дезинфицирующий водный раствор (варианты)
Классы МПК: | A61K33/38 серебро; его соединения A61L2/18 жидких веществ A61P31/04 антибактериальные средства |
Автор(ы): | Жусев Владимир Митрофанович (RU), Ушаков Александр Алексеевич (RU) |
Патентообладатель(и): | Жусев Владимир Митрофанович (RU), Ушаков Александр Алексеевич (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2010-01-11 публикация патента:
27.03.2011 |
Изобретение относится к дезинфицирующим средствам и может найти применение в здравоохранении, пищевой и фармацевтической промышленности, на предприятиях коммунального хозяйства, для обеззараживания и консервации питьевой воды, для дезинфекции плавательных бассейнов. Дезинфицирующий водный раствор содержит ионы серебра, полученные путем электролиза с использованием двух серебряных электродов при периодической смене их полярности, дистиллированную воду, молочную кислоту и 33%-ную перекись водорода при следующем соотношении компонентов: ионы серебра Ag+ 0,01-1,5 г/л; молочная кислота 1-50 г/л; перекись водорода, 33%-ная 0,1-3 г/л; дистиллированная вода - остальное. Дезинфицирующий водный раствор (вариант) содержит ионы серебра, ионы меди, полученные путем электролиза с использованием серебряного и медного электродов при периодической смене их полярности, дистиллированную воду, молочную кислоту и 33%-ную перекись водорода при следующем соотношении компонентов: ионы серебра Ag+ 0,01-1,5 г/л; ионы меди Сu+2 0,04-4 г/л; молочная кислота 1-50 г/л; перекись водорода, 33%-ная 0,1-3 г/л; дистиллированная вода - остальное. Изобретение позволяет получить стабильный при хранении дезинфицирующий водный раствор (концентрат) с высоким содержанием действующего вещества. 2 н.п. ф-лы.
Формула изобретения
1. Дезинфицирующий водный раствор, содержащий ионы серебра, полученные путем электролиза, дистиллированную воду и пищевую кислоту, отличающийся тем, что он содержит в качестве пищевой кислоты молочную кислоту, а также 33%-ную перекись водорода при следующем соотношении компонентов, г.л:
Ионы серебра Ag+ | 0,01-1,5 |
Молочная кислота | 1-50 |
Перекись водорода 33%-ная | 0,1-3 |
Дистиллированная вода | Остальное |
при этом электролиз осуществляют с использованием двух серебряных электродов при периодической смене их полярности.
2. Дезинфицирующий водный раствор, содержащий ионы серебра, полученные путем электролиза, дистиллированную воду и пищевую кислоту, отличающийся тем, что он содержит в качестве пищевой кислоты молочную кислоту, ионы меди, полученные путем электролиза, а также 33%-ную перекись водорода при следующем соотношении компонентов, г/л:
Ионы серебра Ag+ | 0,01-1,5 |
Ионы меди Cu+ | 0,04-4 |
Молочная кислота | 1-50 |
Перекись водорода 33%-ная | 0,1-3 |
Дистиллированная вода | Остальное |
при этом электролиз осуществляют с использованием серебряного и медного электродов при периодической смене их полярности.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к дезинфицирующим водным растворам и может быть использовано в различных областях народного хозяйства (здравоохранении, пищевой и фармацевтической промышленности, предприятиях коммунального хозяйства и др.) для дезинфекции различных объектов, для обеззараживания и консервации питьевой воды из открытых пресных водоемов (рек, озер), подземных источников (артезианского водоснабжения), хозяйственно-питьевого водоснабжения, плавательных бассейнов.
Многообразие дезинфицирующих средств, известных и применяемых в настоящее время, построено на использовании всего нескольких классов химических соединений, известных много десятков лет. Общая тенденция в развитии химических дезинфектантов в последние годы состоит не в создании новых дезинфектантов, а в поиске способов активации уже известных дезинфицирующих средств - разработке режимов, при которых минимальная концентрация активных действующих веществ обеспечивает высокий бактерицидный эффект, а коррозионная или деструктивная активность по отношению к материалам изделия, а также токсикологические действия на человека становятся минимальными. В настоящее время одним из главных направлений повышения эффективности дезинфицирующих средств считается добавление в рецептуру активаторов, синергистов, использование дополнительных физических воздействий, т.е. создание условий, при которых действующее вещество в момент применения дезинфицирующих средств находилось бы в метастабильном состоянии, например в стадии пролонгированной химической реакции с активаторами /Л.С.Федорова. Основные направления повышения эффективности дезинфицирующих средств. Материалы Всероссийской научной конференции, посвященной 100-летию со дня рождения В.И.Вашкова «Актуальные проблемы дезинфектологии в профилактике инфекционных и паразитарных заболеваний», М., ИТАР-ТАСС, 2002, с.26-30/.
Аналогом дезинфицирующего водного раствора (вариант первый) является дезинфицирующий раствор на основе ионов серебра, действующим веществом (ДВ) которого является серебро (Ag) /Кульский Л.А. Серебряная вода. Киев. Наукова думка. 1983/. При длительном хранении бактерицидность этого раствора уменьшается и теряется его прозрачность. Это объясняется тем, что ионы серебра взаимодействуют с веществами, находящимися в воде, в результате чего концентрация ионов серебра падает, а продукты взаимодействия выпадают в осадок.
Прототипом заявляемого дезинфицирующего водного раствора (вариант первый) выбран дезинфицирующий водный раствор по патенту РФ № 2125971, опубликованный 10.02.1999, как наиболее близкий по совокупности существенных признаков. Раствор содержит ионы серебра, полученные путем электролиза с использованием серебряного анода. В качестве пищевой кислоты дезинфицирующий раствор содержит лимонную или уксусную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Ионы серебра Ag+ | 0,1·10-5-1 |
Лимонная или уксусная кислота | 0,25-5,0 |
Вода дистиллированная | Остальное |
Известный дезинфицирующий водный раствор обладает широким спектром антимикробного действия. Однако ионы серебра, полученные в процессе электролиза в присутствии лимонной кислоты (или уксусной) в растворе, образуют не только лимонно-кислое серебро (уксусно-кислое серебро), но и окись серебра, представляющую собой черно-коричневый осадок. Это снижает количество ионов серебра в растворе, создает необходимость постоянной его фильтрации, частой замены фильтрующих элементов, повышенный расход серебра, что определяет существенные недостатки дезинфицирующего раствора:
- недостаточная стойкость при хранении,
- недостаточная бактерицидность,
- недостаточная технологичность в изготовлении.
Аналогом дезинфицирующего водного раствора (вариант второй) является дезинфицирующий раствор на основе ионов серебра, действующим веществом (ДВ) которого является серебро (Ag) /Кульский Л.А. Серебряная вода. Киев. Наукова думка. 1983/. При длительном хранении бактерицидность этого раствора уменьшается и теряется его прозрачность. Это объясняется тем, что ионы серебра взаимодействуют с веществами, находящимися в воде, в результате чего концентрация ионов серебра падает, а продукты взаимодействия выпадают в осадок.
Прототипом заявляемого дезинфицирующего водного раствора (вариант второй) выбран дезинфицирующий водный раствор по патенту РФ № 2125971, опубликованному 10.02.1999, как наиболее близкий по совокупности существенных признаков. Раствор содержит ионы серебра, полученные путем электролиза с использованием серебряного анода. В качестве пищевой кислоты дезинфицирующий раствор содержит лимонную или уксусную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Ионы серебра Ag+ | 0,1·10-5-1 |
Лимонная или уксусная кислота | 0,25-5,0 |
Вода дистиллированная | Остальное |
Известный дезинфицирующий водный раствор обладает широким спектром антимикробного действия. Однако ионы серебра, полученные в процессе электролиза в присутствии лимонной кислоты (или уксусной) в растворе, образуют не только лимонно-кислое серебро (уксусно-кислое серебро), но и окись серебра, представляющую собой черно-коричневый осадок. Это снижает количество ионов серебра в растворе, создает необходимость постоянной его фильтрации, частой замены фильтрующих элементов, повышенный расход серебра.
Дезинфицирующий раствор имеет следующие существенные недостатки:
- недостаточная стойкость при хранении,
- недостаточная бактерицидность,
- недостаточная технологичность в изготовлении,
- ограниченная функциональность из-за отсутствия альгицидных свойств.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является увеличение эффективности и сроков хранения технологичного в изготовлении дезинфицирующего водного раствора за счет повышения его бактерицидности и стойкости (стабильности) при хранении.
Сущность изобретения (вариант первый) заключается в том, что дезинфицирующий водный раствор, содержащий ионы серебра, полученные путем электролиза, дистиллированную воду и пищевую кислоту, дополнительно содержит в качестве пищевой кислоты молочную кислоту, а также 33%-ную перекись водорода при следующем соотношении компонентов:
Ионы серебра Ag+ | 0,01-1,5 г/л |
Молочная кислота | 1-50 г/л |
Перекись водорода, 33%-ная | 0,1-3 г/л |
Дистиллированная вода | Остальное |
При этом электролиз осуществляется с использованием двух серебряных электродов при периодической смене их полярности.
В процессе электролиза раствор насыщается ионами серебра, которые реагируют с молочной кислотой, в результате чего образуется молочно-кислое серебро (лактат серебра) - активно действующее вещество дезинфицирующего раствора. Лактат серебра является хорошо диссоциирующим соединением, т.е. концентрация ионов серебра в растворе остается стабильной.
С помощью перекиси водорода в присутствии молочной кислоты осуществляется химическое растворение накопленного в растворе в процессе электролиза оксида серебра с образованием лактата серебра, что увеличивает концентрацию действующего вещества, позволяет сохранять раствор прозрачным в течение длительного времени и избавляет от необходимости фильтрации раствора и извлечения оксида серебра из фильтров.
Непрореагировавшая молочная кислота и перекись водорода, являясь бактерицидами, также усиливают бактерицидные свойства раствора. В то же время перекись водорода способствует повышению антимикробных свойств ионов серебра.
Таким образом, повышается бактерицидность и стойкость раствора, а также его технологичность.
Сущность изобретения (вариант второй) заключается в том, что дезинфицирующий водный раствор, содержащий ионы серебра, полученные путем электролиза, дистиллированную воду и пищевую кислоту, дополнительно содержит в качестве пищевой кислоты молочную кислоту, ионы меди, полученные путем электролиза, а также 33%-ную перекись водорода при следующем соотношении компонентов:
Ионы серебра Ag+ | 0,01-1,5 г/л |
Ионы меди Cu+ | 0,04-4 г/л |
Молочная кислота | 1-50 г/л |
Перекись водорода, 33%-ная | 0,1-3 г/л |
Дистиллированная вода | Остальное |
При этом электролиз осуществляется с использованием серебряного и медного электродов при периодической смене их полярности.
В процессе электролиза раствор насыщается ионами серебра и меди, которые реагируют с молочной кислотой, в результате чего образуются молочно-кислое серебро (лактат серебра) и молочно-кислая медь (лактат меди) - активно действующие вещества дезинфицирующего раствора. Лактат серебра и лактат меди являются хорошо диссоциирующими соединениями, т.е. концентрация ионов серебра и ионов меди в растворе остается стабильной.
С помощью перекиси водорода в присутствии молочной кислоты осуществляется химическое растворение накопленного в растворе в процессе электролиза оксида серебра с образованием лактата серебра, что увеличивает концентрацию действующего вещества, позволяет сохранять раствор прозрачным в течение длительного времени и избавляет от необходимости фильтрации раствора и извлечения оксида серебра из фильтров.
Непрореагировавшая молочная кислота и перекись водорода, являясь бактерицидами, также усиливают бактерицидные свойства раствора. В то же время перекись водорода способствует повышению антимикробных свойств ионов серебра и ионов меди.
Кроме того, при комплексном использовании серебра и меди с перекисью водорода достигается высокий обеззараживающий эффект.
Таким образом, повышается бактерицидность и стойкость раствора, а также его технологичность.
Введение ионов меди позволяет без увеличения содержания ионов серебра получить раствор с повышением бактерицидных свойств, за счет чего появляется дополнительный экономический эффект.
Кроме того, дезинфицирующий водный раствор, содержащий ионы серебра и ионы меди, обладает не только ярко выраженными бактерицидными, но и альгицидными свойствами.
Получение заявляемого дезинфицирующего раствора (вариант первый) осуществляют следующим образом.
В ванне с дистиллированной водой растворяют молочную кислоту в количестве 1-50 г/л. В раствор помещают два серебряных электрода на расстоянии 10-15 мм друг от друга. Выбор такого межэлектродного расстояния обусловлен тем, что при большем расстоянии интенсивность образования ионов серебра значительно уменьшается, а при меньшем - между электродами возможно образование перемычки из окиси серебра.
Электролиз ведут в следующем режиме:
U - 12-24 В,
i - 1-5 А/дм 2.
Процесс электролиза проводится при повышенной плотности тока (1-5 А/дм2), что ускоряет процесс образования оксидов серебра.
Полярность электродов меняют через каждые 5 мин. Изменение полярности электродов позволяет растворять поочередно каждый из электродов, насыщая раствор ионами серебра.
Серебряный анод растворяется с переходом в раствор ионов серебра, которые взаимодействуют с молочной кислотой, образуя молочно-кислое серебро (лактат серебра). Когда потенциал серебряного анода достигает величины потенциала выделения кислорода, процесс перехода ионов серебра в раствор и образование лактата серебра замедляется. Начинается процесс образования оксидов серебра, представляющего собой осадок черного цвета. При достижении концентрации ионов серебра в растворе 75% от требуемой, электролиз останавливают и добавляют в раствор 33%-ную перекись водорода в количестве 0,4-0,7 г/л. Выбор такого количества обусловлен тем, что остаточная концентрация перекиси водорода в дезинфицирующем растворе должна быть в пределах 0,15-0,20 г/л. Эта остаточная концентрация перекиси водорода в дезинфицирующем растворе является оптимальной для сохранения его стабильности и прозрачности в течение длительного времени.
Кроме того, непрореагировавшая перекись водорода (оставшаяся в растворе) усиливает бактерицидные свойства раствора.
В течение всего процесса электролиза осуществляют струйную прокачку электролита с помощью WL 301 RM насоса с направлением струи в межэлектродное пространство. Постоянная перекачка электролита позволяет удалять из межэлектродного пространства образующиеся оксиды серебра, тем самым создавая возможность накапливания их во всем объеме ванны, при этом повышается электропроводность электролита в межэлектродном пространстве.
Процесс образования молочно-кислого серебра может быть представлен по следующей схеме:
С3Н6О 3+Ag+=AgC3H5O3 +Н+
2C3H6O 3+Ag2O+2H2O2=2AgC 3H5O3+3H2O+O2
В результате химической реакции в растворе образуется молочно-кислое серебро, являющееся активно действующим веществом дезинфицирующего раствора. Не прореагировавшая молочная кислота и перекись водорода также усиливают бактерицидные свойства раствора. Химическое растворение оксида серебра, накопленного в растворе в процессе электролиза, увеличивает концентрацию ионов серебра на 25% и избавляет от необходимости фильтрации раствора и извлечения оксида серебра из фильтров. Таким образом, повышается бактерицидность и стойкость раствора, а также его технологичность.
Пример 1.
В ванне с дистиллированной водой растворяют молочную кислоту в количестве 5 г/л. В раствор помещают серебряные электроды на расстоянии 10-15 мм друг от друга. Режим электролиза устанавливают:
U - 12-24 В,
i - 1-5 А/дм2.
Полярность электродов меняют через каждые 5 мин. В течение всего процесса электролиза в ванне осуществляют струйную перекачку электролита с направлением струи в межэлектродное пространство. При достижении концентрации ионов Ag+ 0,15 г/л электролиз прекращают и добавляют H2O2 в количестве 0,4 г/л.
После растворения Ag2O концентрация ионов Ag+ достигает значения 0,2 г/л.
Пример 2.
В ванне с дистиллированной водой растворяют молочную кислоту в количестве 10 г/л. В раствор помещают серебряные электроды на расстоянии 10-15 мм друг от друга. Режим электролиза устанавливают:
U - 12-24 В,
i - 1-5 А/дм2.
Полярность электродов меняют через каждые 5 мин. В течение всего процесса электролиза в ванне осуществляют струйную перекачку электролита с направлением струи в межэлектродное пространство. При достижении концентрации ионов Ag+ 0,30 г/л электролиз прекращают и добавляют Н2О2 в количестве 0,7 г/л.
После растворения Ag2O концентрация ионов Ag+ достигает значения 0,4 г/л.
Получение заявляемого дезинфицирующего раствора (вариант второй) осуществляют следующим образом.
В ванне с дистиллированной водой растворяют молочную кислоту в количестве 1-50 г/л. В раствор помещают серебряный и медный электроды на расстоянии 10-15 мм друг от друга. Выбор такого межэлектродного расстояния обусловлен тем, что при большем расстоянии интенсивность образования ионов серебра значительно уменьшается, а при меньшем - между электродами возможно образование перемычки из окиси серебра.
Электролиз ведут в следующем режиме:
U - 12-24 В,
i - 1-5 А/дм2.
Процесс электролиза проводится при повышенной плотности тока (1-5 А/дм2 ), что ускоряет процесс образования оксидов серебра.
Полярность электродов меняют через каждые 5 мин. Это позволяет поочередно растворять серебряный и медный электроды, насыщая раствор ионами серебра и меди. Ионы серебра, взаимодействуя с молочной кислотой, образуют молочно-кислое серебро (лактат серебра). Ионы меди, взаимодействуя с молочной кислотой, образуют молочно-кислую медь (лактат меди).
Когда потенциал анода достигает величины потенциала выделения кислорода, процесс перехода ионов серебра в раствор и образование лактата серебра замедляется. Начинается процесс образования оксидов серебра, представляющего собой осадок черного цвета. При достижении концентрации ионов серебра в растворе 75% от требуемой, электролиз останавливают и добавляют в раствор 33%-ную перекись водорода в количестве 0,4-0,7 г/л. Выбор такого количества обусловлен тем, что остаточная концентрация перекиси водорода в дезинфицирующем растворе должна быть в пределах 0,15-0,20 г/л. Эта остаточная концентрация перекиси водорода в дезинфицирующем растворе является оптимальной для сохранения его стабильности и прозрачности в течение длительного времени. Кроме того, непрореагировавшая перекись водорода (оставшаяся в растворе) усиливает бактерицидные свойства раствора.
В течение всего процесса электролиза осуществляют струйную прокачку электролита с помощью WL 301 RM насоса с направлением струи в межэлектродное пространство. Постоянная перекачка электролита позволяет удалять из межэлектродного пространства образующиеся оксиды серебра, тем самым создавая возможность накапливания их во всем объеме ванны, при этом повышается электропроводность электролита в межэлектродном пространстве.
Процессы образования лактата серебра и лактата меди могут быть представлены по следующей схеме:
С3Н6 О3+Ag+=AgC3H5O 3+Н+
2C3H6 O3+Ag2O+2H2O2=2AgC 3H5O3+3H2O+O2
2С3Н6О3 +2Cu+2=2Cu(C3H5O3 )+2Н+
Таким образом, в этом случае происходит процесс образования молочно-кислого серебра (лактата серебра) и молочно-кислой меди (лактата меди), являющихся активно действующими веществами дезинфицирующего водного раствора. Непрореагировавшая молочная кислота и перекись водорода также усиливают бактерицидные свойства раствора. Химическое растворение оксида серебра, накопленного в растворе в процессе электролиза, увеличивает концентрацию ионов серебра на 25% и избавляет от необходимости фильтрации раствора и извлечения оксида серебра из фильтров. Таким образом, повышается бактерицидность и стойкость раствора, а также его технологичность.
Введение ионов меди позволяет без увеличения содержания ионов серебра получить раствор с повышением бактерицидных свойств, за счет чего появляется дополнительный экономический эффект.
Кроме того, дезинфицирующий водный раствор, содержащий ионы серебра и ионы меди, обладает не только ярко выраженными бактерицидными, но и альгицидными свойствами.
Пример 1.
В ванне с дистиллированной водой растворяют молочную кислоту в количестве 5 г/л. В раствор помещают серебряный и медный электроды на расстоянии 10-15 мм друг от друга.
Для приготовления раствора с одинаковым количеством ионов Cu +2 и ионов Ag+ соотношение площади медного электрода к площади серебряного электрода выбирают 3,5:1. Это объясняется тем, что количество серебра и меди, растворяющихся в процессе электролиза, зависит от их электрохимического эквивалента, а электрохимический эквивалент Ag+ больше электрохимического эквивалента Cu+2 примерно в 3,5 раза.
Режим электролиза устанавливают:
U - 12-24 В,
i - 1-5 А/дм2.
Полярность электродов меняют через каждые 5 мин. Изменение полярности электродов позволяет поочередно растворять серебряный и медный электроды, насыщая раствор ионами серебра и ионами меди. В течение всего процесса электролиза в ванне осуществляют струйную перекачку электролита с направлением струи в межэлектродное пространство.
При достижении концентрации ионов Ag+ 0,15 г/л электролиз прекращают и добавляют Н2О 2 в количестве 0,4 г/л.
После растворения Ag2O концентрация ионов Ag+ достигает значения 0,2 г/л, концентрация ионов Cu+ 0,2 г/л.
Пример 2.
В ванне с дистиллированной водой растворяют молочную кислоту в количестве 10 г/л. В раствор помещают серебряный и медный электроды на расстоянии 10-15 мм друг от друга.
Для приготовления раствора с количеством ионов Cu+2, большим в два раза, чем количество ионов Ag+, соотношение площади медного электрода к площади серебряного электрода выбирают 7:1. Это объясняется тем, что количество серебра и меди, растворяющихся в процессе электролиза, зависит от их электрохимического эквивалента, а электрохимический эквивалент Ag+ больше электрохимического эквивалента Cu+2 примерно в 3,5 раза.
Режим электролиза устанавливают:
U - 12-24 В,
i- 1-5 А/дм2.
Полярность электродов меняют через каждые 5 мин. Изменение полярности электродов позволяет поочередно растворять серебряный и медный электроды, насыщая раствор ионами серебра и ионами меди. В течение всего процесса электролиза в ванне осуществляют струйную перекачку электролита с направлением струи в межэлектродное пространство.
При достижении концентрации ионов Ag+ 0,15 г/л электролиз прекращают и добавляют Н2О 2 в количестве 0,4 г/л.
После растворения Ag2O концентрация ионов Ag+ достигает значения 0,2 г/л, концентрация ионов Cu+2 0,4 г/л.
Предлагаемый дезинфицирующий водный раствор (варианты) имеет следующие преимущества:
высокий уровень обеззараживания в отношении широкого круга микроорганизмов,
стабильность при хранении,
экологическую безопасность и технологическую безотходность,
взрыво- и пожарную безопасность,
простоту получения активно действующего вещества.
Применение заявляемого раствора позволяет иметь в арсенале народного хозяйства нетоксичный, бактерицидный, с высокой степенью стойкости дезинфицирующий водный раствор, который может быть применен для дезинфекции и стерилизации различных как стационарных бытовых объектов, так и объектов в полевых условиях.
Класс A61K33/38 серебро; его соединения
Класс A61P31/04 антибактериальные средства