CN101675152B - 水处理体系和下游清洁方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供处理含水系统的方法，该方法包括使含水系统与含转化剂的组合物接触。本发明的方法降低溶解的水硬度和/或降低或抑制含水系统中的水垢形成。此外，本发明的方法影响使用根据本发明方法处理的水的下游清洁工艺中所需的化学品。

Description

水处理体系和下游清洁方法
本申请作为PCT国际专利申请，针对除了美国以外的所有国家指定的申请人，以美国国有公司ECOLAB INC.的名义，和仅仅针对美国指定的申请人，以Lee J.MONSRUD(美国公民)、Keith E.OLSON(美国公民)、Kim R.SMITH(美国公民)和Kristen A.MILLS(美国公民)的名义在2008年5月2日提交，且要求2007年5月4日提交的美国临时申请序列号No.60/927,575的优先权。
发明领域
本发明涉及处理含水体系，即水源或物流的方法。特别地，提供使用各种转化剂来降低溶解的水硬度的方法。还提供抑制或降低水垢形成的方法。本发明还涉及例如在清洁工艺中使用处理过的水的方法。
背景技术
在许多系统中，水的硬度水平可具有有害的影响。例如，当单独的硬水，或者与清洁组合物结合的硬水接触表面时，它可引起硬水的水垢在接触表面上沉淀。一般地，硬水是指钙和镁离子的总水平超过约100ppm的水，以ppm碳酸钙为单位表达。通常硬水中钙与镁的摩尔比为约2∶1或约3∶1。尽管大多数地方具有硬水，但水的硬度倾向于各个地方彼此不同。
用许多方式解决水的硬度。目前软化水使用的一种方法是借助离子交换，例如通过添加钠到水中，用与水软化单元内的树脂床结合的钠交换水中的钙和镁离子。钙和镁粘附到软化单元内的树脂上。当树脂饱和时，需要使用在水中溶解的大量氯化钠再生它。钠取代钙和镁，所述钙和镁以盐水溶液形式与来自外加氯化钠的氯化物一起被冲洗出。当水软化剂再生时，它们产生含有大量氯化物的废物流，从而引起它们在其内弃置的系统，例如下水道系统负担，其中包括多种下游水的再利用应用，例如饮用水的用途和农业。
还已知硬水降低洗涤剂的效率。抵销它的一种方法包括添加螯合剂或多价螯合剂到拟与硬水混合的洗涤剂组合物中，其用量足以对付硬度。然而，在许多情况下，水的硬度超过组合物的螯合能力。结果，可获得游离的钙离子，从而进攻组合物的活性组分，引起腐蚀或沉淀，或者引起其他有害的效果，例如清洁效果差或者石灰石水垢累积。
发明概述
在一些方面中，本发明提供降低水源内溶解的水硬度的方法。该方法包括使pH为约6-9的水源与含固体转化剂的组合物接触。该转化剂引起水源内的钙硬度离子基本上以不需要从水源中去除的非方解石晶体形式沉淀，结果溶解的水硬度显著下降。
在一些实施方案中，转化剂选自金属氧化物、金属氢氧化物、及其组合。在其他实施方案中，转化剂选自氧化镁、氧化铝、氧化钛、及其组合。在再一其他实施方案中，转化剂选自氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钛、及其组合。在其他实施方案中，转化剂包括氧化镁。
在一些实施方案中，非方解石晶体形式是文石。在其他实施方案中，组合物进一步包含文石。在一些实施方案中，组合物包含约1-50wt％的文石。在再一其他实施方案中，转化剂不溶于水。在一些实施方案中，溶解的水硬度下降约15％或更大。
在本发明方法的一些实施方案中，使水与转化剂的接触步骤包括使水在转化剂的固体源上流过。
在其他实施方案中，固体转化剂包含在柱内。在一些实施方案中，通过选自下述中的方法搅拌该柱：使水流过柱子、通过流化、机械搅拌、高速流动回洗、循环、及其结合。在再一其他实施方案中，在与转化剂接触之前，水源温度为约130-185°F。在一些实施方案中，溶解的钙离子水硬度下降。
在一些方面中，本发明提供使用处理过的水源清洁制品的方法。该方法包括用含转化剂的组合物处理水源，其中转化剂引起水源内的钙硬度离子基本上以不需要从水源中去除的非方解石晶体形式沉淀，结果溶解的水硬度显著下降。然后使用该处理过的水和洗涤剂，形成使用溶液。然后使制品与该使用溶液接触，以便清洁该制品。
在一些实施方案中，该方法进一步包括在洗涤制品之后漂洗制品的步骤。在一些实施方案中，使用处理过的水漂洗制品。在其他实施方案中，使用未处理的水漂洗制品。
在一些实施方案中，该方法进一步包括在洗涤制品之后施加漂洗助剂到制品上。在再一其他实施方案中，所使用的洗涤剂基本上不含螯合剂或多价螯合剂。在其他实施方案中，洗涤剂包括不可溶的镁化合物、碱金属碳酸盐和水。
在一些方面中，本发明提供用于处理在自动制品洗涤机内使用的水源的装置。该装置包括：提供水源到处理容器的入口、含转化剂的处理容器、用于从所述容器中提供处理过的水的出口、和用于提供处理过的水到自动制品洗涤机中的处理过的水的传输管线。
在一些实施方案中，处理容器内的转化剂是固体颗粒。在其他实施方案中，固体转化剂选自金属氧化物、金属氢氧化物、及其混合物。在再一其他实施方案中，金属氧化物选自氧化镁、氧化铝、氧化钛、及其混合物。在其他实施方案中，金属氢氧化物选自氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钛、及其混合物。
在再一其他实施方案中，固体转化剂是在处理容器内的搅拌床。在一些实施方案中，转化剂床通过选自下述中的方法搅拌：使水流过柱子、通过流化、机械搅拌、高速流动的回洗、循环、及其组合。
在一些实施方案中，处理容器包括便携式可取下的操作盒。在其他实施方案中，在出口和处理过的水传输管线之间不存在过滤器。
在一些方面中，本发明提供在清洁工艺中使用的系统。该系统包括提供水源到处理水源的装置。该装置包括：提供水源到处理容器的入口、含转化剂的处理容器、用于从所述容器中提供处理过的水的出口、和用于提供处理过的水到自动制品洗涤机中用的处理过的水的传输管线。从该装置的处理过的水的传输管线提供处理过的水到自动制品洗涤机中。处理过的水与洗涤剂组合物结合，提供使用组合物。
在一些实施方案中，自动洗涤机选自自动制品洗涤机、车辆洗涤系统、仪器洗涤器、原地清洁系统、食品加工清洁系统、洗瓶器和自动洗衣机。在其他实施方案中，洗涤机剂组合物包括清洁组合物、漂洗剂组合物或干燥剂组合物。在一些实施方案中，洗涤剂基本上不含螯合剂、助洗剂、阈值剂、多价螯合剂、或其组合。在再一其他实施方案中，在出口和处理过的水的传输管线之间不存在过滤器。
在一些方面中，本发明提供降低含水系统中水垢形成的方法，该方法包括使含水系统与含固体转化剂的组合物接触，其中该转化剂引起水源内的钙硬度离子基本上以不需要从水源中去除的非方解石晶体形式沉淀，结果在含水系统中的水垢形成下降。
鉴于下述详细说明，本发明的这些和其他实施方案对本领域和其他领域的技术人员来说是显而易见的。然而，应当理解，这一概述和详细说明仅仅阐述一些实例，且不打算如权利要求书一样限制本发明。
附图简述
图1是根据本发明方法，在处理水中使用的装置的示意图。
图2是根据本发明的方法，改变氧化镁与方解石之比的情况下处理的玻璃的照片。
图3是如实施例1(c)所述，用处理或未处理的水漂洗的玻璃的照片。
图4是如实施例1(d)所述，用不含螯合剂的洗涤剂和处理过的水，或者常规的洗涤剂和未处理过的水洗涤过的玻璃的照片。
图5是如实施例1(d)所述，用不含螯合剂的洗涤剂、处理过的水和漂洗助剂，或者常规洗涤剂、未处理的水和漂洗助剂洗涤过的玻璃的照片。
图6是如实施例1(d)所述，用不含螯合剂的洗涤剂和处理过的水，或者常规洗涤剂和未处理的水洗涤过的污染玻璃的照片。
图7是本发明的各种转化剂对溶解的水硬度影响的图表说明。
图8是如实施例3所述，在各种污物和纺织品上，不含螯合剂的洗涤剂和处理过的水，或者常规的洗涤剂和未处理的水去除污物百分数的图表说明。
图9是如实施例3所述，用处理或者未处理的水洗涤过的洗涤布料上残留的灰分百分数的图表说明。
图10是如实施例3所述，在用处理或者未处理的水洗涤过的洗涤布料上残留的钙量(ppm)的图表说明。
图11是如实施例4所述，在不同温度下，与处理或者未处理的水接触的玻璃的照片。
图12是在车辆洗涤工厂内使用的未处理和处理过的水中全部溶解固体(ppm)和SiO3含量的图表说明。
详细说明
本发明涉及处理水的方法，以便降低溶解的水硬度。在一些实施方案中，水硬度中溶解的钙部分沉淀或下降。在一些方面中，使用转化剂，例如金属氧化物或氢氧化物或多晶型碳酸钙，处理水。在一些实施方案中，使用不溶或微溶性转化剂的固体源处理水。根据本发明方法处理过的水具有许多有益效果，其中包括但不限于，在其中硬水可能引起水垢的区域内水垢和污物下降；保护设备，例如工业设备避免水垢累积；当与常规洗涤组合物一起使用时，增加清洁效率；和在下游清洁工艺中降低对特定化学品，例如含有阈值剂、螯合剂或多价螯合剂或磷的那些的需求。
为了更容易理解本发明，因此首先定义一些术语。
此处所使用的术语“螯合剂”和“多价螯合剂”是指在特定的摩尔比下，与水硬度离子(来自洗涤用水、污物和待洗涤的基底)形成络合物(可溶或不可溶)的化合物。可形成水溶性络合物的螯合剂包括三聚磷酸钠、EDTA、DTPA、NTA、柠檬酸盐和类似物。可形成不溶性络合物的多价螯合剂包括三磷酸钠、沸石A和类似物。此处所使用的术语“螯合剂”和“多价螯合剂”同义。
此处所使用的术语“不含螯合剂”或“基本上不含螯合剂”是指不含螯合剂或多价螯合剂或者仅仅添加了有限量螯合剂或多价螯合剂的组合物、混合物或成分。如果应当存在螯合剂或多价螯合剂，则螯合剂或多价螯合剂的用量应当小于约7wt％。在一些实施方案中，螯合剂或多价螯合剂的这一用量应当小于约2wt％。在其他实施方案中，螯合剂或多价螯合剂的这一用量应当小于约0.5wt％。在再一其他实施方案中，螯合剂或多价螯合剂的这一用量应当小于约0.1wt％。
此处所使用的术语“缺少有效量的螯合剂”是指含有太小量的螯合剂或多价螯合剂，以致于对水硬度影响不可检测到的组合物、混合物或成分。
此处所使用的术语“转化剂”是指引起水中溶解的钙基本上以碳酸钙形式从溶液中沉淀的物质，所述碳酸钙的形式被认为是热动力学不利的晶体形式文石，而不是热动力学有利的晶体形式方解石。文石是一种发脆的晶体，它不会很好地粘结到表面上且不形成硬水水垢，而方解石是更加坚固的晶体，它牢固地粘结到表面上，从而形成采用文石看不到的硬水水垢。
此处所使用的术语“溶解的水硬度”是指在含水系统或水源中以离子形式溶解的硬度矿物，即Ca++和Mg++。当它们为沉淀状态时，即当超过在水中钙和镁的各种化合物的溶解度极限和这些化合物以各种盐，例如碳酸钙和碳酸镁形式沉淀时，溶解的水硬度不是指硬度离子。
此处所使用的术语“水溶性”是指可以大于1wt％的浓度在水中溶解的化合物。
此处所使用的术语“微溶”或“微水溶”是指可以仅以0.1-1.0wt％的浓度在水中溶解的化合物。
此处所使用的术语“水不溶性”是指可以仅以小于0.1wt％的浓度溶解在水中的化合物。例如，氧化镁被视为不溶，因为它在冷水中的水溶解度(wt％)为约0.00062，和在热水中为约0.00860。与本发明方法一起使用的其他不溶性化合物包括例如，在冷水中的水溶解度为0.00090和在热水中为0.00400的氢氧化镁，在冷水中的水溶解度为0.00153和在热水中为0.00190的文石，和在冷水中的水溶解度为0.00140和在热水中为0.00180的方解石。
此处所使用的术语“阈值剂”是指抑制水硬度离子从溶液中结晶，但不需要与水硬度离子形成特定络合物的化合物。这是它与螯合剂或多价螯合剂的区别。阈值剂包括聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、烯烃/马来酸共聚物和类似物。
此处所使用的术语“不含阈值剂”或“基本上不含阈值剂”是指不含阈值剂或仅仅添加了有限量的阈值剂的组合物、混合物或成分。如果应当存在阈值剂，则阈值剂的用量应当小于约7wt％。在一些实施方案中，阈值剂的这一用量小于约2wt％。在其他实施方案中，阈值剂的这一用量小于约0.5wt％。在再一其他实施方案中，阈值剂的这一用量小于约0.1wt％。
此处所使用的术语“抗再沉积剂”是指辅助保持污物组合物悬浮在水中而不是再沉积在待清洁的物品上的化合物。
此处所使用的术语“不含磷酸盐”或“基本上不含磷酸盐”是指不含磷酸盐或含磷酸盐的化合物或者没有添加磷酸盐或含磷酸盐化合物的组合物、混合物或成分。如果应当通过污染不含磷酸盐的组合物、混合物或成分，存在磷酸盐或含磷酸盐的化合物，则磷酸盐的用量应当小于约1.0wt％。在一些实施方案中，磷酸盐的用量小于约0.5wt％。在其他实施方案中，磷酸盐的用量小于约0.1wt％。在再一其他实施方案中，磷酸盐的用量小于约0.01wt％。
此处所使用的术语“不含磷”或“基本上不含磷”是指不含磷或含磷化合物或者没有添加磷或含磷化合物的组合物、混合物或成分。如果应当通过污染不含磷的组合物、混合物或成分，存在磷或含磷化合物，则磷的用量应当小于约1.0wt％。在一些实施方案中，磷的用量小于约0.5wt％。在其他实施方案中，磷的用量小于约0.1wt％。在再一其他实施方案中，磷的用量小于约0.01wt％。
“清洁”是指进行或辅助污物去除、漂白、微生物菌落减少、或其组合。
此处所使用的术语“制品(ware)”是指物体，例如吃饭和蒸煮用器皿和其他硬表面，例如淋浴喷头、水槽、厕所、浴缸、柜台面、窗户、镜子、运输车辆和地板。此处所使用的术语“制品洗涤”是指洗涤、清洁或漂洗制品。
此处所使用的术语“硬表面”是指淋浴喷头、水槽、厕所、浴缸、柜台面、窗户、镜子、运输车辆、地板和类似物。
此处所使用的措辞“健康护理表面”是指仪器、装置、手推车、护架、家具、结构体、建筑物或用作健康护理活动的一部分的类似物的表面。健康护理表面的实例包括医疗或牙科仪器的表面，医疗或牙科装置的表面，高压釜和灭菌器的表面，监控患者健康所使用的电子装置的表面，其中发生健康护理的地板、墙壁或结构体的夹具的表面。在医院、外科手术、诊所、出生、太平间和临床诊断室中可找到健康护理表面。这些表面可分为下述的那些：“硬表面”(例如，墙壁、地板、便盆等)，或织物表面，例如针织物、织造和非织造表面(例如，外科服装、悬挂织物、床的衬里、绷带等)，或患者护理设备(例如，呼吸机、诊断设备、分流器、身体显示器、轮椅、床等)，或外科和诊断设备。健康护理表面包括在动物健康护理中使用的制品和表面。
此处所使用的术语“仪器”是指可受益于使用本发明的方法处理的水来清洁的各种医疗或牙科仪器或装置。
此处所述的措辞“医疗仪器”、“牙科仪器”、“医疗器件”、“牙科器件”、“医疗设备”或“牙科设备”是指在内科或牙科中使用的仪器、器件、工具、用具、装置和设备。这种仪器、器件和设备可冷灭菌、浸泡或洗涤，然后加热灭菌，或者在其他情况下受益于使用本发明的方法处理的水来清洁。这些各种仪器、器件和设备包括但不限于诊断仪器、托盘、锅、容器、支架、镊子、剪刀、大剪刀、锯子(例如，骨头锯及其刀片)、止血器、小刀、凿子、咬骨钳、锉刀、钳子、钻头、钻尖、木锉、牙钻、喷洒器、破碎机、起子、夹子、针保持器、载体、夹钳、钩子、圆凿、刮器、曳取器、矫直机、冲孔器、抽出器、勺子、角膜刀、刮刀、压榨器、套针、扩张器、护架、玻璃器皿、管道、导管、插管、塞子、斯藤特印模、镜类(例如，内镜、听诊器和关节镜)和相关设备、和类似物、或其组合。
此处所使用的“重量％(wt％)”、“％wt”、“％重量”和类似物是同义的，是指该物质的重量除以组合物的总重量并乘以100形式的物质浓度。
此处所使用的修饰本发明组合物中成分含量或者在本发明的方法中使用的术语“约”是指可例如通过在现实世界中制备浓缩物或使用溶液所使用的典型的测量和液体处理工序；通过这些工序内的偶尔的误差；或者通过在制备组合物或进行该方法所使用的成分的制备、来源或纯度的差别等出现的数量变化。术语“约“还包括对由特定的起始混合物得到的组合物来说，因不同的平衡条件导致的不同数量。不管是否用术语“约”修饰，要求保护包括该用量的等价物。
组合物和使用方法
在一些方面中，本发明提供处理水的方法，该方法包括降低溶解的水硬度。在一些实施方案中，水硬度中的溶解钙部分下降。在一些实施方案中，水与含转化剂的组合物接触。在其他实施方案中，本发明提供在含水系统中抑制或降低水垢形成的方法，该方法包括使该含水系统与含转化剂的组合物接触。转化剂可以是适合于与本发明的方法一起使用的任何形式，例如固体、颗粒、液体、粉末、纳米颗粒、淤浆。在一些实施方案中，使用转化剂的固体源。
在不希望束缚于任何特定理论的情况下，认为与本发明方法一起使用的转化剂引起水中溶解的钙水硬度离子基本上通过界面反应从溶液中以碳酸钙形式沉淀，所述碳酸钙为热动力学不利的晶体形式文石，而不是热动力学有利的晶体形式方解石。文石是一种发脆的晶体，它不很好地粘结到表面上且不形成硬水水垢，而方解石是更加坚固的晶体，它牢固地粘结到表面上，从而形成采用文石看不到的硬水水垢。因此，水与本发明的转化剂接触会降低处理过的水中溶解的水硬度，并导致在与处理过的水接触的表面上水垢形成减少。文石晶体还可充当种子晶体以供在接触转化剂之后溶解的钙进一步下降。
转化剂
适合于与本发明的方法一起使用的转化剂包括但不限于金属氧化物、金属氢氧化物、碳酸钙的多晶型、及其组合、与混合物。在一些实施方案中，转化剂包括金属氧化物。适合于在本发明的方法中使用的金属氧化物包括但不限于，氧化镁、氧化铝、氧化钛、及其组合、与混合物。适合于与本发明方法一起使用的金属氢氧化物包括但不限于氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钛、及其组合、与混合物。适合于用作本发明方法中转化剂的碳酸钙的多晶型包括但不限于文石。在一些实施方案中，氧化镁用作转化剂以处理水。在一些实施方案中，氢氧化镁用作转化剂以处理水。在再一其他实施方案中，氧化镁和氢氧化镁的组合用作转化剂以处理水。
在一些实施方案中，为与本发明方法一起使用而选择的转化剂微溶于水。在一些实施方案中，为与本发明方法一起使用而选择的转化剂不溶于水。在一些实施方案中，为与本发明方法一起使用而选择的转化剂的溶解度小于约0.01g/100ml水。在一些实施方案中，为了较长期的转化剂活性，优选低溶解度。
在一些实施方案中，与转化剂接触的水形成钙沉淀。使用本发明方法形成的钙沉淀使得该沉淀无害地流过水源。也就是说，在一些实施方案中，与常规的水处理系统不同，不需要从处理过的水中过滤或去除沉淀。
在一些实施方案中，与本发明方法一起使用的转化剂为固体形式。描述转化剂组合物所使用的术语“固体”是指硬化的组合物感觉不到流动且在适中的应力或压力或仅仅在重力下基本上保持其形状，例如当从模具中取出时模具的形状，当从挤出机中挤出时形成的制品形状，和类似形状。固体组合物的硬度范围可以从相对致密和坚硬的熔融的固体块料，例如混凝土变化到特征在于类似于填隙材料的可压制和海绵状的稠度。
含转化剂的组合物可进一步包含额外的功能成分。适合于与本发明方法一起使用的额外的功能成分包括赋予转化剂、待处理的水源或其组合有益性能的任何材料。例如，在一些实施方案中，转化剂包括颗粒例如氧化镁颗粒的固体介质床。可添加辅助防止介质床“胶结”，即当它与水源接触时颗粒聚集的额外的功能成分。
在一些实施方案中，额外的功能成分包括碳酸钙的多晶型。适合于与本发明方法一起使用的例举的碳酸钙的多晶型包括但不限于文石、方解石、球霰石、及其混合物。在一些实施方案中，额外的功能成分包括文石。在其他实施方案中，功能成分包括方解石。
在一些实施方案中，额外的功能成分包括钙和镁离子的混合阳离子化合物。在一些实施方案中，额外的功能材料包括钙镁碳酸盐，它们中的一些天然矿物也可称为白云石。
在一些实施方案中，含转化剂的组合物进一步包含约10-90wt％额外的功能成分。在其他实施方案中，含转化剂的组合物进一步包含约25-75wt％的额外功能成分。在再一其他实施方案中，含转化剂的组合物进一步包含约50wt％的额外功能成分。在一些实施方案中，含转化剂的组合物进一步包含约25wt％的文石。在一些实施方案中，含转化剂的组合物进一步包含约25wt％的方解石。要理解，本发明的方法包括在这些数值和范围之间的所有数值和范围。
水源
在一些方面中，本发明的方法包括处理水源，以便水的溶解硬度下降。此处所使用的“水源”是指具有硬度的任何水源，所述水源将受益于根据本发明的方法处理。适合于使用本发明方法处理的例举水源包括但不限于来自市政水源或专用水系统，例如公共水源或水井中的水。该水可以是城市水、井水，由市政水系统供应的水，由专用水系统供应的水，和/或由所述系统或井直接获得的水。在一些实施方案中，水源不是工业生产用水，例如从沥青回收操作中产生的水。在其他实施方案中，水源不是废水物流。
在一些实施方案中，在使用本发明的方法处理之前，水源的pH为约6-9。在一些实施方案中，在使用本发明的方法处理之前，水源的pH为约8-约12。在一些实施方案中，在根据本发明的方法处理之后，水源具有较高，即碱性较大的pH。
在一些实施方案中，在与转化剂接触之前的水温为环境温度，即室温，即约64-约75°F。在一些实施方案中，在与转化剂接触之前的水温比环境温度低。在其他实施方案中，在与转化剂接触之前，加热水源。在一些实施方案中，与若没有加热水源的情况相比，在与转化剂接触之前加热水源导致在表面上形成的水垢量较大地下降，和溶解的水硬度较大地下降。
在一些实施方案中，在与转化剂接触之前，水温大于约100°F，大于约120°F，或大于约150°F。在一些实施方案中，在与转化剂接触之前，水温为约100-200°F。在其他实施方案中，在与转化剂接触之前，水温为约120-140°F，约140-160°F，或约65-180°F。要理解，本发明的方法包括在这些数值和范围之间的所有数值和范围。
在一些方面中，本发明提供降低溶解的水硬度的方法，该方法包括接触水源与含转化剂的组合物。接触步骤可包括但不限于使水源在含转化剂的固体源，例如柱子、操作盒或罐上流过或者通过其中。接触时间取决于多种因素，其中包括例如水源的pH，水源的硬度，和水源的温度。在一些实施方案中，水源与转化剂源的接触时间为约30-6000秒。在一些实施方案中，水源与转化剂源的接触时间为约120-1800秒。在再一其他实施方案中，水源与转化剂源的接触时间为约200-1200秒。要理解，本发明的方法包括在这些数值和范围之间的所有数值和范围。
在一些实施方案中，本发明的方法显著降低水源中的溶解硬度。所实现的水硬度下降的数量取决于多种因素，其中包括但不限于水源的pH，水源的温度和起始的水硬度。
例如，在一些实施方案中，溶解的水硬度下降约25％。在一些实施方案中，溶解的水硬度下降约50％。在再一其他实施方案中，溶解的水硬度下降约75％。在再一其他实施方案中，溶解的水硬度下降约90％。
在一些方面中，本发明提供在含水系统中降低或抑制水垢形成的方法。在一些实施方案中，含水系统，即水源，与转化剂，例如金属氧化物或氢氧化物接触。在不希望束缚于理论的情况下，认为，所得处理过的含水系统具有降低的溶解硬度。在一些实施方案中，所得处理过的含水系统具有降低的溶解的钙硬度。这一硬度下降将降低在与水源接触的表面上形成的水垢量。因此，使用根据本发明方法处理过的水源将抑制或降低在表面上形成的水垢量。
例如，在一些实施方案中，水垢的形成量下降约25％。在一些实施方案中，水垢的形成量下降约50％。在再一其他实施方案中，水垢的形成量下降约80％。在再一其他实施方案中，水垢的形成量下降约100％。
本发明的方法特别有效地去除或防止水垢形成，其中水垢包括钙盐，例如磷酸钙、草酸钙、碳酸钙、碳酸氢钙或硅酸钙。可通过以上所述的离子的任何结合物，形成打算通过本发明防止或去除的水垢。例如，水垢可牵涉碳酸钙和碳酸氢钙的结合物。典型地，水垢包括至少约90wt％无机物质，更典型地至少约95wt％无机物质，和最典型地至少约99wt％无机物质。
在下游清洁工艺中使用处理过的水源的方法
在一些方面中，本发明提供使用处理过的水源清洁制品的方法。已发现，与使用未处理的水源相比，在下游清洁工艺中，使用处理过的水源具有许多优点。例如，使用根据本发明方法处理过的水源将增加常规洗涤剂的效率。使用处理过的水源还便于使用特定环境友好的洗涤剂组合物，例如不含螯合剂或多价螯合剂或磷的那些。
在一些实施方案中，本发明的方法包括用含转化剂的组合物处理水源，其中该转化剂引起水源内的钙硬度离子基本上以非方解石形式沉淀，其中所述非方解石形式的沉淀不需要从水源中去除，结果水中的溶解硬度显著下降。然后可使用处理过的水和洗涤剂组合物形成使用溶液。待清洁的一个或多个制品然后与该使用溶液接触，以便清洁该制品。
在一些实施方案中，该方法进一步包括漂洗制品。可用处理过的水，或者用未处理的水漂洗制品。在一些实施方案中，使用处理过的水漂洗制品。在洗涤制品之后，漂洗助剂也可施加到制品上。
任何常规的去污剂组合物可与本发明的方法一起使用。去污剂组合物可包括清洁组合物、漂洗剂组合物、干燥组合物或其任何组合。在不希望束缚于理论的情况下，认为，在清洁工艺中使用处理过的水源将增加洗涤剂组合物的效率，因为在水源内溶解的硬度矿物，例如溶解的钙硬度离子量减少。已知，溶解的硬度离子与皂和洗涤剂结合，形成水垢或浮渣。此外，溶解的硬度离子限制了采用皂和洗涤剂形成的泡沫量。降低这些溶解的硬度离子量因此可降低这些有害的副作用量。
与本发明方法一起使用的去污剂组合物可包括但不限于洗涤剂组合物、漂洗剂组合物或干燥剂组合物。例举的洗涤剂组合物包括制品洗涤用洗涤剂组合物，洗衣用洗涤剂组合物，CIP洗涤剂组合物，环境清洁组合物，硬表面清洁组合物(例如，在柜台或地板上使用的那些)，机动车洗涤组合物，和玻璃清洁组合物。例举的漂洗剂组合物包括在表面，例如玻璃上降低纹路或成膜而使用的那些组合物。例举的干燥剂组合物包括脱水组合物。在车辆洗涤工业中，常常希望包括脱水步骤，其中施加剥落剂或成珠剂到车辆外部上。
可使用含去污剂组合物和处理过的使用溶液处理，即清洁的例举的制品包括但不限于机动车外部、纺织品、食品接触制品、原地清洁(CIP)设备、健康护理表面和硬表面。例举的机动车外部包括汽车、卡车、拖车、公共汽车等，它们常常在商业洗车工厂内洗涤。例举的纺织品包括但不限于通常被视为在术语“衣物”内的那些纺织品且包括布料、毛巾、罩布等。另外，纺织品包括窗帘。例举的食品接触制品包括但不限于盘子、玻璃、食品器皿、碗、蒸煮制品、食品储存制品等。例举的CIP设备包括，但不限于，管道、罐、换热器、阀门、分配电路、泵等。例举的健康护理表面包括但不限于医疗或牙科设备或仪器的表面。例举的硬表面包括但不限于地板、柜台、玻璃、墙壁等。硬表面也可包括洗碗机和洗衣机的内部。一般地，硬表面可包括在清洁工业中常常称为环境表面的那些表面。
在一些实施方案中，与本发明方法一起使用的去污剂组合物包括基本上不含螯合剂、多价螯合剂和/或阈值剂，例如氨基羧酸、缩合磷酸盐、膦酸盐、聚丙烯酸酯或类似物的洗涤剂。在不希望束缚于理论的情况下，认为，由于本发明的方法显著降低水源内的溶解硬度离子，因此当与洗涤剂一起使用时，显著减少或消除对在洗涤剂组合物内包括螯合剂、多价螯合剂或阈值剂以便处理硬度离子的需求。
在一些实施方案中，与本发明方法一起使用的洗涤剂基本上不含螯合剂或多价螯合剂且包括不溶镁化合物，碱金属碳酸盐，和水。在一些实施方案中，与本发明方法一起使用的洗涤剂组合物是在标题为“Solid Cleaning Compositions of Magnesium Compounds AndMethods of Making and Using them(律师档案号No.2454US01)”的美国专利申请No.-中所述的洗涤剂组合物，它的全部内容在此通过参考引入。
在一些实施方案中，去污剂组合物可包括其他添加剂，其中包括常规的添加剂，例如漂白剂、硬化剂或溶解度改性剂，消泡剂、抗再沉积剂、阈值剂、稳定剂、分散剂、酶、表面活性剂、美学提高剂(即染料、香料)和类似物。助剂和其他添加剂成分将随待制备的组合物类型而变化。应当理解，这些添加剂是任选的且不需要包括在清洁组合物内。当包括它们时，可以提供该特定类型组分有效的用量包括它们。
在一些方面中，本发明提供用于处理在清洁或洗涤工艺中使用的水源的装置。该装置可以例如在自动器皿洗涤机、自动纺织品洗涤机和/或自动车辆洗涤机中使用。该装置可在商业环境，例如在饭店、医院和在家庭环境，例如私人住所或公寓建筑中使用。
参考图1，在参考标记10处示出了本发明装置的示意图。该装置包括提供水源到处理容器14用的入口12；含转化剂16的处理容器14；用于从所述处理容器提供处理过的水用的出口18；和用于提供处理过的水到达被选清洁器件用的处理过的水传输管线20。在一些实施方案中，在出口和处理过的水传输管线之间不存在过滤器。可在处理过的水传输管线18中提供流动控制器件22，例如阀门24，以控制处理过的水流入到被选的最终使用器件，例如器皿洗涤机、衣物洗涤机内。
在一些实施方案中，转化剂包含在该装置内的处理容器中。该容器可以是例如各种物理形状或大小的罐、操作盒、过滤床、或柱子。在一些实施方案中，含转化剂的处理容器不含树脂，即它不含有将与水源内的二价钙和镁离子交换的包含单价氢、钠或钾离子的材料。在一些实施方案中，给容器加压。在其他实施方案中，不给容器加压。一个容器或多个容器可与本发明的方法一起使用。例如，水源可在多个容器上流过，在相同或单独的容器内流过，所述容器包括相同或不同的转化剂。可串联或平行排列这些容器。
在一些实施方案中，转化剂为搅拌床或柱子形式。可搅拌床或柱子，以避免一旦与水源接触时，固体转化剂“胶结”，即聚集。可通过任何已知方法，其中包括例如通过水流经柱子、流化、机械搅拌、高速流动回洗、循环、及其结合，来搅拌床或柱子。在一些实施方案中，固体转化剂包括在处理容器内的流化床，例如柱子或操作盒。通过增加流过床的流体，例如水的速度，以便它超过介质的最小流化速度，从而获得流化。
在一些实施方案中，整个处理容器可以是可拆卸和可更换的。在其他实施方案中，可以构造处理容器，以便在处理容器内包含的转化剂床是可拆卸和可更换的。在一些实施方案中，处理容器包括含转化剂，例如氧化镁的可拆卸、便携式可更换的操作盒。
在一些方面中，本发明提供在清洁工艺中使用的系统。该系统包括提供水源到处理水源的装置。在一些实施方案中，处理水源的装置包括：(i)提供水源到处理容器的入口；(ii)含转化剂的处理容器；(iii)用于从所述处理容器中提供处理过的水的出口；和(iv)用于向自动制品洗涤机提供处理过的水的处理水传输管线。在一些实施方案中，器件，例如筛子存在于处理容器内，以便当流体流过或通过时，保持在处理容器内包含的转化剂。在一些实施方案中，在出口和处理过水传输管线之间不存在过滤器。一旦处理完水，则从该装置的处理过的水传输管线向自动洗涤机，例如自动器皿洗涤机、车辆洗涤系统、仪器洗涤器、原地清洁系统、食品加工清洁系统、洗瓶器、和自动衣物洗涤机提供处理过的水。可使用将受益于使用根据本发明方法处理过的水的自动洗涤机。然后在洗涤机内结合处理过的水与去污剂组合物，以提供使用组合物。可在本发明的系统中使用任何去污剂组合物，例如清洁组合物、漂洗剂组合物或干燥剂组合物。然后使待清洁的制品与使用溶液在自动洗涤机内接触，以便清洁它们。
可在各种工业和家庭应用中使用本发明的水处理方法和系统。可在住宅环境或者商业环境，例如在饭店、旅店、医院中使用该水处理方法和系统。例如，本发明的水处理方法、系统或装置可用于：制品洗涤应用，例如洗涤吃饭和蒸煮器皿和其他硬表面，例如淋浴喷头、水槽、厕所、浴缸、柜台面、窗户、镜子和地板；用于洗衣应用，例如在预处理、洗涤、用稀酸溶液处理、软化和/或漂洗阶段中，处理在自动纺织品洗涤机中使用的水；用于车辆护理应用，例如处理预漂洗，例如碱预浸泡和/或低pH预浸泡、洗涤、抛光和漂洗车辆中所使用的水；工业应用，例如冷却塔、锅炉、含换热器的工业设备；用于食品服务应用，例如处理用于咖啡和茶酿造器、煮咖啡器、制冰机、食用面糊蒸煮器、水加热器、蒸锅和/或酵母发酵面团贮存器用的水管；用于健康护理仪器的护理应用，例如浸泡、清洁和/或漂洗外科仪器、处理进入高压釜灭菌器的原料水；和用于各种应用的原料水，例如加湿器、热桶和游泳池。
在一些实施方案中，可在使用点处采用本发明的水处理方法和系统。也就是说，在水源的所需的最终使用之前，本发明的水处理方法、系统或装置可立即应用到水源上。例如，本发明的装置可应用到与家庭或饭店用具，例如咖啡制造器、煮咖啡器、制冰机相连的水管上。使用本发明方法的装置也可作为使用水源的用具的一部分，例如在咖啡制造器或制冰机内的水处理系统而包括。
另外，使用本发明的水处理方法的装置可与房屋或商店主要的水相连。可在热水加热器之前，或者在热水加热器之后，在线使用该装置。因此，可使用本发明的装置降低在热、冷和室温水源中的溶解的水硬度。
实施例
在下述实施例中更特别地阐述本发明，这些实施例仅仅是阐述，因为对于本领域的技术人员来说，在本发明范围内的许多改性和变化是显而易见的。除非另有说明，在下述实施例中报道的所有份、百分数和比例以重量为基础，和在实施例中所使用的所有试剂获得或获自于以下所述的化学供应商，或者可通过常规技术合成。
实施例1-采用含低水溶性镁介质的转化剂的水处理
进行下述实验，评价各种转化剂对水硬度和制品洗涤应用的影响。
(a)含氧化镁固体源的转化剂降低溶解的水硬度的能力
评价含不溶性氧化镁的固体源的转化剂处理水，例如降低溶解的水硬度的能力。对于这一实验来说，使水流过氧化镁颗粒的介质床。该颗粒的平均粒度为约900微米。介质保持在罐内。
在流过含转化剂的床之前和之后，测量在水中钙和镁离子的含量。同样在处理之前和之后测量全部溶解的固体(TDS)、水硬度和pH。下表概述了结果。
表1
  处理之前   处理之后
 pH   7.6   9.3
 TDS(ppm)   360.5   201.4
 水硬度(格令)   18   12
 存在的Ca++离子(ppm)   66   9
 存在的Mg++离子(ppm)   28   48
根据该表可看出，处理过的水的pH在处理之后轻微升高。在不希望束缚于理论的情况下，认为，这是因为在介质床内氧化镁一旦与水接触，则溶解成Mg++和OH-所致。还观察到，全部溶解的水硬度下降约35％，和全部溶解的Ca++下降约86％。总之，观察到用固体转化剂，即氧化镁处理水源给给处理过的水源提供有益的效果，例如降低的溶解的水硬度，和降低量的全部溶解固体。
(b)添加方解石到转化剂中
进行另一试验，以测定添加方解石到含转化剂，即氧化镁的介质床中的影响。理论上，方解石将随着时间流逝，在使用过程中防止氧化镁“胶结”，因为已知氧化镁聚集并形成固体物料。在用各种浓度的氧化镁和钙处理之后，测量处理过的水中镁离子和钙离子的含量。下表中概述了结果。
表2
Figure G2008800146491D00191
还在制品洗涤机内，使用用上述MgO/方解石配制剂处理过的水，洗涤玻璃酒杯。在100个循环之后，评价玻璃的斑点和成膜，但在该试验中，成膜被视为玻璃杯外观更加可靠的指示剂。厚重成膜的玻璃杯也没有显示出斑点，因为厚重的膜防止斑点外观。图2示出了在该实验中处理过的玻璃杯。观察到，用含100％MgO但没有方解石的水洗涤过的玻璃很少具有斑点到不具有斑点。观察到，当所使用的MgO含量下降和方解石含量增加时，玻璃杯上的斑点和成膜量增加。
(c)在器皿洗涤工艺中添加转化剂
使用含转化剂，即氧化镁，但没有方解石的罐，在玻璃酒杯上进行另一制品洗涤试验。对于这一试验来说，使用Hobart AM-14自动器皿洗涤机。在处理之前水的硬度为17格令。在该机器内的集水坑(dump)之前，供应氧化镁处理过的水，从而还在漂洗循环过程中具有影响。没有将洗涤剂或漂洗助剂施加到玻璃酒杯上。作为对照，用未处理的水洗涤玻璃酒杯100个循环。在100个循环之后，评价玻璃酒杯的斑点和成膜。图3示出了这一实验的结果。观察到，用水和转化剂处理过的玻璃器皿没有成膜或结垢，这与具有显著大量成膜和斑点的对照玻璃杯不同。
(d)采用有和无螯合剂或多价螯合剂的洗涤剂配制剂，在器皿洗涤工艺中添加转化剂
将含转化剂的固体源的水处理系统固定到自动器皿洗涤系统中。在这一研究中所使用的转化剂包括氧化镁。对于这一试验来说，使用Hobart AM-14机器。在处理之前水的硬度为17格令。
测试两种洗涤剂配制剂。第一配制剂包括约1000ppm具有约35％螯合剂的可商购的洗涤剂，获自EcolabInc.的
Figure G2008800146491D00201
在用这一洗涤剂洗涤玻璃杯之后，施加漂洗助剂。
第二洗涤剂不含螯合剂或多价螯合剂，且包括约32％NaOH，约35％RU硅酸盐(获自Philadelphia Quartz的硅酸钠)，约0.6％聚醚硅氧烷，约2％Plurionic(获自BASF的共聚物)，约1％非离子消泡剂，约9.5％苏打粉，约12％硫酸钠，和约1％水。使用约650ppm不含螯合剂的洗涤剂。没有使用漂洗助剂和使用不含螯合剂的洗涤剂。用任何一个配制剂洗涤玻璃杯100个循环。
使用用本发明的转化剂，即氧化镁处理过的水，洗涤用不含螯合剂的洗涤剂洗涤过的玻璃杯。使用未处理的水，洗涤用含助洗剂的可商购的洗涤剂，即Apex
Figure G2008800146491D00203
洗涤过的玻璃杯。
图4示出了在完成100个循环试验之后的玻璃杯。根据这一图可看出，与使用Apex
Figure G2008800146491D00204
和漂洗助剂，但采用未处理的水洗涤的玻璃相比，使用不含螯合剂的洗涤剂和处理过的水洗涤过的玻璃具有显著较少的成膜和斑点。此外，观察到，在完成100个循环之后，与不含螯合剂的洗涤剂和处理过的水一起使用的机器内部肉眼看起来好于与Apex
Figure G2008800146491D00205
和未处理的水一起使用的机器。
然而，重复这一试验，在洗涤循环之后添加漂洗助剂。每一个循环添加约2.33ml漂洗助剂。图5示出了在用每一配制剂洗涤之后的玻璃杯。根据该图可看出，当添加漂洗助剂时，这两个玻璃杯均具有改进的视觉外观。然而，与使用未处理的水和Apex
Figure G2008800146491D00206
洗涤的玻璃杯相比，用不含螯合剂的洗涤剂和处理过的水处理过的玻璃仍然具有显著较少的斑点和成膜。
进行相同的试验，但这一次使用污染的玻璃器皿。用100％全脂牛奶和干燥的蛋白质/淀粉/油脂组合污物污染玻璃杯。污染的玻璃如上所述用Apex
Figure G2008800146491D00211
或者如上所述的不含螯合剂的洗涤剂组合物洗涤10个循环。在每一清洁循环之间用额外的淀粉和蛋白质污物再污染玻璃杯。用
Figure G2008800146491D00212
洗涤过的玻璃用未处理的水洗涤，而用不含螯合剂的洗涤剂洗涤过的玻璃杯用转化剂，即氧化镁处理的水洗涤。
图6示出了结果。根据这一图可看出，与使用Apex
Figure G2008800146491D00213
洗涤的那些相比，用不含螯合剂的洗涤剂和处理过的水洗涤的玻璃具有较少的斑点和成膜。还观察到，用Apex
Figure G2008800146491D00214
和未处理的水洗涤过的玻璃杯具有轻微的蓝色调，和用处理过的水洗涤的那些没有可视的蓝色斑点。
实施例2-不同金属氧化物和盐对硬水的影响
进行各种试验，以测定不同金属氧化物和盐对水硬度的影响。
(a)不同金属络合物对硬水的影响
进行下述试验，以测定在有或无方解石或文石的情况下，不同金属络合物，即氧化物、碳酸盐和氢氧化物对水硬度的影响。起始的水的硬度为约23格令。将不同的金属络合物加入到水中，和之后测量水的硬度。对于这些实验来说，将约216g处理剂加入到含约500ml硬水的烧杯中。在搅拌烧杯内容物20分钟之后，取出等分试样，并过滤通过0.2微米的注射器过滤器，以去除任何悬浮的粒状物。然后使用水测试试剂盒，滴定过滤过的样品，以测总的水硬度(Ca++和Mg++)。下表概述了结果。
表3
Figure G2008800146491D00221
图7中还图示了这些结果。根据上表和图7可看出，与所测试的其他金属氧化物相比，添加氧化铝、氧化镁或氧化钛降低水硬度。例如，添加氧化铝导致水硬度下降大于约70％，添加氧化钛导致水硬度下降大于约80％，和添加氧化镁导致水硬度下降约60％。
还发现，与当氧化铝、氧化镁或氧化钛单独加入到水中时相比，与金属氧化物一起添加文石和方解石没有那样多地增加水硬度的下降。然而，与所测试的其他金属氧化物，即氧化铁和氧化锌相比，使用氧化铝、氧化钛或氧化镁与文石或方解石仍会降低水硬度。
(b)通过润湿效果的变化，评价潜在的水软化剂
测试各种金属氧化物、氢氧化物、和盐，以测定它们充当水软化剂的能力。制备约1000ppm的各种组合物的溶液。用该溶液漂洗光滑的陶瓷砖并干擦拭。测量在瓷砖表面上去离子水的接触角。然后在17格令水硬度下漂洗陶瓷砖，干燥，并再测量接触角。下表中示出了结果。
表4
  处理   硬水漂洗之前   硬水漂洗之后   硬水漂洗之后/之前之比
  0.1％氧化钛   24   17   0.7
  0.1％氧化铝   26   19   0.7
  1％氧化镁   18   15   0.8
  1％氧化镁纳米颗粒   18   15   0.8
  1％氢氧化镁   22   19   0.9
  0.001％氢氧化镁   23，17，25   15   0.7
  0.01％氢氧化镁   13，18，18   15   0.9
  0.1％氢氧化镁   18，16   16，18   0.9，1.1
  未处理   37，36   48   1.3
  0.1％氯化镁   21   28   1.3
  0.1％氧化锌   16   22   1.4
  0.1％氯化钙   20   35   1.8
  0.1％硫酸镁   11   24   2.2
  0.1％氧化硅纳米颗粒(SnowtexN，Nissan Chemical)   9   23   2.6
  0.1％氧化硅纳米颗粒(Snowtex40，Nissan Chemical)   10   26   2.6
  0.1％氧化硅纳米颗粒(SnowtexZL，Nissan Chemical)   6   22   3.7
  0.1％氢氧化钠   2   21   10.5
理论上，在硬水漂洗基底之前和之后较低的接触角比值对应于硬水对基底改进的保护，因为它显示出水硬度离子对表面润湿的较小影响。根据这一表格可看出，对于所测试的氧化钛、氧化铝和氧化镁和氢氧化物溶液来说，在硬水漂洗之后/之前的接触角之比为小于或等于约1。基于这些结果，理论上，这些溶液可能能软化水。氧化硅纳米颗粒和氢氧化镁具有最高的接触角变化。
(c)通过钙选择电极，评价潜在的水软化剂
测试各种金属氧化物、氢氧化物、和盐，以测定它们充当水软化剂的能力。制备各种组合物的溶液。为了制备溶液，混合相等体积的处理剂与约17格令的硬水，所述硬水的水硬度为约400ppm。允许该混合物静置10分钟。取出等分试样并过滤通过0.2微米的注射器过滤器，以去除任何不溶的材料。使用钙选择电极(例如，获自ThermoScientific的型号9720BNWP)，测定在溶液内残留的溶解的钙的含量。下表示出了这一试验的结果。
表5
  处理   来自于400ppm起始溶液中残留的Ca(ppm)
  未处理   400
  方解石   300
  文石   275
  白云石   300
  氧化镁   275
  氢氧化镁   275
  氧化铝   150
  氧化铁   300
  氧化硅   300
  氧化钛   250
  粘土(钠/镁/钙硅铝酸盐)*   50
*变回为凝胶；在用0.2微米过滤器过滤之后测量Ca的含量。
根据这一表可看出，用氧化镁和氢氧化镁、氧化铝和氧化钛处理过的溶液得到处理之后溶液内残留的钙量最大下降。氧化铁和氧化硅在比所测试的其他金属氧化物低的水平下降低溶液内残留的钙量。
实施例3-在洗衣应用中使用转化剂
测定在洗衣应用中在线转化剂的影响。为了测定转化剂对污物去除的影响，在诸如Terg-o-tometer(United States Testing Co.，Hoboken，NJ.)之类的器件内洗涤污染的样品。Terg-o-tometer是一种实验室洗涤器件，它由驻留在单一控温水浴内的具有时间和速度控制的塔顶搅拌器的多个罐状物组成。洗涤试验参数包括：洗涤温度、洗涤持续时间、pH、机械搅拌、清洁组合物的剂量、水硬度、洗涤配方和衣服/液体比。对于这一试验来说，在洗涤轮上游，在17格令的热水和冷水管线二者内直列安装含转化剂，即氧化镁的一对缸。
在完成合适的暴露时间之后，取出织物样品。立即冲刷掉洗涤剂化学品，和用冷的合成5格令水漂洗样品，直到完成5个循环的填充和漂洗。然后平坦地铺开样品并在白色聚酯-棉毛巾上干燥过夜，之后使用分光光度计，例如Hunter ColorQuest XE(reflectance)Spectrophotometer，获取反射率读数。
为了测定污物去除(SR)％，在分光光度计上测量织物样品的反射率。“L值”是分光光度计提供的直接读数。L通常是宽的可见光谱反射率的指示，其中100％的数值将是绝对白色。根据起始(洗涤之前)的亮度(L)值和最终的L值(洗涤之后)之差，计算％污物去除。
SR＝((L最终-L起始)/(96-L起始))×100％
在这一研究中使用两种洗涤剂组合物。第一种包括螯合剂/多价螯合剂，即聚丙烯酸酯聚合物和柠檬酸钠的混合物，第二种基本上不含任何螯合剂/多价螯合剂。除了存在或不存在螯合剂或多价螯合剂以外，这两种洗涤剂组合物相同且包括约3-75wt％表面活性剂(若存在的话)，约5-50wt％多价螯合剂(若存在的话)，约0-50wt％碱度源和约0-30wt％活性酶组合物。
与处理过的水，即与转化剂接触过的水一起使用不含螯合剂或多价螯合剂的洗涤剂组合物，并与未处理的水一起使用具有螯合剂/多价螯合剂混合物的洗涤剂。图8中示出了结果。根据这一图可看出，对于碳棉血奶污染的样品来说，处理过的水/不含螯合剂的洗涤剂组合物具有较高的污物去除百分数。对于所测试的其他样品来说，与处理过的水/不含螯合剂的洗涤剂组合物相比，与未处理的水一起使用的含螯合剂/多价螯合剂的洗涤剂具有较高的污物去除百分数。然而，对于所测试的大多数污物来说，在这两个试验组之间的结果是类似的。
进行另一试验，以评价当使用本发明的转化剂时亚麻布的结壳。对于这一试验来说，使用17格令水，在洗涤轮内洗涤面巾20个循环。在0、5、15和20个循环时，取出单块面巾进行分析。进行两个试验。对于这两个试验来说，使用以上所述的不含螯合剂/多价螯合剂的洗涤剂。第一试验包括含转化剂的直列缸，第二试验使用未处理的水。使用感应耦合等离子体(ICP)，测量毛巾的总的灰分量和钙含量，并在下表中示出了结果。
表6
Figure G2008800146491D00261
在图9和10中也图示了这些结果。根据这些结果可看出，使用处理过的水洗涤过的毛巾在每一试验点处具有低得多的灰分量残留在毛巾上。例如，在20次洗涤之后，用处理过的水洗涤的毛巾具有的灰分量是用未处理的水洗涤过的那些的灰分量的约32％。关于在毛巾上存在的钙量，在不同于所述10个循环的试验点的所有试验点处，在用处理过的水洗涤的毛巾上比用未处理的水洗涤的那些具有少的钙。
还测量在毛巾上其他金属的含量。下表中示出了结果。
表7
根据这一图表可看出，与未处理的水相比，在用处理过的水洗涤过的样品内存在较少的铜。然而，与未处理的水相比，在用处理过的水洗涤过的样品内存在更多的镁。认为这是当用于这一研究所使用的转化剂包括镁时，它可随着时间流逝部分溶解。
实施例4-水温对转化剂的影响
测定与转化剂接触的水的温度对玻璃器皿的成膜或斑点的影响。将硬度为17格令/加仑的水连接到含本发明转化剂，即氧化镁的罐内。然后将该罐与自动器皿洗涤机相连。将在玻璃器皿支架内的玻璃器皿放置在洗盘机内。设定洗盘机背向(back-to-back)自动运转100个循环。一个循环完成洗涤、漂洗和15秒的中止。在100个循环之后，停止试验并观察玻璃器皿。这一试验没有使用洗涤剂。用热水，即约140-150°F和冷水重复试验。还运转未处理的水，即没有与转化剂接触的对照物。肉眼观察玻璃器皿的斑点和成膜。图11中示出了结果。
在图11中，左面的玻璃器皿是用转化剂和热水处理过的玻璃器皿，和图片中间的玻璃器皿用转化剂和冷水处理，和右面的玻璃器皿是在冷水，即没有与转化剂接触的水中的对照物。根据这一图可看出，用与转化剂接触的热水洗涤过的玻璃器皿得到明显无斑的玻璃器皿，用与转化剂接触的冷水处理的玻璃器皿显示出比对照玻璃器皿少的成膜，但不如热水处理的玻璃器皿清洁或清澈。这些结果是令人惊奇的，因为当加热时，钙变得不那么可溶，即更多地沉淀。
实施例5-使用转化剂防止肥皂泡
进行试验，以测定处理过的水，即与转化剂接触过的水对肥皂泡形成的影响。将两个淋浴喷头的冷水物流连接到含转化剂的固体源，即氧化镁的罐上。冷水在处理之前的硬度为17格令。在淋浴喷头温度控制旋钮处共混热水，并包括软化的水。
在运转两个月之后，观察有和没有处理的淋浴室。观察到，与未处理的淋浴室相比，在处理过的淋浴室内，贴砖的淋浴墙更加容易清洁。通过在处理过的水在其内运转的淋浴室内擦拭，所形成的白色膜，即肥皂泡更加容易得多地被去除。未处理的淋浴室具有发粘且比较难以擦拭掉的树胶状肥皂泡。还注意到与处理过的淋浴室中的相比，在未处理的淋浴室内，淋浴头具有多得多的可视白色水垢。
还对淋浴室进行嘶嘶声(fizz)试验。将酸喷洒在淋浴室墙上并观察是否有接触时的任何嘶嘶声。嘶嘶声表明存在碳酸钙。处理过的淋浴室当用酸喷洒时，没有显示出嘶嘶声。然而，没有处理的淋浴室当与酸接触时，显示出明显的嘶嘶声。
实施例6-使用水处理系统用于车辆护理
进行试验，以测定在车辆洗涤工厂内使用处理过的水的影响。含氧化镁的固体源作为转化剂的两个罐安装在自动车辆洗涤工厂内。第一罐(罐1)安装在第一预浸泡的弓形结构上，第二罐(罐2)安装在第二预浸泡的弓形结构上。测量来自罐1的未处理的热水、处理过的水和来自罐2的处理过的水的pH、TDS和温度。还测量在未处理和处理过的水内的SiO3量。
图12是这一试验结果的图示。根据这一图可看出，这两个罐(罐1和罐2)在第22天安装。TDS在这一天增加。然而，第32天时，处理过的水的内TDS含量小于未处理过的水内的TDS的含量。根据这一图还可看出，在安装罐之后，处理过的水样内水中SiO3的含量显著下降。还观察到，在洗涤之后，与在预浸泡过程中用未处理的水洗涤的那些相比，在预浸泡过程中用处理过的水洗涤的车辆具有低得多的结垢量。总之，当在车辆洗涤工厂中使用时，使用根据本发明方法处理的水具有有益的效果。
其他实施方案
要理解，尽管结合本发明的详细说明描述了本发明，但前述说明拟阐述，而不是限制本发明的范围，本发明的范围通过所附权利要求书的范围定义。其他方面、优点和改性在下述权利要求书的范围内。
另外，以上讨论的所有专利出版物的内容在此通过参考全文引入。
要理解，不管在本发明哪儿提供的数值和范围，这些数值和范围包括的所有数值和范围拟包括在本发明的范围内。而且，本申请还包括落在这些范围内的所有数值以及这些数值范围的上限或下限。

Claims (33)

1.一种降低水源中溶解的水硬度的方法，所述方法包括：
(a)使pH为6-9的水源与含固体转化剂的组合物接触，其中该转化剂引起水源内的钙硬度离子基本上以不需要从水源中去除的非方解石晶体形式沉淀，结果显著降低溶解的水硬度。
2.权利要求1的方法，其中转化剂选自金属氧化物、金属氢氧化物、及其组合。
3.权利要求2的方法，其中转化剂选自氧化镁、氧化铝、氧化钛、及其组合。
4.权利要求2的方法，其中转化剂选自氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钛、及其组合。
5.权利要求1的方法，其中非方解石晶体形式是文石。
6.权利要求1的方法，其中组合物进一步包括文石。
7.权利要求6的方法，其中组合物包含1-50wt％文石。
8.权利要求1的方法，其中转化剂不溶于水。
9.权利要求1的方法，其中溶解的水硬度下降大于或等于15％。
10.权利要求1的方法，其中使水与转化剂接触的步骤包括使水在转化剂的固体源上流过。
11.权利要求1的方法，其中固体转化剂包含在柱内。
12.权利要求11的方法，其中通过选自下述的方法搅拌柱子：使水流过柱子、通过流化、机械搅拌、高速流动回洗、循环、及其结合。
13.权利要求1的方法，其中在与转化剂接触之前，水源温度为130-185°F。
14.权利要求1的方法，其中溶解的钙离子水硬度下降。
15.一种使用处理过的水源清洁制品的方法，所述方法包括：
(a)使水源与含转化剂的组合物接触，其中该转化剂引起水源内的钙硬度离子基本上以不需要从水源中去除的非方解石晶体形式沉淀，结果显著降低溶解的水硬度；
(b)用处理过的水和洗涤剂形成使用溶液；和
(c)使所述制品与使用溶液接触，以便清洁所述制品。
16.权利要求15的方法，其中转化剂选自金属氧化物、金属氢氧化物、及其组合。
17.权利要求16的方法，其中金属氧化物选自氧化镁、氧化铝、氧化钛、及其混合物。
18.权利要求16的方法，其中金属氢氧化物选自氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钛、及其混合物。
19.权利要求16的方法，其中组合物进一步包含文石。
20.权利要求15的方法，其中在处理之前，水源具有中性pH。
21.权利要求15的方法，其中在处理之后，水硬度下降大于或等于15％。
22.权利要求15的方法，其中该方法进一步包括在洗涤制品之后漂洗制品的步骤。
23.权利要求22的方法，其中使用处理过的水漂洗制品。
24.权利要求22的方法，其中使用未处理的水漂洗制品。
25.权利要求15的方法，其中在处理过的水源内钙硬度离子的含量小于处理步骤之前在水源内钙硬度离子的含量。
26.权利要求15的方法，其中该方法进一步包括在洗涤制品之后施加漂洗助剂到制品上。
27.权利要求15的方法，其中洗涤剂基本上不含螯合剂，其中“基本上不含螯合剂”是指含有小于7wt％的螯合剂。
28.权利要求15的方法，其中洗涤剂包括不溶性镁化合物，碱金属碳酸盐和水。
29.一种降低含水系统中水垢形成的方法，该方法包括使含水系统与基本上由固体转化剂组成的组合物接触，其中该转化剂引起水源内的钙硬度离子基本上以不需要从水源中去除的非方解石晶体形式沉淀，结果显著降低含水系统中的水垢形成。
30.权利要求29的方法，其中转化剂选自金属氧化物、金属氢氧化物、及其组合。
31.权利要求30的方法，其中金属氧化物选自氧化镁、氧化铝、氧化钛、及其混合物。
32.权利要求30的方法，其中金属氢氧化物选自氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化钛、及其混合物。
33.权利要求30的方法，其中组合物进一步包含文石。
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