Дезинфицирующее средство для обеззараживания воды

Дезинфицирующее средство для обеззараживания воды

Реферат

Изобретение относится к области санитарии и гигиены, а именно к средствам обеззараживания различных типов вод, в частности питьевой воды, городских и промышленных сточных вод, воды плавательных бассейнов и систем охлаждения оборудования. А также защиты трубопроводов и сооружений от патогенных бактерий и биологического обрастания.

В настоящее время существует большое число физических и физико-химических методов обеззараживания воды.

Наиболее широкое распространение получила химическая обработка воды с использованием жидкого хлора, хлорной известки и гипохлорита натрия.

Однако применение хлорагентов (методические указания по проведению профилактической дезинфекции №28-2/6 МЗ СССР, М, 1980 г.) требует особых мер предосторожности при хранении и дозировке.

Кроме того, хлорагент, соединяясь с органическими веществами, образует в воде канцерогенные соединения.

Наиболее близким к предлагаемому решению является состав для дезинфекции, включающий соединения полигуанидина и четвертичные аммонийные соединения (ЧАС) (Пат. РФ №2372943 кл. А61L 2/18, 2008 г.).

Однако, входящие в известный состав ЧАС проявляют сравнительно узкий спектр противомикробной активности - эффективны в отношении возбудителей кишечных и капельных инфекций бактериальной этиологии, однако недостаточно активны в отношении культур Proteus vulgarism, Proteus mordani, что существенно ограничивает возможности их применения. Кроме того, ЧАС - аллерген.

Известный состав содержит следующие компоненты, мас.%

Соединение полигуанидина	0,1-8,0
Синергетическая смесь четвертичных аммониевых
соединений	0,25-24,0
Вода	остальное

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является повышение степени эффективности дезинфекции воды, снижения токсических свойств средства и в том числе аллергической активности.

Для решения технической задачи состав для дезинфекции воды, включающий соединение полигуанидина (ПГ) - фосфат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина) (ПДДГ), или хлорид поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или глюконат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или цитрат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или бензоат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или цитрат полигексаметиленгуанидина(ПГМГ) или глюконат полигексаметиленгуанидина, или бензоат полигексаметиленгуанидина, или фосфат полигексаметиленгуанидина или хлорид полигексаметиленгуанидина и воду, дополнительно содержит гидроксиэтилцеллюлозу и гуанидин гидрохлорид при следующем соотношении компонентов, мас.%.

Соединение полигуанидина	0,5-8,0
Гидроксиэтилцеллюлоза	0,1-2,0
Гуанидин гидрохлорид	0,001-0,02
Вода	остальное

Гидроксиэтилцеллюлоза - твердое аморфное вещество белого цвета, хорошо растворяется в воде. Водорастворимый полимер {С₆Н₇O₂(ОН)_3-х(ОСН₂СН₂)_yОН_х}_n. В водных растворах совместима с хлоридами, нитратами и карбонатами.

Гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭЦ) обладает флоккулирующим действием, но это вещество подвержено активной биодеструкции. Совместно с соединением полигуанидина ГЭЦ может сохранять свои флоккулирующие свойства длительное время. Используют ГЭЦ производства ShinEtsu SE Tylose GMBH Со, KG.

Дезинфекция предложенным средством основана на бактерицидной активности гуанидиновых групп. Механизм бактерицидного действия соединения полигуанидина на микроорганизмы можно представить следующим образом:

а) гуанидиновые поликатионы адсорбируются на отрицательно заряженной поверхности бактериальной клетки, блокируя тем самым дыхание, питание, транспорт метаболитов через клеточную стенку бактерий;

б) макромолекулы ПГ диффундируют через стенку клетки, вызывая необратимые структурные повреждения на уровне цитоплазматической мембраны, нуклеотида, цитоплазмы;

в) ПГ связываются с кислотными фосфолипидами, белками цитоплазматической мембраны, что приводит к ее разрыву.

г) результатом этого является блокада гликолитических ферментов дыхательной системы, потеря патогенных свойств и гибель микробной клетки.

Соединение полигуанидина вызывает гибель грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов.

В результате испытаний установлено, что дезинфицирующее и флоккулирующее действие полимера в водной среде, а также его гигиеническая безопасность для теплокровного организма при длительном употреблении обеспечивают возможность эффективного использования соединений полигуанидина практически во всех областях водоподготовки. Реагент может быть применен для очистки и обеззараживания питьевой воды, городских и промышленных сточных вод, воды плавательных бассейнов и систем охлаждения оборудования, горячей воды открытых систем теплоснабжения, а также защиты трубопроводов и сооружений от патогенных бактерий и биологического обрастания. При этом достигается необходимый технологический эффект и одновременно наблюдается улучшение качества воды. Соединение полигуанидина - хорошо растворимый в воде синтетический органический полимер. Он не летуч, не придает воде запаха и окраски.

Соединение полигуанидина проявляет в водной среде свойства высокостабильных химических веществ и обладает пролонгированным бактерицидным действием. После 20 суток наблюдения полигуанидин обнаруживался в воде практически в первоначально заданных концентрациях, причем повторный очаг загрязнения (в пределах первоначальных величин микробной нагрузки), внесенный в однократно обеззараженную воду, исчезал в течение 1 ч без каких-либо добавок полигуанидина.

Соединения полигуанидина, изготавливает Институт эколого-технологических проблем (РОО ИЭТП).

Флоккулирующее действие ПГ основано на полярности гуанидиновой группировки полимера, имеющей положительный заряд и придающей ПГ свойства флокулянта катионного типа. Добавление полиэлектролита к воде в характерных для флокулянта концентрациях приводит к укрупнению частиц загрязнения и снижению их числа. Это происходит в результате взаимного слипания частиц и подтверждает наличие флоккулирующих свойств реагента.

Гуанидин гидрохлорид (ГГХ) представляет собой кристаллический порошок. Является хорошим дезинфектантом, а также денатурантом белков. ГГХ взаимодействует с ПГ и происходит совместное действие на клетку бактерии. В результате создается развитая система биоцидного действия в которую включены ГГХ, соединение полигуанидина и ГЭЦ.

Предположительно, что ГЭЦ как неионогенный ПАВ взамодействует с поверхностью микробной клетки и способствует адсорбции на ней. ГГХ и ПГ действуют на клетку бактерии совместно. Предположительно, соединение ПГ, разрушая мембрану микробной клетки, способствуют проникновению в нее ГГХ, который денатурирует белки и ускоряет гибель клетки.

Совместное действие ГГХ, ГЭЦ и полигуанидиновых поликатионов оказывает более сильное бактерицидное действие, чем полигуанидин в отдельности. Кроме того, существенно расширяется спектр противомикробной активности, а, благодаря пролонгированному действию, срок сохранения антимикробного действия возрастает в несколько раз.

Состав получают следующим образом. В колбу с мешалкой, содержащей воду, добавляют ГЭЦ, перемешивая до образования однородной смеси.

В отдельной колбе с мешалкой готовят водный раствор соединения полигуанидина и ГГХ. К полученному раствору смеси ГЭЦ добавляют раствор соединения полигуанидина, ГГХ и воду до заданной концентрации.

Приведенные ниже примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение.

Пример 1.

В две колбы с мешалками наливают по 47 мл воды в каждую. В первую загружают, постоянно перемешивая, полигексаметиленгуанидин (ПГМГ) гидрохлорид в количестве Зги ГГХ в количестве 0,02 г.Во вторую колбу помещают 1 г ГЭЦ. После полного растворения, в раствор первой колбы добавляют раствор второй колбы, получая 100 мл следующего дезинфицирующего средства: 3% ПГМГ гидрохлорид, 1% ГЭЦ, 0,02% ГГХ.

Данный состав может быть использован для обеззараживания различных типов воды, например, при доведении ее показателей до качества питьевой воды, с учетом установленных ПДК для составляющих компонентов средства для дезинфекции.

Остальные примеры сведены в таблице №1. Соотношение компонентов в составе является величиной оптимальной и выявлены в результате многочисленных эспериментов. Данные таблицы №1 подтверждают оптимальность заявленных пределов.

Альтернативные признаки формулы изобретения обеспечивают тот же технический результат, что и приведенные в таблице №1.

Образцы препаратов испытывали на антимикробную активность. Определяли минимальные подавляющие концентрации (МПК) в отношении бактерий вида Pseudomonas aeruginosa и плесневых грибов вида Aspergillus niger, используя метод серийных разведений в жидких средах.

В качестве жидкой питательной среды для выращивания бактерий вида Pseudomonas Aeruginosa использовали трипказо-соевый бульон (TSB) фирмы bioMerieux, Франция, для выращивания представителя плесневой флоры Aspergillus Niger, жидкую среду Чапека.

В семнадцать стерильных пробирок разливали по 2 мл жидкой питательной среды. В первую пробирку вносили 2 мл основного раствора. Содержимое перемешивали и 2 мл переносили во вторую пробирку и так до 15-ой пробирки, из которой 2 мм удаляли. Содержимое 16-ой пробирки служило контролем роста микроорганизмов, а 17-ой контролем стерильности питательной среды. Во все пробирки кроме 17-ой вносили по 0,2 мл культуры тест микроорганизма.

Посевы с культурами бактерий инкубировали в термостате при 37°С 18-24 часа, а с культурами плесневых грибов при 29°С, 10-14 суток. Учет результатов проводили при наличии роста микроорганизмов в контроле культуры и отсутствии в контроле среды. Затем отмечали последнюю пробирку с полной видимой задержкой роста микроорганизмов. Данное разведение являлось минимально подавляющей концентрацией для испытуемого штамма и определяло степень его бактериостатической активности к данному средству.

Для установления бактерицидной активности из всех «не проросших» (т.е. не давших видимого роста тест-микрорганизмов) пробирок с жидкими питательными средами и двух «проросших» (в качестве контроля) при помощи бактериологической петли делали высев на плотные питательные среды. Посевы с бактериальными культурами инкубировали при 37°С 24-72 часа, а с культурами грибов при 29°С 10-14 суток.

Бактерицидным считали последнее разведение средства в питательной среде, из которого не удалось получить жизнеспособных клеток тестируемых микроорганизмов. Результаты по определению минимальных подавляющих концентрацией дезинфицирующих средств представлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 1
Примеры, иллюстрирующие предлагаемое изобретение
№	Соединение полигуанидина	ГЭЦ	ГГХ	Вода	Технический результат
	(мас.%)	Название соединения
1	3,0	Хлорид ПГМГ	1,0	0,02	Остальное
2	8,0	Фосфат ПГМГ	2,0	0,001	Остальное
3	2,0	Бензоат ПГМГ	0,1	0,015	Остальное
4	0,5	Цитрат ПГМГ	1,0	0,018	Остальное
5	1,0	Глюконат ПГМГ	0,2	0,001	Остальное	Состав обладает широким спектром биоцидной активности
6	0,5	Хлорид ПДДГ	0,5	0,02	Остальное
7	1,0	Фосфат ПДДГ	1,0	0,001	Остальное
8	2,0	Бензоат ПДДГ	2,0	0,015	Остальное
9	3,0	Цитрат ПДДГ	2,0	0,02	Остальное
10	2,0	Глюконат ПДДГ	1,0	0,02	Остальное
11	8,05*	Хлорид ПГМГ	1,0	0,015	Остальное	Расход компонента неоправданно высокий
12	0,3*	Хлорид ПГМГ	1,0	0,001	Остальное	Снижение бактериальной активности
13	1,5	Хлорид ПГМГ	0,058*	0,01	Остальное	Снижение биоцидного действия гуанидиновой составляющей
14	1,5	Хлорид ПГМГ	2,05*	0,01	Остальное	Ухудшение технологических свойств раствора
15	1.5	Хлорид ПГМГ	1,0	0,0005*	Остальное	Снижение биоцидного действия
16	1,5	Хлорид ПГМГ	1,0	0,022*	Остальное	Изменение биоцидного действия
* - примеры, выходящие за заявленные пределы

Таблица 2
Сравнительные данные по минимально подавляющим концентрациям дезинфицирующих составов в отношении бактерий вида P.aeruginosa
Состав дезинфицирующего средства	Суммарная концентрация в воде всех веществ, входящих в состав дезинфицирующего средства, %
0,007±0,0003	0,0035±0,0003	0,002±0,0003	0,001±0,0003
Прототип (Пример №1)	+	-	-	-
Пример №1	+	+	+	-
Пример №2	+	+	+	-
Пример №3	+	+	+	-
Знаком "+" отмечена концентрация, оказывающая бактерицидное действие
Знаком "-" отмечена концентрация, не обладающая бактерицидным действием

Таблица 3
Сравнительные данные по минимально подавляющим концентрациям дезинфицирующих составов в отношении бактерий вида Aspergillus niger
Состав дезинфицирующего средства	Суммарная концентрация в воде всех веществ, входящих в состав дезинфицирующего средства, %
0,1±0,03	0,05±0,003	0,025±0,0003	0,012±0,0003
Прототип (Пример №1)	+	-	-	-
Пример №1	+	+	+	-
Пример №2	+	+	+	-
Пример №3	+	+	+	-
Знаком "+" отмечена концентрация, оказывающая бактерицидное действие
Знаком "-" отмечена концентрация, не обладающая бактерицидным действием

Дезинфицирующее средство для обеззараживания воды, включающее соединение полигуанидина-фосфат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или хлорид поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или глюконат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или цитрат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или бензоат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или цитрат полигексаметиленгуанидина, или глюконат полигексаметиленгуанидина, или бензоат полигексаметиленгуанидина, или фосфат полигексаметиленгуанидина, или хлорид полигексаметиленгуанидина и воду, отличающееся тем, что дополнительно содержит гидроксиэтилцеллюлозу и гуанидин гидрохлорид при следующем соотношении компонентов, мас.%:

соединение полигуанидина	0,5-8,0
гидроксиэтилцеллюлоза	0,1-2,0
гуанидин гидрохлорид	0,001-0,02
вода	остальное