Гелеобразующая рецептура окислительного и нуклеофильного действия для обезвреживания поверхностей

Гелеобразующая рецептура окислительного и нуклеофильного действия для обезвреживания поверхностей

Реферат

Изобретение относится к области средств ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, сопровождающихся заражением объектов жизнедеятельности человека бактериальными средствами (БС) и высокотоксичными химическими веществами (ВТХВ), вступающими в реакции окисления и нуклеофильного замещения.

Современные требования к обезвреживающим средствам наряду с высокой эффективностью включают в себя отсутствие собственной токсичности и загрязнения окружающей среды, благоприятный профиль побочных эффектов. В связи с этим постоянно ведутся поиски средств дезинфекции БС и детоксикации ВТХВ, в которых бы оптимально сочетались высокая степень безопасности и безвредности для экологии.

Известны рецептуры окислительно-хлорирующего действия (водные суспензии гипохлорита кальция (ГК), растворы хлораминов различной природы, которые применяются для детоксикации поверхностей зараженных объектов, в том числе, объектов вооружения и военной техники. Для этих же целей используются рецептуры нуклеофильного действия (сольвентные алкоголятные рецептуры, РД-2 и ей подобные, водно-щелочные растворы [Руководство по специальной обработке. - М.: Воениздат, 1988, гл.5.2; Защита от оружия массового поражения. Под ред. проф. В.В.Мясникова. - М.: Воениздат, 1989, с.307]). Часть из них (гипохлориты и хлорамины) обладают определенной дезинфицирующей активностью.

Указанные вещества и рецептуры для обезвреживания ВТХВ являются токсичными и коррозионно-активными агентами. Конечные продукты обезвреживания ими классифицируются как опасные и высокоопасные отходы, требующие дальнейшего обезвреживания. Кроме того, они имеют такие существенные недостатки, как большая норма расхода; необходимость протирания щеткой зараженной поверхности после проведения обработки, что увеличивает продолжительность обработки; разрушение лакокрасочных покрытий и коррозионное воздействие на металлы, пластмассы и эластомеры.

Известны различные рецептуры для дезинфекции БС и обезвреживания ВТХВ, включающие в себя, как правило, в качестве окисляющего и дезинфицирующего компонента соединения, содержащие активный хлор или активный кислород, а также алкоголяты щелочных металлов. Известны также загущенные рецептуры, в которых в качестве загустителя используются: оксид кремния, оксид алюминия, природные глины в количестве до 30% и поверхностно-активные вещества (ПАВ) - алкилдиметиламины и др. (US 6455751, A62D 3/00, 24.09.2002; US 6369288, A62D 3/00, 09.04.2002; WO 03028429 A62D 3/38, 10.04.2003).

Наиболее близким аналогом к предлагаемому техническому решению является «Композиция для нейтрализации химических и биологических токсических веществ» (RU 2241509, A62D 3/00, 10.12.2004), содержащая водный раствор перекиси водорода или других окислителей, с добавками катионного поверхностно-активного вещества (четвертичная аммониевая соль), водорастворимых полимеров (поливиниловый спирт, гуаровая смола и др.), ингибитор коррозии (диметилэтаноламин, триэтаноламин и др.). Указанная композиция является эффективной для дегазации отравляющих веществ и дезинфекции бактериальных средств. Однако она имеет ряд недостатков: большие потери окислителя при обработке поверхностей, загрязненных жирами и белками из-за взаимодействия с ними присутствующего в композиции катионного ПАВ; нестабильность готового к применению раствора за счет ускоренного разложения перекиси водорода под действием катионного ПАВ, в результате чего срок годности раствора не превышает 6 часов; несовместимость с бытовыми моющими средствами, шампунями и мылами; использование для получения загущенной композиции органических водорастворимых полимеров приводит к образованию на обработанной поверхности полимерной пленки, которую после испарения воды удалять с поверхности трудно.

В свете современных требований перспективные рецептуры должны быть экологически безопасными и безвредными для людей и животных. При массовом применении важное значение имеют простота приготовления и использования, экономическая доступность входящих в рецептуры компонентов.

Технический результат достигается использованием гелеобразующей рецептуры окислительного и нуклеофильного действия для обезвреживания поверхностей и почвы, зараженных высокотоксичными химическими веществами и микроорганизмами в вегетативной и споровой форме, включающей гидроперит и/или пероксид водорода в качестве активного окислителя, гелеобразователь и поверхностно-активное вещество, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит едкий натр и/или метасиликат натрия в качестве щелочного агента, буферную смесь, состоящую из тринатрий фосфата и мононатрий фосфата, октиловый спирт в качестве стабилизатора-пеногасителя, карбоксиметилцеллюлозу в качестве пленкообразователя, изопропиловый спирт в качестве антифриза, при этом в качестве гелеобразователя используют оксид кремния и/или оксид алюминия, а в качестве поверхностно-активного вещества - сульфанол при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

гидроперит и/или перекись водорода - 12-25

едкий натр и/или метасиликат натрия - 0,4-1,0

оксид кремния и/или оксид алюминия - 1,0-5,0

тринатрий фосфат - 0,3-0,5

мононатрий фосфат - 0,3-0,5

сульфанол - 0,1-0,2

октиловый спирт - 0-0,2

карбоксиметилцеллюлоза - 0,01-0,15

изопропиловый спирт 0-40

вода - остальное

Гидроперит или перекись водорода являются окисляющими агентами, метасиликат натрия и/или едкий натр - создают необходимую щелочную среду, оксид кремния и/или оксид алюминия - гелеобразователь, тринатрий фосфат и мононатрий фосфат - образуют буферную смесь для поддержания постоянного значения концентрации водородных ионов (рН), октиловый спирт - стабилизатор-пеногаситель композиции, сульфанол - поверхностно-активное вещество, служит для повышения адгезии рецептуры к обрабатываемой поверхности и увеличения растворимости ВТХВ, пленкообразователь - карбоксиметилцеллюлоза - предназначен для гранулирования компонентов, входящих в состав рецептуры, в легкорастворимые гранулы препарата, вода - в качестве растворителя.

Для использования в зимних условиях в состав рецептуры вводится антифриз, например изопропиловый спирт.

Гелеобразующий компонент рецептуры оксид кремния или оксид алюминия инертен по отношению к окислителю, способствует удерживанию рецептуры на вертикальной поверхности, что увеличивает время взаимодействия окислителя с БС и ВТХВ и приводит к достижению требуемой полноты обезвреживания. Гелеобразующий компонент в смеси с компонентами буферной смеси и поверхностно-активным веществом может использоваться в виде гранулята, что позволяет упростить технологию приготовления рецептуры.

Рецептуры наносятся на зараженную поверхность методом распыления с использованием существующих технических средств.

Детоксицирующую гелеобразующую рецептуру готовят последовательным растворением в воде компонентов в определенной пропорции или гранулята этих компонентов при комнатной температуре.

При отрицательных температурах рецептуру готовят растворением препарата в виде компонентов или гранулята компонентов в водном растворе антифриза.

Экспериментально установлены количественные соотношения компонентов рецептуры. Для достижения положительного оптимального эффекта необходимо использовать (мас.%):

Пример 1

Гидроперит - 13,0

Метасиликат натрия - 1,0

Оксид кремния - 3,0-5,0

Тринатрий фосфат - 0,5

Мононатрий фосфат - 0,5

Сульфанол - 0,1

Октиловый спирт - 0,2

Вода - остальное

Пример 2

Гидроперит - 13,0

Метасиликат натрия - 1,0

Оксид кремния - 3,0-5,0

Тринатрий фосфат - 0,5

Мононатрий фосфат - 0,5

Сульфанол - 0,1

Октиловый спирт - 0,2

Карбоксиметилцеллюлоза - 0,01

Вода - остальное

Пример 3

Гидроперит - 13,0

Метасиликат натрия - 1,0

Оксид кремния - 3,0-5,0

Тринатрий фосфат - 0,5

Мононатрий фосфат - 0,5

Сульфанол - 0,1

Октиловый спирт - 0,2

Карбоксиметилцеллюлоза - 0,15

Изопропиловый спирт - 40

Вода - остальное

Пример 4

Перекись водорода (50%-ная) - 25,0

Гидроокись натрия - 0,4

Оксид кремния - 3,0-5,0

Тринатрий фосфат - 0,5

Мононатрийфосфат - 0,5

Сульфанол - 0,1

Октиловый спирт - 0,2

Карбоксиметилцеллюлоза - 0,05

Вода - остальное

Пример 5

Перекись водорода (50%-ная) - 18,0

Гидроокись натрия - 0,4

Оксид алюминия - 3,0-5,0

Тринатрийфосфат - 0,5

Мононатрий фосфат - 0,5

Сульфанол - 0,1

Октиловый спирт - 0,2

Карбоксиметилцеллюлоза - 0,05

Вода - остальное

Пример 6

Перекись водорода (50%-ная) - 18,0

Гидроокись натрия - 0,4

Оксид алюминия - 3,0-5,0

Тринатрийфосфат - 0,5

Мононатрийфосфат - 0,5

Сульфанол - 0,1

Октиловый спирт - 0,2

Карбоксиметилцеллюлоза - 0,05

Изопропиловый спирт - 30

Вода - остальное

Приготовленными рецептурами (по примерам 1-3) обрабатывали поверхности, зараженные ВТХВ (дихлофос, метафос). Для распыления рецептур использовались бытовые распылители типа «Квазар».

Для заражения использовались стандартные строительные материалы, невпитывающие (кафельная плитка) и впитывающие (половая керамическая плитка, кирпич, бетон) ВТХВ. После заражения и последующей обработки рецептурами поверхности выдерживали в течение 2-4 часов при комнатной температуре до высыхания рецептуры на поверхности и превращения в порошок. Затем поверхности омывали водой или обрабатывали с помощью пылесоса для удаления остатков порошка. После этого определялось остаточное содержание ВТХВ на обработанной поверхности.

Полученные данные представлены в таблице 1.

Таблица 1
№ п/п	Рецептура	Материал обрабатываемой поверхности	Остаточное количество ВТХВ, мг/см2, на обработанной поверхности
1	Опыт сравнения (рецептура без гелеобразователя)	Кафельная плитка	(4,7±0,6)·10-6
Половая плитка	(1,8±0,3)·10-5
Кирпич	(3,6±0,5)·10-5
Бетон	(6,4±0,6)·10-5
2	Пример 1	Кафельная плитка	<1·10-7
Половая плитка	<1·10-7
Кирпич	<1·10-7
Бетон	<1·10-7
3	Пример 2	Кафельная плитка	<1·10-7
Половая плитка	<1·10-7
Кирпич	<1·10-7
Бетон	<1·10-7
4	Пример 3	Кафельная плитка	<1·10-7
Половая плитка	<1·10-7
Кирпич	<1·10-7
Бетон	<1·10-7

Установлено, что необходимая эффективность обезвреживания поверхностей, не впитывающих ВТХВ (капельная плитка), достигается при однократной обработке с нормой расхода 0,5 л/м².

Эффективность обезвреживания поверхностей, впитывающих ВТХВ (половая плитка, кирпич, бетон), достигается при двукратной обработке с суммарной нормой расхода рецептуры 1,0 л/м².

При этом на поверхности остаточное содержание веществ не превышало 1·10^-7 мг/см², что соответствует существующим санитарно-эпидемиологическим требованиям.

Полнота обезвреживания оценивалась также в опытах на лабораторных животных (крысах) при определении острой токсичности продуктов детоксикации. Показано, что образующиеся продукты детоксикации безвредны и относятся к 4 классу опасности по ГОСТ 12.1.007-76.

Окисляющие гелеобразующие рецептуры с использованием перекиси водорода и/или гидроперита детоксицируют молекулы ВТХВ за счет гидролитического разложения и окислительной деструкции с превращением их в малотоксичные соединения.

Экспериментально показано, что необходимая эффективность обезвреживания гелеобразующими рецептурами различных поверхностей, в том числе и вертикальных, достигаются в течение 2-4 часов после проведения обработки с нормами расхода от 0,5 до 1,0 л/м².

Дезинфицирующая эффективность гелеобразующих рецептур исследовалась как на вегетативных, так и споровых формах микроорганизмов на тех же типах поверхностей, что были названы выше.

В качестве микроорганизмов использовали лабораторные культуры: Escherichia coli и Pseudomonas aeruginosa (вегетативные формы); Bacillus cereus и Bacillus megaterium (споровые формы).

После заражения поверхности через 30 минут обрабатывались рецептурой (Пример 1) с нормой расхода 0,2 л/м².

По завершении экспозиции взаимодействия предлагаемой рецептуры с тест-микроорганизмами испытуемые поверхности переворачивались и помещались на чашки Петри с полноценным LB агаром (тест на биоцидность).

Полученные данные представлены в таблице 2.

Таблица 2
Штаммы бактерий	Обрабатываемые поверхности	Титры нанесенных бактерий	Время экспозиции
0,5 часа	1 час
Колич. бактер.	Титр (кл./мл)	Колич. бактер.	Титр (кл./мл)
Е.coli (вегет. формы)	Кафель	1·107	40	400	Отсутствие	Отсутствие
Пол. плитка	1·107	50	500	-\\-	-\\-
Кирпич	1·107	40	400	-\\-	-\\-
Бетон	1·107	5	50	-\\-	-\\-
Ps. aerugenosa (вегет. формы)	Кафель	1·107	5	50	-\\-	-\\-
Пол. плитка	1·107	14	140	-\\-	-\\-
Кирпич	1·107	19	190	-\\-	-\\-
Бетон	1·107	11	110	-\\-	-\\-
В.cereus (споры)	Кафель	1·108	40	400	-\\-	-\\-
Пол. плитка	1·108	60	600	-\\-	-\\-
Кирпич	1·108	21	210	-\\-	-\\-
Бетон	1·108	29	290	-\\-	-\\-
В. megaterium (споры)	Кафель	1·108	33	330	-\\-	-\\-
Пол. плитка	1·108	35	350	-\\-	-\\-
Кирпич	1·108	14	140	-\\-	-\\-
Бетон	1·108	14	140	-\\-	-\\-

Показано, что дезинфицирующая способность рецептур при обработке поверхностей, зараженных вегетативными и споровыми формами микроорганизмов, достигается при норме расхода 0,2 л/м² в течение одного часа.

Гелеобразующие рецептуры окислительного и нуклеофильного типа обладают требуемой реакционной способностью по отношению ко всем БС и большинству ВТХВ, эффективны при использовании на любых поверхностях, в том числе вертикальных, под любым углом наклона. Обезвреживание поверхностей, зараженных БС и ВТХВ, осуществляется при небольших нормах расхода и позволяет достичь требуемых значений санитарно-гигиенических нормативов без причинения вреда здоровью человека и животных, а также окружающей среде.

Исходные компоненты для приготовления гелеобразующей рецептуры экономически доступны. Изготовление рецептуры осуществляется с применением стандартного оборудования.

Предлагаемая рецептура эффективна, безвредна, экологически чиста и экономична в применении.

Гелеобразующая рецептура окислительного и нуклеофильного действия для обезвреживания поверхностей и почвы, зараженных высокотоксичными химическими веществами и микроорганизмами в вегетативной и споровой форме, включающей гидроперит и/или пероксид водорода в качестве активного окислителя, гелеобразователь и поверхностно-активное вещество, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит едкий натр и/или метасиликат натрия в качестве щелочного агента, буферную смесь, состоящую из тринатрий фосфата и мононатрий фосфата, октиловый спирт в качестве стабилизатора-пеногасителя, карбоксиметилцеллюлозу в качестве пленкообразователя, изопропиловый спирт в качестве антифриза, при этом в качестве гелеобразователя используют оксид кремния и/или оксид алюминия, а в качестве поверхностно-активного вещества - сульфанол при следующих соотношениях компонентов, мас.%:

гидроперит и/или пероксид водорода	12-25
едкий натр и/или метасиликат натрия	0,4-1,0
оксид кремния и/или оксид алюминия	1,0-5,0
тринатрий фосфат	0,3-0,5
мононатрий фосфат	0,3-0,5
сульфанол	0,1-0,2
октиловый спирт	0-0,2
карбоксиметилцеллюлоза	0,01-0,15
изопропиловый спирт	0-40
вода	остальное