專利名稱：控制水蒸發(fā)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制水體蒸發(fā)的方法。
背景技術(shù)：
在許多區(qū)域?qū)τ诒４嫠男枨蠖己苤匾?。例如，通常很熱、獲得的年降雨量很低或季度降雨量很低、或者易遭受周期性干旱和缺水的區(qū)域可能經(jīng)歷充足用水的缺乏。缺水可限制為如飲用、家用或工業(yè)用、或如作物灌溉等農(nóng)業(yè)用等目的以及為滿足其他需求而提供水的能力。水在儲水池、壩和水庫中的存儲是確保可獲得充分的家用、工業(yè)用和農(nóng)業(yè)用水儲備的一種方法。然而，水從這些水體的蒸發(fā)可導致重要水資源的嚴重損失。在一些情況下， 蓄水壩通過增發(fā)而導致的水的年損失量可以超過水體積的50%。在減輕水蒸發(fā)的一種嘗試中，已經(jīng)使用過在水體表面上漂浮的物理覆蓋物。然而， 這種覆蓋物的問題在于，對于如水庫和大壩等大體積的水它們并不實用。在減輕水蒸發(fā)的另一些嘗試中，已有關(guān)于在水體表面上形成薄膜或單層結(jié)構(gòu)的描述。通過在水體和周圍氣氛之間建立屏障，所述膜或薄層可以降低水損失到所述氣氛中的速度。如單層等層結(jié)構(gòu)可以由具有極性親水頭基和非極性疏水尾部的分子形成。這些分子自身可以在空氣-水界面排列并自組裝，以在水體表面上理想地形成一個分子厚度的層。然而，許多單層結(jié)構(gòu)的問題在于，它們不能在水體表面上保持超過數(shù)日。結(jié)果，為提供一段時間內(nèi)的有效蒸發(fā)控制，需要對水體進行頻繁的單層的重新應用。另外，許多單層結(jié)構(gòu)缺乏針對風破壞的穩(wěn)定性，這也是限制其在許多環(huán)境下的有用性的一個問題。理想的是可以解決現(xiàn)有技術(shù)的一些或所有問題，并提供控制水蒸發(fā)的有效方法。此處作為現(xiàn)有技術(shù)提供的對專利文獻或其他資料的援引不應被視作承認所述文獻或資料在任何權(quán)利要求的優(yōu)先權(quán)日時為已知的或者其含有的信息是公知常識的一部分。術(shù)語“包含”(“comprise”、“comprises”、“comprised”或“comprising”)在說明書(包括權(quán)利要求書)中使用之處應被解釋為是具體指出所聲明的特征、整數(shù)、步驟或組成部分的存在，但并不排除存在一種或多種其他特征、整數(shù)、步驟或組成部分或者其組合。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面中，本發(fā)明提供了一種控制水體蒸發(fā)的方法，所述方法包含對所述水體應用水不溶性化合物和水溶性聚合物，其中所述水不溶性化合物在所述水體的表面組裝以形成層，并且其中所述水溶性聚合物通過非共價鍵合相互作用與所述水不溶性化合物相
互作用。在另一個方面中，本發(fā)明提供了一種控制水體蒸發(fā)的方法，所述方法包含對所述水體應用水不溶性化合物和水溶性聚合物，所述水溶性聚合物包含選自由(i)包含至少一個具有羰基部分的官能團的羰基聚合物和(ii)分子量為至少約5000的非羰基聚合物組成的組中的至少一種聚合物，其中所述水不溶性化合物在所述水體的表面組裝以形成層，并且所述水溶性聚合物適合通過非共價鍵合相互作用與所述水不溶性化合物相互作用，并且其中所述水溶性聚合物包含少于10重量％的水溶性離子化聚合物。在另一個實施方式中，本發(fā)明提供了一種控制水體的空氣-水界面的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含由水不溶性化合物組裝形成的層和水溶性聚合物，其中所述水溶性聚合物通過非共價鍵合相互作用與所述層的所述非水溶性化合物相互作用，并包含選自由(i)包含至少一個羰基官能團的羰基聚合物和(ii)分子量為至少約5000的非羰基聚合物組成的組中的至少一種聚合物，并且其中所述水溶性聚合物還包含少于10重量％的水溶性離子化聚合物。在一些實施方式中，水溶性聚合物包含羰基聚合物，所述羰基聚合物包含選自由羧酸、酮、醛、酯和酰胺官能團組成的組中的至少一種官能團。在一些實施方式中，水溶性聚合物包含非羰基聚合物，所述非羰基聚合物包含選自由醇、醚、胺、亞胺和硫醇官能團組成的組中的至少一種官能團。在一些實施方式中，水溶性聚合物包含(i)至少一種包含至少一個具有羰基部分的官能團的羰基聚合物和(ii)至少一種分子量為至少約5000的非羰基聚合物的混合物， 其中所述混合物包含少于10重量％的水溶性離子化聚合物。在一些實施方式中，水溶性聚合物包含分子量為至少約10，000、優(yōu)選至少約 100, 000的非羰基聚合物。在本發(fā)明的一些實施方式中，水不溶性化合物包含選自由醇、羧酸、酮、醛、酯、醚、 胺、酰胺、砜、磺酸、亞砜、硫醇、膦酸和磷酸酯官能團及其相應陰離子、陽離子或鹽組成的組中的至少一種官能團，并且其中所述水不溶性化合物的官能團適合通過非共價鍵合相互作用與所述水溶性聚合物相互作用。在一些特定實施方式中，水不溶性化合物可以包含選自由醇和醚組成的組中的至少一種官能團，且水溶性聚合物包含至少一種羰基聚合物，所述羰基聚合物包含選自由羧酸和酰胺官能團組成的組中的至少一種官能團。在一些特定實施方式中，水不溶性化合物可以包含選自由羧酸和酰胺官能團組成的組中的至少一種官能團，水溶性聚合物包含至少一種非羰基聚合物，所述非羰基聚合物包含選自由醇和醚組成的組中的官能團。在一些特定實施方式中，水溶性聚合物可以包含均聚物或共聚物，所述均聚物或共聚物衍生自選自由丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、N-烷基丙烯酰胺、甘油、亞乙基亞胺、 氧化乙烯、乙烯基吡咯烷酮、乙酸乙烯酯、乙酸乙烯酯的水解產(chǎn)物、丙烯酸2-羥基乙酯、馬來酸、馬來酸酐和丙烯酸二甲基氨基乙酯組成的組中的至少一種化合物。在本發(fā)明的實施方式中，水溶性聚合物可以包含選自下述聚合物中的至少一種聚合物(i)選自由聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)、聚(丙烯酸-甲基丙烯酸)共聚物、 馬來酸的共聚物、聚(丙烯酰胺)、聚(丙烯酰胺-丙烯酸)共聚物、聚(乙烯基吡咯烷酮)、 聚(N-烷基丙烯酰胺)、聚(N-烷基甲基丙烯酰胺)和聚(丙烯酸二甲基氨基乙酯)組成的組中的羰基聚合物；和(ii)選自由聚(甘油)、聚(亞乙基亞胺)、聚(乙二醇)和聚(乙烯醇)組成的組中的非羰基聚合物。在本發(fā)明的實施方式中，水不溶性化合物為選自由脂肪酸、脂肪醇、脂肪酰胺和脂肪醇的亞烷基二醇單醚組成的組中的至少一種。在一些實施方式中，水不溶性化合物如式(I)所示
權(quán)利要求
1.一種控制水體蒸發(fā)的方法，所述方法包含對所述水體應用水不溶性化合物和水溶性聚合物，所述水溶性聚合物包含選自由(i)包含至少一個具有羰基部分的官能團的羰基聚合物和(ii)分子量為至少約5000的非羰基聚合物組成的組中的至少一種聚合物，其中所述水不溶性化合物在所述水體的表面組裝以形成層，并且所述水溶性聚合物適合通過非共價鍵合相互作用與所述水不溶性化合物相互作用，并且其中所述水溶性聚合物包含少于10重量％的水溶性離子化聚合物。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述水溶性聚合物包含羰基聚合物，所述羰基聚合物包含選自由羧酸、酮、醛、酯和酰胺官能團組成的組中的至少一種官能團。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述水溶性聚合物包含非羰基聚合物，所述非羰基聚合物包含選自由醇、醚、胺、亞胺和硫醇官能團組成的組中的至少一種官能團。
4.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述水溶性聚合物包含(i)至少一種包含至少一個具有羰基部分的官能團的羰基聚合物和(ii)至少一種分子量為至少約5000的非羰基聚合物的混合物，其中所述混合物包含少于10重量％的水溶性離子化聚合物。
5.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述水溶性聚合物包含分子量為至少約 10，000、優(yōu)選至少約100，000的非羰基聚合物。
6.如權(quán)利要求1 5中任一項所述的方法，其中所述水不溶性化合物包含選自由醇和醚組成的組中的至少一種官能團，并且所述水溶性聚合物包含至少一種羰基聚合物，所述羰基聚合物包含選自由羧酸和酰胺官能團組成的組中的至少一種官能團。
7.如權(quán)利要求1 5中任一項所述的方法，其中所述水不溶性化合物包含選自由羧酸和酰胺官能團組成的組中的至少一種官能團，并且所述水溶性聚合物包含至少一種非羰基聚合物，所述非羰基聚合物包含選自由醇和醚官能團組成的組中的至少一種官能團。
8.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述水溶性聚合物包含均聚物或共聚物，所述均聚物或共聚物衍生自選自由丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、N-烷基丙烯酰胺、甘油、亞乙基亞胺、氧化乙烯、乙烯基吡咯烷酮、乙酸乙烯酯、乙酸乙烯酯的水解產(chǎn)物、丙烯酸 2_羥基乙酯、馬來酸、馬來酸酐和丙烯酸二甲基氨基乙酯組成的組中的至少一種化合物。
9.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述水溶性聚合物包含選自下述聚合物中的至少一種聚合物(i)選自由聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)、聚(丙烯酸-甲基丙烯酸)共聚物、馬來酸的共聚物、聚(丙烯酰胺)、聚(丙烯酰胺_丙烯酸)共聚物、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚 (N-烷基丙烯酰胺)、聚(N-烷基甲基丙烯酰胺)和聚(丙烯酸二甲基氨基乙酯)組成的組中的羰基聚合物；和(ii)選自由聚(甘油)、聚(亞乙基亞胺)、聚(乙二醇)和聚(乙烯醇)組成的組中的非羰基聚合物。
10.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述水不溶性化合物包含選自由醇、羧酸、酮、醛、酯、醚、胺、酰胺、砜、磺酸、亞砜、硫醇、膦酸和磷酸酯官能團及其相應陰離子、陽離子或鹽組成的組中的至少一種官能團，并且其中所述水不溶性化合物的官能團適合通過非共價鍵合相互作用與所述水溶性聚合物相互作用。
11.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述水不溶性化合物為選自由脂肪酸、 脂肪醇、脂肪酰胺和脂肪醇的亞烷基二醇單醚組成的組中的至少一種。
12.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中所述水不溶性化合物如式(I)所示
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中m為0或1。
14.如權(quán)利要求12或13所述的方法，其中D包含2 6個碳原子，優(yōu)選2 4個碳原子。
15.如權(quán)利要求12 14中任一項所述的方法，其中E選自由鍵、0、NR、C00和0C0組成的組。
16.如權(quán)利要求12 15中任一項所述的方法，其中所述基團D-E在每次出現(xiàn)時為亞烷基氧基。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中亞烷基氧基各自獨立地選自由亞乙基氧基和亞丙基氧基組成的組。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述水不溶性化合物如式(II)所示
19.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述水不溶性化合物如式(V)所示
20.如權(quán)利要求12 19中任一項所述的方法，其中A為飽和C12 C22烷基鏈。
21.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述水不溶性化合物選自由十六烷醇、十八烷醇、 二十烷醇、二十二烷醇、乙二醇單十六烷基醚、乙二醇單十八烷基醚、乙二醇單二十烷基醇和乙二醇單二十二烷基醇及其混合物組成的組。
22.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中以下述量對所述水體應用所述水不溶性化合物和所述水溶性聚合物，所述量提供的所述水不溶性化合物與所述水溶性聚合物的官能團的摩爾比為約0.01 1 1 0.01。
23.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中以共混物的形式對所述水體應用所述水不溶性化合物和所述水溶性聚合物，其中所述共混物包含通過非共價鍵合相互作用而相互締合的所述水不溶性化合物和所述水溶性聚合物。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述水不溶性化合物和所述水溶性聚合物被配制為固體組合物的形式，以將所述水不溶性化合物和所述水溶性聚合物作為共混物應用于所述水體。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述固體組合物為丸劑、粉劑、片劑或粒劑的形式。
26.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述水不溶性化合物和所述水溶性聚合物被配制為液體組合物的形式，以將所述水不溶性化合物和所述水溶性聚合物作為共混物應用于所述水體。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述液體組合物為單相溶液、乳液、懸浮液或分散液的形式。
28.如權(quán)利要求23 27中任一項所述的方法，其中所述組合物容納在浮力分配器中， 所述浮力分配器包含含有所述組合物并具有一個或多個開口的籠罩，所述開口使得能夠?qū)⑺鼋M合物受控應用于所述水體。
29.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中將所述組合物在不超過24小時的時間段內(nèi)以約lmg/m2 20mg/m2、優(yōu)選2mg/m2 15mg/m2的速度應用于所述水體的表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及控制水體蒸發(fā)的方法。本發(fā)明的方法使用水不溶性化合物和水溶性聚合物，二者通過非共價鍵合相互作用而彼此相互作用。
文檔編號B01J19/16GK102300634SQ200980155981
公開日2011年12月28日 申請日期2009年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者A·布蘭考維, D·H·所羅門, D·蘇納爾提奧, E·L·普里梅, I·達格利, 喬光華 申請人:聚合物Crc有限公司