KR20230137543A - Stabilized halogen-based oxidizing agent composition for sterilization of microorganisms and inhibition and removal of biofilm in aqueous systems, and method for preparing and using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수성 시스템에서 미생물 살균과 바이오필름 생성 억제 및 제거를 위한 안정화된 할로겐계 산화제 조성물과 이의 제조방법 및 사용 방법 관한 것이다. 보다 구체적으로는 수성 시스템에서 미생물 살균, 바이오필름 생성 억제 및 제거가 가능하고, 수질환경이 상이한 수성 시스템에서의 범용적인 적용이 가능하고, 역삼투막 또는 미세 다공성 여과 막을 사용하는 여과 시스템에서 막 손상 없이 막힘 현상을 효과적으로 제어하여 세정 주기의 간격을 늘릴 수 있으며, 인체에 유해한 공해 유발을 최소화할 수 있는 안정화된 할로겐계 산화제 조성물과, 이의 제조방법 및 사용 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a stabilized halogen-based oxidizing agent composition for sterilizing microorganisms and inhibiting and removing biofilm formation in an aqueous system, and a method of making and using the same. More specifically, it is possible to sterilize microorganisms, suppress and remove biofilm formation in aqueous systems, allow universal application in aqueous systems with different water environments, and prevent clogging without damaging the membrane in filtration systems using reverse osmosis membranes or microporous filtration membranes. It relates to a stabilized halogen-based oxidizing agent composition that can effectively control the phenomenon, increase the interval between cleaning cycles, and minimize the occurrence of pollution harmful to the human body, and methods of manufacturing and using the same.
본 발명에서 수성 시스템(aqueous system)이라 함은 수 처리 시스템을 포함하는 것으로, 대량의 물을 저장 또는 사용하거나 처리하는 모든 시스템을 의미하며, 구체적으로는, 건물의 냉각탑, 상수도 시스템, 수영장, 공업용수 시스템, 수축열 시스템(water thermal storage system), 순수(純水) 제조 시스템, 폐수처리 시스템, 열교환기 등의 냉각 시스템, 제지공정 시스템, 및 여과 시스템 등을 들 수 있다. In the present invention, an aqueous system includes a water treatment system and refers to any system that stores, uses, or processes large amounts of water, specifically, building cooling towers, water supply systems, swimming pools, and industrial water systems. Examples include water systems, water thermal storage systems, pure water production systems, wastewater treatment systems, cooling systems such as heat exchangers, papermaking process systems, and filtration systems.
수성 시스템에서 가장 문제가 되는 것 중의 하나는 박테리아, 진균, 조류(藻類) 등의 미생물에 의한 오염이다. 수성 시스템에서 이러한 미생물이 과도하게 증식하면, 악취의 발생, 레지오넬라균 등과 같은 병원균 증식, 수질악화에 따른 냉각 공정의 열효율 저하, 바이오필름 생성 등에 의한 여과공정의 여과 시스템 열화, 제지 공정에서의 제품의 품질저하 등의 많은 문제를 야기 시킨다. One of the biggest problems in aqueous systems is contamination by microorganisms such as bacteria, fungi, and algae. If these microorganisms proliferate excessively in an aqueous system, bad odors may occur, pathogens such as Legionella may proliferate, thermal efficiency of the cooling process will decrease due to water quality deterioration, filtration system deterioration in the filtration process may occur due to biofilm formation, etc., and product damage in the papermaking process may occur. It causes many problems such as quality deterioration.
종래 수성 시스템에서 미생물에 의한 오염을 방지 및 제거하기 위하여 다양한 방법들이 적용되어 왔는데, 이들은 크게 비산화성(非酸化性) 살균제를 사용하는 방법과 산화성(酸化性) 살균제를 사용하는 방법으로 구분될 수 있다. Various methods have been applied to prevent and remove contamination by microorganisms in conventional aqueous systems. These can be broadly divided into methods using non-oxidizing disinfectants and methods using oxidizing disinfectants. there is.
비산화성 살균제는 미생물의 특정세포만을 선택적으로 반응하여 미생물의 신진대사 등을 억제하여 살균시키는 화학제를 의미하며, 대표적인 것으로 이소티아졸론, 그루타알데히드, 4급 암모늄계 및 폴리헥사메틸렌 구아니딘 등을 들 수 있다. 비산화성 살균제는 특정 미생물에 대해 선택적으로 적용되는 특성상 범용성이 낮으며, 또한 장기간 사용 시 미생물들이 살균제에 대한 내성을 갖게 되므로 주기적으로 살균제 종류를 변경해야 하는 번거로움이 있다. 이러한 이유로 비산화성 살균제는 제한적으로 사용되고 있다. Non-oxidizing disinfectants refer to chemical agents that selectively react with specific cells of microorganisms and sterilize them by inhibiting their metabolism. Representative examples include isothiazolone, glutaraldehyde, quaternary ammonium, and polyhexamethylene guanidine. I can hear it. Non-oxidizing disinfectants have low versatility due to their selective application to specific microorganisms, and when used for a long period of time, microorganisms develop resistance to the disinfectant, causing the inconvenience of having to periodically change the type of disinfectant. For this reason, non-oxidizing disinfectants are of limited use.
산화성 살균제는 산화력을 이용하여 미생물의 세포 구성성분을 화학적으로 산화시켜 살균하는 화학제를 의미하는 것으로, 할로겐계 화학제, 특히 염소계 살균제가 이에 속한다. 대표적인 염소계 산화제인 차아염소산염 용액을 예로 들면, 차아염소산염 용액은 차아염소산과 차아염소산 이온으로 물에 용해되어 있으며, 산화력이 상대적으로 높은 차아염소산이 미생물에 대하여 우선적으로 살균작용을 수행한다. 차아염소산염 용액은 살균력이 높으며, 또한 가격이 비교적 저렴하기 때문에 산업계 전반에 널리 사용되고 있다. Oxidizing disinfectants refer to chemical agents that sterilize the cell components of microorganisms by chemically oxidizing them using oxidizing power. Halogen-based chemicals, especially chlorine-based disinfectants, belong to this class. Taking hypochlorite solution, a representative chlorine-based oxidizing agent, as an example, the hypochlorite solution consists of hypochlorous acid and hypochlorite ions dissolved in water, and hypochlorous acid, which has a relatively high oxidizing power, preferentially sterilizes microorganisms. Hypochlorite solutions have high sterilizing power and are relatively inexpensive, so they are widely used throughout the industry.
그러나 염소계 산화제는 높은 산화력으로 인해 발생되는 많은 문제점을 내포하고 있다. 차아염소산염을 예로 들면, 차아염소산염은 높은 산화력으로 인해 물속의 유기물과 반응하여 발암성을 갖는 소독 부산물을 생성할 수 있고, 금속으로 된 주변시설물을 쉽게 부식시킬 수 있으며, 또한 휘발성이 강하여 인체에 유해한 물질을 대기로 방출할 가능성이 크다. However, chlorine-based oxidizers have many problems arising from their high oxidizing power. Taking hypochlorite as an example, hypochlorite can react with organic matter in water due to its high oxidizing power to produce carcinogenic disinfection by-products, can easily corrode nearby metal facilities, and is also highly volatile, which is harmful to the human body. There is a high possibility of releasing substances into the atmosphere.
이러한 문제점으로 인해, 정부에서는 염소계 산화물 사용에 대한 많은 제한을 가하고 있으며, 특히 2023년부터는 일정 농도 이상의 염소계 산화제를 유독물로 지정하겠다는 고시가 발표되기도 하였다. 현재 관련 업계에서 염소계 산화물은 광범위하게 사용되고 있는 만큼, 이러한 발표로 인하여 염소계 산화제를 대체할 수 있는 물질의 개발이 시급히 요구되고 있다. Due to these problems, the government is imposing many restrictions on the use of chlorine-based oxides, and in particular, a notice was announced to designate chlorine-based oxidants above a certain concentration as toxic starting from 2023. As chlorine-based oxides are currently widely used in related industries, the development of materials that can replace chlorine-based oxidants is urgently required due to this announcement.
또한, 안정화되지 않은 할로겐계 산화제는 바이오필름 생성 억제 및 제거 효과가 미미하다. 그 이유는 높은 산화력으로 인해 산화반응이 빨리 일어나기 때문에, 바이오필름과 접촉할 때, 바이오필름의 표면에서의 산화반응에 대부분이 소모되고, 바이오필름의 내부로는 거의 침투하지 못하기 때문이다. 특히 여과 시스템에 있어 여과 막이나 공극의 계면에 부착된 부분에는 산화작용이 제대로 일어나지 않아, 바이오필름을 계면으로부터 탈락시키지 못한다. 할로겐계 산화제의 사용량을 대폭 늘리면 바이오필름 제거 효과를 얻을 수 있겠으나, 위에서 본 할로겐계 산화제 과량 사용 시 발생하는 문제점들로 인해, 사용량을 대폭 늘리는 것은 현실적으로 불가능하다. In addition, unstabilized halogen-based oxidants have little effect on inhibiting or removing biofilm. This is because the oxidation reaction occurs quickly due to the high oxidation power, so when it comes into contact with the biofilm, most of it is consumed in the oxidation reaction on the surface of the biofilm and hardly penetrates into the interior of the biofilm. In particular, in the filtration system, oxidation does not occur properly at the portion attached to the interface of the filtration membrane or pore, so the biofilm cannot be removed from the interface. A biofilm removal effect can be obtained by drastically increasing the amount of halogen-based oxidizing agent used, but due to the problems that occur when using excessive amounts of halogen-based oxidizing agent as seen above, it is realistically impossible to significantly increase the amount used.
종래 기술로서, 할로겐계 산화제를 안정화된 할로겐계 산화제로 제조하여 사용하는 방법이 있다. 염소계 산화제인 차아염소산염을 예로 들면, 이를 술판산으로 반응시켜 안정화된 차아염소산염, 즉 염소화 설파메이트(chlorosulfamate)로 제조하여 사용하는 방법이다. 안정화된 차아염소산염은 휘발성이 낮아 악취발생이 거의 없으며, 또한 해리도가 낮아 (산화력이 높은) 차아염소산이 매우 낮은 비율로 생성되므로, 기존의 차아염소산염이 내포하고 있는 많은 문제점을 해소할 수 있다. 그러나 이러한 안정화된 염소계 산화제는 살균 효과가 낮아, 그것만으로는 원하는 미생물 살균의 효과를 얻기 어렵다. As a prior art, there is a method of preparing and using a halogen-based oxidizing agent as a stabilized halogen-based oxidizing agent. Taking hypochlorite, a chlorine-based oxidizing agent, as an example, this method involves reacting it with sulphanic acid to produce stabilized hypochlorite, that is, chlorinated sulfamate (chlorosulfamate). Stabilized hypochlorite has low volatility and generates almost no odor, and also has a low degree of dissociation, so hypochlorous acid (with high oxidizing power) is produced at a very low rate, so it can solve many problems inherent in existing hypochlorite. However, these stabilized chlorine-based oxidizers have a low sterilization effect, and it is difficult to achieve the desired microbial sterilization effect with just them.
안정화된 할로겐계 산화제의 이러한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 2018. 10. 19.자로 등록된 한국 특허 제1911929호가 있다. 이 한국 특허는 앞서 본 안정화된 할로겐계 산화제의 문제점을 해결하기 위해, 해리 상수(dissociation constant)가 높은 안정화된 할로겐계 산화제와 해리 상수가 낮은 안정화된 할로겐계 산화제의 조합을 살균제로 사용하는 것을 제안한 것이다. 일예로서, 해리상수가 높은 안정화된 브롬계 산화제와 해리상수가 낮은 안정화된 염소계 산화제가 적정 비율로 혼합된 조성물을 살균제로 사용하는 것이다. 이와 같이 함으로써, 종래 염소계 산화제의 문제점을 해소하면서, 동시에 주어진 수성 시스템에서 요구되는 산화력(살균력)을 확보할 수 있도록 한 것이다. Proposed to solve these problems with stabilized halogen-based oxidants, there is Korean Patent No. 1911929, registered on October 19, 2018. This Korean patent proposes using a combination of a stabilized halogen-based oxidant with a high dissociation constant and a stabilized halogen-based oxidant with a low dissociation constant as a disinfectant in order to solve the problems with the stabilized halogen-based oxidizer seen previously. will be. As an example, a composition in which a stabilized bromine-based oxidant with a high dissociation constant and a stabilized chlorine-based oxidant with a low dissociation constant are mixed in an appropriate ratio is used as a disinfectant. By doing this, it is possible to solve the problems of the conventional chlorine-based oxidizing agent and at the same time secure the oxidizing power (sterilizing power) required for a given aqueous system.
상기 한국 특허는 안정화된 브롬계 산화제 대신에 브롬 이온을 안정화된 염소계 산화제와 혼합하여 사용하는 것도 함께 제안하였다. 그 이유는, 브롬 이온이 안정화된 염소계 산화제와 혼합되어 차아브롬산을 형성하므로, 안정화된 브롬계 산화제가 혼합되는 것과 동일한 효과를 얻을 수 있기 때문이다. The Korean patent also proposed using a mixture of bromine ions with a stabilized chlorine-based oxidizing agent instead of a stabilized bromine-based oxidizing agent. The reason is that bromine ions are mixed with a stabilized chlorine-based oxidizing agent to form hypobromic acid, so the same effect as mixing with a stabilized bromine-based oxidizing agent can be obtained.
본 출원의 발명자는 앞서 언급한 한국 특허 제1911929호의 공동 발명자이기도 하다. 본 발명자는 위 한국 특허 발명에 관련하여 연구를 계속하였는바, 상기 한국 특허의 발명이 바이오필름의 형성 억제나 제거에 대해서는 효과가 제한적이라는 점을 발견하였다. 즉, 상기 한국 특허 발명의 조성물 역시 바이오필름의 표면에서의 산화반응에 대부분이 소모되어, 바이오필름의 내부에서의 산화작용을 유도하지 못한다는 사실을 확인할 수 있었다. 특히, 역삼투막과 한외여과 시스템에 있어서, 여과 막이나 여과 공극 등의 계면으로부터 바이오필름의 탈락을 충분하게 유도하지 못하였다. The inventor of this application is also a co-inventor of the aforementioned Korean Patent No. 1911929. The present inventor continued research related to the above Korean patented invention and found that the effect of the above Korean patented invention on inhibiting or removing biofilm formation was limited. In other words, it was confirmed that the composition of the Korean patented invention was also mostly consumed in the oxidation reaction on the surface of the biofilm, and did not induce oxidation inside the biofilm. In particular, in reverse osmosis membranes and ultrafiltration systems, it was not possible to sufficiently induce the removal of biofilm from the interface of the filtration membrane or filtration pores.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 수성 시스템에서 미생물 살균과 바이오필름 생성 방지 및 제거를 효과적으로 행할 수 있는 할로겐계 산화제 조성물과 이의 제조방법 및 사용방법을 제공하는 것이다. The present invention was created to solve the above problems, and the purpose of the present invention is to provide a halogen-based oxidizing agent composition that can effectively sterilize microorganisms and prevent and remove biofilm formation in an aqueous system, as well as a method of producing and using the same. It is done.
본 발명의 다른 목적은 수성 시스템에 있어 공해를 유발을 최소화 하면서 미생물을 효과적으로 제어 할 수 있는 할로겐계 산화제 조성물을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a halogen-based oxidizing agent composition that can effectively control microorganisms while minimizing pollution in aqueous systems.
본 발명의 또 다른 목적은 수성 시스템의 주어진 pH 상태에 따라 효과적으로 대응할 수 있는 할로겐계 산화제 조성물을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a halogen-based oxidizing agent composition that can effectively respond to a given pH condition of an aqueous system.
본 발명의 또 다른 목적은 여과시스템을 포함하는 수성 시스템에 있어 여과막을 손상하지 않으면서 여과시스템의 세정주기 간격을 늘릴 수 있는 할로겐계 산화제 조성물을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a halogen-based oxidizing agent composition that can increase the cleaning cycle interval of an aqueous system including a filtration system without damaging the filtration membrane.
본 발명의 또 다른 목적은 대부분의 수성 시스템에 범용적으로 적용될 수 있는 할로겐계 산화제 조성물을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a halogen-based oxidizing agent composition that can be universally applied to most aqueous systems.
상기 효과를 달성하기 위한 본 발명은, 안정화된 염소계 산화제와 안정화된 브롬계 산화제 및 브롬 이온 공급원이 혼합된 조성물이다. The present invention for achieving the above effect is a composition in which a stabilized chlorine-based oxidant, a stabilized bromine-based oxidant, and a bromine ion source are mixed.
상기 안정화된 염소계 산화제는 클로로설파메이트(chlorosulfamate), 염소화 5,5-디알킬하이덴토인(chlorinated 5,5-dialkyl hydantoin), 염소화 아릴설폰아미드 (chlorinated arylsulfonamide), 염소화 석신이미드 (chlorinated succinimide), 염소화 그루코릴 (chlorinated glycoril), 염소화 시안누르산 (chlorinated cyanuric acid), 브로모 클로로디메칠하이덴토인 BCDMH(1-bromo-3-chloro-5,5-dimethylhydantoin)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. The stabilized chlorine-based oxidizing agent includes chlorosulfamate, chlorinated 5,5-dialkyl hydantoin, chlorinated arylsulfonamide, chlorinated succinimide, One or two or more selected from the group consisting of chlorinated glycoril, chlorinated cyanuric acid, and bromochlorodimethylhydantoin BCDMH (1-bromo-3-chloro-5,5-dimethylhydantoin) It may be a mixture.
상기 안정화된 브롬계 산화제는 브로모설파메이트(bromosulfamate), 디브로모디메틸하이덴토인 (1,3-dibromo-5,5- dimethyl hydantoin)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 있다. The stabilized brominated oxidizing agent may be one or a mixture of two or more selected from the group consisting of bromosulfamate and 1,3-dibromo-5,5-dimethyl hydantoin.
상기 브롬이온 공급원은 브로마이드(bromide) 이온으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. The bromide ion source may be one or two or more selected from the group consisting of bromide ions, or a mixture thereof.
상기 조성물에 있어서 혼합비율은 (a) 안정화된 염소계 산화제 : 1~20 중량 %, (b) 안정화된 브롬계 산화제 : 1~20 중량 %, (c)브롬 이온 공급원 : 1~15 중량% 이고, 잔부는 물로 구성될 수 있다. The mixing ratio in the composition is (a) stabilized chlorine-based oxidizing agent: 1 to 20% by weight, (b) stabilized bromine-based oxidizing agent: 1 to 20% by weight, (c) bromine ion source: 1 to 15% by weight, The balance may consist of water.
안정화된 염소계 산화제는 해리도가 낮은 반면에, 안정화된 브롬계 산화제는 해리도가 높다. 그리고 브롬이온은 안정화된 염소계 산화제에서 해리되는 차아염소산을 소모시켜, 결과적으로 안정화된 염소계 산화제의 해리도를 높이는 역할도 한다. Stabilized chlorine-based oxidants have a low degree of dissociation, while stabilized bromine-based oxidants have a high degree of dissociation. In addition, bromide ions consume hypochlorous acid that dissociates from the stabilized chlorine-based oxidizing agent, which ultimately serves to increase the degree of dissociation of the stabilized chlorine-based oxidizing agent.
본 발명에서 안정화된 염소계 산화제와 안정화된 브롬계 산화제의 혼합비를 각각 1-20 중량%로 한 것은, 이들 산화제가 1 중량% 이하로 하는 경우에는 이들 성분을 혼합함으로써 얻는 이점이 없으며, 20 중량% 이하로 한 것은, 20 중량% 이상이 되면, 제조된 제품의 불안정성을 초래하기 때문이다. In the present invention, the mixing ratio of the stabilized chlorine-based oxidizing agent and the stabilized bromine-based oxidizing agent is set to 1-20% by weight, respectively. If the oxidizing agent is less than 1% by weight, there is no advantage obtained by mixing these components, and the mixing ratio of the stabilized chlorine-based oxidizing agent and the stabilized bromine-based oxidizing agent is 1-20% by weight. The reason it is set below is because if it exceeds 20% by weight, it causes instability in the manufactured product.
한편, 본 발명에서 브롬 이온 공급원은 1-15중량%로 투입되는데, 그 이유는 브롬이온은 안정화된 염소에서 해리되는 차아염소산과의 반응으로 차아브롬산을 형성하기 때문으로 안정화된 염소의 몰 비보다 클 수 없기 때문이다. Meanwhile, in the present invention, the bromide ion source is added at 1-15% by weight, because bromide ions form hypochlorous acid through a reaction with hypochlorous acid that dissociates from stabilized chlorine, so the molar ratio of stabilized chlorine is Because it can't be bigger than that.
본 발명의 조성물은 함유된 브롬 이온 공급원이 미반응 상태로 유지되어야 하기 때문에, 조성물의 pH를 12 이상으로 유지하여야 한다. Since the bromine ion source contained in the composition of the present invention must be maintained in an unreacted state, the pH of the composition must be maintained at 12 or higher.
한편, 본 발명은 일예로서, 상기 조성물의 사용방법으로, 상기 조성물을 염소를 기준으로 처리 수에서 유리 할로겐 농도가 5.0 ppm 이하가 되도록 투입하는 방법일 수 있다. 그리고 염소를 기준으로 처리 수에서 결합 할로겐 농도가 100 ppm이하가 되도록 투입하는 방법일 수 있다. Meanwhile, the present invention is an example of a method of using the composition, which may be a method of adding the composition so that the free halogen concentration in the treated water is 5.0 ppm or less based on chlorine. Also, based on chlorine, the combined halogen concentration in the treated water may be added to be 100 ppm or less.
본 발명에 있어서 산화력이 높은 유리 할로겐 농도는 5.0 ppm이내가 바람직하다. 그리고 주변 환경과 수성시스템 특성에 따라 간헐적 또는 부정기적으로 초과할 수 도 있지만, 연속적으로 5.0 ppm을 초과하여 사용 시에는 금속의 부식, 미생물뿐만 아니라 각종 유기물품의 산화 등 주변 환경에 심각한 환경장해를 초래할 수 있다. 결합 할로겐 농도는 상기 조성물을 수성시스템에 투입 후 총 할로겐 농도에서 수성시스템의 미생물을 포함한 유기물과 반응한 후 잔존하는 유리 할로겐 농도를 제외하면 확인할 수 있으며 해리도가 낮은 안정화된 염소를 기준으로 유리 할로겐 기준의 20배 즉 100 ppm이내가 바람직하다. In the present invention, the concentration of free halogen with high oxidizing power is preferably within 5.0 ppm. Although it may be exceeded intermittently or irregularly depending on the surrounding environment and the characteristics of the water-based system, if used continuously in excess of 5.0 ppm, serious environmental hazards may occur in the surrounding environment, such as corrosion of metals and oxidation of not only microorganisms but also various organic materials. It can result. The combined halogen concentration can be determined by subtracting the free halogen concentration remaining after reacting with organic matter, including microorganisms in the aqueous system, from the total halogen concentration after adding the composition to the aqueous system. The free halogen concentration is based on stabilized chlorine with a low degree of dissociation. It is desirable to be within 20 times of , that is, within 100 ppm.
상기 안정화된 염소계 산화제와 상기 안정화된 브롬계 산화제의 몰 비는 20:1~ 1:20이고, 상기 안정화된 할로겐(안정화된 염소계 산화제와 상기 안정화된 브롬계 산화제의 합)과 브롬이온 공급원과의 몰 비는 20:1~ 1:2로 구성될 수 있다. 그 이유는 위에서 본 각 구성 산화제의 중량비를 한정한 이유와 같다. The molar ratio of the stabilized chlorine-based oxidizing agent and the stabilized bromine-based oxidizing agent is 20:1 to 1:20, and the stabilized halogen (sum of the stabilized chlorine-based oxidizing agent and the stabilized bromine-based oxidizing agent) and the bromine ion source The molar ratio may range from 20:1 to 1:2. The reason is the same as the reason for limiting the weight ratio of each constituent oxidizing agent seen above.
본 발명의 조성물은 시스템은 깨끗하고 미생물은 비교적 적으나 폴리아미드와 같은 유리 할로겐에 취약한 소재로 구성된 공정에서는 유리 할로겐 농도를 0.5 ppm 이하로 조정하는 것이 바람직하며 이를 위하여 안정화된 염소와 브롬 이온을 주요성분으로 하되 시스템에 인입되는 미생물 살균을 위한 최소한의 안정화된 브롬 구성비로 조성할 수 있다. The composition of the present invention has a clean system and relatively few microorganisms, but in a process composed of materials vulnerable to free halogens such as polyamide, it is desirable to adjust the free halogen concentration to 0.5 ppm or less. To this end, stabilized chlorine and bromine ions are used as the main components. It can be composed of a minimum stabilized bromine composition ratio to sterilize microorganisms entering the system.
순수 제조 뿐 만아니라 폐수재활용수에 사용되는 한외여과막(UF), 막생물반응기(MBR)등에 사용되는 다공성막을 갖는 공정에 사용되는 소재는 유리 할로겐에 대한 내산화력이 매우 높으나, 유리 할로겐 농도 5 ppm 이내로 사용하는 것이 주변환경에 대한 영향을 최소화 될 수 있다.Materials used in processes with porous membranes used not only in pure water production but also in ultrafiltration membranes (UF) and membrane bioreactors (MBR) used for wastewater recycling have very high oxidation resistance to free halogens, but the free halogen concentration is 5 ppm. Using it within a range can minimize the impact on the surrounding environment.
또한 냉각수 공정에서는 상기와 달리 대부분의 경우에는 pH 8이상으로 운전되고 있으므로 안정화된 브롬에 의한 차아브롬산 해리 뿐 만아니라 안정화된 염소에서 해리되는 차아염소산과 브롬이온에 의한 차아브롬산 생성과 같이 차아브롬산 역할이 중요하다. 이 경우에도 유리 할로겐 농도를 2ppm 이내로 사용하는 것이 바람직하나 바이오필름의 제거를 위하여서는 총 할로겐 농도를 유리 할로겐 농도보다 0.1 ppm이상 유지시켜 바이오필름에 안정화된 염소와 브롬이온이 침투될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. In addition, unlike the above, in the cooling water process, in most cases, it is operated at pH 8 or higher, so not only hypochlorous acid is dissociated by stabilized bromine, but also hypochlorous acid is produced by hypochlorous acid and bromide ions dissociated from stabilized chlorine. The role of bromate is important. In this case as well, it is preferable to use the free halogen concentration within 2 ppm, but in order to remove the biofilm, it is advisable to maintain the total halogen concentration at 0.1 ppm or more than the free halogen concentration to allow stabilized chlorine and bromide ions to penetrate into the biofilm. desirable.
염소계 산화제와 브롬계 산화제는 pH 상태에 따라 해리 정도가 달라진다. 아래 참고도는 pH 상태에 따라 변화하는 차아염소산염과 차아브롬산염의 해리도를 보여주는 것이다. The degree of dissociation of chlorine-based oxidants and bromine-based oxidants varies depending on the pH state. The reference chart below shows the degree of dissociation of hypochlorite and hypobromite that changes depending on pH status.
[참고도] [Reference diagram]
참고도에서 보듯이, pH가 낮으면 차아염소산 비율이 높아지고 pH가 높으면 차아염소산 이온 비율이 높아진다. 예를 들면 차아염소산은 pH 7.5에서 산화력이 높은 차아염소산과 산화력이 낮은 차아염소산 이온이 절반이 공존하나, pH가 증가하면 차아염소산 이온의 비율이 현저하게 증가하게 된다. 이와 비교하여 차아브롬산의 경우에는 pH 8.5에서 차아브롬산과 차아브롬산 이온의 비율이 같아지는 것을 알 수 있다. 따라서 pH가 높은 경우에는 차아염소산보다 차아브롬산을 생성시키는 것이 효과적으로 미생물을 제거할 수 있음을 보여주고 있다. As shown in the reference diagram, when pH is low, the hypochlorous acid ratio increases, and when pH is high, the hypochlorite ion ratio increases. For example, at pH 7.5, hypochlorous acid with high oxidizing power and half of hypochlorous acid ions with low oxidizing power coexist, but as pH increases, the ratio of hypochlorous acid ions increases significantly. In comparison, in the case of hypobromic acid, it can be seen that the ratio of hypobromic acid and hypobromous acid ions becomes the same at pH 8.5. Therefore, when the pH is high, it is shown that generating hypobromic acid rather than hypochlorous acid can effectively remove microorganisms.
차아염소산염과 차아브롬산염의 특성이 이와 같으므로, 주어진 수성 시스템의 특성, 특히 pH를 고려하여, 안정화된 염소계 산화제와 안정화된 브롬계 산화제를 적정 비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. Since the characteristics of hypochlorite and hypobromite are the same, it is desirable to mix and use a stabilized chlorine-based oxidizing agent and a stabilized bromine-based oxidizing agent in an appropriate ratio, taking into account the characteristics of a given aqueous system, especially pH.
본 발명의 조성물은 대부분의 수성 시스템에 범용적으로 적용될 수 있는 것으로, 특히, 한외여과 막(UF), 막 생물 반응기(MBR), 정밀 여과(Nano Filter, Micro filter)과 같은 미세 다공성 막을 갖는 공정에 효과적으로 적용될 수 있다.The composition of the present invention can be universally applied to most aqueous systems, especially processes with microporous membranes such as ultrafiltration membranes (UF), membrane bioreactors (MBR), and microfiltration (Nano Filter, Micro filter). can be applied effectively.
본 발명의 할로겐계 산화제 조성물은 수성 시스템에서 미생물 살균, 바이오필름 생성 억제 및 제거가 가능하고, 수질환경이 상이한 수성 시스템에서의 범용적인 적용이 가능하고, 미세 다공성 여과 막을 사용하는 여과 시스템에서 여과 막 손상 없이 막힘 현상을 효과적으로 제어하여 세정 주기의 간격을 늘릴 수 있으며, 인체에 유해한 공해 유발을 최소화할 수 있는 유용한 것이다. The halogen-based oxidizing agent composition of the present invention is capable of sterilizing microorganisms, suppressing and removing biofilms in aqueous systems, and can be universally applied in aqueous systems with different water quality environments, and can be used as a filtration membrane in filtration systems using microporous filtration membranes. It is useful in that it can effectively control clogging without causing damage, increasing the interval between cleaning cycles, and minimizing harmful pollution to the human body.
수성 시스템에 있어 박테리아는 현탁 상태(플랑크톤 식 부유 형태)로도 존재하지만, 기벽에 부착하게 되면 부착상태(sessile)형태의 바이오필름을 형성한다. 바이오필름은 미생물이 자생적으로 만든 EPS(Extracelluar Polymeric Substances)라는 접착성 고분자에 의하여 뭉쳐진 미생물군집의 형성된 생물막이다. In aqueous systems, bacteria exist in suspension (planktonic form), but when they attach to the air wall, they form a sessile biofilm. Biofilm is a biofilm formed by a microbial community held together by adhesive polymers called EPS (Extracelluar Polymeric Substances), which are naturally produced by microorganisms.
바이오필름 네트워크에서 박테리아 세포는 개별적이기보다는 집단적인 생존 시스템을 통해 작동되며, 바이오필름 내에 존재하는 세포에게 영양분과 물을 공급하는 채널을 만든다. 박테리아는 일종의 보호 메커니즘으로서, 환경에 대비해 더 나은 생존전략으로서 바이오필름을 생성하기 때문에, 바이오필름 안에 있는 세포들은 일반적으로 적용되고 있는 세정이나 살균 프로세스에 강한 저항력을 갖는다. 수성 시스템에서 미생물 살균을 위해, 예를 들어, 차아염소산염을 투입하는 경우, 차아염소산의 높은 산화력에도 불구하고, 바이오필름의 내부로 침투하지 못하는 것도, 이러한 바이오필름의 방어 기능이 작동하기 때문이라 할 수 있다. In a biofilm network, bacterial cells operate through a collective survival system rather than individually, creating channels that supply nutrients and water to cells within the biofilm. Because bacteria create biofilms as a kind of protection mechanism and as a better survival strategy against the environment, the cells within biofilms are highly resistant to commonly applied cleaning and disinfection processes. For example, when hypochlorite is added to sterilize microorganisms in an aqueous system, it is unable to penetrate into the biofilm despite its high oxidizing power, which may be due to the biofilm's defense function operating. You can.
본 발명은 이와 같은 바이오필름의 방어 기능이 작동하는 것을 회피하기 위하여, 산화력이 낮은 (반응성이 낮은) 할로겐계 물질로 하여금 바이오필름 내부로 침투하게 하고, 그 침투된 할로겐계 물질이 타 할로겐 물질과 결합하여 산화력이 높은 할로겐계 산화제가 되어, 바이오필름 내부의 박테리아를 살균하거나 또는 계면으로부터 바이오필름을 탈락시키도록 하는 것이다. In order to avoid the defense function of the biofilm from operating, the present invention allows a halogen-based material with low oxidizing power (low reactivity) to penetrate into the biofilm, and the infiltrated halogen-based material is combined with other halogen materials. When combined, it becomes a halogen-based oxidizing agent with high oxidizing power, which sterilizes bacteria inside the biofilm or causes the biofilm to fall off from the interface.
본 발명의 할로겐계 산화제 조성물은 안정화된 염소계 산화제와 안정화된 브롬계 산화제 및 브롬 이온 공급원이 혼합된 조성물로서, 이를 pH 12 이상의 조건에 보관하면, 브롬이온은 미반응 상태로 유지된다. The halogen-based oxidizing agent composition of the present invention is a composition in which a stabilized chlorine-based oxidizing agent, a stabilized bromine-based oxidizing agent, and a bromine ion source are mixed, and when stored under conditions of pH 12 or higher, bromine ions are maintained in an unreacted state.
이러한 상태의 본 발명의 조성물이 수성 시스템에 투입되면, 안정화된 염소의 낮은 해리도로 인하여, 투입된 브롬이온은 미반응 상태로 수성 시스템 전체에 걸쳐 분산되고, 특히 바이오필름의 내부 또는 계면까지 침투할 수 있게 된다. 그리고 바이오필름의 내부나 계면에 침투한 안정화된 염소계 산화제에서 해리되는 차아염소산와 반응하여 산화력이 높은 차아브롬산으로 변한다. 차아브롬산은 바이오필름과 계면의 밀착하게 하는 EPS를 산화시켜 부착되는 힘을 약하게 하여 바이오 필름을 계면에서 분리시킬 수 있게 된다. When the composition of the present invention in this state is introduced into an aqueous system, due to the low degree of dissociation of stabilized chlorine, the introduced bromide ions are dispersed throughout the aqueous system in an unreacted state, and may especially penetrate into the interior or interface of the biofilm. There will be. Then, it reacts with hypochlorous acid that dissociates from the stabilized chlorine-based oxidant that has penetrated into the interior or interface of the biofilm and changes into hypobromic acid with high oxidizing power. Hypobromous acid oxidizes EPS, which brings the biofilm into close contact with the interface, weakening the adhesion force, allowing the biofilm to separate from the interface.
본 발명의 제조방법은, 일예로서, 다음의 공정을 포함하는 것이다. As an example, the manufacturing method of the present invention includes the following steps.
제1 공정 : 물에 알칼리화합물 및 술팜산(sulfamic acid)을 투입하여 용액 1을 제조하는 공정; 1st process: preparing solution 1 by adding an alkaline compound and sulfamic acid to water;
제2 공정 : NaOCl 액에 브롬이온 공급원을 투입하여 용해시켜 용액 2를 제조하는 공정; Second process: A process of preparing solution 2 by adding and dissolving a bromine ion source in NaOCl liquid;
제3 공정 : 상기 용액 1에 용액 2를 혼합하여 용액 3을 제조하는 공정; 및 Third process: preparing solution 3 by mixing solution 2 with solution 1; and
제4 공정 : 상기 용액 3에 브롬이온 공급원을 투입하여 용해 및 혼합하는 공정. Fourth process: A process of dissolving and mixing a bromine ion source into solution 3.
상기 공정들에서 알칼리화합물은 수산화나트륨 또는 수산화칼륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 수 일 수 있고, 브롬이온 공급원은 NaBr일 수 있다. In the above processes, the alkaline compound may be one or a mixture of two or more selected from the group consisting of sodium hydroxide or potassium hydroxide, and the bromide ion source may be NaBr.
본 발명의 제조방법에 관하여 화학반응을 이온 반응을 중심으로 예를 들어 설명하면 다음과 같다. Regarding the manufacturing method of the present invention, the chemical reaction will be explained with an example focusing on the ionic reaction as follows.
식(1) : Equation (1):
NH2SO3H + Na++ OH- → NH2SO3 -+ Na++H2O NH 2 SO 3 H + Na + + OH - → NH 2 SO 3 - + Na + +H 2 O
식(2) : Equation (2):
HOCl + Br- x → HOCl(1-x)+ HOBrX+ Cl- x HOCl + Br - x → HOCl (1-x) + HOBr
식(3) : Equation (3):
NH2SO3 -+ HOCl(1-x)+ HOBrx → NHBrSO3 - x+ NHClSO3 - (1-X) NH 2 SO 3 - + HOCl (1-x) + HOBr x → NHBrSO 3 - x + NHClSO 3 - (1-X)
식(4) : Equation (4):
NHBrSO3 - x+ NHClSO3 - (1-x)+Br- y → NHBrSO3 - x+ NHClSO3 - (1-x)+ Br- y NHBrSO 3 - x + NHClSO 3 - (1-x) +Br - y → NHBrSO 3 - x + NHClSO 3 - (1-x) + Br - y
(위 식들에서 X= 0.01~0.99, Y=0.01~1) (In the above equations, X= 0.01~0.99, Y=0.01~1)
식(1)은 술팜산과 가성소다 용액과의 용해/중화 공정을 보여주는 것이다. 이 공정에서 가성소다는 슬팜산과 화학적 반응을 일으키는 것은 아니고, 슬팜산을 용해/중화하는 역할을 한다. 가성소다가 고체나 고농도의 경우에는 물과 혼합할 경우에는 용해열이 발생되므로 냉각공정이 필요하다. 술팜산을 상기용액에 투입 시에도 산-알카리 중화공정으로 발열이 수반되므로 냉각이 필요하다. 이 반응과정에서 용액의 온도는 알카리 용액에서 술팜산의 안정성을 위하여 40℃ 이내로 냉각하는 것이 바람직하다. 가성소다와 술팜산의 중화를 위하여서는 몰비가 1:1이상이면 가능하나, pH 3에서 pH 12까지는 매우 가파른 중화적정 곡선이므로 중화공정 이후 최소 pH 12이상이 될 수 있는 가성소다와 술팜산의 투입비율이 요구된다. Equation (1) shows the dissolution/neutralization process of sulfamic acid and caustic soda solution. In this process, caustic soda does not cause a chemical reaction with sulfamic acid, but serves to dissolve/neutralize sulfamic acid. When caustic soda is solid or has a high concentration, heat of dissolution is generated when mixed with water, so a cooling process is necessary. Even when sulfamic acid is added to the solution, cooling is necessary because heat is generated due to the acid-alkali neutralization process. During this reaction, the temperature of the solution is preferably cooled to within 40°C to ensure the stability of sulfamic acid in the alkaline solution. Neutralization of caustic soda and sulfamic acid is possible if the molar ratio is more than 1:1, but since the neutralization titration curve is very steep from pH 3 to pH 12, caustic soda and sulfamic acid must be added so that the pH can be at least 12 or higher after the neutralization process. A ratio is required.
식(2)는 차아브롬산 생성 공정이다. 브롬이온의 투입량에 따라 차아브롬산 생성비율이 결정된다. 식(2) 반응은 발열은 많지 않으나 생성되는 차아브롬산의 휘발성으로 인한 문제를 최소화하기 위하여서는 반응은 40℃ 이하, 바람직하게는 25℃이하에서 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 투입되는 브롬이온은 이론적으로 투입되는 차아염소산 몰비와 같은 경우에는 차아염소산은 모두 차아브롬산으로 생성되게 된다. 따라서 투입되는 브롬이온의 몰비는 차아염소산 대비 1%에서 99%까지 조정하여 차아염소산과 차아브롬산 생성비율을 조정할 수 있다. Equation (2) is the hypobromic acid production process. The production rate of hypobromous acid is determined depending on the amount of bromide ion input. The equation (2) reaction does not generate much heat, but in order to minimize problems due to the volatility of hypobromous acid produced, it is desirable to carry out the reaction at 40°C or lower, preferably 25°C or lower. In theory, if the bromide ion input is equal to the molar ratio of hypochlorous acid input, all hypochlorous acid is generated as hypochlorous acid. Therefore, the molar ratio of bromide ions introduced can be adjusted from 1% to 99% of hypochlorous acid to adjust the production rate of hypochlorous acid and hypobromous acid.
식(3)은 술팜산이 식(2)반응에서 미반응한 차아염소산, 그리고 식(2)의 반응으로 생성된 차아브롬산과 반응하여 안정화된 염소와 안정화된 브롬이 생성되는 것을 보여준다. 술팜산과 차아할로겐산 (차아염소산과 차아브롬산의 합)의 몰비는 차아할로겐산이 같거나 적어야하나, 어쩔 수 없는 경우에도 생성물의 안정성을 위하여 최대한 20%이상 넘지 않아야한다. 차아할로겐산과 술팜산과의 반응으로 생성되는 안정화할로겐은 차아할로겐산의 비율이 높아지게 되면 모노클로로 설파메이트와 함께 디클로로 설파메이트 비율이 높아지게 되면, 강 알카리 조건에서는 보관 시 산화력이 손실될 수 있다. Equation (3) shows that sulfamic acid reacts with unreacted hypochlorous acid in the reaction of equation (2) and hypobromic acid produced in the reaction of equation (2), producing stabilized chlorine and stabilized bromine. The molar ratio of sulfamic acid and hypohalogenic acid (sum of hypochlorous acid and hypobromic acid) should be equal to or less than hypohalogenic acid, but even in unavoidable cases, it should not exceed 20% as much as possible for the stability of the product. The stabilizing halogen produced by the reaction of hypohalogen acid and sulfamic acid may lose its oxidizing power when stored under strong alkaline conditions if the ratio of hypohalogen acid increases and the ratio of dichlorosulfamate along with monochlorosulfamate increases.
식(4)는 pH가 12이상 유지되는 조건하에서 행해지는 것이다. 참고도에서 보듯이, pH 12이상에서는 차아염소산과 차아브롬산이 거의 해리되지 않은 상태이므로 투입된 브롬이온은 반응을 하지 않은 브롬이온으로 혼합물에 존재하게 된다. 안정화된 염소계 산화제와 안정화된 브롬계 산화제에 브롬이온이 투입되어 혼합된 이 조성물은 최종제품이므로 산화력의 감소 없이 장기 보관을 위하여 pH는 12이상이 되도록, 바람직하게는 pH 13이상이 되도록 술판산과 가성소다를 투입한다. 이때 가성소다용액은 초기에 일괄 투입하는 것이 일반적이나 제품의 안정성 및 보관을 위해 분할하여 투입할 수도 있다. Equation (4) is performed under conditions where the pH is maintained above 12. As shown in the reference diagram, at pH 12 or higher, hypochlorous acid and hypobromic acid are hardly dissociated, so the introduced bromide ion exists in the mixture as unreacted bromide ion. This composition, which is a mixture of a stabilized chlorine-based oxidizing agent and a stabilized bromine-based oxidizing agent with bromide ions, is a final product. Therefore, for long-term storage without reducing oxidizing power, the pH is set to 12 or higher, preferably 13 or higher, with sulphanic acid and caustic. Add soda. At this time, the caustic soda solution is generally initially added all at once, but it can be added in installments for product stability and storage.
이하 실시예에 의거 본 발명을 설명한다. 본 발명의 범주가 실시예에 의해 확정되는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 권리범위 내에서 본 명세서에 기재된 내용의 여러 가지 변형된 형태를 실시할 수 있을 것이다. The present invention will be described below based on examples. The scope of the present invention is not determined by the examples, and those skilled in the art will be able to implement various modifications of the content described herein within the scope of the present invention.
각 사례 시료의 결합 및 유리 할로겐 조성은 비교예나 실시예 모두 증류수대비 25ppm이 되도록 투입하여 Hach DR-3900 기기를 이용하여 DPD (N,N-diethyl-p-phenylenediamine)방법으로 측정하였다. 측정되는 농도는 유리 할로겐, 총할로겐이며, 총할로겐에서 유리 할로겐을 빼면 결합 할로겐 농도가 된다. The combined and free halogen composition of each case sample was measured by the DPD (N,N-diethyl-p-phenylenediamine) method using a Hach DR-3900 instrument by adding it to 25ppm compared to distilled water in both comparative examples and examples. The measured concentrations are free halogen and total halogen, and subtracting free halogen from total halogen results in the combined halogen concentration.
(비교예 1)(Comparative Example 1)
비교예 1은 한국 특허 제1911929호에서 언급된, 안정화된 염소와 안정화된 브롬을 각각 제조 후 혼합하는 방법을 채택한 것이다. Comparative Example 1 adopts the method mentioned in Korean Patent No. 1911929 of preparing and then mixing stabilized chlorine and stabilized bromine, respectively.
구체적으로는, 증류수에 NaOH를 투입하여 알카리 용액을 제조하고 술판산을 첨가하여 용액 A를 제조하였다. NaOCl (12%)용액을 용액 A에 투입하여 안정화된 염소계 산화제를 제조하였다. 용액A의 제조공정에서 반응온도가 상온(25℃)을 초과하지 않도록 유리플라스크를 수조에 담겨 냉각하였다.Specifically, NaOH was added to distilled water to prepare an alkaline solution, and sulphanic acid was added to prepare solution A. NaOCl (12%) solution was added to solution A to prepare a stabilized chlorine-based oxidizing agent. In the manufacturing process of Solution A, the glass flask was placed in a water bath and cooled so that the reaction temperature did not exceed room temperature (25°C).
증류수에 NaOH를 투입하여 알카리용액을 제조하고 술판산을 첨가하여 용액 A를 제조하였다. NaOCl(12%)용액에 NaBr1을 투입하여 용액 B를 제조하였다. 용액 A에 용액 B를 혼합한 후 안정화된 브롬계 산화제를 제조하였다. NaOH was added to distilled water to prepare an alkaline solution, and sulphanic acid was added to prepare solution A. Solution B was prepared by adding NaBr1 to NaOCl (12%) solution. After mixing solution A with solution B, a stabilized bromine-based oxidizing agent was prepared.
안정화된 염소계 산화제와 안정화된 브롬계 산화제를 8:2로 혼합하였다. 용액B의 공정에서도 반응온도가 상온(40℃ 이하, 바람직하게는 25℃ 이하)을 초과하지 않도록 유리플라스크를 수조에 담겨 냉각하였다.A stabilized chlorine-based oxidizing agent and a stabilized bromine-based oxidizing agent were mixed in a ratio of 8:2. In the process of Solution B, the glass flask was cooled in a water bath so that the reaction temperature did not exceed room temperature (40°C or lower, preferably 25°C or lower).
(비교예 2)(Comparative Example 2)
비교예 2는 한국 특허 제1911929호에서 언급된, 안정화된 염소와 브롬이온 공급원을 혼합하는 방법을 채택한 것이다. Comparative Example 2 adopts the method of mixing stabilized chlorine and bromine ion sources mentioned in Korean Patent No. 1911929.
비교예 2에서는 증류수에 NaOH를 투입하여 알카리용액을 제조하고 술판산을 첨가하여 용액 A를 제조하였다. In Comparative Example 2, an alkaline solution was prepared by adding NaOH to distilled water, and solution A was prepared by adding sulphanic acid.
NaOCl(12%)용액에 NaBr1을 투입하여 용액 B를 제조하였다. 용액 A에 용액 B를 혼합한 후 부분 안정화된 브롬을 제조하였다. Solution B was prepared by adding NaBr1 to NaOCl (12%) solution. Partially stabilized bromine was prepared by mixing solution B with solution A.
상기 모든 공정에서 반응온도가 상온(40℃, 바람직하게는 25℃)을 초과하지 않도록 유리플라스크를 수조에 담겨 냉각하였다. In all of the above processes, the glass flask was cooled in a water bath so that the reaction temperature did not exceed room temperature (40°C, preferably 25°C).
표 1은 안정화된 염소계 산화제와 안정화된 브롬계 산화제를 혼합하여 제조된 비교예 1과, 안정화된 염소계 산화제에 부분적으로 차아브롬산을 생성시키는 방법을 이용하여 제조한 비교예 2에 대해, 총할로겐과 유리 할로겐을 측정한 결과를 보여준다. 표 1에서 보듯이, 비교예 1과 비교예 2에 있어 총할로겐과 유리 할로겐은거의 동일하였다. 이 결과로부터 차아염소산과 NaBr1의 함량이 동일하면, 안정화된 염소와 안정화된 브롬의 혼합함으로써 원하는 총할로겐과 유리 할로겐값을 갖는 제품을 제조할 수 있음을 알 수 있다.Table 1 shows the total halogen content for Comparative Example 1, which was prepared by mixing a stabilized chlorine-based oxidant and a stabilized brominated oxidant, and Comparative Example 2, which was prepared using a method of partially generating hypobromous acid in the stabilized chlorine-based oxidant. It shows the results of measuring and free halogen. As shown in Table 1, the total halogen and free halogen in Comparative Example 1 and Comparative Example 2 were almost the same. From these results, it can be seen that if the contents of hypochlorous acid and NaBr1 are the same, a product having the desired total halogen and free halogen values can be manufactured by mixing stabilized chlorine and stabilized bromine.
(실시예 1) (Example 1)
본 실시예는 본 발명의 구성 성분 중의 하나인 브롬이온 공급원이, pH 12 이상의 조건 하에서 미반응 상태로 유지되고 있는지를 확인하기 위해 실시된 것이다. 본 실시예에서는 안정화된 염소계 산화제와 안정화된 브롬계 산화제의 투입량의 거의 동일하게 유지하고, 다만 브롬이온 공급원의 투입량을 각각 0.5 중량%, 1.0 중량%, 2.0 중량% 및 3.0 중량%로 달리하여, 이들의 유리 할로겐 및 총할로겐을 측정하는 실험을 행하였다. This example was carried out to confirm whether the bromide ion source, which is one of the components of the present invention, is maintained in an unreacted state under conditions of pH 12 or higher. In this example, the input amounts of the stabilized chlorine-based oxidant and the stabilized bromine-based oxidant were kept almost the same, but the input amounts of the bromine ion source were changed to 0.5% by weight, 1.0% by weight, 2.0% by weight, and 3.0% by weight, respectively. An experiment was conducted to measure these free halogens and total halogens.
구체적으로는, 증류수에 NaOH를 투입하여 알카리 용액을 제조하고 술판산을 첨가하여 용액 A를 제조하였다. NaOCl (12%)용액에 NaBr1을 투입하여 용액 B를 제조하였다. 용액 A에 용액 B를 혼합한 후 NaBr2를 투입하여 혼합물을 제조하고 이 조성물을 pH 12 이상의 조건에서 보관하였다. 상기 모든 제조공정에서반응온도는 40℃, 바람직하게는, 25℃를 넘지 않도록 냉각하였다. 조건 1 내지 4는 다른 구성 성분들의 비율은 동일하게 하고 단지 NaBr2의 비율을 달리한 것이다. 조건 1 내지 4의 구성과 총할로겐 및 유리 할로겐 등은 표 2와 같다. Specifically, NaOH was added to distilled water to prepare an alkaline solution, and sulphanic acid was added to prepare solution A. Solution B was prepared by adding NaBr1 to NaOCl (12%) solution. After mixing solution B with solution A, NaBr2 was added to prepare a mixture, and this composition was stored under conditions of pH 12 or higher. In all of the above manufacturing processes, the reaction temperature was cooled to 40°C, preferably not exceeding 25°C. Conditions 1 to 4 keep the ratios of other components the same and only vary the ratio of NaBr2. The composition of conditions 1 to 4, total halogen and free halogen, etc. are shown in Table 2.
(중량 %)Condition 2
(weight %)
(중량 %)Condition 3
(weight %)
(중량 %)Condition 4
(weight %)
표 2에서 보듯이, 조건 1에서 4까지 NaBr2 양을 증가하였음에도 불구하고 결합 할로겐 대비 유리 할로겐 비율은 거의 변하지 않았다. 산화성 살균제의 미생물 살균력(산화력)은 유리 할로겐의 농도와 비례하는 것인데, 조건 1 내지 4에서 보듯이, NaBr2의 증가는 산화력 증가에 기여하지 못하고 브롬이온 형태로 존재하였다. 이와 같은 미반응의 NaBr2는 추후 수성 시스템에 투입되었을 때, 바이오필름의 내부로 용이하게 침투할 수 있는 상태에 있는 것으로 이해될 수 있다. As shown in Table 2, despite increasing the amount of NaBr2 from conditions 1 to 4, the ratio of free halogen to bound halogen was almost unchanged. The microbial sterilizing power (oxidizing power) of the oxidizing disinfectant is proportional to the concentration of free halogen, but as shown in Conditions 1 to 4, the increase in NaBr2 did not contribute to the increase in oxidizing power and existed in the form of bromine ion. It can be understood that such unreacted NaBr2 is in a state where it can easily penetrate into the interior of the biofilm when it is later introduced into the aqueous system.
실시예 1의 측정 실험에 있어 총할로겐과 유리 할로겐 값은 Hach기기를 이용한 DPD 방법으로 측정하였다. Hach 방법으로는 염소와 브롬는 구분되어 측정되지 않은 관계로 염소와 브롬 모두를 포함하는 할로겐농도로 표시하였다. 브롬과 염소는 구분되지는 않으나, 투입되는 염소의 농도를 일정하게 유지함으로써 즉 투입되는 염소의 몰수가 일정하므로 상대적인 비교는 가능하다. In the measurement experiment of Example 1, total halogen and free halogen values were measured by the DPD method using a Hach device. Since chlorine and bromine were not measured separately by the Hach method, the halogen concentration including both chlorine and bromine was expressed. Bromine and chlorine are not distinguished, but relative comparisons are possible because the concentration of chlorine input is kept constant, that is, the number of moles of chlorine input is constant.
(실시예 2) (Example 2)
본 실시예에서는 브롬이온 공급원의 투입량을 모두 3 중량%로 동일하게 하고, 다만, 용액 B 제조에 투입되는 NaBr1의 양을 0.5 중량%, 1.0 중량% 및 1.5 중량% 로 달리하여, 이들의 유리 할로겐 및 총할로겐 농도를 측정하는 실험을 행하였다. In this example, the amount of bromine ion source input was the same at 3% by weight, but the amount of NaBr1 input to prepare solution B was changed to 0.5% by weight, 1.0% by weight, and 1.5% by weight, so that the free halogen And an experiment was conducted to measure the total halogen concentration.
실시예 1에서와 동일하게, 증류수에 NaOH를 투입하여 알카리 용액을 제조하고 술판산을 첨가하여 용액 A를 제조하였다. NaOCl (12%)용액에 NaBr1을 투입하여 용액 B를 제조하였다. 용액 A와 용액 B를 혼합한 후 NaBr2를 투입하여 혼합물을 제조하였다. 상기 모든 제조공정에서 반응온도는 40℃, 바람직하게는 25℃를 넘지 않도록 냉각하였다. 조건 5 내지 7은 다른 구성성분들의 비율은 동일하게 하고 단지 NaBr1의 비율을 달리한 것이다. 조건 5 내지 7의 구성과 총 할로겐 및 유리 할로겐 등은 표 3과 같다. As in Example 1, an alkaline solution was prepared by adding NaOH to distilled water, and solution A was prepared by adding sulphanic acid. Solution B was prepared by adding NaBr1 to NaOCl (12%) solution. After mixing solution A and solution B, NaBr2 was added to prepare a mixture. In all of the above manufacturing processes, the reaction temperature was cooled to not exceeding 40°C, preferably not exceeding 25°C. Conditions 5 to 7 keep the ratios of other components the same and only vary the ratio of NaBr1. The composition of conditions 5 to 7, total halogen and free halogen, etc. are shown in Table 3.
(중량 %)Condition 6
(weight %)
(중량 %)Condition 7
(weight %)
조건 4~7은 NaBr1 양을 증가시키면 안정화된 브롬계 산화제 생성비율이 혼합물에서 높아짐을 보여준다. 안정화된 브롬계 산화제는 해리도가 높기 때문에, NaBr1의 투입량이 높아질수록 결합 할로겐 대비 유리 할로겐 생성 비율을 현저하게 증가된다. 즉, 투입되는 NaBr1양과 비례하여 안정화된 브롬이 생성되므로 유리 할로겐 생성비율 즉 산화력이 높아지게 된다. 표 3으로부터 NaBr1함량을 증가시키면, NaBr2 함량과 무관하게, 유리 할로겐 생성비율이 증가, 즉 산화력이 증가됨을 확인할 수 있다. Conditions 4 to 7 show that increasing the amount of NaBr1 increases the production rate of stabilized brominated oxidant in the mixture. Since the stabilized brominated oxidant has a high degree of dissociation, as the amount of NaBr1 added increases, the ratio of free halogen generation to bound halogen significantly increases. In other words, since stabilized bromine is generated in proportion to the amount of NaBr1 added, the free halogen production rate, or oxidation power, increases. From Table 3, it can be seen that when the NaBr1 content is increased, the free halogen production rate increases, that is, the oxidation power increases, regardless of the NaBr2 content.
(실시예 3) (Example 3)
본 실시예는 NaBr1과 NaBr2를 합한 총량을 일정하게 한 상태에서, NaBr1의 투입량을 높이면서, NaBr2의 양을 상응하게 줄이면서, 이들의 유리 할로겐 및 결합 할로겐을 측정하는 실험을 행하였다. In this example, an experiment was conducted to measure free halogen and bound halogen while keeping the total amount of NaBr1 and NaBr2 constant, increasing the input amount of NaBr1 and correspondingly decreasing the amount of NaBr2.
실시예 1에서와 동일하게, 증류수에 NaOH를 투입하여 알카리 용액을 제조하고 술판산을 첨가하여 용액 A를 제조하였다. NaOCl (12%)용액에 NaBr1을 투입하여 용액 B를 제조하였다. 용액 A와 용액 B를 혼합한 후 NaBr2를 투입하여 혼합물을 제조하였다. 상기 모든 제조공정에서반응온도는 40℃, 바람직하게는 25℃를 넘지 않도록 냉각하였다. 조건 8 내지 10은 다른 구성성분들의 비율은 동일하게 하고 단지 NaBr1과 NaBr2의 양을 달리한 것이다. 조건 8 내지 10의 구성과 총할로겐 및 유리 할로겐 등은 표 4와 같다. As in Example 1, an alkaline solution was prepared by adding NaOH to distilled water, and solution A was prepared by adding sulphanic acid. Solution B was prepared by adding NaBr1 to NaOCl (12%) solution. After mixing solution A and solution B, NaBr2 was added to prepare a mixture. In all of the above manufacturing processes, the reaction temperature was cooled to not exceeding 40°C, preferably not exceeding 25°C. Conditions 8 to 10 keep the ratios of other components the same and only vary the amounts of NaBr1 and NaBr2. The composition of conditions 8 to 10, total halogen and free halogen, etc. are shown in Table 4.
(중량 %)Condition 9
(weight %)
(중량 %)Condition 10
(weight %)
조건 8~9는 전체 투입되는 NaBr양을 일정하게 하고 NaBr1 투입량이 증가함에 따라 NaBr2 투입량이 감소하는 조건 하에서 총할로겐과 유리 할로겐 농도 측정과 함께 유리 할로겐 생성비율을 확인하였다. 표 4에서 알 수 있듯이 결합 할로겐 농도는 거의 변화가 없었으며, 다만, NaBr1 투입량이 증가하면 유리 할로겐 농도가 증가됨을 확인할 수 있었다. 다시 설명하면 투입되는 NaBr2 투입량은 반응 없이 혼합되어 있음을 다시 확인할 수 있었다. In conditions 8 to 9, the total amount of NaBr input was kept constant and the rate of free halogen production was confirmed along with total halogen and free halogen concentration measurements under the condition that the amount of NaBr2 input decreased as the amount of NaBr1 increased. As can be seen in Table 4, there was almost no change in the combined halogen concentration, but it was confirmed that the free halogen concentration increased as the amount of NaBr1 added increased. In other words, it was confirmed that the amount of NaBr2 added was mixed without reaction.
(실시예 4) (Example 4)
실시예 4는 실제 수성 시스템에 본 발명을 적용함에 있어서 그 효과를 확인하기 위하여 행해진 것이다. 본 실시예에서는, 안정화된 염소계 산화물로서 클로로설파메이트(chlorosulfamate), 안정화된 브롬계 산화물로서 브로모 설파메이트(bromosulfamate), 그리고 브롬 이온 공급원으로서, 브롬이온을 증류수에 투입하여 혼합하고, 장기 보관성을 위하여 pH를 13이상으로 조정하였다. Example 4 was conducted to confirm the effectiveness of applying the present invention to an actual aqueous system. In this example, chlorosulfamate as a stabilized chlorine-based oxide, bromosulfamate as a stabilized bromine-based oxide, and bromide ion as a bromine ion source were added to distilled water and mixed, and long-term storage was achieved. For this purpose, the pH was adjusted to 13 or higher.
상기 조성물을 한외 여과막 시스템에 투입하여 차압변화를 측정하였다. 본 실시예에서 실험 대상인 한외 여과막 시스템의 규격 및 작동 스펙은 아래와 같다. The composition was introduced into an ultrafiltration membrane system and the differential pressure change was measured. The specifications and operating specifications of the ultrafiltration membrane system that is the subject of testing in this example are as follows.
상기와 같은 한외 여과막은 중공사 표면은 수많은 미세기공으로 구성되어 있으며, 중공사 섬유 가운데로 여과되는 방식(dead end flow)으로 미세입자나 바이오 필름 생성으로 인한 기공 막힘에 매우 민감하며 이러한 반응은 한외 여과막 전후에 설치된 차압 증가변화로 즉시 확인이 가능하다. The surface of the ultrafiltration membrane as described above is composed of numerous micropores, and the method of filtering through the center of the hollow fiber (dead end flow) is very sensitive to pore clogging due to the creation of fine particles or biofilm, and this reaction is caused by the ultrafiltration membrane. It is possible to immediately check the increase in differential pressure installed before and after.
표 6은 차아염소산염 및 비교예 1 및 2의 조성물을 한외여과 공정에 투입하면서, 투입량에 따른 한외여과공정의 차압변화를 도시한 것이다. 차아염소산염을 20 ppm 투입하여도 차압은 감소 없이 계속 증가되었다. 세정(Cleaning In Place) 후 비교예 1과 2의 조성물을 이어서 투입하였으나, 차압은 계속 증가되었다. 세 종류의 사례에 따르면, 초기 6시간이내에 차압이 증가하면 시간이 경과할수록 가속이 되는 경향은 동일하였다. 이로부터 초기에 바이오필름을 형성을 제어하지 못하면 차압증가는 막을 수 없는 것을 확인할 수 있었다. Table 6 shows the change in differential pressure of the ultrafiltration process according to the amount added while hypochlorite and the compositions of Comparative Examples 1 and 2 were added to the ultrafiltration process. Even when 20 ppm hypochlorite was added, the differential pressure continued to increase without decreasing. After cleaning (Cleaning In Place), the compositions of Comparative Examples 1 and 2 were subsequently added, but the differential pressure continued to increase. According to the three types of cases, if the differential pressure increased within the first 6 hours, the tendency to accelerate over time was the same. From this, it was confirmed that if the formation of biofilm is not controlled in the early stage, the increase in differential pressure cannot be prevented.
본 실시예에서는 상기 조건10의 조성물을 한외여과막을 세정(CIP) 후 공정수 대비 20 ppm을 투입하였다. 이때 총할로겐 농도는 약 0.7 ppm, 유리 할로겐 농도는 약 0.2 ppm으로 유리/결합 할로겐 비율은 31% 내외로 정상적인 투입이 되었다. 표 7은 본 실시예의 조성물의 투입량에 따른 한외여과공정의 차압, 총할로겐과 유리 할로겐 농도 변화를 도시한 것이다. In this example, the composition under condition 10 was added at 20 ppm compared to the process water after cleaning (CIP) the ultrafiltration membrane. At this time, the total halogen concentration was about 0.7 ppm, the free halogen concentration was about 0.2 ppm, and the free/combined halogen ratio was about 31%, which was a normal input. Table 7 shows the changes in differential pressure, total halogen, and free halogen concentration of the ultrafiltration process according to the input amount of the composition of this example.
표 7에서 알 수 있듯이 투입량을 20ppm 유지하는 2일간 총 할로겐과 유리 할로겐 값의 변화가 거의 없이 유지되었으며, 놀랍게도 조금의 차압증가도 일어나지 않았다. As can be seen in Table 7, the total halogen and free halogen values were maintained with little change for two days while the input amount was maintained at 20ppm, and surprisingly, no slight increase in differential pressure occurred.
이러한 결과에 힘입어, 투입량을 15 ppm으로 감소한 결과 총 할로겐은 약 0.6 ppm, 유리 할로겐농도는 약 0.15 ppm을 유지하였으며 차압도 또한 증가되지 않았다. 투입량을 7 ppm으로 감소되어 총 할로겐은 약 0.4 ppm, 유리 할로겐은 약0.09 ppm으로 측정되었으나, 차압은 증가 없이 유지되었다. Thanks to these results, as a result of reducing the input amount to 15 ppm, the total halogen concentration was maintained at about 0.6 ppm and the free halogen concentration was maintained at about 0.15 ppm, and the differential pressure did not increase. The input amount was reduced to 7 ppm, and the total halogen was measured to be about 0.4 ppm and the free halogen was measured to be about 0.09 ppm, but the differential pressure was maintained without an increase.
마지막으로 투입량을 5 ppm까지 줄인 결과로 총 할로겐 약 0.25 ppm, 유리 할로겐은 약 0.08 ppm으로 유리/총 할로겐 비율은 약31% 로 유지되었으며, 놀랍게 도 이렇게 낮은 농도에도 차압증가 현상은 발생하지 않았다. Finally, as a result of reducing the input amount to 5 ppm, the total halogen was about 0.25 ppm and the free halogen was about 0.08 ppm, maintaining the free/total halogen ratio at about 31%, and surprisingly, no increase in differential pressure occurred even at this low concentration.
특히 한외 여과막을 구성하는 수많은 중공사가 갖는 표면적과 중공사 표면의 20 nm의 미세기공을 투과하여 여과되는 공정임을 감안하면, 안정화된 염소와 안정화된 브롬과 함께 투입된 브롬이온의 놀라움 효과를 표 7에서 확인되었다. In particular, considering the surface area of the numerous hollow fibers that make up the ultrafiltration membrane and the process of filtration through 20 nm micropores on the surface of the hollow fibers, the surprising effect of bromide ions added together with stabilized chlorine and stabilized bromine is shown in Table 7. Confirmed.
(실시예 5) (Example 5)
MBR(Membrane Bio Reactor)공정은 오염수의 재활용을 위하여 생물반응조에서 중공사 막을 침지하여 미생물과 처리수를 분리하는 공정으로서 수자원의 재활용도를 높이는 방법이다 The MBR (Membrane Bio Reactor) process is a process that separates microorganisms and treated water by immersing a hollow fiber membrane in a bioreactor to recycle contaminated water. It is a method of increasing the recycling rate of water resources.
이 공정에서 사용되는 중공사 막으로 구성된 모듈은 박테리아를 제거하고 부유성 고형물 및 영양물질을 제거하여 수질의 재활용성을 높이는 중요한 기능을 가지고 있다. 여기서 사용되는 중공사막은 고농도 화학약품에 대한 높은 내성을 갖는 PVDF(폴리비닐리덴플로라이드) 재질로 미세기공을 갖는 중공사막으로 미세기공에 의하여 여러 부유물이 걸러지게 된다. 이러한 공정에서는 중공사막이 막히는 현상으로 인하여 주기적인 현재는 차아염소산염 용액과 같은 세정액으로 세정하여 막힌 미세기공을 제거하게 된다. The module composed of hollow fiber membrane used in this process has an important function of increasing the recyclability of water quality by removing bacteria and suspended solids and nutrients. The hollow fiber membrane used here is made of PVDF (polyvinylidene fluoride), which has high resistance to high-concentration chemicals and has micropores, and various suspended substances are filtered out by the micropores. In this process, due to the phenomenon of clogging of the hollow fiber membrane, the clogged micropores are removed by periodic cleaning with a cleaning solution such as hypochlorite solution.
이러한 효과를 확인하기 위하여 미니 모듈을 제작하여 수투과도가 저하된 일반적인중공사막을 준비하여 50 cm 높이에서 중공사내부로 세정액을 주입하였으며, 그리고 역세 효과도 확인하기 위하여 세정액을 일정시간 침지시켜 수투과도를 측정하였다. 중공사 길이는 20cm로 제작하였으며 가해지는 1 Bar 압력을 가한 후 1분 동안 투과된 수량을 측정한 결과는 표 8에 명기되어 있다. In order to check this effect, a mini module was manufactured, a general hollow fiber membrane with reduced water permeability was prepared, and a cleaning solution was injected into the hollow fiber from a height of 50 cm. In order to check the backwash effect, the water permeability was measured by immersing the cleaning solution for a certain period of time. Measured. The hollow fiber was manufactured with a length of 20 cm, and the results of measuring the amount of water transmitted for 1 minute after applying 1 Bar pressure are shown in Table 8.
NaOCl(12%)용액이 현장에서 널리 사용되고 있기에, 이를 미니 모듈에서 세정시간을 8시간으로 설정한 수투과도가 100%정도 회복한 기준으로 비교시험을 진행하였다. Since NaOCl (12%) solution is widely used in the field, a comparative test was conducted on the mini module with a cleaning time of 8 hours and water permeability restored to about 100%.
비교예 1은 안정화된 염소와 안정화된 브롬만의 조합으로 미반응 브롬이온은 함유되어 않으며 유리 할로겐 농도는 25 ppm 투입 시 비교적 높은 0.27 ppm이며 총할로겐 대비 유리 할로겐 전환율은 약 20%정도이다. Comparative Example 1 is a combination of stabilized chlorine and stabilized bromine alone, does not contain unreacted bromine ions, has a relatively high free halogen concentration of 0.27 ppm when 25 ppm is added, and free halogen conversion rate compared to total halogen is about 20%.
조건 9는 안정화된 염소와 안정화된 브롬계 산화제와 미반응 브롬이온의 혼합물로서 25 ppm 투입 시 유리 할로겐농도는 0.34 ppm이며, 총 할로겐대비 유리 할로겐 전환율은 26%정도이고 Condition 9 is a mixture of stabilized chlorine, stabilized bromine-based oxidant, and unreacted bromide ion. When 25 ppm is added, the free halogen concentration is 0.34 ppm, and the free halogen conversion rate compared to the total halogen is about 26%.
조건 8은 조건 9와 브롬 함유량은 동일하나 안정화된 브롬 함량이적고 미반응 브롬이온이 많은 관계로 25ppm 투입 시 유리 할로겐농도는 0.22 ppm이며, 총 할로겐대비 유리 할로겐 전환율은 17%정도로 낮은 편이다. Condition 8 has the same bromine content as Condition 9, but because the stabilized bromine content is low and unreacted bromine ions are high, the free halogen concentration is 0.22 ppm when 25 ppm is added, and the free halogen conversion rate compared to the total halogen is low at about 17%.
비교예 1과 조건 8의 결과에서 비교예 1의 유리 함량 전환율이 높음에도 불구하고 조건 9의 수투과도가 더 높은 사실에서 조건 8 의 조성물에 포함되어 있는 미반응 브롬이온이 중공사막의 오염된 층을 침투/박리하는 데 기여함을 확인할 수 있었다. From the results of Comparative Example 1 and Condition 8, despite the high glass content conversion rate of Comparative Example 1, the water permeability of Condition 9 was higher, showing that unreacted bromide ions contained in the composition of Condition 8 were concentrated in the contaminated layer of the hollow fiber membrane. It was confirmed that it contributed to penetration/exfoliation.
조건 8과 조건9의 결과에서도 같은 브롬함량에서 미반응 브롬이온이 남아 있는 경우에도 미생물을 포함한 유기계 불순물 등에 의하여 안정화된 브롬 생성비율을 조정할 필요가 있음을 보여주고 있다. The results of Condition 8 and Condition 9 also show that it is necessary to adjust the stabilized bromine production rate due to organic impurities including microorganisms even when unreacted bromine ions remain at the same bromine content.
Claims (17)
상기 안정화된 염소계 산화제는 클로로설파메이트, 염소화 5,5-디알킬하이덴토인, 염소화 아릴설폰아미드, 염소화 석신이미드, 염소화 그루코릴, 염소화 시안누르산, 브로모 클로로디메칠하이덴토인 BCDMH으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상이고,
상기 안정화된 브롬계 산화제는 브로모설파메이트, 디브로모디메틸하이덴토인 으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상이며,
상기 브롬이온 공급원은 브로마이드(bromide) 이온으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상, 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 안정화된 할로겐계 산화제 조성물.According to paragraph 1,
The stabilized chlorine-based oxidizing agent is a group consisting of chlorosulfamate, chlorinated 5,5-dialkylhydentoin, chlorinated arylsulfonamide, chlorinated succinimide, chlorinated glucoryl, chlorinated cyanuric acid, and bromochlorodimethylhydentoin BCDMH. One or two or more selected from,
The stabilized bromine-based oxidizing agent is one or two or more selected from the group consisting of bromosulfamate and dibromodimethylhydentoin,
A stabilized halogen-based oxidizing agent composition, wherein the bromide ion source is one or more selected from the group consisting of bromide ions, or a mixture thereof.
상기 조성물의 혼합비율은, 안정화된 염소계 산화제 : 1~20 중량 %, 안정화된 브롬계 산화제 : 1~20 중량 %, 브롬이온 공급원 : 1~15 중량%이고, 잔부는 물로 구성되는, 안정화된 할로겐계 산화제 조성물.According to claim 1 or 2,
The mixing ratio of the composition is: stabilized chlorine-based oxidizing agent: 1 to 20% by weight, stabilized bromine-based oxidizing agent: 1 to 20% by weight, bromine ion source: 1 to 15% by weight, and the balance consists of water, stabilized halogen Based oxidizing agent composition.
상기 안정화된 염소계 산화제와 상기 안정화된 브롬계 산화제의 몰비는 20:1~ 1:20이고, 전체 안정화된 할로겐계 산화제(안정화된 염소계 산화제와 안정화된 브롬계 산화제의 합)와 브롬이온 공급원과의 몰비는 20:1~ 1:5인 것을 특징으로 하는, 안정화된 할로겐계 산화제 조성물.According to paragraph 3,
The molar ratio of the stabilized chlorine-based oxidant and the stabilized bromine-based oxidant is 20:1 to 1:20, and the total stabilized halogen-based oxidant (sum of stabilized chlorine-based oxidant and stabilized bromine-based oxidant) and the bromine ion source A stabilized halogen-based oxidizing agent composition, characterized in that the molar ratio is 20:1 to 1:5.
상기 수성시스템은 역삼투막, 미세 다공성 막을 갖는 공정 또는 냉각 공정을 포함하는 것인, 안정화된 할로겐계 산화제 조성물. According to claim 1 or 2,
A stabilized halogen-based oxidant composition, wherein the aqueous system includes a reverse osmosis membrane, a process with a microporous membrane, or a cooling process.
상기 미세 다공성 막을 갖는 공정은 한외여과막(UF), 막생물 반응기(MBR), 또는 정밀여과기(Nano Filter,Micro filter)를 포함하고, 상기 냉각 공정은 냉각탑, 열교환기, 또는 스크러버(scrubber)를 포함하는, 안정화된 할로겐계 산화제 조성물.According to clause 5,
The process with the microporous membrane includes an ultrafiltration membrane (UF), a membrane biological reactor (MBR), or a micro filter (Nano Filter, Micro filter), and the cooling process includes a cooling tower, a heat exchanger, or a scrubber. A stabilized halogen-based oxidizing agent composition.
물에 알칼리화합물 및 술팜산(sulfamic acid)을 투입하여 용액 1을 제조하는 제1 공정;
차아염소산염(NaOCl) 용액에 브롬이온 공급원을 투입하여 용액 2를 제조하는 제2 공정;
상기 용액 1에 용액 2를 혼합하여 용액 3을 제조하는 제3 공정; 및
상기 용액 3에 브롬이온 공급원을 투입하는 제4 공정을 포함하고,
상기 제4 공정은 pH가 12 이상 유지되는 조건에서 행해지는 것을 특징으로 하는, 안정화된 할로겐계 산화제 조성물 제조방법.A method for producing a stabilized halogen-based oxidizing agent composition for sterilizing microorganisms and inhibiting and removing biofilm formation in an aqueous system,
A first step of preparing solution 1 by adding an alkaline compound and sulfamic acid to water;
A second process of preparing solution 2 by adding a bromine ion source to a hypochlorite (NaOCl) solution;
A third process of preparing solution 3 by mixing solution 2 with solution 1; and
A fourth step of adding a bromine ion source to the solution 3,
A method for producing a stabilized halogen-based oxidizing agent composition, characterized in that the fourth process is carried out under conditions where the pH is maintained at 12 or higher.
상기 알칼리화합물은 수산화나트륨(NaOH) 또는 수산화칼륨(KOH)으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물이고, 상기 브롬이온 공급원은 NaBr인 것을 특징으로 하는, 안정화된 할로겐계 산화제 조성물 제조방법.In clause 7,
A method for producing a stabilized halogen-based oxidizing agent composition, wherein the alkaline compound is one or a mixture of two or more selected from the group consisting of sodium hydroxide (NaOH) or potassium hydroxide (KOH), and the bromine ion source is NaBr.
상기 제1 공정은 pH가 최소 12 이상이 되도록 알칼리 화합물과 술팜산을 투입하는 것을 특징으로 하는, 안정화된 할로겐계 산화제 조성물 제조방법.According to paragraph 7 or 8,
The first process is a method for producing a stabilized halogen-based oxidizing agent composition, characterized in that an alkaline compound and sulfamic acid are added so that the pH is at least 12.
상기 제1 공정은 용액의 온도가 40℃ 이하가 되도록 관리하는 것을 특징으로 하는, 안정화된 할로겐계 산화제 조성물 제조방법.According to paragraph 7 or 8,
The first process is a method of producing a stabilized halogen-based oxidizing agent composition, characterized in that the temperature of the solution is managed to be 40 ° C. or lower.
상기 제2 공정은 용액의 온도가 40℃ 이하가 되도록 관리하는 것을 특징으로 하는, 안정화된 할로겐계 산화제 조성물 제조방법.According to paragraph 7 or 8,
The second process is a method of producing a stabilized halogen-based oxidizing agent composition, characterized in that the temperature of the solution is managed to be 40 ° C. or lower.
상기 제2 공정에 있어 브롬이온의 몰비는 차아염소산 대비 1%에서 99%까지 조정하여 차아염소산과 차아브롬산 생성비율을 조정하는 것을 특징으로 하는, 안정화된 할로겐계 산화제 조성물 제조방법.According to paragraph 7 or 8,
A method for producing a stabilized halogen-based oxidizing agent composition, characterized in that the molar ratio of bromide ions in the second process is adjusted from 1% to 99% of hypochlorous acid to adjust the production rate of hypochlorous acid and hypobromic acid.
수성시스템의 처리수에서, 제3항의 안정화된 할로겐계 산화제 조성물을 염소를 기준으로 유리 할로겐의 농도가 5.0ppm 이하가 되도록 투입하는 것을 특징으로 하는, 안정화된 할로겐계 산화제 조성물의 사용방법.A method of using a stabilized halogen-based oxidizing agent composition for sterilizing microorganisms and inhibiting and removing biofilm formation in an aqueous system, comprising:
A method of using a stabilized halogen-based oxidizing agent composition, characterized in that the stabilized halogen-based oxidizing agent composition of claim 3 is added to the treated water of an aqueous system so that the concentration of free halogen based on chlorine is 5.0 ppm or less.
상기 안정화된 할로겐계 산화제 조성물을 결합 할로겐의 농도가 유리 할로겐 농도의 20배 이내가 되도록 투입하는 것을 특징으로 하는, 안정화된 할로겐계 산화제 조성물의 사용방법.According to clause 13,
A method of using a stabilized halogen-based oxidizing agent composition, characterized in that the stabilized halogen-based oxidizing agent composition is added so that the concentration of bound halogen is within 20 times the concentration of free halogen.
비교적 깨끗하고 미생물이 적으며, 유리 할로겐에 취약한 재질을 포함하는 수성시스템의 처리수에서, 상기 안정화된 할로겐계 산화제 조성물을 유리 할로겐의 농도를 0.5 ppm 이하가 되도록 투입하는 것을 특징으로 하는, 안정화된 할로겐계 산화제 조성물의 사용방법.According to clause 13,
In the treated water of an aqueous system that is relatively clean, has few microorganisms, and contains materials vulnerable to free halogens, the stabilized halogen-based oxidizing agent composition is added so that the concentration of free halogens is 0.5 ppm or less. Method of using halogen-based oxidizing agent composition.
pH 8이상으로 운전되는 수성시스템의 처리수에서, 상기 안정화된 할로겐계 산화제 조성물을 유리 할로겐의 농도는 2ppm 이하로, 총 할로겐의 농도는 유리 할로겐 농도보다 0.1ppm 이상으로 유지되도록 투입하는 것을 특징으로 하는, 안정화된 할로겐계 산화제 조성물의 사용방법.
According to clause 13,
In the treated water of an aqueous system operated at pH 8 or higher, the stabilized halogen-based oxidizing agent composition is added so that the concentration of free halogen is maintained at 2 ppm or less and the concentration of total halogen is maintained at 0.1 ppm or more than the free halogen concentration. A method of using a stabilized halogen-based oxidizing agent composition.
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