申请日2012.02.10
公开(公告)日2013.10.09
IPC分类号C02F103/42; C02F1/56
摘要
一种用于处理水的含水组合物，包含：(a)N,N-二甲基-2-羟丙基氯化铵聚合物;(b)氯化镧;及(c)二甲胺表氯醇乙二胺聚合物;以及一种使用该组合物处理水的方法。
权利要求书
1.一种用于处理水的含水组合物，包含：
(a)N,N-二甲基-2-羟丙基氯化铵聚合物;
(b)水溶性的镧化物，优选氯化镧;及
(c)二甲胺表氯醇乙二胺聚合物。
2.如权利要求1所述的组合物，其中所述二甲胺表氯醇乙二胺聚合 物与所述N,N-二甲基-2-羟丙基氯化铵聚合物的重量比是在约0.5:2到约 2:0.5的范围内。
3.如权利要求1或2所述的组合物，其中所述二甲胺表氯醇乙二胺 聚合物与所述镧化物的重量比是在从约1:4到约2.5:1的范围内。
4.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述组合物还包含在 50%w/w到95%w/w范围内的水。
5.如权利要求4中所述的组合物，其中所述水以所述组合物的约70% w/w到约90%w/w的量存在。
6.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述二甲胺表氯醇乙 二胺聚合物以所述组合物的1%w/w到8%w/w，优选约2%w/w到约6% w/w范围内的量存在。
7.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述N,N-二甲基-2- 羟丙基氯化铵聚合物以所述组合物的约4%w/w到约10%w/w，优选所述 组合物的约4%w/w到约8%w/w的量存在。
8.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述水溶性的镧化物 是以所述组合物约2%w/w到约8%w/w，优选所述组合物的约4%w/w到 约8%w/w的量存在的氯化镧。
9.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中：
(a)所述N,N-二甲基-2-羟丙基氯化铵聚合物以所述组合物的4%w/w 到8%w/w的量存在;
(b)氯化镧以所述组合物的4%w/w到8%w/w的量存在;
(c)所述二甲胺表氯醇乙二胺聚合物以所述组合物的2%w/w到6% w/w的范围内的量存在;及
(d)所述水以所述组合物的70%w/w到90%w/w的量存在。
10.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述组合物还包含 消泡剂，优选硅消泡剂，优选是以所述组合物的0.01%w/w到1%w/w范 围内的量。
11.如前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述组合物基本上 不含有氯化剂或溴化剂，且优选不含有氯化剂或溴化剂。
12.如前述权利要求中任一项所述的组合物，主要由以下组成：
(a)N,N-二甲基-2-羟丙基氯化铵聚合物;
(b)氯化镧;
(c)二甲胺表氯醇乙二胺聚合物;
(d)水;及
(e)任选的消泡剂。
13.一种处理水的方法，所述方法包括将权利要求1到12中任一项所 述的组合物应用至所述水。
14.如权利要求13所述的方法，其中，对于温泉浴场来说大约每周至 多一次，且优选每两周至多一次，以及对于池来说每月至多一次，将所述 组合物应用至所述水。
15.根据权利要求13或14的方法，其中将所述组合物以每1000L水 10ml到200ml组合物的范围内的剂量率应用至水中。
16.根据权利要求13到15中任一项所述的方法，其中将所述组合物 以一定的剂量率加入到待处理的水中以在20,000L待处理的水中提供至多 200g，优选至多100g且最优选至多80g范围内的量的氯化镧。
17.根据权利要求13到16中任一项所述的方法，其中所述待处理的 水已经用一种优选选自由过氧化氢组成的组的消毒剂预处理。
18.根据权利要求13到17中任一项所述的方法，其中将所述组合物 以一定的剂量率加入到待处理的水中以提供每20,000L至多100g，优选 每20,000L至多80g且更优选每20,000L至多60g的N,N-二甲基-2-羟丙 基氯化铵聚合物的浓度。
19.根据权利要求13到18中任一项所述的方法，其中将所述组合物 以一定的剂量率加入到待处理的水中以提供每20,000L至多100g，优选 每20,000L至多50g且最优选每20,000L至多30g的二甲胺表氯醇乙二胺 聚合物的浓度。
20.根据权利要求13到19中任一项所述的方法，其中将所述组合物 以一定的剂量率加入到待处理的水中以提供：
(a)每20,000L20g到100g范围内的氯化镧的浓度;及
(b)每20,000L10到80g范围内的N,N-二甲基-2-羟丙基氯化铵聚合 物的浓度。
21.根据权利要求13到20中任一项所述的方法，其中将所述组合物 以一定的剂量率加入到待处理的水中以提供：
(a)每20,000L20到100g范围内的氯化镧的浓度;及
(b)每20,000L10到100g范围内的二甲胺表氯醇乙二胺聚合物的浓 度。
22.根据权利要求13到21中任一项所述的方法，其中将所述组合物 以一定的剂量率加入到待处理的水的中以提供：
(a)每20,000L10g到80g范围内的N,N-二甲基-2-羟丙基氯化铵聚 合物的浓度;
(b)每20,000L10g到100g范围内的二甲胺表氯醇乙二胺聚合物的 浓度。
23.根据权利要求13到22中任一项所述的方法，其中，将所述组合 物以一定的剂量率加入到待处理的水中以提供：
(a)每20,000L20g到100g范围内的氯化镧的浓度;
(b)每20,000L10g到80g范围内的N,N-二甲基-2-羟丙基氯化铵聚 合物的浓度;
(c)每20,000L10g到100g范围内的二甲胺表氯醇乙二胺聚合物的 浓度。
24.根据权利要求15到23中任一项所述的方法，其中对于温泉浴场 来说每周至多一次，优选每两周至多一次且更优选每两周至多一次，以及 对于池来说每月至多一次，将所述组合物应用至待处理的水中。
25.根据权利要求13到24中任一项所述的方法，其中所述待处理的 水是游泳池或温泉浴场。
说明书
用于水处理的杀生物剂组合物
领域
本发明涉及一种用于水处理的组合物，通过降低磷酸盐和絮凝悬浮固 体的浓度以控制藻类生长。本发明还涉及一种制备这样的组合物的方法， 以及使用该组合物的方法。
本发明的材料和方法可以用于在多种情形中降低水内的磷酸盐水平 和控制藻类生长，但是特别适用于养护游泳池、温泉浴场、热浴盆以及藻 类生长可以给人类造成健康危害的类似地方中的水。
背景
游泳池、温泉浴场及热浴盆中的水经常被再循环。尽管该水通常不断 地被过滤以使水中不含悬浮物质，但是水常常包含藻类，磷酸盐和溶解的 固体。定期消毒将控制水中的细菌;然而，需要以一种去除藻类的食物源 和繁殖地的方式来养护水。
磷酸盐的存在促进水中藻类生长的增殖。磷酸盐存在于大多数水源 中，且来自植物材料和来自人们使用水来娱乐的废弃产物的磷酸盐存在显 著的积累。因此，引起了对去除这些磷酸盐和相关藻类生长的方法的需求。
在养护游泳池、温泉浴场或热浴盆中，传统上要求所有者进行一系列 测试。可以通过将水样品带给专业的化工产品供应商并依靠专业人才诊断 问题来进行。问题可以导致需要使用过量的化工产品以消除问题源的链反 应。通常，处理水以去除或抑制藻类采取的步骤包括在一周或更长时期内 分析水和磷酸盐去除剂的若干次(一般3或4次)处理。
在灭藻剂有效降低或消除藻类前，一般需将供养藻类生长的磷酸盐去 除到可接受的水平。一般在使用灭藻剂后的两天时间后，可以使用絮凝剂 以去除包括来自藻类处理留下来的物质颗粒。
一般来说，该过程需要咨询水池专家或化工产品供应商，且该过程对 于未经训练的普通民众来说是耗时的。另外，由于步骤的数量和导致对所 需步骤差的顺应性的所需的不同化学品，因而难以获得有效的结果，通常 还需要专家或化工产品供应商的介入以及所有者的经费。藻类控制差产生 了严重的健康威胁。
受污染的水有时还可能需要用高剂量的化学品处理，称之为休克处 理。休克处理并不总是成功的，且当使用这样的处理时，倾倒掉水有时是 必须的。
已经报道了在游泳池、温泉浴场和热浴盆中使用的许多化学化合物。
已经报道了季铵化合物可以在游泳池、温泉浴场及热浴盆中用作灭藻 剂。
当作灭藻剂使用的季铵化合物已经要求相对高的水平以是有效的或 者已经要求延长的接触时间。然而，以这样高的浓度水平，季铵盐通常具 有产生令人厌恶的，在美学上令人不愉快的具有高的总有机碳含量的浑浊 的游泳池水的可能性。这样高浓度的季铵盐还可以增加使用这些沐浴设施 人们皮肤过敏的可能性。
在游泳池、温泉浴场和热浴盆中使用的普遍的消毒剂包括氯和/或溴。 这些是有效的杀菌剂，但拥有很多缺点。一个这样的缺点是这些消毒剂可 以引起眼睛疼痛。除此之外，越来越多的人们已经对氯和/或溴变的过敏了。 这样的过敏症包括对氯和/或溴的皮肤过敏症。另外，氯的存在可以刺激哮 喘病人。氯残留物还能造成环境问题。因此，适合在不含有氯和溴的水中 使用的水处理产品有时被需要。
US7,030,163描述了包括聚(六亚甲基)双胍、二癸基二甲基氯化铵、 均匀剂和絮凝剂的杀生物剂组合物。该组合物用于处理水以控制微生物。
WO1994/29266描述了一种消毒剂组合物，其特征在于(a)选自由(氢 化牛油)2-乙基己基二甲基铵盐、二椰油基二甲基铵盐及其混合物组成的 组的一种季铵组合物;及(b)铜(II)离子源的杀菌有效量的结合。
US2003/0156981描述了用于处理池水的片剂和颗粒，该片剂和颗粒 包括至少一种选自氯化剂或溴化剂，氯化乙内酰脲，氯化异氰脲酸脂，氯 化甘脲和噁唑烷酮的水溶性的消毒剂和被压缩或另外形成的物理粘附体 的至少一种镧系化合物(非磷酸盐)。适于在池水中随着时间溶解和/或分 解的基质、载体或黏合剂也可以被使用。消毒剂和镧化物被分散在片剂或 颗粒中，以至于当片剂或颗粒溶解或分解时，镧系化合物将被释放。方法 包含将在流动水中的片剂或颗粒放入池过滤器中，以至于，当片剂或颗粒 溶解时，杀菌剂被溶解到池水中且镧化物被载入过滤器，镧化物在过滤器 中作为有效去除池水中的磷酸盐的粒状固体被保留且在那里可以通过回 洗被去除。
对一种简化的处理和养护水的方法的需求是明显的。
申请人已经发现将特定的季铵絮凝化合物和镧盐衍生物与聚季胺灭 藻剂结合的组合物提供了单一稳定的组合物，该组合物能够处理被污染的 水且能抑制磷酸盐、生物膜和藻类的积聚。
文中包括对本发明的背景讨论以解释本发明的内容。这不被当作承 认，在任何权利要求的优先权日，所涉及的任何材料被出版，被人所知或 者作为公知常识的一部分。
发明概述
本发明涉及一种用于处理水的含水组合物，包括：(a)N,N-二甲基-2- 羟丙基氯化铵聚合物;(b)水溶性镧化物，优选氯化镧;及(c)二甲胺表 氯醇乙二胺聚合物。
在本发明的一些实施方案中，二甲胺表氯醇乙二胺聚合物与N,N-二甲 基-2-羟丙基氯化铵聚合物的重量比是在1:6到4:1的范围内，优选约1:4 到约4:1，优选其中二甲胺表氯醇乙二胺聚合物与N,N-二甲基-2-羟丙基氯 化铵聚合物的重量比约为1:1到1:3，且最优选约1:2。在一些实施方案中， 二甲胺表氯醇乙二胺聚合物与镧化物(优选氯化镧)的重量比是在约1:4 到约2.5:1的范围内，优选其中二甲胺表氯醇乙二胺聚合物与镧化物的重 量比是在约1:4到约1:1的范围内，且最优选约为1:2。
该组合物还可以包括消泡剂。该消泡剂可以是水溶性的硅酮乳液。在 一些特定的实施方案中，消泡剂选自硅氧烷的组，例如二甲基硅氧烷及其 混合物。在一组实施方案中消泡剂以组合物的0.01%w/w到1%w/w的量 存在。
组合物还包括水。水可以以组合物的约50%w/w到约95%w/w的量， 优选约60%w/w到约95%w/w的量，且更优选组合物的70%w/w到90% w/w的量存在。在一些特定的情况下，水可以以组合物的约85%w/w的量 存在。在另一个实施方案中，水以60%w/w到80%w/w范围内的量存在。 二甲胺表氯醇乙二胺聚合物以组合物的约1%w/w到约8%w/w，优选组合 物的约2%w/w到约6%w/w的范围内的量存在。在一些情况下，二甲胺 表氯醇乙二胺聚合物可以以组合物的约3%w/w的量存在。在一些实施方 案中，N,N-二甲基-2-羟丙基氯化铵聚合物可以以组合物的约4%w/w到约 10%w/w的量，优选约4%w/w到约8%w/w的量存在，且在一些特定的 情况下，N,N-二甲基-2-羟丙基氯化铵聚合物可以以组合物的约6%w/w的 量存在。在一些实施方案中，镧化物(优选氯化镧)以组合物的约4%的 w/w到约8%的w/w的量存在，且在一些情况下，镧化物以组合物的约6% 的w/w的量存在(基于镧化合物的重量，在氯化镧及其水合物的条件下， 重量基于LaCl3)。
在该组合物的一些实施方案中，组合物不包含氯化剂或溴化剂。
本发明还涉及一种组合物，该组合物主要由：(a)N,N-二甲基-2-羟 丙基氯化铵聚合物;(b)水溶性镧化物，优选氯化镧;(c)二甲胺表氯醇 乙二胺聚合物;(d)水;及(e)任选的消泡剂组成。
本发明还涉及一种制备水处理用的水溶液的方法，该方法包括将组分 结合在含水组合物中。在一个实施方案中，其步骤包括：(a)将水和N,N- 二甲基-2-羟丙基氯化铵聚合物结合并混合直至形成均匀溶液;(b)然后将 水溶性的镧化物结合到溶液中并混合直至均匀;(c)然后将二甲胺表氯醇 乙二胺聚合物结合到溶液中并混合直至均匀以形成水溶液。
在可选择的实施方案中，所述方法依次包括下面的步骤：
(a)形成二甲胺表氯醇乙二胺聚合物和至少部分水的均匀混合物;
(b)将该均匀混合物和N,N-二甲基-2-羟丙基氯化铵聚合物结合;及
(c)将混合物和水溶性的镧化物(优选氯化镧)结合。
组分可以以市售的浓水剂(aqueous concentrate)的形式被使用。
在所述方法的一些实施方案中，二甲胺表氯醇乙二胺聚合物以水溶液 的约2%w/w到约6%w/w的范围内存在，且在一些特定的实施方案中， 二甲胺表氯醇乙二胺聚合物以水溶液的约3%w/w的量存在。N,N-二甲基 -2-羟丙基氯化铵聚合物可以以水溶液的约4%w/w到约8%w/w的量存在， 且在一些实施方案中可以以水溶液的约6%w/w的量的存在。镧化物，优 选氯化镧可以以水溶液的约4%w/w到约8%w/w的量存在，且在一些特 定的实施方案中可以以水溶液的约6%w/w的量存在。水可以以水溶液的 约50%w/w到约95w/w，优选约60%/w到约90%w/w且犹更优选约70% w/w到约90%w/w的量存在，且在一些特定的实施方案中以水溶液的约 85%w/w的量存在。
在所述方法的一些实施方案中，混合在约10℃到约25℃范围内的温 度进行，优选混合在15℃进行。
在一些实施方案中，所述方法包括将消泡剂结合到溶液中并混合直至 均匀。消泡剂可以选自由硅氧烷、二甲基硅酮及其混合物组成的组。在一 些实施方案中，消泡剂以水溶液的约0.05%w/w到约0.15%w/w的量存在， 且在一些特定的实施方案中，消泡剂以水溶液的约0.1%w/w的量存在。
在所述方法的一些实施方案中，水溶液不包含氯化剂或溴化剂。
本发明还涉及一种方法，所述方法主要由以下组成：(a)将水和N,N- 二甲基-2-羟丙基氯化铵聚合物结合并混合直至形成均匀溶液;(b)然后将 水溶性的镧化物结合到溶液中并混合直至均匀;(c)然后将二甲胺表氯醇 乙二胺聚合物结合到溶液中并混合直至均匀以形成水溶液。
本发明还涉及经由如上文所描述的方法制备的用于处理水的水溶液。
本发明还涉及一种处理水的方法，该方法包括将如上文所描述的组合 物应用于水。该组合物可以呈水溶液的形式。应用于水的含水组合物的量 可以在每1000ml待处理的水约10ml到200ml且优选每1000ml待处理 的水约50ml到150ml的范围内。在一些特定的实施方案中，应用于水的 含水组合物的量是每1000ml待处理的水约50ml。该组合物优选以单剂量 被供应。约50ml到100ml的含水组合物可以每周至多一次或更少的平率 如每两周至多一次应用于水，取决于水的使用频率和污染物的量。通常对 于温泉浴场来说单剂量需要被应用每两周至多一次且对于池来说每月至 多一次。
在此说明的整个描述和权利要求中，单词“包括(comprise)”及单词 的变体如“包括(comprising)”和“包括(comprises)”并不意图排除其他 附加物、组分或步骤。
发明详述
二甲胺表氯醇乙二胺聚合物(CAS号42751-79-1)是起到絮凝剂作用 的聚季胺。该化合物可以以商品名SuperflocC-573絮凝剂从Cytec Australia Holdings Pty Ltd获得。可以获得在水中达到48-52%w/w的聚季 胺。
N,N-二甲基-2-羟丙基氯化铵聚合物(CAS号25988-97-0)是起到控制 藻类和细菌作用的季铵化合物。该化合物可以以商品名Barquat PQ-2从 Lonza Ltd获得，其具有49-51%w/w的活性成分。
镧化物例如氯化镧起到磷酸盐去除剂的作用。氯化镧(CAS号 10025-84-0)可以以商品名氯化镧从Redox Pty Ltd获得，其具有最低60% w/w。
消泡剂可以是任何水溶性的硅酮乳液。一种适合的消泡剂是硅氧烷如 聚二甲基硅氧烷(CAS号63148-62-9)。
我们已经发现包含二甲胺表氯醇乙二胺聚合物、N,N-二甲基-2-羟丙基 氯化铵聚合物及氯化镧的组合物提供了稳定的组合物。当在水溶液中存在 时，长时间储存时没有发生沉淀。
我们已经发现本发明的组合物当与单独的组分比较时提供了显著的 协同作用。用该组合物以单剂量处理水需要每一种化学品单独使用时的推 荐剂量的大约四分之一就实现水中低水平的磷酸盐，例如小于0.5ppm且 优选小于0.2(甚至在2000L或更多的池中)。
因此在一组实施方案中还提供了处理水的方法，该方法包括给水应用 上文所描述的含水组合物。
在一组实施方案中，含水组合物以在每1000L水中10ml到200ml 组合物的范围内的剂量率应用至待处理的水中。优选地，剂量率至多是150 ml，如在每1000L待处理的水中至多50ml。以这样的剂量使用的组合物 可以包含：
(a)N,N-二甲基-2-羟丙基氯化铵聚合物，以组合物的4%w/w到10% w/w，优选4%w/w到8%w/w的量存在;
(b)水溶性的镧化物，优选氯化镧，以组合物的2%w/w到8%w/w， 优选4%w/w到8%w/w的量存在;
(c)二甲胺表氯醇乙二胺聚合物，以组合物的1%w/w到8%w/w， 优选2%w/w到6%w/w范围内的量存在;以及
(d)水，以组合物的50%w/w到95%w/w，优选70%w/w到90%w/w 的量存在。
在一组实施方案中，以一定的剂量率将组合物加入待处理的水中以在 20,000L待处理的水中提供至多200g，优选至多100g且最优选至多80g 范围内的量的水溶性的镧化物，氯化镧。
在一组实施方案中，以一定的剂量率将组合物加入待处理的水中以提 供每20,000L至多100g，优选至多50g且最优选至多30g浓度的二甲胺 表氯醇乙二胺聚合物。
在一组实施方案中，以一定的剂量率将组合物加入水中以提供：
(a)浓度在每20,000L 20g到100g范围内的水溶性的镧化物，氯化 镧;且
(b)浓度在每20,000L 10到80g范围内的N,N-二甲基-2-羟丙基氯化 铵聚合物。
在一组实施方案中，以一定的剂量率将组合物加入待处理的水中以提 供：
(a)浓度在每20,000L 20到100g范围内的水溶性的镧化物，优选氯 化镧;且
(b)浓度在每20,000L 10到100g范围内的二甲胺表氯醇乙二胺聚合 物。
在一组实施方案中，以一定的剂量率将组合物加入待处理的水中以提 供：
(a)浓度在每20,000L 10g到80g范围内的N,N-二甲基-2-羟丙基氯 化铵聚合物;且
(b)浓度在每20,000L 10g到100g范围内的二甲胺表氯醇乙二胺聚 合物。
在一组实施方案中，以一定的剂量率将组合物加入待处理的水中以提 供：
(a)浓度在每20,000L 20g到100g范围内的水溶性的镧化物，氯化 镧;
(b)浓度在每20,000L 10g到80g范围内的N,N-二甲基-2-羟丙基氯 化铵聚合物;且
(c)浓度在每20,000L 10g到100g范围内的二甲胺表氯醇乙二胺聚 合物。
特别优选且本发明的优点是，通过投放组合物，优选以单剂量，通常 每两周至多一次，如对于温泉浴场来说每两周至多一次以及对于池来说每 月至多一次，可以来维持低水平磷酸盐的养护，但是如果需要，也可以采 用更频繁的投放。对于池来说投放方案可以是每月至多一次，以及对于温 泉浴场来说每两周至多一次。尽管在其他的实施方案中上面的剂量率是单 剂量，但是他们可以以例如对于温泉浴场来说大约6周时间以及对于池来 说大约12周时间内规定的累积量的至多三倍剂量来应用。
根据本发明，组合物可以用于处理游泳池、温泉浴场、热浴盆及其相 似的地方。该组合物可以用于处理被污染的水，或可以用于维持水的理想 条件。
适用于预处理将要用组合物处理的水的消毒剂包括任何被注册的消 毒剂，且具体包括氯、溴和包括稳定的过氧化氢的过氧化氢和含有银化合 物的过氧化氢。通常过氧化氢是优选的。根据本发明，待处理的水将优选 具有少于7.6的pH，且更优选具有在从6.8到7.4范围内的pH。根据本发 明，待处理的水的总碱度优选在小于80ppm的范围内，且更优选在60ppm 到80ppm的范围内。
该组合物还可在不含有氯和/或溴的水中使用。因此该组合物可以在不 含有氯和/或溴的游泳池、温泉和热浴盆中使用，且因此适合于遭受氯和/ 或溴过敏的人且还有哮喘病人使用。
本发明中的组合物和方法允许用单一处理的有效藻类控制以降低磷 酸盐营养源，如果存在藻类蔓延的话，降低或者控制存在的藻类蔓延以及 去除包括源于藻类控制的碎屑的粒状碎屑。该组合物用合在一起的低剂量 的化学品就允许令人惊讶的磷酸盐降低水平和藻类控制以及维持池、温泉 浴场或者热浴盆处于清除且没有藻类蔓延的状态，这在需要进一步处理前 提供了控制和维持通常数周的清除藻类的条件。组合物和方法显著降低了 复杂性以及涉及磷酸盐水平降低和藻类控制的化学品处理，且提供了允许 所需的化学品的水平降低至与通常需要的水平的四分之一的协同作用。
现在将提供材料和用于与本发明组合物和方法一起使用的方法的实 例。在提供这些实例中，应理解，下面描述的特定性质并不限制上面描述 的普遍性。
