專利名稱：化學遞送介質(zhì)及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及遞送水處理化學品到水性環(huán)境以防止腐蝕、結(jié)垢形成和微生物生長的領(lǐng)域。具體地講，本發(fā)明涉及遞送具有低水溶性和/或低水性化學穩(wěn)定性的化學添加劑。本發(fā)明的方面還提供了生產(chǎn)這類遞送介質(zhì)的方法和在遞送用于水處理目的的化學品中使用這類介質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
出于工業(yè)和商業(yè)目的而使用各種各樣的水系統(tǒng)。典型的水系統(tǒng)包括開放和封閉的冷卻系統(tǒng)、鍋爐、廢水處理設(shè)施、空氣調(diào)節(jié)和制冷系統(tǒng)、熱脫鹽系統(tǒng)等?；瘜W材料出于多種目 的如金屬腐蝕抑制、沉積物和結(jié)垢控制和微生物控制而廣泛用于這些系統(tǒng)中。對于現(xiàn)場應(yīng)用，水處理化學品通常以液體形式制備以便經(jīng)由機械抽吸系統(tǒng)或通過手動添加而遞送到水系統(tǒng)?；瘜W添加劑因此可與系統(tǒng)水有效地混合以達到所要的濃度水平。因為化學添加劑將與系統(tǒng)水混合以實現(xiàn)最大的處理效率，所以對于現(xiàn)場應(yīng)用常生產(chǎn)濃縮的處理化學產(chǎn)品。為了生產(chǎn)用于水系統(tǒng)的濃縮產(chǎn)品，常在水性介質(zhì)中制備化學添加劑。對于在水中不穩(wěn)定的化學添加劑，常使用合適的有機溶劑。在一些情況下，在化學添加劑不易溶于水的情況下，也使用有機溶劑。這類添加劑的實例為甲苯基苯并三唑，其為常用的銅腐蝕抑制劑。其在水中的溶解度在室溫下小于O. 1%。一種生產(chǎn)含有甲苯基苯并三唑的濃縮液體產(chǎn)物的方法是將固體甲苯基三唑與諸如氫氧化鈉溶液的強堿混合以形成水溶性鈉鹽。另一方法是將固體甲苯基三唑溶解于諸如甲醇和乙二醇的合適有機溶劑中。另外，存在由于在水中的化學不穩(wěn)定性而不能在水溶液中配制的化學添加劑。該類型材料的一個實例為二硫氰基甲烷，其為用于控制在水中的微生物的抗微生物劑。二硫氰基甲烷在水中分解。因此，通常將其溶解于有機溶劑中以形成可遞送的產(chǎn)品。水處理化學品也可以固體形式遞送。該方法包括將所有化學添加劑轉(zhuǎn)變成可與固體粘合劑組合或制成片劑的水溶性固體。需要特殊的進料系統(tǒng)來控制固體溶解速率并確保恰當?shù)乃烊苄?。在當前水處理化學遞送應(yīng)用中面臨著局限性。首先，許多化學材料的水溶解度太低而不能在水性介質(zhì)中直接形成濃縮產(chǎn)品。具有低水溶性的許多化學品被排除在水處理應(yīng)用之外。一些具有低水溶性的添加劑需要另外的試劑來將其轉(zhuǎn)變成水溶解度更大的形式，以便可以生產(chǎn)濃縮的水性產(chǎn)品并將其遞送到水系統(tǒng)。在這些情況下，需要另外的生產(chǎn)步驟，這常與較高的生產(chǎn)成本和較高的環(huán)境危險相關(guān)。其次，使用有機溶劑由于相容性問題和關(guān)于儲存、裝卸和運輸?shù)膯栴}而在許多現(xiàn)場應(yīng)用中可能不合乎需要。因此，在本領(lǐng)域中需要遞送具有低水溶性和低化學穩(wěn)定性的化學添加劑的簡單、安全、方便的方法。發(fā)明概述化學遞送介質(zhì)包括承載基材和所要的化學添加劑。將化學添加劑、特別是具有低水溶性和低化學穩(wěn)定性的那些化學添加劑，使用合適的有機溶劑并入基材網(wǎng)絡(luò)中。隨后除去有機溶劑產(chǎn)生釋放化學添加劑用于水處理系統(tǒng)的集成的遞送介質(zhì)。發(fā)明詳述在本發(fā)明中描述的化學遞送介質(zhì)包括吸收用于水處理目的的所要的化學添加劑的基材。基材材料在性質(zhì)上可為有機和/或無機的。理想的是，該基材應(yīng)該具有具有孔隙率和相對較大的表面積的網(wǎng)絡(luò)型結(jié)構(gòu)，其中所要的化學添加劑可吸收在表面上且并入整個網(wǎng)絡(luò)中。
為了并入和/或吸收所要的化學添加劑到基材上，將化學添加劑溶解于有機溶劑中。該有機溶劑基于其沸點以及所要的化學添加劑的溶解度來選擇。通常，有機溶劑的沸點應(yīng)該低于基材的分解溫度和所要的化學添加劑的沸點。隨后可將具有所要的化學添加劑的有機溶液噴灑到基材上，或可將基材浸沒到有機溶液中以使得基材完全吸收有機溶液。下一步驟為除去有機溶劑，在基材上留下所要的化學添加劑。根據(jù)有機溶劑的性質(zhì)，該步驟可通過在環(huán)境條件下或在加熱或真空條件下蒸發(fā)溶劑來實現(xiàn)。在除去有機溶劑之后，將基材和所要的化學添加劑集成為可用于水處理目的的一種遞送介質(zhì)。為了遞送用于水處理的所要的化學添加劑，將所制備的化學遞送介質(zhì)放置在系統(tǒng)中，其中足夠的水流經(jīng)介質(zhì)組合物。根據(jù)化學添加劑在水溶液中的溶解度和穩(wěn)定性，可將化學添加劑部分地或全部轉(zhuǎn)移到水系統(tǒng)中且發(fā)揮其所要的功能。
實施例實施例I :該實施例說明制備用于水處理目的的化學遞送介質(zhì)的方法。將GE FXUSC Polyspun Sediment Filter Rev. 2選擇為基材材料。從濾料上切下兩個1〃χ0. 25〃x0. 25〃的部分。在不進行進一步處理的情況下將Polyspun部分中的一個用作對照物(介質(zhì)A)。將另一部分用作用于化學遞送介質(zhì)的基材。對于該研究選擇的化學添加劑為正丁基苯并三唑(BBT)。以2%w/v制備BBT在乙醇中的溶液。將O. 25mL BBT-乙醇溶液轉(zhuǎn)移到Polyspun基材。在BBT-乙醇溶液完全吸收到基材網(wǎng)絡(luò)中之后，使用熱氣槍蒸發(fā)并除去乙醇，留下均勻分布在基材網(wǎng)絡(luò)中的BBT (介質(zhì)B)。構(gòu)造臺式水再循環(huán)系統(tǒng)以測試到水系統(tǒng)的BBT遞送。該系統(tǒng)包括IL玻璃燒杯、具有磁力攪拌器的加熱板和水泵。測試水含有在IL去離子水中的400mg氯化鈉。將水溫控制在50°C。攪拌速率設(shè)置在400RPM下。還安裝了側(cè)流再循環(huán)管線。水使用設(shè)置在20mL/min下的水泵不斷地再循環(huán)經(jīng)過聚乙烯配管。將介質(zhì)插入再循環(huán)管線的聚乙烯配管中。在水再循環(huán)I小時之后，將插入的介質(zhì)從再循環(huán)管線中移出。將水從燒杯中取樣并使用UV-Vi S分光光度計針對BBT來分析。結(jié)果示于表I中。結(jié)果指示BBT從遞送介質(zhì)(介質(zhì)B)釋放且被遞送到本體水中。表I
權(quán)利要求
1.集成的化學遞送介質(zhì)，其包括至少一種承載基材，所述承載基材吸收所要的化學添加劑和/或與所要的化學添加劑合并。
2.制備權(quán)利要求I的集成的遞送介質(zhì)的方法，其通過以下步驟進行將根據(jù)權(quán)利要求I的化學添加劑溶解于有機溶劑中，將有機溶液轉(zhuǎn)移到所述基材或?qū)⑺龌慕]在所述有機溶液中，且隨后蒸發(fā)掉所述有機溶劑。
3.在水處理應(yīng)用中使用集成的化學遞送介質(zhì)的方法，其中將權(quán)利要求I的集成的化學遞送介質(zhì)放置于水系統(tǒng)或側(cè)流管線中，足夠的水在其中流動以釋放所述化學添加劑到所述水系統(tǒng)。
4.具有孔隙率和表面積的根據(jù)權(quán)利要求I的基材，其中化學添加劑可吸收到所述基材的表面上和/或并入所述基材的網(wǎng)絡(luò)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求I的基材，其為天然和/或合成材料、在性質(zhì)上為有機和/或無機的，包括但不限于天然或合成纖維、紡織品或織物材料、陶瓷、沸石、集砂器、水過濾介質(zhì)等。
6.根據(jù)權(quán)利要求I的化學添加劑，其為在室溫下具有低于l%w/w的水溶解度的化學品。
7.根據(jù)權(quán)利要求I的化學添加劑，其為在根據(jù)權(quán)利要求2的有機溶劑中具有大于0.5%w/v的溶解度的化學品。
8.根據(jù)權(quán)利要求I的化學添加劑，其為在水性環(huán)境中分解但在合適的有機溶劑中保持穩(wěn)定的化學品。
9.根據(jù)權(quán)利要求2的有機溶劑，其為具有低于根據(jù)權(quán)利要求I的基材的分解溫度的沸點的有機溶劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求2的有機溶劑，其為沸點低于根據(jù)權(quán)利要求I的化學添加劑的沸點的有機溶劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了包括基材和并入的化學添加劑的集成的化學遞送介質(zhì)。本發(fā)明還教導(dǎo)了制備這類化學遞送介質(zhì)的方法以及這類介質(zhì)用于水處理應(yīng)用的用途。
文檔編號C09D7/14GK102712822SQ201080062184
公開日2012年10月3日 申請日期2010年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者程龍春 申請人:程龍春