專利名稱：溫度穩(wěn)定性增加且可釋放二氧化氯的固體組合物及其輸送方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種固體組合物，該組合物溶解于水溶液時(shí)能產(chǎn)生并釋放二氧化氯(ClO2)，與本領(lǐng)域目前已知的組合物相比，該組合物的溫度穩(wěn)定性提高，本發(fā)明還涉及一種輸送固體二氧化氯組合物的方法。
很久以來(lái)，人們就知道二氧化氯是高效抗微生物劑、殺病毒劑、殺菌劑、殺真菌劑、除藻劑和/或殺孢子劑。它的效力以及無(wú)需進(jìn)行鹵化(或氯化)反應(yīng)使它尤其令人滿意。然而，由于儲(chǔ)存和輸送困難，氣態(tài)的二氧化氯在商業(yè)應(yīng)用中受到了限制。
目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)出各種組合的固體原料，當(dāng)這些固體溶于水溶液時(shí)，能不同程度地產(chǎn)生二氧化氯。上述組合包括水溶的亞氯酸鹽、氯氰尿酸鹽(作為氧化性的氯釋放劑(oxidizing chlorine releasing agent)和酸(一般是硫酸氫鹽)。雖然這種組合溶于水時(shí)能有效釋放二氧化氯，但其即使在室溫下也不穩(wěn)定。即使在沒(méi)有水蒸汽的情況下，這種不穩(wěn)定性也能導(dǎo)致物質(zhì)緩慢而自發(fā)地分解并產(chǎn)生二氧化氯氣體。
人們已作出一些努力得到穩(wěn)定的可產(chǎn)生二氧化氯的固體物質(zhì)。這包括用惰性物質(zhì)，如干燥劑稀釋反應(yīng)物，以及隔離(通過(guò)物理或化學(xué)方式)混合物中的反應(yīng)物成分。
另外，由于用來(lái)在水溶液中產(chǎn)生二氧化氯的固體成分往往是粉末狀固體，所以急需找到能減少精細(xì)粉末量的輸送這些材料的方法。由于水蒸汽(濕氣)能誘發(fā)反應(yīng)進(jìn)程，所以也急需降低任何水蒸汽對(duì)固體成分的影響。同理，優(yōu)選使用無(wú)水配料，并且下述實(shí)施例中用到的所有試劑是無(wú)水級(jí)別的或是干燥的試劑。已知把上述固體壓成片狀、塊狀或其它諸如此類(lèi)的形狀。雖然這類(lèi)技術(shù)能減少精細(xì)粉末的量，但是在阻止固體物質(zhì)的成分與水蒸汽反應(yīng)方面通常無(wú)效。進(jìn)一步說(shuō)，當(dāng)用大量的物質(zhì)常規(guī)地處理大量的水時(shí)，塊狀/片狀是不理想的。
發(fā)明概述 本發(fā)明提供一種固體材料的組合，當(dāng)這些固體溶于水溶液時(shí)能產(chǎn)生二氧化氯，且該組合與目前已知材料相比溫度穩(wěn)定性提高了。本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種改進(jìn)的輸送產(chǎn)生二氧化氯的固體材料的方法。
溫度穩(wěn)定性提高是利用第一氧化性的氯釋放劑與第二氧化性的氯釋放劑的組合，聯(lián)合酸或產(chǎn)酸化合物和可溶性的亞氯酸鹽來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所述第一氧化性的氯釋放劑為如氯氰尿酸鹽，所述第二氧化性的氯釋放劑為如含次氯酸鹽的材料。進(jìn)一步的溫度穩(wěn)定性是利用酸源來(lái)實(shí)現(xiàn)的，例如pKa范圍約為2.8-6的固體酸或產(chǎn)酸化合物或材料。為提高現(xiàn)有的可產(chǎn)生二氧化氯的配方的溫度穩(wěn)定性，這兩種改進(jìn)可單獨(dú)使用，但是，利用其組合物可達(dá)到最優(yōu)的效果，該組合包括氯氰尿酸鹽和/或含次氯酸鹽的物質(zhì)，以及固體酸源，例如pKa2.8-6的固體酸、或產(chǎn)酸化合物或材料。另外，也可加入干燥劑等添加劑用以提高組合物在水蒸汽存在時(shí)的穩(wěn)定性。
另外，開(kāi)發(fā)出一種改進(jìn)的輸送可產(chǎn)生二氧化氯的固體材料的方法，在該方法中，將特定量的可產(chǎn)生二氧化氯的固體材料放置于密封的且水溶的袋子或囊狀物中。所述方法可使通常是適合每次使用的特定的、預(yù)定量的、可產(chǎn)生二氧化氯的固體材料預(yù)包裝，并進(jìn)一步優(yōu)選使多重密封的袋子或囊狀物進(jìn)一步密封成可重復(fù)密封的氣密性容器，從而使使用者儲(chǔ)存多日材料而不用擔(dān)心濕氣或水蒸汽會(huì)使這些材料降解。
本發(fā)明的詳細(xì)描述 一種溫度穩(wěn)定得到改進(jìn)的固體材料，該材料與水溶液接觸時(shí)可產(chǎn)生二氧化氯，所述固體材料包括亞氯酸鹽、第一和第二氧化性的氯釋放劑的組合和酸源，所述酸源為固體酸(優(yōu)選具有pKa約2.8-6)或產(chǎn)酸化合物或材料。
在本發(fā)明中，任何可溶的亞氯酸金屬鹽均可用于該組合物，其中亞氯酸鈉最常用。
氧化性的氯釋放劑的組合包括第一和第二氧化性的氯釋放劑，第一氧化性的氯釋放劑由至少一種氯氰尿酸鹽族的組分組成(例如氯氰尿酸鹽)，第二氧化性的氯釋放劑，例如由至少一種含次氯酸鹽的材料組成的含次氯酸鹽的材料。氯氰尿酸鹽家族中最典型的成員是二氯異氰尿酸鈉或二氯異氰尿酸鉀(通常成為DCC)，或三氯異氰尿酸鈉或三氯異氰尿酸鉀(通常成為T(mén)CC)。同樣，最典型的含有次氯酸鹽的材料是次氯酸鋰或次氯酸鈣。
與相同的基本組合(該組合物只含有一種氧化性的氯釋放劑)相比，任何氯氰尿酸鹽和含次氯酸鹽材料的組合將提高組合的溫度穩(wěn)定性。然而，優(yōu)選的含次氯酸鹽材料與氯氰尿酸鹽的比率(質(zhì)量比)為1∶10至10∶1，更優(yōu)選為4∶1至1∶4，最優(yōu)選為1.5∶1至2.5∶1。
另外，盡管可使用任何酸源，但使用pKa 2.8-6的固體酸或產(chǎn)酸材料或化合物可進(jìn)一步獲得溫度穩(wěn)定性。目前這些優(yōu)選的固體酸包括，但不限于，諸如檸檬酸、結(jié)晶磷酸、多羧酸、磷酸鈉/鉀(也稱為HEDP)、磷酸二氫鈉和相關(guān)的多聚磷酸鹽。酸源可以是固體產(chǎn)酸材料或加水時(shí)產(chǎn)生氫質(zhì)子的化合物。這些化合物包括諸如硫酸鋁、硫酸亞鐵、氯化鐵以及其它第一行過(guò)渡金屬鹽。由于在組合物或混合物被放置于水溶液前不需要酸源的氫質(zhì)子，產(chǎn)酸化合物賦予干燥的混合物額外的穩(wěn)定性，因?yàn)樗鼈內(nèi)鄙佼a(chǎn)生二氧化氯所必需的氫離子。由于鋁是通常用作水處理化合物，所以硫酸鋁將是最常用的試劑。
另外，為了在水蒸汽存在時(shí)增加穩(wěn)定性，可加入干燥劑，通常不超過(guò)整個(gè)組合物質(zhì)量的50％，所述干燥劑可為但不限于硫酸鈉、硫酸鎂或硫酸鋁。進(jìn)一步講，例如，雖然市售的硫酸鋁是高度水合的，但該硫酸鋁可在加入混合物之前用已知的方法干燥或脫水。一旦被脫水，硫酸鋁便成為有效的干燥劑以及酸源，從而降低所需材料的總重。
為了改善可產(chǎn)生二氧化氯的固體材料的輸送和使用，開(kāi)發(fā)了一種除去微細(xì)塵狀顆粒的方法。在該方法中，預(yù)定量的可產(chǎn)生二氧化氯的固體材料被置于密封和水溶性的袋子、口袋或其它容器中。所述預(yù)定量尤其適合于一次處理一定量的水(大量或小量)所需材料的用量。由于通常的一次處理含有足量的材料以在水中產(chǎn)生約0.2-3ppm二氧化氯(最常見(jiàn)為2ppm)，因此產(chǎn)生二氧化氯的材料的所需量可簡(jiǎn)單地通過(guò)被處理的水量而準(zhǔn)確地測(cè)定。本發(fā)明的方法在不需要最終使用者的額外測(cè)量和計(jì)算的情況下，可使每次處理得到準(zhǔn)確的確定。所述容器最優(yōu)選是由高分子量的淀粉材料(或類(lèi)似物)制成，所述淀粉材料(或類(lèi)似物)不能用作細(xì)菌或其它水生微生物的食源。所述容器的兩種最普通形式是水溶性紙和聚乙烯醇(PVA)。這些形式的容器能除去任何微細(xì)塵狀顆粒，也能防止使用者與可產(chǎn)生二氧化氯的固體材料接觸。另外，所述容器將能進(jìn)一步降低水蒸汽對(duì)容器中的可產(chǎn)生二氧化氯的固體材料的影響，而且這些容器優(yōu)選易于使多重密封的水溶性容器進(jìn)一步密封成可再密封的氣密性容器，從而使使用者多日儲(chǔ)存材料而無(wú)需考慮濕氣或水蒸汽會(huì)使這些材料降解。
各種可產(chǎn)生二氧化氯的固體材料的實(shí)施例如下 實(shí)施例1 7.6g亞氯酸鈉； 6.0g檸檬酸； 1.0g二氯異氰尿酸鈉(DCC)； 2.0g次氯酸鋰；和 15.0g硫酸鈉 使所有的配料成粉末狀，該組合與水混合時(shí)達(dá)到大于85％的理論濃度，而且在超過(guò)140時(shí)是穩(wěn)定的。
實(shí)施例2 7.6g亞氯酸鈉； 6.0g檸檬酸； 1.0g二氯異氰尿酸鈉(DCC)； 2.0g次氯酸鋰； 13.0g硫酸鈉；和 3.0g硫酸鎂。
使所有的配料成粉末狀，該組合與水混合時(shí)達(dá)到大于85％的理論濃度，而且在超過(guò)140溫度時(shí)是穩(wěn)定的。
實(shí)施例3 7.6g亞氯酸鈉； 6.0g硫酸氫鈉； 1.0g二氯異氰尿酸鈉(DCC)； 2.0g次氯酸鋰；和 15.0g硫酸鈉； 使所有的配料成粉末狀，該組合與水混合時(shí)達(dá)到大于85％的理論濃度，而且在超過(guò)120溫度時(shí)是穩(wěn)定的。
實(shí)施例4 10.2g亞氯酸鈉； 8.46g檸檬酸； 1.26g二氯異氰尿酸鈉(DCC)； 2.0g次氯酸鋰；和 7.08g硫酸鈉； 使所有的配料成粉末狀，該組合與水混合時(shí)達(dá)到大于85％的理論濃度，而且在超過(guò)140溫度時(shí)是穩(wěn)定的。
實(shí)施例5 10.2g亞氯酸鈉； 8.46g檸檬酸； 1.26g二氯異氰尿酸鈉(DCC)； 2.0g次氯酸鋰； 5.67g硫酸鈉；和 1.41g硫酸鎂； 使所有的配料成粉末狀，該組合與水混合時(shí)達(dá)到大于85％的理論濃度，而且在超過(guò)140溫度時(shí)是穩(wěn)定的。
實(shí)施例6 10.2g亞氯酸鈉； 1.26g二氯異氰尿酸鈉(DCC)； 2.0g次氯酸鋰；和 15.5g硫酸鋁。
使所有的配料成粉末狀，并且硫酸鋁在加入混合物之前被加熱至160達(dá)24小時(shí)使其脫水。該組合與水混合時(shí)達(dá)到大于90％的理論濃度，而且在超過(guò)160溫度時(shí)是穩(wěn)定的。
實(shí)施例7 10.2g亞氯酸鈉； 3.3g二氯異氰尿酸鈉；和 15.5g硫酸鋁。
使所有的配料成粉末狀，并且硫酸鋁在加入混合物之前使其脫水。該組合與水混合時(shí)達(dá)到大于90％的理論濃度，而且在超過(guò)160溫度時(shí)是穩(wěn)定的。
實(shí)施例8 實(shí)施例7的產(chǎn)品放至熱封的PVA袋子里，最后一側(cè)用標(biāo)準(zhǔn)的叉頭型熱封設(shè)備在100℃下密封。檢查所述袋子的降解跡象的時(shí)間為兩周，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何跡象。
實(shí)施例9 實(shí)施例7的產(chǎn)品放入至熱封的PVA袋子里，最后一側(cè)用標(biāo)準(zhǔn)的叉頭型熱封設(shè)備在125℃下密封。檢查所述袋子的降解跡象的時(shí)間為四周，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何跡象。
在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神或基本特性的情況下，可用其它方式來(lái)實(shí)施本發(fā)明。所述實(shí)施例僅用于闡述本發(fā)明，而非意在限制本發(fā)明。本發(fā)明的保護(hù)范圍記載在權(quán)利要求書(shū)中，而不是記載在上述說(shuō)明書(shū)中。所有在權(quán)利要求書(shū)的本意和等同范圍內(nèi)的變化，均屬于本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于在水中產(chǎn)生二氧化氯的混合物，所述混合物包括
(a)亞氯酸鹽，
(b)氧化性的氯釋放劑的組合，和
(c)酸源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在水中產(chǎn)生二氧化氯的混合物，所述混合物進(jìn)一步包括干燥劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在水中產(chǎn)生二氧化氯的混合物，其中所述氧化性的氯釋放劑的組合包括含次氯酸鹽的材料和氯代氰尿酸鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在水中產(chǎn)生二氧化氯的混合物，其中所述的酸源為pKa 2.8-6的固體酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于在水中產(chǎn)生二氧化氯的混合物，其中所述固體酸選自如下組成的組檸檬酸、結(jié)晶磷酸、多羧酸、磷酸鈉/鉀和磷酸二氫鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在水中產(chǎn)生二氧化氯的混合物，其中所述的酸源為產(chǎn)酸化合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于在水中產(chǎn)生二氧化氯的混合物，其中所述的產(chǎn)酸化合物為硫酸鋁。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于在水中產(chǎn)生二氧化氯的混合物，其中所述的硫酸鋁在加入至所述混合物前脫水。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于在水中產(chǎn)生二氧化氯的混合物，其中所述的含次氯酸鹽的材料和所述的氯氰尿酸鹽在混合物中的比例為1∶10至10∶1。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于在水中產(chǎn)生二氧化氯的混合物，其中所述的含次氯酸鹽的材料和所述的氯氰尿酸鹽在混合物中的比例為1∶4至4∶1。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于在水中產(chǎn)生二氧化氯的混合物，其中所述的含有次氯酸鹽的材料和所述的氯氰尿酸鹽在混合物中的比例為1.5∶1至2.5∶1。
12.一種用于在水中產(chǎn)生二氧化氯的混合物，所述混合物包括
(a)亞氯酸鹽，
(b)氧化性的氯釋放劑的組合，和
(c)產(chǎn)酸化合物。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于在水中產(chǎn)生二氧化氯的混合物，其中所述的產(chǎn)酸化合物為硫酸鋁。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的用于在水中產(chǎn)生二氧化氯的混合物，其中所述的硫酸鋁在加入至所述混合物前使其脫水。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于在水中產(chǎn)生二氧化氯的混合物，其中所述的產(chǎn)酸化合物是硫酸亞鐵。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用于在水中產(chǎn)生二氧化氯的混合物，其中所述的產(chǎn)酸化合物是氯化鐵。
17.一種輸送用于在水中產(chǎn)生二氧化氯的混合物的方法，所述方法包括如下步驟
(a)把預(yù)定量的用于在水中產(chǎn)生二氧化氯的混合物密封至水溶性容器中；和
(b)把所述的水溶性容器放入已知量的水中。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的輸送用于在水中產(chǎn)生二氧化氯的混合物的方法，其中預(yù)定量的所述混合物在所述已知量的水中足以產(chǎn)生至少0.2-3ppm的二氧化氯。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的輸送用于在水中產(chǎn)生二氧化氯的混合物的方法，其中所述的混合物包括亞氯酸鹽和、氧化性的氯釋放劑的組合以及酸源。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的輸送用于在水中產(chǎn)生二氧化氯的混合物的方法，其中所述混合物包括亞氯酸鹽、氧化性的氯釋放劑和產(chǎn)酸化合物。
全文摘要
通過(guò)組分改進(jìn)的混合物在水性系統(tǒng)中產(chǎn)生二氧化氯，所述的混合物包括亞氯酸鹽、氧化性的氯釋放劑和酸源。上述改進(jìn)組合能在密封的水溶性容器中，預(yù)定量地放入水性系統(tǒng)中。
文檔編號(hào)C01B11/06GK1964916SQ20058001660
公開(kāi)日2007年5月16日 申請(qǐng)日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月23日
發(fā)明者布里翁·J·塔佰特 申請(qǐng)人:安全固體方案公司