DE10222287A1 - Antimicrobial active carbon containing an antimicrobial polymer, e.g. polymerised 2-tert.-butylaminoethyl methacrylate, useful e.g. in air conditioning systems, gas masks and water filters - Google Patents

Abstract

Antimicrobial active carbon (I) containing 0.05-95 wt.% antimicrobial polymer(s). Independent claims are also included for methods for sterilizing water-containing liquids or for purifying gases by passing the liquid or gas through (I).

Description

Die Erfindung betrifft antimikrobielle Aktivkohle, ein Verfahren zur antimikrobiellen Ausrüstung von Aktivkohle sowie die Verwendung der Aktivkohle. The invention relates to antimicrobial activated carbon, a method for antimicrobial Equipment of activated carbon and the use of activated carbon.

Besiedlungen und Ausbreitungen von Bakterien auf Oberflächen von Rohrleitungen, Behältern oder Verpackungen sind im hohen Maße unerwünscht. Es bilden sich häufig Schleimschichten, die Mikrobenpopulationen extrem ansteigen lassen, die Wasser-, Getränke- und Lebensmittelqualitäten nachhaltig beeinträchtigen und sogar zum Verderben der Ware sowie zur gesundheitlichen Schädigung der Verbraucher führen können. Colonization and spread of bacteria on pipe surfaces, Containers or packaging are highly undesirable. They often form Slime layers that cause microbial populations to rise extremely, the water, beverage and Permanently affect food quality and even spoil the goods as well can lead to health damage to consumers.

Aus allen Lebensbereichen, in denen Hygiene von Bedeutung ist, sind Bakterien fernzuhalten. Davon betroffen sind Textilien für den direkten Körperkontakt, insbesondere für den Intimbereich und für die Kranken- und Altenpflege. Außerdem sind Bakterien fern zu halten von Möbel- und Geräteoberflächen in Pflegestationen, insbesondere im Bereich der Intensivpflege und der Kleinstkinder-Pflege, in Krankenhäusern, insbesondere in Räumen für medizinische Eingriffe und in Isolierstationen für kritische Infektionsfälle sowie in Toiletten. Bacteria must be kept away from all areas of life where hygiene is important. This affects textiles for direct body contact, especially for Intimate area and for nursing and elderly care. Bacteria should also be kept away from Furniture and device surfaces in care stations, especially in the area of intensive care and infants care, in hospitals, especially in rooms for medical Interventions and in isolation stations for critical infections and in toilets.

Gegenwärtig werden Geräte, Oberflächen von Möbeln und Textilien gegen Bakterien im Bedarfsfall oder auch vorsorglich mit Chemikalien oder deren Lösungen sowie Mischungen behandelt, die als Desinfektionsmittel mehr oder weniger breit und massiv antimikrobiell wirken. Solche chemischen Mittel wirken unspezifisch, sind häufig selbst toxisch oder reizend oder bilden gesundheitlich bedenkliche Abbauprodukte. Häufig zeigen sich auch Unverträglichkeiten bei entsprechend sensibilisierten Personen. Devices, surfaces of furniture and textiles are currently used to fight bacteria in the If necessary or as a precaution with chemicals or their solutions and mixtures treated as a disinfectant more or less broad and massive antimicrobial Act. Such chemical agents have a non-specific effect and are often themselves toxic or irritating or form degradation products that are harmful to health. Often show up too Incompatibilities in appropriately sensitized people.

Eine weitere Vorgehensweise gegen oberflächige Bakterienausbreitungen stellt die Einarbeitung antimikrobiell wirkender Substanzen in eine Matrix dar. Another approach against superficial spread of bacteria is the Incorporation of antimicrobial substances into a matrix.

Daneben stellt auch die Vermeidung von Algenbewuchs auf Oberflächen eine immer bedeutsamere Herausforderung dar, da inzwischen viele Außenflächen von Gebäuden mit Kunststoffverkleidungen ausgestattet sind, die besonders leicht veralgen. Neben dem unerwünschten optischen Eindruck kann unter Umständen auch die Funktion entsprechender Bauteile vermindert werden. In diesem Zusammenhang ist z. B. an eine Veralgung von photovoltaisch funktionalen Flächen zu denken. In addition, the prevention of algae growth on surfaces is always a problem more significant challenge, since there are now many exterior surfaces of buildings Plastic cladding are equipped, which are particularly easy to algae. Next to the Under certain circumstances, the undesired visual impression can also function more appropriately Components are reduced. In this context, e.g. B. an algae from think of photovoltaic functional surfaces.

Eine weitere Form der mikrobiellen Verunreinigung, für die es bis heute ebenfalls keine technisch zufrieden stellende Lösung gibt, ist der Befall von Oberflächen mit Pilzen. So stellt z. B. der Befall von Fugen und Wänden in Feuchträumen mit Aspergillus niger neben dem beeinträchtigten optischen auch einen ernst zu nehmenden gesundheitsrelevanten Aspekt dar, da viele Menschen auf die von den Pilzen abgegebenen Stoffe allergisch reagieren, was bis hin zu schweren chronischen Atemwegserkrankungen führen kann. Another form of microbial contamination, for which there is still none technically satisfactory solution is the infestation of surfaces with fungi. So poses z. B. the infestation of joints and walls in damp rooms with Aspergillus niger in addition to impaired optical also represent a serious health-related aspect, since many people are allergic to what is released by the fungi, what until can lead to severe chronic respiratory diseases.

Im Bereich der Seefahrt stellt das Fouling der Schiffsrümpfe eine ökonomisch relevante Einflussgröße dar, da mit dem Bewuchs verbundenen erhöhten Strömungswiderstand der Schiffe ein deutlicher Mehrverbrauch an Kraftstoff verbunden ist. Bis heute begegnet man solchen Problemen allgemein mit der Einarbeitung giftiger Schwermetalle oder anderer niedermolekularer Biozide in Antifoulingbeschichtungen, um die beschriebenen Probleme abzumildern. Zu diesem Zweck nimmt man die schädlichen Nebenwirkungen solcher Beschichtungen in Kauf, was sich aber angesichts der gestiegenen ökologischen Sensibilität der Gesellschaft als zunehmend problematisch herausstellt. In the field of seafaring, fouling the hulls is an economically relevant one Influencing variable because the increased flow resistance associated with the vegetation Ships are associated with a significant increase in fuel consumption. You still meet today such problems generally with the incorporation of toxic heavy metals or others low molecular weight biocides in antifouling coatings to the problems described mitigate. For this purpose, one takes the harmful side effects of such Coatings in purchase, but this is in view of the increased ecological sensitivity to society as increasingly problematic.

So offenbart z. B. die US-PS 4 532 269 ein Terpolymer aus Butylmethacrylat, Tributylzinnmethacrylat und tert.-Butylaminoethylmethacrylat. Dieses Copolymer wird als antimikrobieller Schiffsanstrich verwendet, wobei das hydrophile tert.-Butylaminoethylmethacrylat die langsame Erosion des Polymers fördert und so das hochtoxische Tributylzinnmethacrylat als antimikrobiellen Wirkstoff freisetzt. Thus, e.g. B. US Pat. No. 4,532,269, a terpolymer of butyl methacrylate, Tributyltin methacrylate and tert-butylaminoethyl methacrylate. This copolymer is called antimicrobial marine paint used, the hydrophilic tert-Butylaminoethyl methacrylate promotes the slow erosion of the polymer and thus the highly toxic Releases tributyltin methacrylate as an antimicrobial agent.

In diesen Anwendungen ist das mit Aminomethacrylaten hergestellte Copolymer nur Matrix oder Trägersubstanz für zugesetzte mikrobizide Wirkstoffe, die aus dem Trägerstoff diffundieren oder migrieren können. Polymere dieser Art verlieren mehr oder weniger schnell ihre Wirkung, wenn an der Oberfläche die notwendige "minimale inhibitorische Konzentration" (MIK) nicht mehr erreicht wird. In these applications, the copolymer made with aminomethacrylates is only a matrix or carrier substance for added microbicidal active substances which result from the carrier substance can diffuse or migrate. Polymers of this type lose theirs more or less quickly Effect if the necessary "minimum inhibitory concentration" on the surface (MIK) is no longer achieved.

Aus der europäischen Patentanmeldung 0 862 858 ist weiterhin bekannt, dass Copolymere von tert.-Butylaminoethylmethacrylat, einem Methacrylsäureester mit sekundärer Aminofunktion, inhärent mikrobizide Eigenschaften besitzen. From European patent application 0 862 858 it is also known that copolymers of tert-butylaminoethyl methacrylate, a methacrylic acid ester with secondary Amino function, inherently have microbicidal properties.

Die Sterilisierung von Wasser- und Reinstwassersystemen stellt eine große technische Herausforderung dar. Die Anforderungen an solche Sterilisierungverfahren sind sehr hoch, insbesondere in solchen Bereichen, die eine direkte Kontaminationsquelle für Menschen bilden können, z. B. im Bereich der Pharmakaproduktion, der Trinkwasser- oder der Lebensmittelverarbeitung. In diesen Bereichen sucht man nach Möglichkeiten zur Kaltsterilisation, da hier auch temperaturempfindliche Produkte verarbeitet werden. Weiterhin sollte der Energiebedarf einer Sterilisation möglichst gering sein. Der Einsatz von UV- Desinfektionssystemen ist nur bei UV-Stabilen Lösungen, d. h. nicht bei Lebensmitteln möglich. Der Einsatz niedermolekularer Biozide verbietet sich für solche Zwecke im Allgemeinen von selbst, da von diesen Mitteln ein beachtliches humantoxisches Potential ausgehen kann. The sterilization of water and ultrapure water systems represents a major technical Challenge. The requirements for such sterilization processes are very high, especially in areas that are a direct source of contamination for humans can form, for. B. in the field of pharmaceutical production, drinking water or Food processing. In these areas one looks for possibilities for Cold sterilization, since temperature-sensitive products are also processed here. Farther the sterilization energy requirement should be as low as possible. The use of UV Disinfection systems is only with UV-stable solutions, i. H. not with food possible. The use of low molecular weight biocides is prohibited in the Generally by itself, because of these remedies have a considerable human toxic potential can go out.

Weiterhin ist die Gewinnung von Trinkwasser in Entwicklungsländern ein noch nicht befriedigend gelöstes Problem. Anlagen für diesen Zweck sollten wartungsarm sein, einfach zu produzieren, einen geringen Energiebedarf aufweisen und sehr effizient sein. Furthermore, the production of drinking water in developing countries is not yet satisfactorily solved problem. Plants for this purpose should be low maintenance, simple to produce, have low energy consumption and be very efficient.

Zur Filtration von Gasen oder Flüssigkeiten werden häufig auf Aktivkohle basierende Systeme genutzt. Aktivkohle besitzt eine sehr große spezifische Oberfläche und ist daher zur Filtration in besonderem Maße geeignet. Die Filtration einer Flüssigkeit über Aktivkohle hat allerdings keinen nennenswerten Einfluss auf deren mikrobielle Kontamination. Activated carbon is often used for the filtration of gases or liquids Systems used. Activated carbon has a very large specific surface and is therefore used for Filtration particularly suitable. Filtration of a liquid over activated carbon has however, no significant influence on their microbial contamination.

Überraschenderweise wurde gefunden, dass sich Aktivkohle ohne Verlust der Filtrationseigenschaften unter Verwendung antimikrobieller Polymere mikrobizid ausrüsten lässt. Durch die große spezifische Oberfläche der Aktivkohle kommt die antimikrobielle Wirkung der verwendeten antimikrobiellen Polymere zur vollen Entfaltung, da der antimikrobielle Effekt dieser Polymersysteme auf einer kontaktmikrobiziden Wirkung beruht. Surprisingly, it was found that activated carbon can be used without loss of Provide filtration properties microbicidal using antimicrobial polymers leaves. Due to the large specific surface of the activated carbon, the antimicrobial comes Effect of the antimicrobial polymers used for the full development, since the antimicrobial effect of these polymer systems is based on a contact microbicidal effect.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher antimikrobielle Aktivkohle, enthaltend 0,05 bis 95 Gew.-%, mindestens eines antimikrobiellen Polymeren. The present invention therefore relates to antimicrobial activated carbon containing 0.05 to 95 wt .-%, at least one antimicrobial polymer.

Aktivkohle im Sinne der vorliegenden Erfindung ist jede unter dieser Gattungsbezeichnung vertriebene Kohle, z. B. gemäß der Definition aus Römpps Chemie Lexikon, Version 2.0. Activated carbon in the sense of the present invention is each under this generic name distributed coal, e.g. B. according to the definition from Römpps Chemie Lexikon, Version 2.0.

Unter Aktivkohle versteht man Kohlenstoff-Strukturen aus kleinsten Graphit-Kristallen und amorphem Kohlenstoff mit poröser Struktur und inneren Oberflächen zwischen 500 und 1500 m²/g. Entsprechend der äußeren Form unterscheidet man Pulver-Aktivkohle (z. B. zur Entfärbung von Flüssigkeiten), Korn-Aktivkohle (z. B. zur Wasserbehandlung) und zylindrisch geformte Aktivkohle (z. B. zur Gasreinigung). Activated carbon is understood to mean carbon structures made from the smallest graphite crystals and amorphous carbon with a porous structure and inner surfaces between 500 and 1500 m ² / g. Depending on the external shape, a distinction is made between powdered activated carbon (e.g. for decolorizing liquids), granular activated carbon (e.g. for water treatment) and cylindrical shaped activated carbon (e.g. for gas cleaning).

Zur Herstellung der Aktivkohle werden pflanzliche (Holz, Torf, Nussschalen, Kaffeebohnen), tierische (Blut, Knochen) und/oder mineralische (Braun- oder Steinkohle, petrochemische Kohlenwasserstoffe) Rohstoffe entweder mit Dehydratisierungsmitteln (Zinkchlorid, Phosphorsäure) auf 500 bis 900°C erhitzt und anschließend durch Auswaschen gereinigt oder durch trockene Destillation verkohlt und anschließend oxidativ aktiviert, d. h. man behandelt das verkohlte Material bei 700 bis 1000°C mit Wasserdampf, Kohlendioxid und/oder Gemischen daraus, evtl. auch mit Luft. For the production of activated carbon, vegetable (wood, peat, nutshells, coffee beans), animal (blood, bone) and / or mineral (brown or hard coal, petrochemical Hydrocarbons) raw materials either with dehydrating agents (zinc chloride, Phosphoric acid) heated to 500 to 900 ° C and then cleaned by washing or charred by dry distillation and then activated oxidatively, d. H. one treated the charred material at 700 to 1000 ° C with water vapor, carbon dioxide and / or Mixtures from it, possibly also with air.

Der Anteil der antimikrobiellen Polymere in der erfindungsgemäßen Aktivkohle kann 0,05 bis 70, bevorzugt 0,1 bis 50 besonders bevorzugt 0,5 bis 25, insbesondere 1 bis 15 Gew.-% betragen. The proportion of the antimicrobial polymers in the activated carbon according to the invention can be 0.05 to 70, preferably 0.1 to 50, particularly preferably 0.5 to 25, in particular 1 to 15% by weight be.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen antimikrobiellen Aktivkohle wird Aktivkohle mit einer Lösung von antimikrobiellen Polymeren behandelt. Activated carbon is used to produce the antimicrobial activated carbon according to the invention treated with a solution of antimicrobial polymers.

Die Behandlung der Aktivkohle kann dabei durch eine Lösung des mindestens einen antimikrobiellen Polymers in einem organischen Lösemittel oder einer wässrigen Dispersion des antimikrobiellen Polymers erfolgen. The activated carbon can be treated by a solution of the at least one antimicrobial polymer in an organic solvent or an aqueous dispersion of the antimicrobial polymer.

Als Lösemittel für die Beschichtungsformulierung können nahezu alle organischen Lösemittel Verwendung finden, die das antimikrobielle Polymer in ausreichenden Konzentrationen lösen. Hierzu zählen beispielsweise Alkohole, Ester, Ketone, Aldehyde, Ether, Acetate, Aromaten, Kohlenwasserstoffe, Halogenkohlenwasserstoffe und organische Säuren, insbesondere Methanol, Ethanol, Propanol, Butanol, Aceton, Methylethylketon, Butylacetat, Ethylacetat, Acetaldehyd, Ethylenglykol, Propylenglykol, THF, Diethylether, Dioxan, Toluol, n-Hexan, Cyclohexan, Cyclohexanol, Xylol, DMF, Essigsäure und Chloroform. Almost all organic solvents can be used as solvents for the coating formulation Find use that dissolve the antimicrobial polymer in sufficient concentrations. These include, for example, alcohols, esters, ketones, aldehydes, ethers, acetates, aromatics, Hydrocarbons, halogenated hydrocarbons and organic acids, in particular Methanol, ethanol, propanol, butanol, acetone, methyl ethyl ketone, butyl acetate, ethyl acetate, Acetaldehyde, ethylene glycol, propylene glycol, THF, diethyl ether, dioxane, toluene, n-hexane, Cyclohexane, cyclohexanol, xylene, DMF, acetic acid and chloroform.

Bei einer weiteren Verfahrensvariante kann mindestens ein antimikrobielles Polymer in einen Lack eingearbeitet werden, der zur Beschichtung der Aktivkohle Verwendung findet. Neben der Behandlung mit einer Lösung können die antimikrobiellen Polymere auch durch Schmelzen oder andere thermische Umformprozesse oder durch Behandlung mit überkritischem CO₂ auf die Aktivkohle aufgebracht werden. In a further process variant, at least one antimicrobial polymer can be incorporated into a lacquer which is used to coat the activated carbon. In addition to treatment with a solution, the antimicrobial polymers can also be applied to the activated carbon by melting or other thermal forming processes or by treatment with supercritical CO ₂ .

Zur antimikrobiellen Beschichtung der Aktivkohle kann auch ein Polymerblend aus antimikrobiellen und nicht-antimikrobiellen Polymeren verwendet werden. Nicht- antimikrobielle Polymere sind z. B. Polymethylmethacrylat, PVC, Polyacrylsäure, Polystyrol, Polyolefine, Polyterephthalate, Polyamide, Polysulfone, Polyacrylnitril, Polycarbonate, Polyurethan, Cellulosederivate. A polymer blend can also be used for the antimicrobial coating of the activated carbon antimicrobial and non-antimicrobial polymers can be used. Not- antimicrobial polymers are e.g. B. polymethyl methacrylate, PVC, polyacrylic acid, polystyrene, Polyolefins, polyterephthalates, polyamides, polysulfones, polyacrylonitrile, polycarbonates, Polyurethane, cellulose derivatives.

Bevorzugt werden die antimikrobiellen Polymere aus Stickstoff oder Phosphorfunktionalisierten Monomeren hergestellt. Besonders geeignet zu diesem Zweck sind antimikrobielle Polymere die aus mindestens einem Monomeren der Gruppe Methacrylsäure-2-tert.-butylaminoethylester, Methacrylsäure-2-diethylaminoethylester, Methacrylsäure-2-diethylaminomethylester, Acrylsäure-2-tert.-butylaminoethylester, Acrylsäure-3-dimethylaminopropylester, Acrylsäure-2-diethylaminoethylester, Acrylsäure-2- dimethylaminoethylester, Dimethylaminopropylmethacrylamid, Diethylaminopropylmethacrylamid, Acrylsäure-3-dimethylaminopropylamid, 2-Methacryloyloxyethyltrimethylammoniummethosulfat, Methacrylsäure-2-diethylaminoethylester, 2-Methacryloyloxyethyltrimethylammoniumchlorid, 3-Methacryloylaminopropyltrimethylammonium-chlorid, 2-Methacryloyloxyethyltrimethylammoniumchlorid, 2- Acryloyloxyethyl-4-benzoyldimethylammoniumbromid, 2-Methacryloyloxyethyl-4- benzoyldimethylammoniumbromid, Allyltriphenylphosphoniumbromid, Allyltriphenylphosphoniumchlorid, 2-Acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure, 2-Diethylaminoethylvinylether, 3-Aminopropylvinylether, 3-Aminopropylmethacrylat, 2- Aminoethylmethacrylat, 4-Aminobutylmethacrylat, 5-Aminopentylmethacrylat, 3- Aminopropylacrylat, 2-Aminopropylacrylat, 4-Aminobutylacrylat, 5-Aminopentylacrylat, 2- Aminoethylvinylether, 4-Aminobutylvinylether und/oder 5-Aminopentylvinylether hergestellt werden. The antimicrobial polymers of nitrogen or are preferred Phosphorus functionalized monomers produced. Are particularly suitable for this purpose antimicrobial polymers from at least one monomer of the group 2-tert-butylaminoethyl methacrylic acid, 2-diethylaminoethyl methacrylic acid, 2-diethylaminomethyl methacrylate, 2-tert-butylaminoethyl acrylate, 3-dimethylaminopropyl acrylate, 2-diethylaminoethyl acrylate, 2-acrylic acid dimethylaminoethyl ester, dimethylaminopropyl methacrylamide, Diethylaminopropyl methacrylamide, acrylic acid-3-dimethylaminopropylamide, 2-methacryloyloxyethyltrimethylammonium methosulfate, methacrylic acid-2-diethylaminoethyl ester, 2-methacryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, 3-methacryloylaminopropyltrimethylammonium chloride, 2-methacryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, 2- Acryloyloxyethyl-4-benzoyldimethylammonium bromide, 2-methacryloyloxyethyl-4- benzoyldimethylammonium bromide, allyl triphenylphosphonium bromide, Allyl triphenylphosphonium chloride, 2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid, 2-diethylaminoethyl vinyl ether, 3-aminopropyl vinyl ether, 3-aminopropyl methacrylate, 2- Aminoethyl methacrylate, 4-aminobutyl methacrylate, 5-aminopentyl methacrylate, 3- Aminopropyl acrylate, 2-aminopropyl acrylate, 4-aminobutyl acrylate, 5-aminopentyl acrylate, 2- Aminoethyl vinyl ether, 4-aminobutyl vinyl ether and / or 5-aminopentyl vinyl ether become.

Zur Herstellung der antimikrobiellen Polymeren ist es möglich, neben den genannten Monomeren weitere aliphatisch ungesättigte Monomere bei der Herstellung zu verwenden. Die weiteren aliphatisch ungesättigten Monomeren müssen nicht unbedingt eine zusätzliche antimikrobielle Wirkung aufweisen. Geeignete Monomere sind Acryl-, oder Methacrylverbindungen, wie z. B. Acrylsäure, tert.-Butylmethacrylat, Methylmethacrylat, Styrol oder seine Derivate, Vinylchlorid, Vinylether, Acrylamide, Acrylnitrile, Olefine (Ethylen, Propylen, Butylen, Isobutylen), Allylverbindungen, Vinylketone, Vinylessigsäure, Vinylacetat oder Vinylester, Methacrylsäuremethylester, Methacrylsäureethylester, Methacrylsäurebutylester, Methacrylsäure-tert.-butylester, Acrylsäuremethylester, Acrylsäureethylester, Acrylsäurebutylester und/oder Acrylsäure-tert.-butylester. To produce the antimicrobial polymers, it is possible, in addition to the above Monomers to use other aliphatic unsaturated monomers in the preparation. The other aliphatic unsaturated monomers do not necessarily have to be an additional one have antimicrobial activity. Suitable monomers are acrylic or Methacrylic compounds, such as. B. acrylic acid, tert-butyl methacrylate, methyl methacrylate, Styrene or its derivatives, vinyl chloride, vinyl ether, acrylamides, acrylonitriles, olefins (Ethylene, propylene, butylene, isobutylene), allyl compounds, vinyl ketones, vinyl acetic acid, Vinyl acetate or vinyl ester, methyl methacrylate, methyl methacrylate, Butyl methacrylate, tert-butyl methacrylate, methyl acrylate, Ethyl acrylate, butyl acrylate and / or tert-butyl acrylate.

Die verwendeten antimikrobiellen Polymere können Molgewichte von 5 000 bis 5 000 000, insbesondere 20 000 bis 1 000 000, bevorzugt 50 000 bis 200 000 g/mol (Massenmittel) aufweisen. The antimicrobial polymers used can have molecular weights of 5,000 to 5,000,000. in particular 20,000 to 1,000,000, preferably 50,000 to 200,000 g / mol (mass average) exhibit.

Die erfindungsgemäße antimikrobielle Aktivkohle kann zur Herstellung von Filtern oder Füllkörpern, ganz allgemein zur Herstellung aller auch auf nicht-antimikrobieller Aktivkohle bestehenden Anwendungen genutzt werden. Entsprechende Anwendungen können in der Filtration und Sterilisation von allen Flüssigkeiten liegen, in denen sich unerwünscht Bakterien aufhalten. Dies kann z. B. Trinkwasser, Prozesswasser in der chemischen oder pharmazeutischen Industrie, oder in der lebensmittelverarbeitenden Industrie sein. Weiterhin ist es möglich, mit den erfindungsgemäß beschichteten Erzeugnissen Badewasser für mobile Dusch- oder Wascheinrichtungen, Schwimmbäder oder auch Brunnenwasser für den privaten Bedarf zu sterilisieren. Darüber hinaus sind auch Anwendungen zur kombinierten Filtration und Sterilisation von Gasen denkbar, z. B. auf dem Gebiet der Luftreinigung. The antimicrobial activated carbon according to the invention can be used to manufacture filters or Packings, generally for the production of all also on non-antimicrobial activated carbon existing applications. Appropriate applications can be found in the Filtration and sterilization of all liquids in which there are undesirable Stop bacteria. This can e.g. B. drinking water, process water in the chemical or pharmaceutical industry, or in the food processing industry. Farther it is possible to use the products coated according to the invention for bath water for mobile Shower or washing facilities, swimming pools or well water for private use Need to sterilize. In addition, there are also applications for combined filtration and sterilization of gases conceivable, e.g. B. in the field of air purification.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind daher Verfahren zur Sterilisierung von Wasser enthaltenden Flüssigkeiten, wobei die Flüssigkeit zur Sterilisation über antimikrobielle Aktivkohle, die zwischen 0,05 und 95 Gew.-% mindestens eines antimikrobiellen Polymers enthält, geleitet wird. The present invention therefore also relates to methods for sterilization of liquids containing water, the liquid being used for sterilization antimicrobial activated carbon containing between 0.05 and 95 wt .-% at least one contains antimicrobial polymer.

Weiterhin ist ein Verfahren zur Gasreinigung Gegenstand der vorliegenden Erfindung, wobei das zu reinigende Gas über antimikrobielle Aktivkohle, die zwischen 0,05 und 95 Gew.-% mindestens eines antimikrobiellen Polymers enthält, geleitet wird. The present invention furthermore relates to a method for gas purification, wherein the gas to be cleaned via antimicrobial activated carbon, which is between 0.05 and 95% by weight contains at least one antimicrobial polymer.

In diesem Verfahren können auch Aktivkohle mit dem bereits genannten niedrigeren Anteilen an antimikrobiellen Polymeren eingesetzt werden. Activated carbon with the lower proportions already mentioned can also be used in this process be used on antimicrobial polymers.

Flüssigkeiten, die mit der erfindungsgemäß ausgerüsteten Aktivkohle sterilisiert werden können, sind z. B. die o. g. Flüssigkeiten oder Trinkwasser, Abwasser, Brauchwasser, Prozesswasser oder flüssige oder pastöse Lebensmittel, die durch entsprechende Vorrichtungen gepumpt werden können. Liquids that are sterilized with the activated carbon equipped according to the invention can, for. B. the above Liquids or drinking water, waste water, process water, Process water or liquid or pasty food by appropriate Devices can be pumped.

Die erfindungsgemäßen antimikrobiellen Aktivkohlen können in allen Anwendungen eingesetzt werden, in denen Aktivkohle üblicherweise verwendet wird. Insbesondere können dies Filtermodule in Klimaanlagen z. B. für Gebäude oder Kraftfahrzeuge, insbesondere Krankenhäuser, Gasmasken, Schwimmbadfilter, Trinkwasserfilter, Brauchwasserfilter, Sterilwasserfilter sein. The antimicrobial activated carbons according to the invention can be used in all applications are used in which activated carbon is usually used. In particular can this filter modules in air conditioning z. B. for buildings or motor vehicles, in particular Hospitals, gas masks, swimming pool filters, drinking water filters, process water filters, Be a sterile water filter.

Zur weiteren Beschreibung der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Beispiele gegeben, welche die Erfindung weiter erläutern, nicht aber ihren Umfang begrenzen sollen, wie er in den Patentansprüchen dargelegt ist. To further describe the present invention, the following examples given, which explain the invention further, but are not intended to limit its scope as he is set out in the claims.

Beispiel 1example 1

50 mL tert.-Butylaminoethylmethacrylat (Fa. Aldrich) und 240 mL Ethanol werden in einem Dreihalskolben vorgelegt und unter Argonzustrom auf 65°C erhitzt. Danach werden 0,4 g Azobisisobutyronitril gelöst in 15 mL Ethanol unter Rühren langsam zugetropft. Das Gemisch wird auf 70°C erhitzt und 6 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Nach Ablauf dieser Zeit wird der Reaktionsmischung das Lösemittel durch Destillation entzogen. Im Anschluss wird das Produkt für 24 Stunden bei 50°C im Vakuum getrocknet. Das Reaktionsprodukt wird anschließend fein zermörsert. 50 mL tert-butylaminoethyl methacrylate (Aldrich) and 240 mL ethanol are combined in one Three-necked flask and heated to 65 ° C under a stream of argon. Then 0.4 g Azobisisobutyronitrile dissolved in 15 mL ethanol was slowly added dropwise with stirring. The mixture is heated to 70 ° C and stirred at this temperature for 6 hours. After this time the solvent is removed from the reaction mixture by distillation. After that will the product dried for 24 hours at 50 ° C in a vacuum. The reaction product is then finely ground.

Beispiel 1aExample 1a

1 g des Produktes aus Beispiel 1 wird in 100 mL Ethanol gelöst. In diese Lösung werden 10 g Aktivkohle rein gekörnt (Riedel de Häen) mittels Magnetrührer eingerührt. Die Rührzeit beträgt hierbei ca. 30 Minuten. Im Anschluß daran wird die so imprägnierte Aktivkohle mittels eines mittelweitporigen Filters der Sorte 389 und unter Verwendung einer Wasserstrahlpumpe abfiltriert. Die so abgetrennte Aktivkohle wird daraufhin für 6 Stunden bei 35°C getrocknet. Alternativ hierzu, und großtechnisch relevanter, ist auch eine Trocknung mittels Wirbelstromtrockners möglich. 1 g of the product from Example 1 is dissolved in 100 mL ethanol. 10 g are added to this solution Activated carbon, pure grain (Riedel de Häen), stirred in with a magnetic stirrer. The stirring time is about 30 minutes. The activated carbon is then impregnated using a medium-pore filter of the 389 type and using a Filtered water jet pump. The activated carbon thus separated is then for 6 hours dried at 35 ° C. Drying is also an alternative, and is more relevant on an industrial scale possible with an eddy current dryer.

Beispiel 1bExample 1b

0,1 g der beschichteten Aktivkohle aus Beispiel 1a werden in 20 mL einer Testkeimsuspension von Pseudomonas aeruginosa eingerührt. Das so vorbereitete System wird nun für die Dauer von 4 Stunden geschüttelt. Danach wird 1 mL der Testkeimsuspension entnommen. Nach Ablauf dieser Zeit ist die Keimzahl von 10⁷ auf 10² Keime pro mL gesunken. 0.1 g of the coated activated carbon from Example 1a is stirred into 20 mL of a test germ suspension from Pseudomonas aeruginosa. The system prepared in this way is now shaken for a period of 4 hours. Then 1 mL of the test germ suspension is removed. After this time the number of germs decreased from 10 ⁷ to 10 ² germs per mL.

Beispiel 1cExample 1c

0,1 g der beschichteten Aktivkohle aus Beispiel 1a werden in 20 mL einer Testkeimsuspension von Staphylococcus aureus eingerührt. Das so vorbereitete System wird nun für die Dauer von 4 Stunden geschüttelt. Danach wird 1 mL der Testkeimsuspension entnommen. Nach Ablauf dieser Zeit sind keine Keime mehr nachweisbar. 0.1 g of the coated activated carbon from Example 1a are in a 20 mL Test germ suspension of Staphylococcus aureus stirred in. The system prepared in this way will now shaken for 4 hours. Then 1 mL of the test microbial suspension taken. After this time no germs can be detected.

Beispiel 1d (Referenzversuch)Example 1d (reference test)

0,1 g unbeschichtete Aktivkohle (Riedel de Häen) werden in 20 mL einer Testkeimsuspension von Pseudomonas aeruginosa eingerührt. Das so vorbereitete System wird nun für die Dauer von 4 Stunden geschüttelt. Danach wird 1 mL der Testkeimsuspension entnommen. Nach Ablauf dieser Zeit ist die Keimzahl von 10⁷ Keime pro mL konstant geblieben. 0.1 g of uncoated activated carbon (Riedel de Häen) is stirred into 20 mL of a test germ suspension from Pseudomonas aeruginosa. The system prepared in this way is now shaken for a period of 4 hours. Then 1 mL of the test germ suspension is removed. After this time, the number of 10 ⁷ germs per mL remained constant.

Beispiel 1eExample 1e

Beispiel 1d wurde mit den Testkeimen Staphylococcus aureus statt Pseudomonas aeruginosa durchgeführt. Auch hier bleibt die Zahl der Keime konstant. Example 1d was used with the test bacteria Staphylococcus aureus instead of Pseudomonas aeruginosa carried out. Here, too, the number of germs remains constant.

Beispiel 2Example 2

40 mL Dimethylaminopropylmethacrylamid (Fa. Aldrich) und 200 mL Ethanol werden in einem Dreihalskolben vorgelegt und unter Argonzustrom auf 65°C erhitzt. Danach werden 0,4 g Azobisisobutyronitril gelöst in 20 mL Ethanol unter Rühren langsam zugetropft. Das Gemisch wird auf 70°C erhitzt und 6 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Nach Ablauf dieser Zeit wird der Reaktionsmischung das Lösemittel durch Destillation entzogen und für 24 Stunden bei 50°C im Vakuum getrocknet. Das Reaktionsprodukt wird im Anschluss fein zermörsert. 40 mL dimethylaminopropyl methacrylamide (Aldrich) and 200 mL ethanol are in submitted to a three-necked flask and heated to 65 ° C. under a stream of argon. After that 0.4 g of azobisisobutyronitrile dissolved in 20 ml of ethanol is slowly added dropwise with stirring. The The mixture is heated to 70 ° C. and stirred at this temperature for 6 hours. After expiration During this time, the solvent is removed from the reaction mixture by distillation and left for 24 Dried in vacuo at 50 ° C for hours. The reaction product then becomes fine mortared.

Beispiel 2aExample 2a

2 g des Produktes aus Beispiel 2 wird in 100 mL Ethanol gelöst. In diese Lösung werden 10 g Aktivkohle rein gekörnt (Riedel de Häen) mittels Magnetrührer eingerührt. Die Rührzeit beträgt hierbei ca. 30 Minuten. Im Anschluß daran wird die so imprägnierte Aktivkohle mittels eines mittelweitporigen Filters der Sorte 389 und unter Verwendung einer Wasserstrahlpumpe abfiltriert. Die so abgetrennte Aktivkohle wird daraufhin für 6 Stunden bei 35°C getrocknet. Alternativ hierzu, und großtechnisch relevanter, ist auch eine Trocknung mittels Wirbelstromtrockners möglich. 2 g of the product from Example 2 are dissolved in 100 mL ethanol. 10 g are added to this solution Activated carbon, pure grain (Riedel de Häen), stirred in with a magnetic stirrer. The stirring time is about 30 minutes. The activated carbon is then impregnated using a medium-pore filter of the 389 type and using a Filtered water jet pump. The activated carbon thus separated is then for 6 hours dried at 35 ° C. Drying is also an alternative, and is more relevant on an industrial scale possible with an eddy current dryer.

Beispiel 2bExample 2b

0,1 g der beschichteten Aktivkohle aus Beispiel 2a werden in 20 mL einer Testkeimsuspension von Pseudomonas aeruginosa eingerührt. Das so vorbereitete System wird nun für die Dauer von 4 Stunden geschüttelt. Danach wird 1 mL der Testkeimsuspension entnommen. Nach Ablauf dieser Zeit ist die Keimzahl von 10⁷ auf 10³ Keime pro mL gesunken. 0.1 g of the coated activated carbon from Example 2a is stirred into 20 mL of a test germ suspension from Pseudomonas aeruginosa. The system prepared in this way is now shaken for a period of 4 hours. Then 1 mL of the test germ suspension is removed. After this time the number of germs decreased from 10 ⁷ to 10 ³ germs per mL.

Beispiel 2cExample 2c

0,1 g der beschichteten Aktivkohle aus Beispiel 2a werden in 20 mL einer Testkeimsuspension von Staphylococcus aureus eingerührt. Das so vorbereitete System wird nun für die Dauer von 4 Stunden geschüttelt. Danach wird 1 mL der Testkeimsuspension entnommen. Nach Ablauf dieser Zeit sind keine Keime mehr nachweisbar. 0.1 g of the coated activated carbon from Example 2a are mixed in 20 mL Test germ suspension of Staphylococcus aureus stirred in. The system prepared in this way will now shaken for 4 hours. Then 1 mL of the test microbial suspension taken. After this time no germs can be detected.

Beispiel 3Example 3

16 mL tert.-Butylaminoethylmethacrylat (Fa. Aldrich), 45 g Triton X 405 (Fa. Aldrich), 200 mL VE-Wasser und 0,6 g Kaliumperoxodisulfat (Fa. Aldrich) werden in einem Dreihalskolben vorgelegt und unter Argonzustrom auf 60°C erhitzt. Danach werden über einen Zeitraum von 4 Stunden weitere 180 mL tert.-Butylaminoethylmethacrylat zugetropft. Anschließend rührt man die Mischung noch weitere 2 Stunden bei 60°C, danach lässt man die entstandene Emulsion auf Raumtemperatur abkühlen. 16 mL tert-butylaminoethyl methacrylate (Aldrich), 45 g Triton X 405 (Aldrich), 200 mL Demineralized water and 0.6 g of potassium peroxodisulfate (Aldrich) are combined in one Three-necked flask and heated to 60 ° C under argon. After that, over a further 180 ml of tert-butylaminoethyl methacrylate were added dropwise over a period of 4 hours. The mixture is then stirred at 60 ° C. for a further 2 hours, after which it is left to stand cool the resulting emulsion to room temperature.

Beispiel 3aExample 3a

5 g des Produktes aus Beispiel 3 wird mit einem Liter Wasser verdünnt gelöst. In diese Dispersion werden 10 g Aktivkohle rein gekörnt (Riedel de Häen) mittels Magnetrührer eingerührt. Die Rührzeit beträgt hierbei ca. 30 Minuten. Im Anschluß daran wird die so imprägnierte Aktivkohle mittels eines mittelweitporigen Filters der Sorte 389 und unter Verwendung einer Wasserstrahlpumpe abfiltriert. Die so abgetrennte Aktivkohle wird daraufhin für 6 Stunden bei 35°C getrocknet. Alternativ hierzu, und großtechnisch relevanter, ist auch eine Trocknung mittels Wirbelstromtrockners möglich. 5 g of the product from Example 3 is diluted with one liter of water. In these Dispersion, 10 g of activated carbon is pure-grained (Riedel de Häen) using a magnetic stirrer stirred. The stirring time is about 30 minutes. After that it will be like this impregnated activated carbon using a medium-wide filter of the 389 and below Filtered off using a water jet pump. The activated carbon separated in this way becomes then dried for 6 hours at 35 ° C. Alternatively, and more relevant on an industrial scale, drying with an eddy current dryer is also possible.

Beispiel 3bExample 3b

0,1 g der beschichteten Aktivkohle aus Beispiel 3a werden in 20 mL einer Testkeimsuspension von Pseudomonas aeruginosa eingerührt. Das so vorbereitete System wird nun für die Dauer von 4 Stunden geschüttelt. Danach wird 1 mL der Testkeimsuspension entnommen. Nach Ablauf dieser Zeit ist die Keimzahl von 10⁷ auf 10³ Keime pro mL gesunken. 0.1 g of the coated activated carbon from example 3a is stirred into 20 ml of a test microbial suspension of Pseudomonas aeruginosa. The system prepared in this way is now shaken for a period of 4 hours. Then 1 mL of the test germ suspension is removed. After this time the number of germs decreased from 10 ⁷ to 10 ³ germs per mL.

Beispiel 3cExample 3c

0,1 g der beschichteten Aktivkohle aus Beispiel 3a werden in 20 mL einer Testkeimsuspension von Staphylococcus aureus eingerührt. Das so vorbereitete System wird nun für die Dauer von 4 Stunden geschüttelt. Danach wird 1 mL der Testkeimsuspension entnommen. Nach Ablauf dieser Zeit sind keine Keime mehr nachweisbar. 0.1 g of the coated activated carbon from Example 3a are mixed in 20 mL Test germ suspension of Staphylococcus aureus stirred in. The system prepared in this way will now shaken for 4 hours. Then 1 mL of the test microbial suspension taken. After this time no germs can be detected.

Claims (9)

1. Antimikrobielle Aktivkohle, enthaltend 0,05 bis 95 Gew.-% mindestens eines antimikrobiellen Polymers. 1. Antimicrobial activated carbon, containing 0.05 to 95 wt .-% at least one antimicrobial polymer. 2. Antimikrobielle Aktivkohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die antimikrobiellen Polymere aus einem Polymerblend von antimikrobiellen und nicht-antimikrobiellen Polymeren besteht. 2. Antimicrobial activated carbon according to claim 1, characterized, that the antimicrobial polymers from a polymer blend of antimicrobial and non-antimicrobial polymers. 3. Antimikrobielle Aktivkohle nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die antimikrobiellen Polymere aus Stickstoff oder Phosphorfunktionalisierten Monomeren hergestellt werden. 3. Antimicrobial activated carbon according to one of claims 1 or 2, characterized, that the antimicrobial polymers functionalized from nitrogen or phosphorus Monomers are made. 4. Antimikrobielle Aktivkohle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die antimikrobiellen Polymere aus mindestens einem Monomeren der Gruppe Methacrylsäure-2-tert.-butylaminoethylester, Methacrylsäure-2-diethylaminoethylester, Methacrylsäure-2-diethylaminomethylester, Acrylsäure-2-tert.-butylaminoethylester, Acrylsäure-3-dimethylaminopropylester, Acrylsäure-2-diethylaminoethylester, Acrylsäure-2-dimethylaminoethylester, Dimethylaminopropylmethacrylamid, Diethylaminopropylmethacrylamid, Acrylsäure-3-dimethylaminopropylamid, 2-Methacryloyloxyethyltrimethylammoniummethosulfat, Methacrylsäure-2-diethylaminoethylester, 2-Methacryloyloxyethyltrimethylammoniumchlorid, 3-Methacryloylaminopropyltrimethylammonium-chlorid, 2-Methacryloyloxyethyltrimethylammoniumchlorid, 2-Acryloyloxyethyl-4-benzoyldimethylammoniumbromid, 2- Methacryloyloxyethyl-4-benzoyldimethylammoniumbromid, Allyltriphenylphosphoniumbromid, Allyltriphenylphosphoniumchlorid, 2-Acrylamido-2-methyl-1- propansulfonsäure, 2-Diethylaminoethylvinylether, 3-Aminopropylvinylether, 3- Aminopropylmethacrylat, 2-Aminoethylmethacrylat, 4-Aminobutylmethacrylat, 5- Aminopentylmethacrylat, 3-Aminopropylacrylat, 2-Aminopropylacrylat, 4- Aminobutylacrylat, 5-Aminopentylacrylat, 2-Aminoethylvinylether, 4- Aminobutylvinylether und/oder 5-Aminopentylvinylether hergestellt werden. 4. Antimicrobial activated carbon according to one of claims 1 to 3, characterized, that the antimicrobial polymers from at least one monomer of the group 2-tert-butylaminoethyl methacrylic acid, 2-diethylaminoethyl methacrylic acid, 2-diethylaminomethyl methacrylate, 2-tert-butylaminoethyl acrylate, 3-dimethylaminopropyl acrylate, 2-diethylaminoethyl acrylate, Acrylic acid-2-dimethylaminoethyl ester, dimethylaminopropyl methacrylamide, Diethylaminopropyl methacrylamide, acrylic acid-3-dimethylaminopropylamide, 2-methacryloyloxyethyltrimethylammonium 2-diethylaminoethyl methacrylic acid, 2-methacryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, 3-Methacryloylaminopropyltrimethylammonium chloride, 2-methacryloyloxyethyltrimethylammonium chloride, 2-acryloyloxyethyl-4-benzoyldimethylammonium bromide, 2- Methacryloyloxyethyl-4-benzoyldimethylammoniumbromid, Allyltriphenylphosphonium bromide, allyltriphenylphosphonium chloride, 2-acrylamido-2-methyl-1- propanesulfonic acid, 2-diethylaminoethyl vinyl ether, 3-aminopropyl vinyl ether, 3- Aminopropyl methacrylate, 2-aminoethyl methacrylate, 4-aminobutyl methacrylate, 5- Aminopentyl methacrylate, 3-aminopropyl acrylate, 2-aminopropyl acrylate, 4- Aminobutyl acrylate, 5-aminopentyl acrylate, 2-aminoethyl vinyl ether, 4- Aminobutyl vinyl ether and / or 5-aminopentyl vinyl ether can be produced. 5. Antimikrobielle Aktivkohle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die antimikrobiellen Polymere zusätzlich mit einem weiteren aliphatisch ungesättigten Monomeren hergestellt werden. 5. Antimicrobial activated carbon according to claim 4, characterized, that the antimicrobial polymers are additionally aliphatic with another unsaturated monomers are produced. 6. Verfahren zur Sterilisierung von Wasser enthaltenden Flüssigkeiten, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit zur Sterilisation über antimikrobielle Aktivkohle, enthaltend 0,05 bis 95 Gew.-%, mindestens eines antimikrobiellen Polymers, geleitet wird. 6. method for sterilizing liquids containing water, characterized, that the liquid for sterilization over antimicrobial activated carbon, containing 0.05 to 95 wt .-%, at least one antimicrobial polymer is passed. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasser enthaltende Flüssigkeit Trinkwasser, Abwasser, Brauchwasser, Prozesswasser oder flüssige oder pastöse Lebensmittel sind. 7. The method according to claim 6, characterized, that the liquid containing water is drinking water, waste water, process water, Process water or liquid or pasty food. 8. Verfahren zur Gasreinigung, dadurch gekennzeichnet, dass das zu reinigende Gas über antimikrobielle Aktivkohle enthaltend 0,05 bis 95 Gew.-% mindestens ein antimikrobielles Polymer geleitet wird. 8. Gas purification process, characterized, that the gas to be cleaned contains 0.05 to 95% by weight of antimicrobial activated carbon at least one antimicrobial polymer is passed. 9. Verwendung der antimikrobiellen Aktivkohle gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 in Klimaanlagen, Gasmasken, Schwimmbadfiltern, Trinkwasserfiltern, Brauchwasserfiltern, Sterilwasserfiltern. 9. Use of the antimicrobial activated carbon according to claims 1 to 5 in Air conditioning, gas masks, swimming pool filters, drinking water filters, process water filters, Sterile water filters.