JP6340566B2 - 海生生物の付着防止方法 - Google Patents
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Description
過酸化水素剤は、最終的に酸素と水に分解するため、環境への影響(負荷)が最も少ない薬剤として近年、多用されている。しかし、過酸化水素剤は、安全性が高い半面、その添加量が少なくなると、付着生物に対する選択性が現れ、広範な海生生物種の付着を防止もしくは抑制することが困難になる。特に過酸化水素剤の分解酵素を多く保有するムラサキイガイなどの二枚貝類は、過酸化水素に対する抵抗性が強く、多量の過酸化水素を添加しないと処理できないという課題がある。
また、本出願人は、過酸化水素剤と塩素剤を併用する海水動物の付着抑制方法(「併用添加法」という、特公昭61-2439号公報:特許文献1参照)および予め過酸化水素剤を均一に分散維持された海水冷却水に塩素剤を添加する工業用海水冷却水の処理方法(「分散添加法」という、特許第3199577号公報:特許文献2参照)を提案している。
「間欠添加法」は、一時的に塩素剤のみが海水に添加されることになるので、塩素剤による環境負荷を軽減するためにその添加量と添加時間を厳密にコントロールする必要があり、その操作が煩雑になるという欠点がある。
また、過酸化水素剤と塩素剤とを併用してもその添加量や添加間隔などの条件が対象海水の状況に適合していないと、両薬剤の相互作用が期待できず、過酸化水素剤の添加量の低減効果が期待できないという課題がある。
このように従来技術においては、過酸化水素剤と塩素剤とを安定に共存させることができず、両薬剤の特徴が十分に活かされていなかった。
(1)アミノ基含有化合物とハロゲン含有化合物を同時に海水冷却水系の海水中に添加する方法、
(2)アミノ基含有化合物とハロゲン含有化合物を別々に海水冷却水系の海水中に添加する方法、および
(3)アミノ基含有化合物とハロゲン含有化合物を混合溶液にして海水冷却水系の海水中に添加する方法
のいずれかの方法によって、海水冷却水系の海水中に、残留塩素濃度として0.005〜0.5mg/Lになるように存在させる工程と、過酸化水素を海水冷却水系の海水中に、過酸化水素濃度として0.1〜2.0mg/Lになるように存在させる工程とをこの順もしくは逆順でまたは同時に行い、前記両工程の結合ハロゲンと過酸化水素をそれぞれ前記残留塩素濃度および過酸化水素濃度となるように前記海水冷却水系の海水中に共存させることにより海水冷却水系への海生生物の付着を防止することを特徴とする海生生物の付着防止方法が提供される。
すなわち、本発明の海生生物の付着防止方法では、過酸化水素と結合ハロゲンとが海水中に長時間共存するために、両者の海生生物の付着防止効果が長期間持続して発揮されるものと考えられる。
本発明の海生生物の付着防止方法は、広範な海生生物種、例えば、ムラサキイガイなどのイガイ類やフジツボ類、コケムシ類などの海生生物に対して、特にイガイ類やコケムシ類に対して有効である。
(1)アミノ基含有化合物が、カルボキシ基またはスルホ基をさらに有する化合物である、
(2)アミノ基含有化合物が、酸性アミノ酸、塩基性アミノ酸、炭素数2〜4の中性アミノ酸およびH2N-(CH2)n-SO3H[式中、nは0〜3の整数である]で表される化合物から選択される化合物である、
(3)アミノ基含有化合物が、アスパラギン酸、グルタミン酸、ヒスチジン、アルギニン、リシン、グリシン、トレオニン、アラニン、セリン、スルファミン酸およびタウリンから選択される化合物である、
(4)アミノ基含有化合物がグリシンまたはスルファミン酸であり、かつハロゲン含有化合物が次亜塩素酸ナトリウムである、および
(5)残留塩素濃度が0.01〜0.3mg/Lであり、過酸化水素濃度が0.1〜1.8mg/Lである
を満足する場合に、上記の効果をさらに発揮する。
アミノ基含有化合物と、ハロゲン含有化合物とを、同時もしくは別々に添加するかまたは予め混合溶液にして得られる結合ハロゲンを、海水冷却水系の海水中に、残留塩素濃度として特定の濃度になるように存在させる工程(工程1)と、
過酸化水素を海水冷却水系の海水中に、過酸化水素濃度が特定の濃度になるように存在させる工程(工程2)と
をこの順もしくは逆順でまたは同時に行い、両工程の結合ハロゲンと過酸化水素を海水中に共存させることからなる。
工程1では、アミノ基含有化合物とハロゲン含有化合物との反応により、海水中で特定の残留塩素濃度の結合ハロゲンを得る。この結合ハロゲンは、海水冷却水系において工程2の過酸化水素と共存してそれと共に海生生物の付着防止効果を発揮する。
アミノ酸やスルファミン酸は、共にアミノ基を有し、かつ水溶液中で双性イオンを生じる化合物として知られており、これらのアミノ基の水素原子は、後述するハロゲン含有化合物が水溶液中で生じる遊離ハロゲンと反応して、結合ハロゲンを生成し、海生生物の付着防止効果を発揮することから、本発明のアミノ基含有化合物として用いることができる。
海水などの水中の溶存アミノ酸(遊離アミノ酸)が遊離残留塩素と結合して結合ハロゲンを生成することは従来から知られているが、その海生生物の付着防止効果については知られていなかった。
アミノ酸は、殆どが溶液中で中性を示す中性アミノ酸であり、Xにカルボキシ基を有することで酸性を示す酸性アミノ酸、Xにアミノ基を有することで塩基性を示す塩基性アミノ酸の3種に分類され、本発明ではいずれも用いることができる。但し、炭素数4を超える中性アミノ酸はその極性が低く結合ハロゲンとしての安定性が低くなり、過酸化水素と共存できない場合があるので好ましくない。中性アミノ酸の好ましい炭素数は2〜4である。
酸性アミノ酸としては、例えば、アスパラギン酸(133.10)、グルタミン酸(147.13)などが挙げられる。
塩基性アミノ酸としては、例えば、ヒスチジン(155.15)、アルギニン(174.20)、リシン(146.19)などが挙げられる。
炭素数2〜4の中性アミノ酸としては、例えば、グリシン(75.07)、トレオニン(119.12、「スレオニン」ともいう)、アラニン(89.09)、セリン(105.09)などが挙げられる。
このようなアミノ基含有化合物の中でも、酸性アミノ酸、塩基性アミノ酸、炭素数2〜4の中性アミノ酸およびH2N-(CH2)n-SO3H[式中、nは0〜3の整数である]で表される化合物から選択される化合物であるのが特に好ましい。
アミノ基含有化合物は、市販のものを用いることができる。また、海水中に存在する場合にはそれを有効利用してもよい。
本発明では、次亜塩素酸、次亜臭素酸およびそれらの塩から選択されるハロゲン含有化合物の1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
ハロゲン含有化合物の中でも、工業的に入手し易い次亜塩素酸ナトリウムが好ましく、例えば、市販の有効塩素12%の次亜塩素酸ナトリウム溶液や電解塩素装置によって得られるものを用いることができる。
上記の例示化合物の中でも、アミノ基含有化合物がグリシンまたはスルファミン酸であり、かつハロゲン含有化合物が次亜塩素酸ナトリウムである組み合わせ、すなわち結合ハロゲンとしては、クロルグリシンおよびクロルスルファミン酸が、結合ハロゲンとしての安定性が高いため特に好ましい。
(1)アミノ基含有化合物とハロゲン含有化合物を同時に添加する方法
(2)アミノ基含有化合物とハロゲン含有化合物を別々に添加する方法
(3)アミノ基含有化合物とハロゲン含有化合物を混合溶液にして添加する方法
例えば、アミノ基含有化合物の濃度は、0.002〜2.2mg/L程度、ハロゲン含有化合物の濃度は、消費を考慮して残留塩素濃度として0.01〜1.0mg/L程度である。
また、添加場所は、結合ハロゲンが生成し易いように、海水冷却系の同一場所であるのが好ましい。添加場所および添加方法については後述する。
これらの添加方法の中でも、残留塩素濃度をより正確に調整し易いことから、予め混合溶液を調製し、添加する添加方法(3)が特に好ましい。
なお、ハロゲン含有化合物が次亜臭素酸およびそれらの塩である場合には、残留塩素濃度換算値で表す。
残留塩素濃度が0.005mg/L未満の場合には、結合ハロゲンによる海生生物の付着防止効果が十分に得られないことがあるので好ましくない。一方、残留塩素濃度が0.5mg/Lを超える場合には、次亜塩素酸などのハロゲン含有化合物の添加量が増大し、経済的な面から好ましくない。
工程2において、過酸化水素を海水中に特定濃度になるように存在させるためには、過酸化水素または過酸化水素供給化合物を海水冷却水系の海水に、過酸化水素濃度が特定の濃度になるように添加する。添加場所および添加方法については後述する。
また、過酸化水素供給化合物(「過酸化水素発生剤」ともいう)としては、過酸化水素を水中で放出し得る過炭酸、過ホウ酸、ペルオキシ硫酸などの無機過酸、過酢酸のような有機過酸およびこれらの塩類が挙げられる。これら塩類としては、過炭酸ナトリウム、過ホウ酸ナトリウムなどが挙げられる。
上記の過酸化水素および過酸化水素供給化合物は、添加に際して所望の過酸化水素濃度になるように海水や淡水で希釈または溶解して用いてもよい。
過酸化水素濃度が0.1mg/L未満の場合には、過酸化水素による海生生物の付着防止効果が十分に得られないことがあるので好ましくない。一方、過酸化水素濃度が2.0mg/Lを超える場合には、過酸化水素または過酸化水素供給化合物の添加量が増大し、それ以上の効果が期待できず、経済的な面から好ましくない。
上記の過酸化水素濃度は、従来の海生生物(特にムラサキイガイ等の2枚貝類)の付着防止方法における添加濃度の1/3から1/5と低濃度である。
なお、工程1において、アミノ基含有化合物とハロゲン含有化合物を混合溶液にして添加する場合、当該混合溶液に、さらに工程2の過酸化水素または過酸化水素供給化合物を加えた混合溶液として添加することも可能である。
例えば、ジアルキルジチオカルバミン酸塩、カチオン系界面活性剤等の海生生物付着防止剤、鉄系金属腐食防止剤、消泡剤などが挙げられる。
純水1リットルに人工海水成分(日本製薬株式会社製、製品名:ダイゴ人工海水SP)36gを撹拌下に加えて人工海水を調製した。
得られた人工海水300mlに、下記のように濃度を調製した過酸化水素、結合ハロゲンおよび遊離ハロゲンを表1に示す濃度になるようにそれぞれ添加し、25℃で60分間撹拌した。
実施例1〜10では、過酸化水素と下記のように調製した結合ハロゲンとを併用し、比較例1では、過酸化水素と遊離ハロゲンとを併用し、比較例2では、過酸化水素のみを用いた。
そして、撹拌開始(薬剤添加直後)から10分後および60分後の各添加薬剤の残留濃度を下記のように測定した。
また、薬剤添加直後の残留濃度(=添加濃度)を100%として、各添加薬剤の残留濃度から残留率を算出した。
得られた結果を、各添加薬剤およびそれらの濃度と共に表1に示す。
結合ハロゲンは、それぞれグリシン、トレオニン、アラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ヒスチジン、アルギニン、リシン、スルファミン酸、タウリンと、次亜塩素酸ナトリウムとの反応によって生成するクロルグリシン、クロルトレオニン、クロルアラニン、クロルアスパラギン酸、クロルグルタミン酸、クロルヒスチジン、クロルアルギニン、クロルリシン、クロルスルファミン酸、クロルタウリンを用いた。
例えば、クロルグリシンは、純水50gにグリシン2.1g(28mmol)と24%水酸化ナトリウム溶液1.25gを添加してpH9.5のグリシン溶液を調製し、さらに有効塩素12%の次亜塩素酸ナトリウム溶液10g(有効塩素として16.9mmol)を添加した後、純水で全量を100gとすることで調製した。
得られた結合ハロゲンの溶液は、それぞれおよそ1.0〜1.2%の有効塩素濃度を有し、これらをそれぞれ適宜希釈することで人工海水に添加する薬剤濃度に調整した。
実施例の結合ハロゲン濃度(mg/L)および比較例の遊離ハロゲン濃度(mg/L)は、DPD法残留塩素計(笠原理化工業株式会社製、型式:DP−3F)を用いて、DPD試薬発色による吸光光度法により全残留塩素濃度として測定した。
太平洋に面した和歌山県沿岸の某所に図1に示す水路試験装置を設け、試験を行った。
水中ポンプを用いて揚水した海水を、16系統に分岐させた水路に、各水路に流量1.0m3/hで約90日間、一過式に通水し、各水路に下記のように濃度を調製した過酸化水素および結合ハロゲンを表2に示す濃度になるように同時に連続添加した。図1のPは水中ポンプを表す。
また、各水路内には、付着生物調査用にアクリル製のカラム(内径64mm×長さ300mm×厚さ2mm、表面積602.88cm2)を挿入し、通水終了後にカラムに付着した付着物の総重量、フジツボ類の付着数、イガイ類の付着数およびフサコケムシ類の被覆率を測定し、付着抑制効果を確認した。
なお、ブランクとして薬剤無添加(無薬注)についても試験した。
フジツボ類およびイガイ類の付着数(個数)は、それぞれカラムの目視観察により計数した。
フサコケムシ類の被覆率(%)は、通水終了後のカラムに5mm目合いのネットを押し当て、被覆面と非被覆面の目数を計数し、カラムの表面積602.88cm2を100%として被覆率を算出した。
得られた結果を、各添加薬剤およびそれらの濃度と共に表2に示す。
結合ハロゲンは、試験例1と同様にして、それぞれスルファミン酸、グリシンと、次亜塩素酸ナトリウムとの反応によって生成するクロルスルファミン酸、クロルグリシンを用い、表2に示す添加濃度になるように、結合ハロゲン溶液を適宜希釈し、付着生物調査用カラムの手前から定量ポンプを用いて注入した。
Claims (3)
- アスパラギン酸、グルタミン酸、ヒスチジン、アルギニン、リシン、グリシン、トレオニン、アラニン、スルファミン酸およびタウリンならびにそれらの塩から選択されるアミノ基含有化合物と、次亜塩素酸、次亜臭素酸およびそれらの塩から選択されるハロゲン含有化合物との反応生成物である結合ハロゲンを、
(1)アミノ基含有化合物とハロゲン含有化合物を同時に海水冷却水系の海水中に添加する方法、
(2)アミノ基含有化合物とハロゲン含有化合物を別々に海水冷却水系の海水中に添加する方法、および
(3)アミノ基含有化合物とハロゲン含有化合物を混合溶液にして海水冷却水系の海水中に添加する方法
のいずれかの方法によって、海水冷却水系の海水中に、残留塩素濃度として0.005〜0.5mg/Lになるように存在させる工程と、過酸化水素を海水冷却水系の海水中に、過酸化水素濃度として0.1〜2.0mg/Lになるように存在させる工程とをこの順もしくは逆順でまたは同時に行い、前記両工程の結合ハロゲンと過酸化水素をそれぞれ前記残留塩素濃度および過酸化水素濃度となるように前記海水冷却水系の海水中に共存させることにより海水冷却水系への海生生物の付着を防止することを特徴とする海生生物の付着防止方法。 - 前記アミノ基含有化合物がグリシンまたはスルファミン酸であり、かつ前記ハロゲン含有化合物が次亜塩素酸または次亜臭素酸のアルカリ金属塩である請求項1に記載の海生生物の付着防止方法。
- 前記残留塩素濃度が0.01〜0.3mg/Lであり、前記過酸化水素濃度が0.1〜1.8mg/Lである請求項1または2に記載の海生生物の付着防止方法。
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