CN113795339B

CN113795339B - 去除生物膜的方法

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Publication number: CN113795339B
Application number: CN202080033854.3A
Authority: CN
Inventors: 细川贤人; 山本哲司; 田中孝典
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2019-05-10
Filing date: 2020-04-28
Publication date: 2023-09-26
Anticipated expiration: 2040-04-28
Also published as: EP3967416A4; EP3967416A1; WO2020230628A1; JP2020186229A; CN113795339A; US20220192199A1

Abstract

本发明提供一种去除生物膜的方法，其中，将在水性系统中形成的生物膜暴露于通过规定的测定方法得到的羟基自由基生成能力为0.15以上的液体中。

Description

去除生物膜的方法

技术领域

本发明涉及去除水性系统中产生的生物膜的去除生物膜的方法。

背景技术

生物膜(biofilm)也被称为生物被膜或腐浆(slime)，通常是指在细菌等微生物附着于物质的表面而增殖时，由微生物产生的多糖、蛋白质及核酸等高分子物质包裹微生物而形成的结构体。若形成生物膜，则会产生由微生物引起的各种问题，因此在各种产业领域成为问题。例如，当在食品工厂的配管内形成生物膜时，该生物膜脱落而作为异物混入制品内，或者成为因来自菌的毒素而产生食物中毒的原因。进一步，在金属表面的生物膜的形成会成为金属腐蚀的原因，促进设备的老化。

以往使用的是：使用水冷式冷却塔的工厂设备、大厦的冷却系统、冷却水池等的利用水介质的系统。在这样的系统中，所使用的水的微生物污染是一种问题。例如，在使用水冷式冷却塔的冷却系统中，混入到冷却水中的微生物在配管中、特别是在热交换器中形成生物膜。形成于热交换器的生物膜使热交换的效率降低，使冷却系统的电力使用量增加。为了防止生物膜形成，需要定期进行水的更换或清扫，但这些会使系统的维护成本上升。在水冷式冷却塔等使用冷却水的设备或装置等中，有时也会在冷却水中添加被称为腐浆控制剂的微生物杀菌剂、增殖抑制剂来抑制生物膜，但是从安全性、金属配管的腐蚀、药剂成本等观点出发，优选不使用腐浆控制剂的处理。

作为对由微生物引起的污染等的对策，以往提出了各种方案。

在日本特表2012-512199号公报中，公开了能够将包含维生素、金属离子、表面活性化合物、及规定的抗微生物性作用物质的消毒及污染去除剂用于生物膜的分解的技术。

在日本特开2016-102227号公报中，公开了如下的冷却水系统中的水处理方法：在冷却塔中冷却后的冷却水在热交换器中循环通水，在向该冷却塔供给补给水的冷却水系统中防止生物膜的方法中，去除补给水中的磷酸，并且使用非磷系防腐剂作为防腐蚀剂。

日本特开2016-035009号公报中，公开了含有1质量％以上且40质量％以下的内烯烃磺酸盐的硬质表面用生物膜去除剂组合物。

在日本特开2018-168097号公报中，公开了含有特定的环状醛化合物和有机溶剂的用以抑制生物膜形成的组合物。

在日本特表2017-518432号公报中，公开了一种处理方法，其包括：使被生物膜影响的表面与表面活性剂氢氧化物的容量摩尔浓度为2～9的规定的水性碱表面活性剂组合物接触的工序。

发明内容

本发明提供一种去除生物膜的方法，其能够有效地去除在包括水冷塔、浴缸配管等与水接触的构件在内的装置、设备等的水性系统中形成的生物膜。

本发明涉及一种去除生物膜的方法，其中，将在水性系统中形成的生物膜暴露于通过下述羟基自由基的量的测定方法得到的羟基自由基生成能力为0.15以上的液体中，

羟基自由基的量的测定方法如下：

在作为羟基自由基的量的测定对象的液体中，以最终浓度成为50μM的方式添加氧化氢氧化铁、且以最终浓度成为5％(体积比)的方式添加5,5-二甲基-1-吡咯啉N-氧化物(DMPO)，在10分钟后测定电子自旋共振装置(ESR)的信号强度值；

通过反应生成的羟基自由基被DMPO捕捉而成为自旋加合物；

对该自旋加合物的光谱的第二个和第三个信号强度值进行平均，对其除以Mn标记的信号强度值，相对地求出羟基自由基的量，将该值作为羟基自由基生成能力；

ESR使用KEYCOM株式会社制ESR装置(ESR-X10SA)和Flash Point有限公司制石英平板电池(RFIC-7)，在下述条件下进行测定；

作为内部标准，将KEYCOM株式会社制用于型号为MG01的ESR系统的Mn标记的刻度设置为13.5予以使用，

·频率(Frequency)：9.50321GHz

·Reson.MF：330.3mT

·扫描宽度(SweepWidth)：16mT

·模型宽度(Mod.Width)：0.5mT

·ADC增益(ADC Gain)：1

·振幅增益(Amplitude Gain)：10

·扫描时间(SweepTime)：30sec

·时间常数(TimeConst)：300ms

·平均值(Average)：1

·MW功率(MW Power)：0

·移动平均值(MovingAverage)：5

·多重累计(MultiAccumu)：0。

以下，在称为羟基自由基生成能力的情况下，只要没有特别记载，则是指通过该特定的方法测定的生物膜生成能力。

根据本发明，提供一种能够有效地去除在水性系统中形成的生物膜的去除生物膜的方法。

具体实施方式

本发明的去除生物膜的方法的效果显现机制尚未被全部阐明，但认为如下。本发明者们发现：水性系统中的生物膜被羟基自由基分解或分散于水中，由此能够有助于从设备去除生物膜。在羟基自由基和设备中形成的生物膜的作用效率中，即使在生物膜表面存在羟基自由基，效率也差，如果能够在形成于设备的生物膜内部广泛地产生羟基自由基，则能够期待高的生物膜去除效率。本发明者们发现；当作为暴露生物膜的气氛的液体的羟基自由基生成能力为0.15以上时，能够得到更高的生物膜去除效果。

需要说明的是，本发明的效果并不限定于上述作用机理。

羟基自由基生成能力为0.15以上的液体可以是含有水的液体。对于羟基自由基生成能力为0.15以上的液体没有特别限定，作为一个方式，可以以含有(a)具有羟基自由基生成能力的化合物(以下，也称为(a)成分)、(b)还原剂(以下，也称为(b)成分)和水的液体组合物提供。该液体组合物优选进一步含有(c)第一解离常数(以下，称为pKa1)为1.2以上且4.6以下的一元或二元的有机酸或其盐(以下，也称为(c)成分)。

本发明的去除生物膜的方法通过将生物膜暴露在羟基自由基生成能力为0.15以上的液体中来实现。只要能够实现羟基自由基生成能力为0.15以上的液体，则对其方法没有特别限定，作为一个方式，可以举出：使含有(a)成分、(b)成分和水、以及(c)成分的液体组合物与生物膜进行接触的方法。可知：在水性系统中产生的生物膜中，例如，起因于向设备原材料、水性系统供给的水的金属离子作为氧化物等而在水中不溶化而蓄积。发明者们认为：上述液体组合物中，羟基自由基生成能力为0.15以上的液体组合物特别是利用来自在水性系统中产生的生物膜内蓄积的金属的金属离子，能够在生物膜内更高效地生成羟基自由基，因此，生物膜的分解或微细化更容易得到促进。

需要说明的是，发明者们认为：在暴露生物膜的液体的羟基自由基生成能力不足0.15的情况下，即使在各反应点发生了反应及分解，由于反应点之间的距离长，也难以发生彼此的相互作用，难以引起宏观上的生物膜的分解及分裂。

需要说明的是，本发明的效果并不限定于上述作用机理。

[(a)成分]

(a)成分是具有羟基自由基生成能力的化合物。

作为(a)成分，可以举出通过类芬顿反应而生成羟基自由基的化合物。

作为(a)成分，可以举出选自过氧化氢、过碳酸盐和有机过氧酸中的1种以上的化合物，从获得容易性、经济性和羟基自由基生成能力的观点出发，优选为选自过氧化氢和过碳酸盐中的1种以上的化合物。作为过碳酸盐，可以举出过碳酸钠、过碳酸钾等过碳酸碱金属盐，从获得容易性、经济性和羟基自由基生成能力的观点出发，优选为过碳酸钠。

[(b)成分]

(b)成分为还原剂。

(b)成分可以是对金属、例如铁具有还原作用的化合物。需要说明的是，本发明的(b)成分起到还原作用的金属表示能够被还原的状态的金属。

作为(b)成分，可以举出选自下述(b-1)、(b-2)、(b-3)以及(b-4)中的1种以上的化合物，

(b-1)具有烯二醇结构的化合物：例如，抗坏血酸或其盐、从天然物中提取的维生素C、鞣酸、异抗坏血酸或其盐，

(b-2)羟胺：如N,N-二乙基羟胺，

(b-3)酚类还原剂：例如，没食子酸、甲基氢醌、二甲基氢醌、三甲基氢醌、叔丁基氢醌、甲氧基氢醌、氯氢醌，

(b-4)其他还原剂：抗坏血酸衍生物或其盐、连二亚硫酸盐、焦亚硫酸盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硫代硫酸盐、二氧化硫脲。作为这些化合物的盐，可以举出钠、钾等碱金属的盐，钙盐等碱土金属的盐。

作为(b)成分，从提高获取容易性及生物膜的去除效果(以下也称为生物膜去除性)的观点出发，优选抗坏血酸或其盐。

[(c)成分]

在本发明中，从进一步提高生物膜去除效果的观点出发，优选使用含有(a)成分及(b)成分的同时还含有(c)第一解离常数(以下称为pKa1)为1.2以上4.6以下的一元或二元有机酸或其盐((c)成分)的液体。所述有机酸或其盐中，将具有还原作用的化合物视作(b)成分。

从羟基自由基生成能力的控制和生物膜去除性的观点出发，(c)成分的pKa1优选为1.8以上，更优选为2.5以上，并且，优选为3.9以下，更优选为3.3以下。

从羟基自由基生成能力的控制和生物膜去除性的观点出发，(c)成分的有机酸的分子量例如可以为70以上、进一步为75以上、进一步为95以上，并且，为200以下、进一步为180以下、进一步为165以下、进一步为160以下。从生物膜去除性的观点出发，(c)成分的有机酸优选为2以上且4以下。从羟基自由基生成能力的控制和生物膜去除性的观点出发，(c)成分的有机酸优选为羧酸，更优选为单羧酸或二羧酸。

从羟基自由基生成能力的控制和生物膜去除性的观点出发，作为(c)成分，可以举出从下述成分中选择的1种以上的有机酸或其盐，这些成分有：分子量为70以上且200以下、进一步为180以下的、碳原子数为2或3的羟基单羧酸；分子量为70以上且200以下、进一步为180以下的、碳原子数为3或4的二羧酸；分子量为70以上且200以下的、碳原子数为5以上且8以下的羟基羧酸；及它们的盐。

作为分子量为70以上且200以下的碳原子数为2或3的羟基单羧酸，可以举出乙醇酸(pKa1为：3.83、Mw：76.1)、乳酸(pKa1为：3.86、Mw：90.1)、3-羟基丙酸(pKa1为：4.5、Mw：90.1)。

作为分子量为70以上且200以下的碳原子数为3或4的二羧酸，可以举出酒石酸(pKa1为：2.98、Mw：150.1)、富马酸(pKa1为：3.02、Mw：116.1)、马来酸(pKa1为：1.92、Mw：116.1)、苹果酸(pKa1为：3.4、Mw：134.1)、琥珀酸(pKa1为：4.19、Mw：118.1)、丙二酸(pKa1为：2.9、Mw：104.1)。

作为分子量为70以上且200以下的碳原子数为5以上且8以下的羟基羧酸，可以举出葡萄糖酸(pKa1为：3.86、Mw：196)。

从羟基自由基生成能力的控制和生物膜去除性的观点出发，(c)成分优选为选自丙二酸、苹果酸、3-羟基丙酸、琥珀酸、乳酸、酒石酸、乙醇酸、马来酸、富马酸、葡萄糖酸、及它们的盐中的1种以上的有机酸或其盐。

从羟基自由基生成能力的控制和生物膜去除性的观点出发，(c)成分更优选为选自酒石酸、富马酸、马来酸、葡萄糖酸、及它们的盐中的1种以上的有机酸或其盐。

作为(c)成分的有机酸的盐，可以举出钠、钾等碱金属的盐，钙等碱土金属的盐。

发明者们认为：在使用(c)的情况下，具有特定结构的有机酸((c)成分)通过与蓄积的不溶性金属或金属离子发生络合，从而容易在生物膜中作为金属离子发生水溶化，促进金属离子被(b)成分还原，因此，来自(a)成分的羟基自由基的生成也得到促进，羟基自由基生成能力得到提高。

[去除生物膜的方法]

在本发明的去除生物膜的方法中，将在水性系统中形成的生物膜暴露于羟基自由基生成能力为0.15以上的液体中。本发明的去除生物膜的方法可以是，使羟基自由基生成能力为0.15以上的液体与在水性系统中形成的生物膜进行接触的方法。在此，所述液体的羟基自由基生成能力是通过下述羟基自由基的量的测定方法得到的。通过该方法得到的羟基自由基生成能力是羟基自由基(·OH)相对于Mn的相对ESR峰值强度。羟基自由基生成能力为0.15以上的液体可以是分散液、溶液中的任一种。在下述测定方法中，作为羟基自由基的量的测定对象的液体可以是含有水的液体。羟基自由基生成能力为0.15以上的液体为含有水的液体，下述测定方法中的羟基自由基的量的测定对象为含有水的液体的方式包含于本发明中。

[羟基自由基的量的测定方法]

在作为羟基自由基的量的测定对象的液体中，以最终浓度成为50μM的方式添加氧化氢氧化铁、且以最终浓度成为5％(体积比)的方式添加5,5-二甲基-1-吡咯啉N-氧化物(DMPO)，在10分钟后测定电子自旋共振装置(ESR)的信号强度值。通过反应生成的羟基自由基被DMPO捕捉而成为自旋加合物。对该自旋加合物的光谱的第二个和第三个信号强度值进行平均，对其除以Mn标记的信号强度值，相对地求出羟基自由基的量，将该值作为羟基自由基生成能力。ESR使用KEYCOM株式会社制ESR装置(ESR-X10SA)和Flash Point有限公司制石英平板电池(RFIC-7)，在下述条件下进行测定。作为内部标准，将KEYCOM株式会社制用于型号为MG01的ESR系统的Mn标记的刻度设置为13.5来予以使用。

·频率：9.50321GHz

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·振幅增益：10

·扫描时间：30sec

·时间常数：300ms

·平均值：1

·MW功率：0

·移动平均值：5

·多重累计：0。

在本发明中，所述液体的羟基自由基生成能力可以是基于类芬顿反应的羟基自由基生成能力。

在本发明中，“类芬顿反应”是指芬顿反应和、由铁离子以外的金属种类与过氧化氢的反应所产生的羟基自由基的生成反应(方便起见，称为“拟芬顿反应”)。即，在本发明中，“类芬顿反应”可以是包含基于铁离子的芬顿反应和基于铁离子以外的金属物种类的芬顿反应的羟基自由基的生成反应的概念。拟芬顿反应可以是由以铁离子以外的金属离子为催化剂而生成羟基自由基的化合物产生羟基自由基的化学反应。

芬顿反应是以二价铁作为催化剂由过氧化氢产生羟基自由基的化学反应。

另一方面，拟芬顿反应是指：作为金属种类，使用已知发生与二价铁同样的反应的金属种类，或者，使用本发明中发现的选自周期表的第四周期的过渡元素(钪、钛、钒、铬、锰、钴、镍、铜)中的金属种类，并且，作为生成羟基自由基的化合物，使用已知对于上述金属种类发生与过氧化氢同样的反应的化合物，或者，使用本发明中发现的选自过氧化氢、过碳酸盐和有机过氧酸中的化合物的反应。

从生物膜去除性和防止器材损伤的观点出发，上述液体的羟基自由基生成能力为0.15以上，优选为0.20以上，更优选为0.3以上，进一步优选为0.4以上，更进一步优选为0.8以上，更进一步优选为3.4以上，并且，优选为20以下，更优选为15以下，进一步优选为10以下，进一步优选为7以下，更进一步优选为6以下。

在本发明中，通过将生物膜暴露于作为液体介质的羟基自由基生成能力为0.15以上的液体，能够去除生物膜。作为将生物膜暴露于所述液体中的方法，例如，可以举出：利用在水性系统中流通、循环或滞留的水与生物膜进行接触的方法。此时，也可以施加外力。对于配水管内部等的无法用手直接接触的部分，通过使上述液体进行流通或循环等，从而使生物膜暴露于液体中，由此能够将生物膜去除。此外，在水池、浴池等的能够直接用手接触的情况下，可以仅仅使生物膜暴露于上述液体中，但是，通过利用拖把、抹布等施加摩擦等轻外力，能够进一步可靠地去除生物膜。

如上所述，在含有(a)成分和(b)成分、根据需要进一步含有(c)成分的液体组合物的情况下，根据(a)成分的浓度、(b)成分的浓度、(a)成分/(b)成分的比例、(c)成分的添加及其添加量等，羟基自由基生成能力发生变化。在成分的组合相同的情况下，通常，若(a)成分、(b)成分、以及(c)成分的浓度变高，则显示基于上述测定方法的羟基自由基的生成量增加的倾向。据此可以调整该液体组合物的羟基自由基生成能力。

作为一例，在本发明中，暴露生物膜的液体可以是含有(a)成分、(b)成分和水，且羟基自由基生成能力为0.15以上的液体组合物。上述液体组合物优选进一步含有(c)成分。

从羟基自由基生成能力的控制和生物膜去除性的观点出发，上述液体组合物中的(a)成分的浓度的上限值和下限值可以从例如50ppm以上、进一步为60ppm以上、进一步为80ppm以上，而且，5000ppm以下、进一步为3000ppm以下、进一步为1000ppm以下、进一步为600ppm以下、进一步为500ppm以下中选择并组合起来设定。

从羟基自由基生成能力的控制和生物膜去除性的观点出发，上述液体组合物中的(b)成分的浓度的上限值和下限值例如可以从50ppm以上、进一步为60ppm以上、进一步为80ppm以上，而且，50000ppm以下、进一步为30000ppm以下、进一步为10000ppm以下、进一步为5000ppm以下、进一步为3000ppm以下、进一步为1000ppm以下、进一步为600ppm以下、进一步为500ppm以下中选择并组合起来设定。

在使用(c)成分的情况下，从羟基自由基生成能力的控制和生物膜去除性的观点出发，上述液体组合物中的(c)成分的浓度的上限值和下限值可以从例如50ppm以上、进一步为60ppm以上、进一步为80ppm以上，而且，5000ppm以下、进一步为3000ppm以下、进一步为1000ppm以下、进一步为600ppm以下、进一步为500ppm以下中选择并组合起来设定。

在本发明中，在暴露生物膜的液体含有(a)成分和(b)成分的情况下，从羟基自由基生成能力的控制和生物膜去除性的观点出发，(a)成分与(b)成分的质量比以[(a)成分/(b)成分]计优选为0.01以上，进一步优选为0.1以上，并且，为100以下，进一步优选为10以下，进一步优选为9.5以下，进一步优选为4.5以下，进一步优选为1.5以下。

在使用上述液体组合物的情况下，从羟基自由基生成能力的控制和生物膜去除性的观点出发，该组合物中的(a)成分的浓度与(b)成分的浓度的质量比即[(a)/(b)]优选为0.01以上、更优选为0.1以上、并且，优选为100以下、更优选为10以下、进一步为9.5以下、进一步为4.5以下、进一步为1.5以下。

在本发明中，在暴露生物膜的液体含有(a)成分和(c)成分的情况下，从羟基自由基生成能力的控制和生物膜去除性的观点出发，(a)成分与(c)成分的质量比[(a)成分/(c)]成分优选为0.01以上，进一步优选为0.1以上，而且，优选为100以下，进一步优选为10以下。

在使用上述液体组合物的情况下，从羟基自由基生成能力的控制和生物膜去除性的观点出发，该组合物中的(a)成分的浓度与(c)成分的浓度的质量比即[(a)/(c)]优选为0.01以上，更优选为0.1以上，并且，优选为100以下，更优选为10以下。

在本发明中，在暴露生物膜的液体含有(b)成分和(c)成分的情况下，从羟基自由基生成能力的控制和生物膜去除性的观点出发，(b)成分与(c)成分的质量比以[(b)成分/(c)成分]计优选为0.01以上，进一步优选为0.1以上，且为100以下，进一步优选为10以下。

在使用上述液体组合物的情况下，从羟基自由基生成能力的控制和生物膜去除性的观点出发，该组合物中的(b)成分的浓度与(c)成分的浓度的质量比即[(b)/(c)]优选为0.01以上，更优选为0.1以上，并且，优选为100以下，更优选为10以下。

在本发明中，即使暴露生物膜的液体中所含有的表面活性剂为少量的情况下，也显示出优异的生物膜去除效果。对于暴露生物膜的液体，例如，上述液体组合物而言，其中的表面活性剂的浓度可以为小于100ppm、进一步为50ppm以下、进一步为10ppm以下、进一步为0ppm。暴露生物膜的液体例如所述液体组合物可以实质上不含有表面活性剂。在此，“实质上不含有表面活性剂”是指表面活性剂的浓度为上述范围。

在本发明中，在本发明中，从防止器材损伤的观点出发，暴露生物膜的液体例如可以为pH2.0以上、进一步为2.5以上、进一步为3.0以上、进一步为3.5以上，而且，从羟基自由基生成能力的控制和生物膜去除效果的观点出发，可以为10.0以下、进一步为8.0以下、进一步为7.5以下、进一步为6.5以下。即，本发明中，例如，从防止器材损伤的观点出发，可以将生物膜暴露于pH2.0以上、进一步为2.5以上、更优选为3.0以上、进一步为3.5以上、并且为10.0以下、进一步为8.0以下、进一步为7.5以下、进一步为6.5以下的液体中。

在使用上述液体组合物的情况下，从同样的观点出发，该组合物的pH可以为2.0以上、进一步为2.5以上、进一步为3.0以上、进一步为3.5以上，并且，为10.0以下、进一步为8.0以下、进一步为7.5以下、进一步为6.5以下。

作为成为本发明的对象的水性系统而言，只要是发生与水性液体的接触的系统就没有特别限定，例如，是指通过水性液体的流通、储存而发挥功能的系统，也可以是包含配管、罐、水池等与水接触的部件而构成的装置以及包含该装置的设备等。关于水，除了水本身之外，也可以是含有水和其他物质的水性介质。作为一例，水性系统是具备水冷式水冷塔的冷却系统。此外，作为其他的例子，水性系统可以包含供水管那样的水的流通路径，例如，包含选自锅炉的温水配管部、及从贮热水槽供给温水的循环热水供给管的温水配管部的温水配管部。此外，水性系统可以包含水的贮藏槽。进而，作为水性系统的其他例子，可以举出工业用的冷却池，工业用的供水、贮水或排水路径，排水处理设备、流式热水式暖气系统、罐、水池、浴池、过滤设备、造纸厂的造纸设备、水族馆的水槽和水循环路径、超纯水装置、养殖设备、植物工厂等。

本发明去除在水性系统中形成的生物膜。特别是，本发明去除在水性系统的水接触的部位形成的生物膜。

作为成为本发明的对象的水性系统，优选是具备发生与水的接触的构件，例如使水定期流通的构件、使水循环的构件的系统。该情况下，在接触的水中添加本发明的(a)成分、(b)成分、根据需要添加的(c)成分，产生羟基自由基生成能力为0.15以上的液体，使该水性系统工作而使水进行接触，由此，能够去除在该水性系统中产生的生物膜。

从生物膜去除性的观点出发，在羟基自由基生成能力为0.15以上的液体，例如在上述液体组合物中暴露生物膜的时间例如为5分钟以上，进一步为10分钟以上，并且，为48小时以下，进一步为30小时以下。在使用上述液体组合物的情况下，该液体组合物与生物膜的接触时间可以在该范围内。

此外，从生物膜去除性的观点出发，羟基自由基生成能力为0.15以上的液体，例如上述液体组合物的温度例如为5℃以上，进一步为10℃以上，并且为85℃以下，进一步为60℃以下。在使用上述液体组合物的情况下，该液体组合物的温度可以在该范围内。

在将本发明的(a)成分、(b)成分、根据需要添加的(c)成分应用于水性系统时，可以是预先制造以适合接触的浓度含有这些成分的组合物，并使用所制造的组合物；也可以是制造以高浓度含有这些成分的组合物，并使用将其用水稀释而成的组合物。此外，也可以是：将(a)成分、(b)成分、根据需要添加的(c)成分单独或预混而得到的产物溶解在水性系统中流通、循环或滞留的水中来使用。也可以根据其需要调整pH。对于(a)成分、(b)成分及(c)成分而言，根据化合物的不同而可以以液体、固体或水溶液等形态供给，然而，在使用上述液体组合物的情况下，从该组合物的液体稳定性的观点出发，优选在即将应用于水性系统之前制造该组合物。此外，也优选将本发明的(a)成分、(b)成分、根据需要添加的(c)成分溶解于在水性系统中流通、循环或滞留的水中，从而使这些成分与生物膜接触。

本发明发现了羟基自由基生成能力为0.15以上的液体在生物膜的去除效果上优异。作为其中的一个方式，这可以成为将(a)成分、(b)成分、可选的(c)成分组合而形成与生物膜接触的液体时的指标。

此外，本发明中使用的规定的液体也可以作为生物膜的去除剂发挥功能。

本发明中使用的羟基自由基生成能力为0.15以上的液体优选不含有或实质上不含有与类芬顿反应相关的金属离子，具体而言，选自铁、钪、钛、钒、铬、锰、钴、镍、铜中的金属的离子，进一步优选不含有或实质上不含有金属离子。在此，实质上不含有上述金属离子是指，即使含有上述金属离子，其量也是极微量，是不会充分产生类芬顿反应的状态。

作为其中的一个方式，本发明提供一种生物膜去除用液体的选择方法，其中，包括下述步骤：将(a)成分、(b)成分、以及可选的(c)成分与水混合而制备液体组合物；通过上述测定方法测定该液体组合物的羟基自由基生成能力；从所测定的液体组合物中选择羟基自由基生成能力为0.15以上的液体组合物作为暴露形成于水性系统的生物膜的液体。

作为其中的一个方式，本发明提供一种去除生物膜的方法，其中，包括下述步骤：将(a)成分、(b)成分、以及可选的(c)成分与水混合而制备液体组合物；利用所述测定方法测定该液体组合物的羟基自由基生成能力；从所测定的液体组合物中选择羟基自由基生成能力为0.15以上的液体组合物；将形成于水性系统的生物膜暴露于所选择的所述液体中。

作为其中的一个方式，本发明提供一种去除生物膜的方法，其中，包括下述步骤：将(a)成分、(b)成分、以及可选的(c)成分与水混合而制备液体组合物；利用所述测定方法测定该液体组合物的羟基自由基生成能力；从所测定的液体组合物中选择羟基自由基生成能力为0.15以上的液体组合物；以及，使所选择的所述液体组合物与形成于水性系统的生物膜接触。

在这些方式中，可以适当应用本发明的去除生物膜的方法中所述的事项。例如，这些方式中的(a)成分、(b)成分、(c)成分的具体例或优选方式与本发明的去除生物膜的方法相同。

实施例

<试验例1～12>

作为将形成于水性系统的生物膜暴露的液体，制备使用表1所示的成分的液体组合物，进行下述试验。此外，利用本文所述的方法测定表1的液体组合物的羟基自由基生成能力。将结果示于表1中。需要说明的是，表1的组合物的pH是使用10mM醋酸缓冲液进行调节的，然后，以各成分成为规定的浓度的方式制备。此外，表1的组合物的剩余部分为水。

[生物膜去除试验(水冷塔模型)]

(1)生物膜的制作

在生物膜制作中，使用了使用具有100mL容量的培养槽的环形反应器(ART科学公司制)的水性系统模型。在环形反应器的培养槽中，设置有以每分钟160转的速度旋转的圆筒形的旋转体，在该旋转体上预先安装有试验片(SUS304)。将从化工厂的用于冷却反应槽设备的水冷式水冷塔采集的冷却水供给到环形反应器培养槽(维持在30℃)，培养3周，在试验片上形成生物膜。

(2)生物膜去除试验

在添加有以表1的浓度含有表1的成分的液体组合物或对照组(超纯水)5mL的6孔板的各孔中，浸渍形成有生物膜的试验片，在30℃、60rpm下振荡16小时。用0.1％结晶紫将各试验片染色后，用超纯水洗涤，用1mL的乙醇提取染色液，测定吸光度(OD570)。基于测定的OD570，按照下述式测定生物膜去除率。需要说明的是，空白是指乙醇的OD570。

生物膜去除率(％)＝{(对照组OD570-空白OD570)-(试验例的OD570-空白OD570)}×100/(对照组OD570-空白OD570)

需要说明的是，本试验中的生物膜去除率的值越大，效果越高；本试验中的生物膜去除率的5％的差异可以被识别为具有显著性差异，10％的差可以被识别为具有更明确的差异。

[表1]

在利用外力将生物膜去除的情况下，例如，在使用拖把、抹布等通过擦拭去除生物膜的情况下，当基于该评价的生物膜去除率为33％以上时，则充分表现出效果。在外力较小的情况下，例如，在通过表1的组合物的流通、循环等而去除生物膜的情况下，当生物膜去除率为40％以上时，则能够充分地去除生物膜，所以更优选。

Claims

1.一种去除生物膜的方法，其中，

将在水性系统中形成的生物膜暴露于通过下述羟基自由基的量的测定方法得到的羟基自由基生成能力为0.15以上的液体中，

所述液体的pH为3.0以上且6.5以下，

羟基自由基的量的测定方法如下：

在作为羟基自由基的量的测定对象的液体中，以最终浓度成为50μM的方式添加氧化氢氧化铁、且以最终浓度成为5％体积比的方式添加5,5-二甲基-1-吡咯啉N-氧化物DMPO，在10分钟后测定电子自旋共振装置ESR的信号强度值；

通过反应生成的羟基自由基被DMPO捕捉而成为自旋加合物；

ESR使用KEYCOM株式会社制ESR装置ESR-X10SA和Flash Point有限公司制石英平板电池RFIC-7，在下述条件下进行测定；

作为内部标准，将KEYCOM株式会社制用于型号为MG01的ESR系统的Mn标记的刻度设置为13.5来予以使用，

·频率：9.50321GHz

·Reson.MF：330.3mT

·扫描宽度：16mT

·模型宽度：0.5mT

·ADC增益：1

·振幅增益：10

·扫描时间：30sec

·时间常数：300ms

·平均值：1

·MW功率：0

·移动平均值：5

·多重累计：0。

2.根据权利要求1所述的去除生物膜的方法，其中，

所述液体的羟基自由基生成能力为0.20以上且20以下。

3.根据权利要求1或2所述的去除生物膜的方法，其中，

所述液体的羟基自由基生成能力为0.3以上且15以下。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的去除生物膜的方法，其中，

所述液体的羟基自由基生成能力为0.4以上且10以下。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的去除生物膜的方法，其中，

所述液体的羟基自由基生成能力为0.8以上且7以下。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的去除生物膜的方法，其中，

所述液体的羟基自由基生成能力为3.4以上且6以下。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的去除生物膜的方法，其中，

羟基自由基生成能力是基于类芬顿反应的羟基自由基生成能力。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的去除生物膜的方法，其中，

所述液体的pH为3.5以上且6.5以下。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的去除生物膜的方法，其中，

所述液体是含有下述(a)成分、(b)成分及水的液体组合物，

(a)具有羟基自由基生成能力的化合物，

(b)还原剂。

10.根据权利要求9所述的去除生物膜的方法，其中，

所述液体进一步含有下述(c)成分，

(c)第一解离常数pKa1为1.2以上且4.6以下的一元或二元的有机酸或其盐。

11.根据权利要求10所述的去除生物膜的方法，其中，

(c)成分为选自丙二酸、苹果酸、3-羟基丙酸、琥珀酸、乳酸、酒石酸、乙醇酸、马来酸、富马酸、葡萄糖酸、及它们的盐中的1种以上的有机酸或其盐。

12.根据权利要求9～11中任一项所述的去除生物膜的方法，其中，

(a)成分为选自过氧化氢、过碳酸盐和有机过氧酸中的1种以上的化合物，

(b)成分为抗坏血酸或其盐。

13.根据权利要求1～12中任一项所述的去除生物膜的方法，其中，

将所述生物膜暴露于所述液体中5分钟以上。

14.根据权利要求1～13中任一项所述的去除生物膜的方法，其中，

将所述生物膜暴露于所述液体中10分钟以上且48小时以下。

15.根据权利要求1～14中任一项所述的去除生物膜的方法，其中，

水性系统为具备水冷式水冷塔的冷却系统。

16.根据权利要求1～15中任一项所述的去除生物膜的方法，其中，

水性系统包含水的流通路径和/或水的贮存槽。