синергетическая противомикробная композиция

Формула изобретения

1. Синергетическая противомикробная композиция, содержащая: (a) гидроксиметилзамещенное соединение фосфора, представляющее собой соли тетракис(гидроксиметил)фосфония, и (б) второй биоцид, выбранный из группы, включающей (1) гексагидро-1,3,5-трис(2-гидроксиэтил)-s-триазин, (2) 2,6-диметил-1,3-диоксан-4-илацетат и (3) орто-фенилфенол или его соли щелочных металлов, или соли аммония, при этом массовое соотношение гидроксиметилзамещенное соединение фосфора/гексагидро-1,3,5-трис(2-гидроксиэтил)-s-триазин составляет от 15:1 до 1:15, массовое соотношение гидроксиметилзамещенное соединение фосфора/2,6-диметил-1,3-диоксан-4-илацетат составляет от 15:1 до 1:15, а массовое соотношение гидроксиметилзамещенное соединение фосфора/орто-фенилфенол или его соли щелочных металлов или соли аммония составляет от 15:1 до 1:5.

2. Композиция по п.1, в которой вторым биоцидом является гексагидро-1,3,5-трис(2-гидроксиэтил)-s-триазин.

3. Композиция по п.2, в которой массовое соотношение составляет от 12:1 до 1:12.

4. Композиция по п.1, в которой вторым биоцидом является 2,6-диметил-1,3-диоксан-4-илацетат.

5. Композиция по п.4, в которой массовое соотношение составляет от 10:1 до 1:10.

6. Композиция по п.1, в которой вторым биоцидом является орто-фенилфенол или его соли щелочных металлов или соли аммония.

7. Композиция по п.6, где массовое соотношение составляет от 10:1 до 1:4.

Описание изобретения к патенту

В настоящем изобретении предлагаются комбинации биоцидов, которые характеризуются более высокой активностью по сравнению с применением каждого индивидуального противомикробного соединения.

Применение комбинаций по крайней мере двух противомикробных соединений может расширить потенциальные рынки, снизить рабочие концентрации и стоимость, а также снизить отходы. В ряде случаев коммерческие противомикробные соединения не обеспечивают эффективный контроль роста микроорганизмов даже при высоких рабочих концентрациях вследствие их низкой активности в отношении отдельных типов микроорганизмов или относительно медленного противомикробного действия, или нестабильности в некоторых условиях, например, при высокой температуре и высоких значениях рН. Комбинации различных противомикробных соединений в некоторых случаях используются для обеспечения общего контроля роста микроорганизмов или для обеспечения аналогичного уровня контроля микроорганизмов при более низких нормах использования в конкретной окружающей среде. Например, в патенте US № 5385896 описаны комбинации солей фосфония и альдегидов, но в указанной заявке не предполагается использование ни одной из комбинаций, заявленных в настоящем изобретении. Более того существует потребность в дополнительных комбинациях противомикробных соединений, характеризующихся повышенной активностью, с целью обеспечения эффективного контроля микроорганизмов. Целью настоящего изобретения является разработка таких дополнительных комбинаций противомикробных соединений.

Краткое описание сущности изобретения

В настоящем изобретении предлагается синергетическая противомикробная композиция, содержащая: (а) гидроксиметилзамещенное соединение фосфора, выбранное из группы, включающей соли тетракис(гидроксиметил)фосфония и трис(гидроксиметил)фосфин, и (б) второй биоцид, выбранный из группы, включающей (1) гексагидро-1,3,5-трис(2-гидроксиэтил)-s-триазин (ГГТ), (2) 2,6-диметил-1,3-диоксан-4-илацетат (ДМДО) и (3) орто-фенилфенол или его соли щелочных металлов, или соли аммония, при этом массовое соотношение гидроксиметилзамещенное соединение фосфора/гексагидро-1,3,5-трис(2-гидроксиэтил)-s-триазин составляет от 15:1 до 1:15, массовое соотношение гидроксиметилзамещенное соединение фосфора/2,6-диметил-1,3-диоксан-4-илацетат составляет от 15:1 до 1:15, а массовое соотношение гидроксиметилзамещенное соединение фосфора/орто-фенилфенол или его соли щелочных металлов, или соли аммония составляет от 15:1 до 1:5.

Подробное описание изобретения

Следующие термины, использованные в данном контексте, имеют определенные ниже значения, если в контексте не указано иное. Термин «противомикробное соединение» обозначает соединение, способное подавлять рост или контролировать рост микроорганизмов и/или уничтожать микроорганизмы, при этом противомикробные соединения включают бактерицидные, бактериостатические, фунгицидные, фунгистатические, альгицидные и альгистатические препараты в зависимости от величины использованной дозы, условий системы и требуемого контроля уровня микроорганизмов. Термин «микроорганизм» включает, например, грибы (такие как дрожжи и плесени), бактерии и водоросли. В описании изобретения использовано следующее сокращение: част./млн - массовые части на миллион. Если не указано иное, величины указаны в массовых процентах (мас.%). Процентное содержание противомикробных соединений в композиции по настоящему изобретению определено в расчете на общую массу активных ингредиентов в композиции, т.е. самих противомикробных соединений, исключая любые количества растворителей, носителей, диспергирующих веществ, стабилизаторов или других материалов, которые могут присутствовать. Гидроксиметилзамещенное соединение фосфора выбирают из группы, включающей соли тетракис(гидроксиметил)фосфония (например, сульфат тетракис(гидроксиметил)фосфония (СТГФ) и хлорид тетракис(гидроксиметил)фосфония) и трис(гидроксиметил)фосфин. Может присутствовать более одного гидроксиметилзамещенного соединения фосфора, в указанном случае соотношение биоцидов рассчитывают относительно общего содержания указанных соединений. Орто-фенилфенол или его соли щелочных металлов, или соли аммония включают соли лития, натрия, калия, рубидия, цезия и аммония. Если присутствует более одной формы орто-фенилфенола, соотношение биоцидов рассчитывают относительно общего содержания указанных соединений. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения используют орто-фенилфенолят натрия (ОФФNa). 2,6-Диметил-1,3-диоксан-4-илацетат (ДМДО) описан ранее под названием 6-ацетокси-2,4-диметил-мета-диоксан в публикациях, включенных в настоящее описание в качестве ссылок.

В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения массовое соотношение гидроксиметилзамещенное соединение фосфора/ДМДО составляет от 12:1 до 1:15, в другом варианте от 12:1 до 1:12, в еще одном варианте от 10:1 до 1:12, в другом варианте от 10:1 до 1:10, в еще одном варианте от 9:1 до 1:12, в другом варианте от 9:1 до 1:10, в еще одном варианте от 9:1 до 1:9, в другом варианте от 8,2:1 до 1:9, в еще одном варианте от 8,2:1 до 1:8,2.

В некоторых вариантах массовое соотношение гидроксиметилзамещенное соединение фосфора/орто-фенилфенол или его соли щелочных металлов, или соли аммония составляет от 12:1 до 1:5, в другом варианте от 12:1 до 1:4, в еще одном варианте 10:1 до 1:5, в другом варианте от 10:1 до 1:4, в еще одном варианте от 10:1 до 1:3, в другом варианте от 9:1 до 1:4, в еще одном варианте от 9:1 до 1:3, в другом варианте от 8:1 до 1:3.

В некоторых вариантах противомикробная композиция в основном не содержит оксазолидинов, т.е. включает менее 5% оксазолидинов по отношению к содержанию активного биоцида, в другом варианте менее 2%, в еще одном варианте менее 1%, в другом варианте менее 0,5%, в еще одном варианте менее 0,1%.

В некоторых вариантах противомикробную комбинацию по настоящему изобретению можно использовать при закачивании нефтегазоносных месторождений, в добываемых флюидах, в жидкостях для гидроразрыва пласта и других функциональных флюидах, нефтегазовых скважинах, в ходе нефтегазовой технологической операции, в системах разделения, хранения и транспортировки, в нефтегазопроводах, нефтегазовых резервуарах и топливе. Комбинацию прежде всего можно использовать во флюидах на водной основе, которые добавляют в нефтегазовую скважину или добывают в ней. Комбинацию можно также использовать для контроля микроорганизмов в других технологических водах и содержащих воду загрязненных водой матрицах, таких как охлаждающая вода, воздухоочиститель, теплообменники, котловая вода, вода целлюлозно-бумажных комбинатов, вода других промышленных процессов, балластная вода, сточные воды, жидкости металлообрабатывающей промышленности, латекс, краска, покрытия, адгезивы, чернила, ленты для герметизации швов, пигмент, суспензии на водной основе, предметы личной гигиены и хозяйственные товары, такие как моющее средство, фильтрационные системы (включая установки обратного осмоса и ультрафильтрационные системы), внутреннее устройство туалетов, текстильные изделия, кожные изделия и системы производства изделий из кожи или используемая при этом система.

Как правило, количество комбинаций биоцидов по настоящему изобретению для контроля роста микроорганизмов составляет от 10 част./млн до 5000 част./млн активного ингредиента. В некоторых вариантах активные ингредиенты композиции присутствуют в количестве по крайней мере 20 част./млн, в другом варианте по крайней мере 50 част./млн, в другом варианте по крайней мере 100 част./млн, в другом варианте по крайней мере 150 част./млн, в другом варианте по крайней мере 200 част./млн. В некоторых вариантах активные ингредиенты композиции присутствуют в количестве не более 2000 част./млн, в другом варианте не более 1000 част./млн, в другом варианте не более 500 част./млн, в другом варианте не более 400 част./млн, в другом варианте не более 300 част./млн, в другом варианте не более 250 част./млн, в другом варианте не более 200 част./млн, в другом варианте не более 100 част./млн, в другом варианте не более 50 част./млн. Упомянутые выше концентрации указаны для жидкой композиции, содержащей комбинации биоцидов. Концентрации биоцидов в высокотемпературной среде и среде, содержащей высокие концентрации сульфидов, как правило, выше по сравнению с другими средами. В некоторых вариантах внутрискважинные концентрации активных ингредиентов в нефтяной скважине составляют от 30 част./млн до 500 част./млн, в другом варианте от 50 част./млн до 250 част./млн. В некоторых вариантах концентрации активных ингредиентов для обработки приповерхностных участков нефтяной скважины составляют от 10 част./млн до 300 част./млн, в другом варианте от 30 част./млн до 100 част./млн.

В настоящем изобретении предлагается также способ предотвращения роста микроорганизмов в описанных выше областях применения, прежде всего в ходе операций добычи нефти или природного газа, и указанный способ заключается в том, что заявленную комбинацию биоцидов включают в материалы.

Примеры

Пример 1

Синергетическое действие СТГФ и ГГТ в отношении сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ)

Деаэрированный стерильный солевой раствор (3,1183 г NaCl, 1,3082 мг NaHO₃, 47,70 мг KCl, 72,00 мг CaCl₂, 54,49 мг MgSO₄, 172,28 мг Na ₂SO₄, 43,92 мг Na₂CO₃ в 1 л воды) в анаэробной камере (Bactron) заражали выделенным из нефтяного месторождения анаэробным консорциумом, в основном сульфатвосстанавливающими бактериями (СВБ), при конечных концентрациях бактерий от 10⁶ КОЕ/мл до 10⁷ КОЕ/мл. Затем аликвотные части указанной зараженной воды обрабатывали СТГФ и гексагидро-1,3,5-трис(2-гидроксиэтил)-s-триазином (ГГТ), или комбинацией СТГФ/ГГТ при различных концентрациях активных агентов. Смеси инкубировали при 40°С в течение 24 ч, затем определяли биоцидную эффективность по минимальной концентрации исследуемого биоцида (МКБ), требующейся для полного уничтожения бактерий в аликвотных частях. В табл.1 приведены значения эффективности каждого биоцида и смесей биоцидов, а также индекса синергизма ¹ для каждой комбинации.

Таблица 1
Биоцидная эффективность СТГФ, гексагидро-1,3,5-трис(2-гидроксиэтил)-s-триазина (ГГТ), комбинации СТГФ/ГГТ и индекс синергизма
Соотношение СТГФ/ГГТ (мас.% активного ингредиента)	Средняя МКБ (част./млн активного ингредиента)		Средний индекс синергизма	Значение р Z-критерия 2
	СТГФ	ГГТ
1:0	6,1	0,0
9:1	5,2	0,6	0,88	0,00
3:1	5,0	1,7	0,87	0,00
1:1	7,0	7,0	1,26	0,00
1:3	3,3	10,0	0,69	0,00
1:9	2,4	21,5	0,69	0,00
0:1	0,0	79,0
1 Индекс синергизма = Ca/CA+Cb/CB

Ca обозначает концентрацию биоцида А, которая требуется для полного уничтожения бактерий при использовании биоцида А в комбинации с биоцидом В.

CA обозначает концентрацию биоцида А, которая требуется для полного уничтожения бактерий при использовании биоцида А в отдельности.

Cb обозначает концентрацию биоцида В, которая требуется для полного уничтожения бактерий при использовании биоцида В в комбинации с биоцидом А.

CB обозначает концентрацию биоцида В, которая требуется для полного уничтожения бактерий при использовании биоцида В в отдельности.

Индекс синергизма менее 1 указывает на синергизм.

² Значение р<0,05 указывает на достоверное различие между средним индексом синергизма и 1,00.

Пример 2

Оценка биоцидной эффективности комбинаций СТГФ/ГГТ в отношении анаэробных бактерий в высокотемпературной среде, обогащенной сульфидами

Растворы биоцидов в анаэробной камере (BACTRON IV) заражали выделенным из нефтяного месторождения консорциумом СВБ (от 10⁴ КОЕ/мл до 10⁵ КОЕ/мл) и добавляли ион сульфида (10 част./млн, в форме сульфида натрия). Затем растворы биоцидов инкубировали при 80°С в анаэробных условиях в течение 7 сут, при этом ежедневно добавляли консорциум СВБ (от 10⁴ КОЕ/мл до 10⁵ КОЕ/мл) и ион сульфида (10 част./млн). Биоцидную эффективность определяли по наиболее низкой концентрации исследуемого биоцида, требующейся для уничтожения 99,999% бактерий или для полного уничтожения бактерий при нагревании в течение 2 ч и 7 сут в присутствии СВБ и сульфида. Затем рассчитывали индекс синергизма. В табл.2 приведены значения эффективности каждого биоцида и смесей биоцидов, а также индекса синергизма для каждой комбинации.

Таблица 2
Оценка биоцидной эффективности СТГФ, ГГТ и комбинации СТГФ/ГГТ в высокотемпературной среде, обогащенной сульфидами, и индекс синергизма
Соотношение СТГФ/ГГТ (мас.% активного ингредиента)	Доза (част./млн активного ингредиента), требующаяся для уничтожения 99,999% бактерий или для полного уничтожения бактерий при нагревании в течение 2 ч и 7 сут в присутствии СВБ и сульфида		Индекс синергизма 3
	СТГФ	ГГТ
1:0	88,9	0,0
5,1:1	59,3	11,7
2,3:1	59,3	26,3	0,75
1:1	39,5	39,5	0,86
1:2,3	17,6	39,5	0,74
1:5,1	11,7	59,3	0,49
0:1	0,0	133,3	0,58
3 Индекс синергизма = Ca/CA+Cb/CB

Ca обозначает концентрацию биоцида А, которая требуется для уничтожения 99,999% бактерий при использовании биоцида А в комбинации с биоцидом В.

CA обозначает концентрацию биоцида А, которая требуется для уничтожения 99,999% бактерий при использовании биоцида А в отдельности.

Cb обозначает концентрацию биоцида В, которая требуется для уничтожения 99,999% бактерий при использовании биоцида В в комбинации с биоцидом А.

CB обозначает концентрацию биоцида В, которая требуется для уничтожения 99,999% бактерий при использовании биоцида В в отдельности.

Индекс синергизма менее 1 указывает на синергизм.

Приведенные выше данные свидетельствуют о том, что комбинация СТГФ и ГГТ характеризуется синергетическим действием в высокотемпературной среде, обогащенной сульфидами.

Пример 3

Синергетическое действие СТГФ и ДМДО в отношении сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ)

Деаэрированный стерильный солевой раствор (3,1183 г NaCl, 1,3082 мг NaHCO₃, 47,70 мг KCl, 72,00 мг CaCl₂, 54,49 мг MgSO₄, 172,28 мг Na ₂SO₄, 43,92 мг Na₂CO₃ в 1 л воды) в анаэробной камере (Bactron III) заражали выделенным из нефтяного месторождения анаэробным консорциумом СВБ при конечных концентрациях бактерий от 10⁶ КОЕ/мл до 10⁷ КОЕ/мл. Затем аликвотные части указанной зараженной воды обрабатывали СТГФ, ДМДО или комбинациями СТГФ/ДМДО при различных концентрациях активных агентов. Смеси инкубировали при 40°С в течение 24 ч, затем подсчитывали число выживших бактерий с использованием метода серийного разведения и определяли биоцидную эффективность по дозе биоцида, требующейся для уничтожения 99,99% бактерий в течение 24 ч. Затем рассчитывали индекс синергизма. В табл.3 приведены значения эффективности каждого биоцида и смесей биоцидов, а также индекса синергизма для каждой комбинации.

Таблица 3
Биоцидная эффективность СТГФ, ДМДО, комбинации СТГФ/ДМДО и индекс синергизма
Соотношение СТГФ/ДМДО (мас.% активного ингредиента)	Доза (част./млн активного ингредиента), требующаяся для уничтожения 99,99% бактерий		Индекс синергизма 4
	СТГФ	ДМДО
1:0	5,5	0,0
8,2:1	4,2	0,5	0,76
2,9:1	4,2	1,5	0,77
1:1	4,2	4,2	0,77
1:2,9	3,2	9,2	0,62
1:8,2	3,2	26,4	0,67
0:1	0,0	330,9
4 Индекс синергизма = Ca/CA+Cb/СВ

Ca обозначает концентрацию биоцида А, которая требуется для уничтожения 99,99% бактерий при использовании биоцида А в комбинации с биоцидом В.

CA обозначает концентрацию биоцида А, которая требуется для уничтожения 99,99% бактерий при использовании биоцида А в отдельности.

Cb обозначает концентрацию биоцида В, которая требуется для уничтожения 99,99% бактерий при использовании биоцида В в комбинации с биоцидом А.

CB обозначает концентрацию биоцида В, которая требуется для уничтожения 99,99% бактерий при использовании биоцида В в отдельности.

Индекс синергизма менее 1 указывает на синергизм.

Пример 4

Синергетическое действие СТГФ и орто-фенилфенолята натрия (ОФФNа) в отношении сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ)

Деаэрированный стерильный солевой раствор (3,1183 г NaCl, 1,3082 мг NaHCO ₃, 47,70 мг KCl, 72,00 мг CaCl₂, 54,49 мг MgSO ₄, 172,28 мг Na₂SO₄, 43,92 мг Na ₂CO₃ в 1 л воды) в анаэробной камере (Bactron) заражали выделенным из нефтяного месторождения анаэробным консорциумом СВБ при конечных концентрациях бактерий от 10⁶ КОЕ/мл до 10⁷ КОЕ/мл. Затем аликвотные части указанной зараженной воды обрабатывали СТГФ, ОФФNа или комбинациями СТГФ/ОФФNа при различных концентрациях активных агентов. Смеси инкубировали при 40°С в течение 24 ч, затем подсчитывали в культуральной среде число выживших бактерий. Биоцидную эффективность определяли по минимальной концентрации исследуемого биоцида (МКБ), требующейся для полного уничтожения бактерий в аликвотных частях. В табл.4 приведены значения эффективности каждого биоцида и смесей биоцидов, а также индекса синергизма для каждой комбинации.

Таблица 4
Биоцидная эффективность СТГФ, ОФФNa, комбинации СТГФ/ОФФNa в отношении анаэробных бактерий
Соотношение СТГФ/ОФФNа (мас.% активного ингредиента)	Средняя МКБ (част./млн активного ингредиента)		Средний индекс синергизма 1	Значение p 2 Z-критерия
	СТГФ	ОФФNа
1:0	7,9	0,0
9:1	6,1	0,7	0,77	0,04
3:1	5,1	1,7	0,66	0,00
1:1	8,5	8,5	1,10	0,51
1:3	6,4	19,1	0,86	0,00
1:9	6,1	55,1	0,94	0,62
0:1	0,0	333,3

Пример 5

Синергетическое действие СТГФ и ОФФNа в отношении сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ)

Деаэрированный стерильный солевой раствор (3,1183 г NaCl, 1,3082 мг NaHCO₃, 47,70 мг KCl, 72,00 мг CaCl₂, 54,49 мг MgSO₄, 172,28 мг Na₂SO₄, 43,92 мг Na₂CO ₃ в 1 л воды) в анаэробной камере (Bactron) заражали выделенным из нефтяного месторождения анаэробным консорциумом, в основном СВБ, при конечных концентрациях бактерий 10⁷ КОЕ/мл. Затем аликвотные части указанной зараженной воды обрабатывали СТГФ, ОФФNа, или комбинациями СТГФ/ОФФNа при различных концентрациях активных агентов. Смеси инкубировали при 40°С в течение 24 ч, затем подсчитывали число выживших бактерий с использованием метода серийного разведения. Биоцидную эффективность определяли по минимальной концентрации исследуемого биоцида, требующейся для уничтожения 99,999% бактерий в аликвотных частях. В табл.5 приведены значения эффективности каждого биоцида и смесей биоцидов, а также индекса синергизма для каждой комбинации.

Таблица 5
Биоцидная эффективность СТГФ, ОФФNа, комбинации СТГФ/ОФФNа в отношении анаэробных бактерий
Соотношение СТГФ/ОФФNа (мас.% активного ингредиента)	Концентрация (част./млн активного ингредиента), требующаяся для уничтожения 99,999% бактерий		Индекс синергизма 3
	СТГФ	ОФФNа
1:0	11,9	0,0
2,25:1	7,9	3,5	0,68
1:1	7,9	7,9	0,69
1:2,25	7,9	17,8	0,72
1:5,06	11,9	60,0	1,19
1:7,59	7,9	60,0	0,86
0:1	0,0	303,8

Пример 6

Синергетическое действие СТГФ и ОФФNа в отношении сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ)

Фосфатно-солевой буферный раствор (ФСБ, рН 7) заражали бактериями Psedomonas aeruginosa из американской коллекции типовых культур (АТСС) № 10145 и Staphylococcus aureus АТСС № 6538 при конечной концентрации бактерий ~10⁶ КОЕ/мл. Затем аликвотные части указанной зараженной воды обрабатывали СТГФ, ОФФNа или комбинациями СТГФ/ОФФNа при различных концентрациях активных агентов. Смеси инкубировали при 37°С в течение 24 ч, затем подсчитывали число выживших бактерий с использованием метода серийного разведения. Биоцидную эффективность определяли по минимальной концентрации исследуемого биоцида, требующейся для уничтожения 99,999% бактерий. В табл.6 приведены значения эффективности каждого биоцида и смесей биоцидов, а также индекса синергизма для каждой комбинации.

Таблица 6
Биоцидная эффективность СТГФ, ОФФNа, комбинации СТГФ/ОФФNа в отношении анаэробных бактерий
Соотношение СТГФ/ОФФNа (мас.% активного ингредиента)	Концентрация (част./млн активного ингредиента), требующаяся для уничтожения 99,999% бактерий		Индекс синергизма
	СТГФ	ОФФNа
1:0	26,7	0,0
2,25:1	17,8	7,9	0,70
1:1	17,8	17,8	0,75
1:2,25	17,8	40,0	0,86
1:5,06	17,8	90,0	1,11
1:7,59	17,8	135,0	1,33
0:1	0,0	202,5

Данные, представленные в табл.4-6, свидетельствуют о том, что для СТГФ в комбинации с ОФФNa наблюдается синергетическое действие, и при использовании указанных соединений в комбинации для эффективного контроля СВБ требуются значительно более низкие дозы.