektivitu působení přípravku alespoň jedna z následujících látek: kyselina amidosulfonová (CAS No. 5329-14-6), její sůl, její ester, sulfamid (CAS No. 7803-58-9).

Poměr sumárního počtu molů kyseliny amidosulfonové a výše uvedených sloučenin od ní odvozených na jedné straně a sumárního počtu molů kationtů ořechodných kovů na druhé straně se ve směsi pohybuje v optimálním rozmezí od 1:50 do 100:1.

^Orostředek může být tvořen oddělenými komponentami k přípravě in situ smícháním těchto komponent nebo se směs může nacházet v tuhém skupenství nebo ve formě roztoku.

Příklady provedení vynálezu ^Drostřec^!ek podle vynálezu lze aplikovat v plaveckých bazénech, vířivkách, chladících věžích a jiných vodních rezervoárech, kde dochází k recirkulaci vody, i v přírodních a umělých nádržích sloužících např. k chovu ryb, odběru vody nebo k rekreačním či dekoračním účelům. Další oblastí aplikací jsou nádrže obsahující

- 4 biologický odpad s vyšším obsahem vody, např. jímky s kejdou, v nichž směs omezuje množení bakterií a tím tvorbu nežádoucích produktů jejich metabolizmu. Směs lze aplikovat do pitné vody pro zvířata, např. v chovech prasat, kde je v důsledku aplikace dosaženo výrazného snížení koncentrace amoniaku v ovzduší objektů sloužících k chovu. Směs lze rovněž aplikovat do rozvodů teplé vody k likvidac’ mikroorganizmů, jako jsou např. legionely.

Příklad 1

Laboratorní studie citlivosti některých druhů řas a sinic (cyanobakterií) vůči měďnatým kationtům ve formě síranu měďnatého a ve formě přípravku obsahujícího síran měďnatý a kyselinu amidosulfonovou v molárním poměru 1:2 prokázala, že přípravek vykazuje výrazně vyšší biocidní efekt. Akutní toxicita charakterizovaná hodnotami efektivních koncentrací EC50 měďnatých kationtů je pro síran měďnatý a přípravek podle vynálezu porovnána v tabulce:

Řasy / Sinice	EC50 (mg/l Cu(ll))
síran měďnatý	přípravek
Raphidocelis subcapitata	1.27	1,01
ScjSn&d&smus quadricauda	1,15	0,65
Chfafeli&kessleri____________	1,14	0,80
Synechococcus leopoliensis	1,26	0,57
incerta	1,26	0,48
Anabaena sp.__	0,50	0,61

Přiklad 2

Vvsoké koncentrace amoniaku v ovzduší chlévů a stájí mají negativní účinek na zdraví a užitkovost hospodářských zvířat. Koncentrace amoniaku 25x30 ppm v/v dráždí sliznice očí a respiratorního traktu, při koncentraci 50 ppm v/v již dochází kvilnému zhoršení zdraví a užitkovosti zvířat, zvyšuje se výskyt pneumonií.

Měď je pro většinu organizmů nepostradatelným stopovým prvkem, u ^ospodé/skýcl zvířat je příjem určitého množství v krmné dávce nutný. Síran iiigrfhatý v dávkách 0,4)^0,9 kg/t je proto nezbytnou součástí krmných směsí V určité fázi odchovu prasat.

Směs obsahující síran měďnatý a kyselinu amidosulfonovou v molárním

- 5 poměru 1:2 byla průběžně aplikována jednak do pitné vody (cca 7,1 m³/den) pro chov prasat, jednak do části jímek s kejdou. Koncentrace Cu(ll) v pitné vodě činila 1 mg/l, v '<ejdě 2 mg/l. Koncentrace amoniaku v ovzduší chlévů, která byla měřena ve výšce 50 cm nad podlahou vždy za stejných podmínek, klesla za dva týdny od počátku aplikace z původních hodnot 60 až 80 ppm v/v na 20 ppm v/v a na této hodnotě již setrvávala. Při desetidenním výpadku dávkování přípravku do pitné vody by! pozorován postupný nárůst koncentrace amoniaku v ovzduší z 20 až na 40 ppm v/v. Pc obnovení dávkování se koncentrace amoniaku v průběhu 10 dnů opět snížila na 20 ppm v/v.

'/ období jednoho roku aplikace se zlepšilo využití základního stáda prasnic :?vvši| s? r ně--1 rorodů, zlepšilo se zabřezávání prasnic - procento březosti se zvýšilo ze 4? dosažených v předchozím roce na 66,3% v roce aplikace. Současně se o g V snížilo orooento úhynu selat ze 14,9% v předchozím roce na 11,0%. Po odstavem se u selat nevyskytovaly průjmy, které jsou v této etapě běžné. V chovu nemusela být v průběh.· kmentu použita žádná medikace, četnost aplikace léků jednotlivým kusům bvfa minimální. Přínosem bylo rovněž zlepšení pracovního prostředí pro ošetřovatele, odpadla nutnost intenzivního větrání chlévů v zimním období.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

Prostředek na likvidaci řas a mikroorganismů ve vodném prostředí obsahující kationty přechodných kovů, zejména kationty měďnaté, zinečnaté nebo stříbrné veO!rě 'ji oh solí, nebo generované elektrolyticky, případně uvolňované difúzí z kovových materiálů, vyznačující se tím, že je v něm přítomna alespoň jedna z těchto 'átek: kyselina amidosulfonová (CAS No. 5329-14-6), její sůl, její ester, Sutfamíd (CAS No. 7803-58-9).

ý, K, ΓΥ?. podle nároku 1, vyznačující se tím, že poměr sumárního počtu molů kyse'iry ? nidosulfonové, jejích solí, esterů a sulfamidu na jedné straně a počtu molů kationtů přechodných kovů na druhé straně se ve směsi pofy'/Jj' rozmezí od 1:50 do 100:1.

Ó-X --'rr- podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že je vytvořen in situ z ;ed?ť^:vých komponent.