PL165295B1 - Środek do zwalczania biologicznych obrostów w wodach przemysłowych - Google Patents

Abstract

Środek do zwalczania biologicznych obrostów w wodach przemysłowych zawierający rozpuszczalniki, znamienny tym, że stanowi mieszaninę 2-fenylofenolu, kwasu alkilobenzenosulfonowego i urotropiny użytych w proporcjach wagowych od 1:1:1,5 do 1:3:5 z wodą i etanolem lub wodą i acetonem lub wodą i acetonem i etanolem.

Description

Przedmiotem wynalazku jest środek do zwalczania biologicznych obrostów w wodach przemysłowych. Służy on do ochrony otwartych zbiorników i kanałów oraz wymienników ciepła, w tym chłodni kominowych, przed powstawaniem obrostów biologicznych złożonych z różnego rodzaju drobnoustrojów: bakterii, grzybów i glonów oraz przed rozwojem planktonu roślinnego i zwierzęcego. W otwartych zbiornikach wody przemysłowej wymienione drobnoustroje znajdują korzystne warunki rozwoju ze względu na dobre napowietrzanie, podwyższoną temperaturę, nasłonecznienie oraz obecność zanieczyszczeń o charakterze pożywek. Masowy rozwój drobnoustrojów stwarza szereg trudności eksploatacyjnych powodujących duże straty. Obrosty i osady drobnoustrojów pogarszają przepływ wody a także wymianę ciepła w wymiennikach ciepła, a produkty ich metabolizmu są powodem nasilenia zjawisk korozyjnych.

Znane są i używane do zwalczania drobnoustrojów w wodach przemysłowych różnego rodzaju środki. Stosowane w tym celu związki zawierające aktywny chlor, a także wolny chlor, wychodzą obecnie z użycia ze względu na zagrożenie środowiska naturalnego oraz na silnie toksyczne i korozyjne własności. Z podobnych przyczyn zaniechano również używania środków zawierających nieorganiczne sole miedzi. Do stosowania zaleca się natomiast różnego rodzaju środki organiczne.

Znany jest na przykład z polskiego opisu patentowego nr D1435 środek do zwalczania obrostów biologicznych, zawierający jako substancję aktywną związki typu czwartorzędowych soli amoniowych. Według polskich patentów nr 88 861 i 100364 środkiem niszczącym i hamującym rozwój drobnoustrojów wodnych jest mieszanina aldehydu β-hydroksypropionowego z akroleiną, inhibitorem polimeryzacji i korozji oraz środkiem powierzchniowo czynnym, ułatwiającym usuwanie złogów martwych droboustrojów. Z opisów literaturowych znane jest również stosowanie do zwalczania drobnoustrojów w wodach przemysłowych heterocyklicznych związków z wbudowanym w pierścień atomem azotu lub siarki.

Jak wiadomo z praktyki powyższe środki wykazują zróżnicowaną skuteczność w odniesieniu do różnych typów mikroorganizmów żyjących w wodach przemysłowych w zależności od panują_cych tam warunków bytowania i typu zanieczyszczenia wody. Z tego powodu nie są to środki uniwersalne i na przykład wymienione wyżej związki heterocykliczne są zalecane do ochrony układów wodnych przemysłu naftowego. Ponadto w stosunku do obrostów o wielogatunkowym składzie mikroorganizmów wymienione znane, środki wykazują skuteczność w stężeniach zwykle powyżej 200-500 ppm i nie zawsze spełniają jednocześnie wymaganą niską toksyczność dla zwierząt wodnych oraz stałocieplnych, brak agresywności korozyjnej i brak zdolności osadotwórczej.

Niezależnie od ograniczeń skuteczności jest rzeczą pożądaną w ochronie wód przemysłowych dysponowanie zróżnicowanym chemicznie asortymentem omawianych środków, gdyż przemienne ich st_os_ow_anie lub stosowanie mieszanek ogranicza procesy adaptacyjne poszczególnych gatunkó_w mikroorganizmów oraz zastępowanie w obrostach gatunków nieodpornych - gatunkami odpornymi.

C_el_em wy_nal_azku było opracowanie takiej kompozycji związków chemicznych, która spełniałby wyżej o_mawiane o_czekiwania, a mianowicie była skuteczna w niskich dawkach i w swoim

165 295 3 składzie posiadała związki nie stosowane dotychczas do tych celów, aby przy przemiennym stosowaniu ograniczyć procesy adaptacyjne poszczególnych gatunków mikroorganizmów.

. ..W toku badań nieoczekiwanie stwierdzono, że efektywnie zwalcza obrosty biologiczne o szerokim składzie gatunkowym oraz zapobiega ich powstawaniu, bez pogorszenia właściwości wód przemysłowych, środek stanowiący mieszaninę nie stosowanych do tego celu 2-fenylofenolu z kwasem alkilobenzenosulfonowym i urotropiną w odpowiednich proporcjach z rozpuszczalnikami.

Środek według wynalazku stanowi mieszaninę 2-fenylofenolu z kwasem alkilobenzenosulfonowym i urotropiną użytych w proporcji wagowych od 1:1:1,5 do 1:3:5 oraz rozpuszczalników, którymi są woda i etanol lub woda i aceton lub woda i aceton i etanol.

2-fenylofenol ma właściwości grzybobójcze i antybakteryjne. Jest stosowany w dużych stężeniach do zabezpieczania drewna (roztwór o stężeniu 30000 ppm), papierów, klejów oraz włókien naturalnych i syntetycznych.

Kwas alkilobenzenosulfonowy posiada właściwości zmywającodyspergujące zanieczyszczenia i ułatwiające penetrację składników aktywnych.

Urotropina stanowi skuteczny inhibitor korozji i alkaliczny środek zobojętniający pozostałe składniki o charakterze kwaśnym.

Zarówno kwas alkilobenzenosulfonowy, jak i urotropina wchodzące w skład środka według wynalazku potęgują działanie biobójcze 2-fenylofenolu.

Proporcje użytych składników środka według wynalazku zostały tak dobrane, aby zapewnić jednorodność mieszaniny. W toku badań stwierdzono, że poszczególne składniki środka stosowane oddzielnie nie wykazują tak silnego działania biobójczego jak w mieszaninie wg wynalazku. I tak, 2-fenylofenol użyty do zwalczania baketrii Bacillus subtilis nie wykazywał działania biobójczego do stężenia 1000 ppm. Również przy stosowaniu mieszaniny urotropiny i 2-fenylofenolu w stężeniach od 50 ppm do 1000 ppm nie obserwowano działania biobójczego w stosunku do tej bakterii. Natomiast użycie środka według wynalazku daje pożądany efekt w zwalczaniu bakterii Bacillus subtilis już przy stężeniu 2-fenylofenolu wynoszącym 100 ppm. Również w testach prowadzonych z wielogatunkową zawiesiną glonów: Chlorella vulgaris, Stichococcus sp., Scenedesmus sp. oraz Oscillatoria sp., gdzie jako wskaźnik skuteczności glonobójczej przyjęto m. in. trwały zanik barwy zielonej w testowanych hodowlach glonów, okazało się, że środek według wynalazku spowodował zanik glonów po upływie 7 dni, przy stężeniu 2-fenylofenolu wynoszącym 50 ppm. Natomiast sam 2-fenylofenol przy stężeniu -100 ppm nie powodował żadnych zmian.

Środek według wynalazku ma działanie uniwersalne. Zwalcza obrosty biologiczne w wodach przemysłowych posiadające w swym składzie glony, bakterie i grzyby oraz zapobiega ich powstawaniu. Pożądany efekt osiąga się dozując środek według wynalazku do wód przemysłowych w ilościach odpowiadających stężeniu 2-fenylofenolu od 50 ppm do 200 ppm, w zależności od składu mikroorganizmów żyjących w wodzie. '''

Środek według wynalazku nie powoduje korozji urządzeń przemysłowych, nie tworzy osadów z pospolitymi składnikami wody oraz nie nadaje wodzie niepożądanego zabarwienia i zapachu. W przypadku przedostania się wody chłodniczej na zewnątrz urządzenia technicznego nie zagraża środowisku ze względu na stosowanie niskich stężeń, wąskie spektrum toksyczności i ograniczoną trwałość. Niszcząc drobnoustroje, składniki środka według wynalazku same ulegają rozkładowi, do czego przyczynia się działanie wody, rozpuszczonego w niej tlenu i światła słonecznego.

Wszechstronność i wysoką skuteczność działania środka na typowe mikroorganizmy występujące w wodach przemysłowych oraz sposób jego otrzymywania ilustrują poniższe przykłady,nie ograniczając zakresu stosowania tego wynalazku.

Przykład I. Do 48,9 g 30% wodnego roztworu urotropiny dodano 8,7 g kwasu alkilobenzenosulfonowego oraz 35,9 g bezwodnego etanolu. Całość mieszano do całkowitego rozpuszczenia, a następnie dodano 6,6 g 50% roztworu 2-fenylofenolu w etanolu. Otrzymano klarowny roztwór o stężeniu 2-fenylofenolu 30,5 g/dm³.

Oznaczanie aktywności środka w stosunku do glonów wykonano w następujący sposób: do kolby miarowej o pojemności 100 cm³ wprowadzono 85 cm³ wodnego roztworu pożywki Prat'a,

165 295 cm³ pobranej z hodowli zawiesiny glonów Chlorella vulgaris oraz odpowiednią ilość badanego środka. Mieszaninę uzupełniono wodą do objętości 100 cm³.

Jako wskaźnik skuteczności glonobójczych przyjęto trwały zanik barwy zielonej oraz zmętnienie zawiesiny, a dodatkowo właściwości toksyczne charakteryzowane za pomocą oceny obrazu mikroskopowego komórek glonowych, charakteryzując ich wygląd oraz wzrost rozmiarów i procentowego udziału komórek dzielących się. Wyniki badania przedstawia tabela.

Tabela

Czas od chwili wprowadzenia preparatu w dobach	Rodzaj oceny	Stężenie 2-fenylofenolu mg/dm3
0 kontrola	10	50
0	a. barwa zawiesiny b. średnia wielkość komórek w pm c. udział komórek dzielących się % d. udział komórek martwych w %	zielona 4,97 1,3 0	zielona 4,97 1,3 0	zielona 4,97 1,3 0
7	a. barwa zawiesiny b. średnia wielkość komórek w pm c. udział komórek dzielących się % d. udział komórek martwych w %	zielona 4,1 2.7 2.7	jasno zielona 12,0 70,0 2,7	mętna biała nie badano nie badano 100

o

Przy stężeniu 2-fenylofenolu 10 mg/dm po siedmiu dobach wystąpił szok tokstyczny (anormalne powiększenie rozmiarów i liczby dzielących się komórek). Szok ten może nie być trwały. Jako skuteczne okazało się stężenie 2-fenylofenolu wynoszące 50 mg/dm3.

Przykład II. Do 41,6 g 30% wodnego roztworu urotropiny dodano 41,6g acetonu i 8,4 g kwasu alkilobenzenosulfonowego. Wymienione składniki mieszano do momentu otrzymania klarownego roztworu. Następnie dodano przy ciągłym mieszaniu 8,4 g 2-fenylofenolu otrzymując ciemnobrunatną, klarowną ciecz o stężeniu 2-fenylofenolu wynoszącym 82 g/dm3.

Oznaczanie aktywności środka w stosunku do bakterii wykonywano w następujący sposób: do probówek zawierających 9 cm3 bulionu pożywkowego odpipetowywano po 1 cm3 wodnego roztworu środka o odpowiednim stężeniu. Wyjściowe roztwory środka przygotowywano w wodzie twardej. Następnie do bulionowych roztworów dodawano 0,05 cm³ zawiesiny bakterii Bacillus subtilis. Zawiesiny bakterii otrzymywano z 24 godzinnej hodowli bulionowej, którą rozcieńczono płynem Ringera w stosunku 1:10. Zaszczepione bakteriami bulionowe roztwory badanego środka inkubowano w temperaturze 37°C przez 72 godziny. Po tym czasie oceniano wizualnie wzrost liczby bakterii oraz sprawdzano zdolność komórek do rozmnażania w ponownm posiewie na podłożu agarowym. Działanie biobójcze obserwowano od stężenia 100 ppm 2-fenylofenolu.

Przykład III. Aktywność środka - otrzymanego tak jak opisano w przykładzie 2 - w stosunku do grzybów badano w następujący sposób: zawiesinę zarodników grzyba testowego otrzymywano przez spłukanie jałowym roztworem soli fizjologicznej dwutygodniowej hodowli na agarze. Otrzymaną w ten sposób zawiesinę zarodników grzyba Fusarium sp. odmierzano w ilości 0,05 cm3 do probówek zawierających 10 cm3 roztworu badanego środka w płynnym podłożu Sabouraud o pH = 5,6. Po siedmiu dniach hodowli w temperaturze 24-27°C sprawdzano zdolność wzrostu komórek poddanych działaniu środka. W tym celu robiono ich wysiew na stałe podłoże Sabouraud i płytki inkubowano przez 7 dni w temperaturze 24-27°C. Jako stężenie grzybostatyczne przyjmowano najniższe stężenie 2-fenylofenolu, które po siedmio dniowym kontakcie podziałało na organizmy tak, że nie były one zdolne do wzrostu na stałym podłożu. Stężenie to wynosiło 200 ppm.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 10 000 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Środek do zwalczania biologicznych obrostów w wodach przemysłowych zawierający rozpuszczalniki, znamienny tym, że stanowi mieszaninę 2-fenylofenolu, kwasu alkilobenzenosulfonowego i urotropiny użytych w proporcjach wagowych od 1:1:1,5 do 1:3:5 z wodą i etanolem lub wodą i acetonem lub wodą i acetonem i etanolem.