RU2220109C2 - Method of disinfecting with activated aqueous preparation - Google Patents
Method of disinfecting with activated aqueous preparation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2220109C2 RU2220109C2 RU2002106220A RU2002106220A RU2220109C2 RU 2220109 C2 RU2220109 C2 RU 2220109C2 RU 2002106220 A RU2002106220 A RU 2002106220A RU 2002106220 A RU2002106220 A RU 2002106220A RU 2220109 C2 RU2220109 C2 RU 2220109C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- soluble impurity
- disinfection
- activated
- microorganisms
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к химической технологии, в частности к электрохимической обработке воды для получения водных препаратов для дезинфекции от микроорганизмов (бактерии, вирусы, грибки). The invention relates to chemical technology, in particular to the electrochemical treatment of water to obtain aqueous preparations for disinfection from microorganisms (bacteria, viruses, fungi).
Повсеместная потребность в дезинфекции как в производственных условиях, так и в быту требует разработки способов не только достаточно дешевых, эффективных, простых и доступных, но, что очень важно, не наносящих вреда окружающей среде, не требующих заметных забот по защите персонала, осуществляющего дезинфекцию, эвакуации людей и животных из дезинфицируемых помещений, а также мер по удалению остатков дезинфицирующих агентов (проветривание, удаление налета с поверхностей и т.д.). The widespread need for disinfection both in the production environment and in everyday life requires the development of methods that are not only cheap enough, efficient, simple and affordable, but, very importantly, environmentally friendly, and that do not require any noticeable care to protect disinfection personnel, evacuation of people and animals from disinfected rooms, as well as measures to remove residues of disinfecting agents (airing, plaque removal from surfaces, etc.).
Массовое применение газообразного хлора и препаратов типа хлорной извести свидетельствует об отсутствии таких способов. Действительно, для людей и теплокровных животных хлор и хлорная известь являются сильнодействующими ядовитыми веществами (именно газ хлор был впервые применен в первую мировую войну как химическое оружие). За последние годы выявлено негативное влияние хлорированной водопроводной воды на здоровье человека. Это вызвано наличием токсичных хлорорганических соединений, образующихся при взаимодействии органики обрабатываемой воды с хлором и обладающих мутагенной и канцерогенной активностью. Перевозки и хранение больших количеств хлора служат источником экологической опасности. The massive use of gaseous chlorine and preparations such as bleach indicates the absence of such methods. Indeed, for people and warm-blooded animals, chlorine and bleach are potent toxic substances (it was chlorine gas that was first used in the First World War as a chemical weapon). In recent years, the negative effect of chlorinated tap water on human health has been identified. This is due to the presence of toxic organochlorine compounds formed during the interaction of the treated water organics with chlorine and possessing mutagenic and carcinogenic activity. Transportation and storage of large quantities of chlorine are a source of environmental hazard.
Токсичным веществом является также озон, применяющийся в ряде промышленных методов дезинфекции; необходимы специальные меры по изоляции зоны его воздействия и по разложению остаточного озона после дезинфекции. Дезинфекция с помощью ультрафиолетового излучения также имеет ограничения по области применения, так как недопустимо попадание излучения на кожу и в глаза людей и животных, что требует изоляции зоны воздействия и/или эвакуации помещений. Общим недостатком способов озонирования и ультрафиолетового облучения являются отсутствие консервирующего эффекта и возможность повторного заражения. Однако в промышленности два последние метода активно вытесняют хлорирование из-за относительно большей экологической чистоты. Toxic substance is also ozone, which is used in a number of industrial disinfection methods; special measures are needed to isolate the zone of its impact and to decompose residual ozone after disinfection. Disinfection using ultraviolet radiation also has limitations on the scope, since it is unacceptable to get radiation on the skin and eyes of people and animals, which requires isolation of the exposure area and / or evacuation of the premises. A common disadvantage of the methods of ozonation and ultraviolet irradiation is the lack of a preservative effect and the possibility of re-infection. However, in industry, the last two methods are actively displacing chlorination due to relatively greater environmental cleanliness.
В последнее время растет также применение вместо хлора гипохлорита НСlO, который несколько менее опасен [Антонов М.А., Беликов B.C. Электрохимические установки серии ЭЛМА-1 для получения гипохлорита натрия. - Военно-медицинский журнал, 2000, 3, с.43-45]. Во многих случаях экономически оправдано электролитическое производство гипохлорита НСlO на месте применения (при этом вместо токсичного гипохлорита, активность которого снижается со временем, транспортируется и хранится поваренная соль; может также применяться морская вода). Для осуществления этого применяется электролиз достаточно концентрированных (около 4 вес.%) водных растворов поваренной соли NaCl в бездиафрагменных электролизерах. Recently, the use of HClO hypochlorite instead of chlorine is also growing, which is somewhat less dangerous [Antonov MA, Belikov B.C. Electrochemical plants of the ELMA-1 series for the production of sodium hypochlorite. - Military Medical Journal, 2000, 3, p. 43-45]. In many cases, the electrolytic production of HClO hypochlorite at the place of use is economically justified (in this case, instead of toxic hypochlorite, whose activity decreases with time, sodium chloride is transported and stored; sea water can also be used). To accomplish this, electrolysis of sufficiently concentrated (about 4 wt.%) Aqueous solutions of sodium chloride NaCl in diaphragmless electrolyzers is used.
Недостаток этого способа заключается в том, что при проведении электролиза и дезинфекции неизбежны выбросы ядовитого газа хлора Cl2, и сам дезинфицирующий препарат токсичен, что требует эвакуации людей на период дезинфекции и применения персоналом индивидуальных средств защиты [см., например, Пантелеева Л.Г., Киселева Г.А., Кирьянова Е.В., Рябов Э.Ф. Методические указания по применению гипохлорита натрия, вырабатываемого в установках САНЕР-5-30, САНЕР-5-120, САНЕР-5-400, для дезинфекции в лечебно-профилактических учреждениях. - М.: Госкомэпиднадзор РФ. 1993. 8 с.]. После обеззараживания остаточный водный препарат представляет собой раствор с высоким содержанием гипохлорита, относящегося к ядовитым веществам, а после его высыхания на поверхностях формируется нелетучий налет. Гипохлорит, как и другие препараты хлора, является достаточно устойчивым токсином, который оказывает долговременное вредное воздействие на человеческий организм и природную среду. Это затрудняет широкое применение этого способа, особенно в бытовых целях.The disadvantage of this method is that when carrying out electrolysis and disinfection, emissions of Cl 2 toxic gas of chlorine are inevitable, and the disinfectant itself is toxic, which requires evacuation of people for the period of disinfection and the use of personal protective equipment by personnel [see, for example, Panteleeva L.G. ., Kiseleva G.A., Kiryanova E.V., Ryabov E.F. Guidelines for the use of sodium hypochlorite produced in the SANER-5-30, SANER-5-120, SANER-5-400 installations for disinfection in medical institutions. - M .: Goskomepidnadzor of the Russian Federation. 1993.8 p.]. After disinfection, the residual aqueous preparation is a solution with a high content of hypochlorite, which is a toxic substance, and after drying, a non-volatile coating forms on the surfaces. Hypochlorite, like other chlorine preparations, is a fairly stable toxin that has a long-term harmful effect on the human body and the environment. This makes it difficult to widely use this method, especially for domestic purposes.
Известен и все шире применяется на практике метод дезинфекции, использующий электрообработку раствора поваренной соли в электролитической камере, разделенной пористой перегородкой (диафрагмой) на катодную и анодную камеры - так называемый диафрагменный электролизер [Б.И. Леонов, В.И. Прилуцкий, В. М. Бахир. Физико-химические аспекты биологического действия электрохимически активированной воды. - М.:ВНИИИМТ, 1999. 244 с.], [Электрохимическая активация. . . Очистка воды и получение полезных растворов// Бахир В.М., Задорожний Ю.Г., Леонов Б.И. и др. ВНИИИМТ, 2001, 175 с.]. По этому методу повышают электропроводность пресной воды путем внесения С=0,01 - 1 вес.% поваренной соли NaCl, пропускают расход 
Один из оптимальных способов реализации этого метода описан, например, в [RU 2157793, 2000 г.]. Этот способ наиболее близок к заявляемому и принят за прототип. Согласно этому способу водный раствор хлорида натрия (≈ 0,2 вес.%) обрабатывается постоянным электрическим током в диафрагменном электролизере, причем раствор пропускают последовательно через катодную и через анодную камеру. Электрообработку ведут при удельном расходе электричества (0,4 - 4)•103 Кл/кг. При такой электрообработке отсутствуют сбросы, т.е. вся масса водного раствора хлорида натрия преобразуется в дезинфицирующий активированный водный препарат. Этот препарат обладает относительно пониженной коррозионной активностью относительно многих других способов реализации указанного метода.One of the best ways to implement this method is described, for example, in [RU 2157793, 2000]. This method is closest to the claimed and adopted as a prototype. According to this method, an aqueous solution of sodium chloride (≈ 0.2 wt.%) Is treated with direct electric current in a diaphragm electrolyzer, the solution being passed successively through the cathode and through the anode chamber. Electric processing is carried out at a specific consumption of electricity (0.4 - 4) • 10 3 C / kg. With such electrical processing there are no discharges, i.e. the entire mass of an aqueous solution of sodium chloride is converted into a disinfectant activated aqueous preparation. This drug has a relatively reduced corrosion activity relative to many other methods of implementing this method.
Недостатки этого способа, присущие всему вышеописанному методу дезинфекции, заключаются в следующем. Из электролизера и самого дезинфицирующего препарата происходят выбросы ядовитого газа хлора Сl2 и других экологически вредных хлоросодержащих веществ. После обеззараживания остаточный активированный водный препарат содержит устойчивые химически активные вещества (соединения натрия и хлора), после высыхания на поверхностях формируется нелетучий налет. При проведении электролиза и дезинфекции персоналу также необходимо принимать индивидуальные меры предосторожности, нужно изолировать от контакта с препаратом и с выделяемыми им газами людей, особенно чувствительных к любым загрязнениям (беременные, дети, больные). Это может быть сильно затруднено или невозможно (например, на кораблях, в самолетах, в замкнутых помещениях). После дезинфекции необходимо проветривать помещение, а также нередко удалять остаточный дезинфицирующий препарат. Например, при дезинфекции хлорсодержащими веществами воды при наличии в ней органических веществ возможно формирование канцерогенов. Повышенное содержание в обеззараженной воде устойчивых химически активных веществ меняет вкусовые свойства и делает ее малопригодной для пищевых целей. На дезинфицированных поверхностях остается нелетучий налет.The disadvantages of this method inherent in the entire method of disinfection described above are as follows. From the electrolyzer and the disinfectant itself, emissions of toxic gas of chlorine Cl 2 and other environmentally harmful chlorine-containing substances occur. After disinfection, the residual activated aqueous preparation contains stable chemically active substances (sodium and chlorine compounds); after drying, a non-volatile coating forms on the surfaces. When carrying out electrolysis and disinfection, personnel also need to take individual precautions, they must be isolated from contact with the drug and with the gases it emits people who are especially sensitive to any pollution (pregnant women, children, patients). This can be very difficult or impossible (for example, on ships, in airplanes, in enclosed spaces). After disinfection, it is necessary to ventilate the room, and also often remove the residual disinfectant. For example, when disinfecting water with chlorine-containing substances in the presence of organic substances in it, carcinogens can form. The increased content of stable chemically active substances in the disinfected water changes its taste and makes it unsuitable for food purposes. Non-volatile deposits remain on disinfected surfaces.
Ни один из указанных способов дезинфекции не обеспечивает полного отсутствия экологически вредных сбросов и выбросов и остаточного загрязнения обеззараженных объектов нелетучими соединениями. None of these methods of disinfection provides a complete absence of environmentally harmful discharges and emissions and residual contamination of disinfected objects with non-volatile compounds.
Известны также [US 3975246, 1976], [СН 605421, 1978] примеры попыток применения в целях дезинфекции электролитических реакторов с добавлением перекиси водорода вместо хлорида натрия. Однако в дальнейшем практического применения это не нашло, так как, во-первых, дезинфицирующий эффект препарата оказался значительно слабее, чем, например, для вышеописанного случая применения электролиза хлорида натрия (согласно [US 3975246, 1976], для бактерий кишечной палочки отношение эффективностей составляет около 7 раз); во-вторых, использование этого способа связано с хранением и применением достаточно больших количеств концентрированной перекиси водорода (ее, по данному патенту, требуется порядка 1% относительно дезинфицирующего препарата), что неудобно из-за нестабильности, высокой стоимости и агрессивности этого вещества. Also known are [US 3975246, 1976], [CH 605421, 1978], examples of attempts to use for the disinfection of electrolytic reactors with the addition of hydrogen peroxide instead of sodium chloride. However, this did not find practical application in the future, because, firstly, the disinfecting effect of the drug turned out to be much weaker than, for example, for the case of sodium chloride electrolysis described above (according to [US 3975246, 1976], for bacteria of E. coli, the efficiency ratio is about 7 times); secondly, the use of this method is associated with the storage and use of sufficiently large amounts of concentrated hydrogen peroxide (it, according to this patent, requires about 1% relative to a disinfectant), which is inconvenient due to the instability, high cost and aggressiveness of this substance.
Это все затрудняет дезинфекцию, не обеспечивает экологической чистоты процесса. This all makes disinfection difficult, does not ensure the environmental cleanliness of the process.
В [RU 2100286, WО 9825855, ЕР 0885849] описан способ обработки воды в диафрагменном электролизере, при котором обрабатываемый водный раствор также не содержит соединений хлора: в воду добавляют NаНСО3. Однако основная целевая функция этого способа, в отличие от остальных рассматриваемых здесь, заключается в обеззараживании воды, целиком проходящей через электролизер, с целью получения из нее питьевой воды. Контакт микроорганизмов и дезинфицирующих агентов при этом происходит внутри устройства. Поэтому конструкция и способ обработки воды иные, оптимизированные для выполнения именно этой функции. В соответствии с этим способом имеется 2 электролизера, причем из выхода анодной камеры первого электролизера вода поступает на входы катодной и анодной камер второго электролизера, из выхода катодной камеры первого электролизера сливается в дренаж, из выхода катодной камеры второго электролизера используется как питьевая, а из выхода анодной камеры второго электролизера смешивается с пресной водой и направляется на входы катодной и анодной камер первого электролизера; добавление NаНСО3 происходит на входах анодных камер первого и второго электролизера. Количество растворимой примеси определяется в основном обеспечением оптимальных значений рН обработанной питьевой воды, при этом существенной является присущая данному веществу щелочная реакция. На возможность использования препарата из выхода анодной камеры второго электролизера как дезинфицирующего указывается как на второстепенную.[RU 2100286, WO 9825855, EP 0885849] describes a method of treating water in a diaphragm electrolyzer, in which the treated aqueous solution also does not contain chlorine compounds: NaHCO 3 is added to the water. However, the main objective function of this method, unlike the others considered here, is to disinfect water that passes entirely through the electrolyzer in order to obtain drinking water from it. The contact of microorganisms and disinfectants in this case occurs inside the device. Therefore, the design and method of water treatment are different, optimized to perform this particular function. In accordance with this method, there are 2 electrolysers, moreover, from the output of the anode chamber of the first electrolysis cell, water enters the inputs of the cathode and anode chambers of the second electrolysis cell, is drained from the output of the cathode chamber of the first electrolysis cell, is used as drinking from the output of the cathode chamber of the second cell, and from the outlet the anode chamber of the second cell is mixed with fresh water and sent to the inputs of the cathode and anode chambers of the first cell; the addition of NaHCO 3 occurs at the inputs of the anode chambers of the first and second electrolyzer. The amount of soluble impurity is determined mainly by ensuring optimal pH values of the treated drinking water, while the alkaline reaction inherent in this substance is essential. The possibility of using the drug from the outlet of the anode chamber of the second electrolyzer as a disinfectant is indicated as secondary.
Недостаток этого способа заключается в том, что в технологическом процессе имеются отходы - католит после первого электролизера. Другой недостаток этого способа заключается в том, что из-за того что технологический процесс оптимизирован для получения питьевой воды, а не дезинфицирующего препарата, этот препарат оказывается слабее по дезинфицирующему действию и дороже, чем в прототипе. Остаточный водный препарат содержит растворенные в воде устойчивые химически активные соединения натрия, после высыхания которых на поверхностях формируется нелетучий налет. Следует отметить, что еще далеко не общепризнанна безопасность использования в качестве питьевой активированной воды, прошедшей последовательно анодную и катодную камеры электролизеров и содержащей активные агенты. The disadvantage of this method is that in the process there is waste - catholyte after the first electrolyzer. Another disadvantage of this method is that due to the fact that the process is optimized for drinking water, and not a disinfectant, this drug is weaker in its disinfecting effect and more expensive than in the prototype. The residual aqueous preparation contains stable chemically active sodium compounds dissolved in water, after drying of which a non-volatile coating forms on the surfaces. It should be noted that the safety of using activated water as a drinking water that has passed through the anode and cathode chambers of electrolyzers and contains active agents is far from universally recognized.
В [US 5736027, 1998] описано применение при электролизе воды одновременно в сравнимых количествах соединений хлора (в частности, хлорида натрия) и витамина С с целями управления количеством свободного хлора и свободного кислорода в католите и анолите. Водный раствор с электропроводностью, обеспечиваемой соединениями хлора, обрабатывали в диафрагменном реакторе. После этого в полученный первичный католит добавляли витамин С и еще раз пропускали водный препарат через катодное пространство. При этом получался вторичный католит с пониженным содержанием кислорода и пониженным значением окислительно-восстановительного потенциала, обладающий улучшенными (относительно первичного католита) свойствами в качестве питьевой воды. Витамин С также добавляли в первичный анолит и еще раз пропускали водный препарат через анодное пространство, получая вторичный анолит с повышенным (относительно первичного анолита) содержанием свободных кислорода и хлора и пониженным значением окислительно-восстановительного потенциала, обладающий определенной бактерицидной и бактериостатической способностью при обработке анаэробных бактерий, но не действующий на ряд других микроорганизмов, например на аэробные бактерии. Отмечается, что это может применяться для биотехнологий. [US 5736027, 1998] describes the use in water electrolysis of simultaneously in comparable amounts of chlorine compounds (in particular sodium chloride) and vitamin C with the aim of controlling the amount of free chlorine and free oxygen in catholyte and anolyte. An aqueous solution with electrical conductivity provided by chlorine compounds was treated in a diaphragm reactor. After that, vitamin C was added to the obtained primary catholyte and once again the aqueous preparation was passed through the cathode space. In this case, a secondary catholyte with a lower oxygen content and a lower value of the redox potential was obtained, which has improved (relative to primary catholyte) properties as drinking water. Vitamin C was also added to the primary anolyte and once again the aqueous preparation was passed through the anode space to obtain a secondary anolyte with an increased (relative to the primary anolyte) content of free oxygen and chlorine and a reduced value of redox potential, which has a certain bactericidal and bacteriostatic ability in the treatment of anaerobic bacteria , but not acting on a number of other microorganisms, such as aerobic bacteria. It is noted that this can be used for biotechnology.
Данный способ обработки воды непригоден для рассматриваемых целей дезинфекции, так как получающиеся водные препараты (как вторичный анолит, так и вторичный католит) практически неэффективны в качестве дезинфекционного препарата (у этого способа другое назначение). Кроме того, добавление полярного органического вещества (витамина С) только после первичной электролитической обработки требует наличия в исходной воде значительного количества солей, в основном хлоридов (для создания электропроводности, достаточной для первичной электрообработки). Это приводит к тому, что в получающихся водных препаратах содержатся соединения хлора (реакции с продуктами разложения витамина С только переводят хлор из свободного в связанное состояние), среди которых могут содержаться опасные хлорорганические соединения. После высыхания остается нелетучий осадок. Следует отметить, что витамин С значительно дороже других упоминающихся в данном описании веществ. Вообще говоря, при электролизе и при реакциях с соединениями хлора витамин С должен полностью разлагаться, и его применение в данном способе, возможно, имеет в значительной мере рекламный характер. This method of water treatment is unsuitable for the disinfection purposes under consideration, since the resulting aqueous preparations (both secondary anolyte and secondary catholyte) are practically ineffective as a disinfection preparation (this method has a different purpose). In addition, the addition of polar organic matter (vitamin C) only after the initial electrolytic treatment requires the presence of a significant amount of salts, mainly chlorides, in the source water (to create sufficient electrical conductivity for the initial electric treatment). This leads to the fact that the resulting aqueous preparations contain chlorine compounds (reactions with the products of the decomposition of vitamin C only transfer chlorine from free to bound state), among which dangerous organochlorine compounds may be contained. After drying, a non-volatile precipitate remains. It should be noted that vitamin C is significantly more expensive than the other substances mentioned in this description. Generally speaking, during electrolysis and in reactions with chlorine compounds, vitamin C should completely decompose, and its use in this method may have a significant advertising character.
Целью данного изобретения является создание такого способа, который обеспечивал бы получение и применение активированных водных препаратов для дезинфекции, достаточно дешевых, эффективных, простых и доступных, не наносящих вреда окружающей среде, не требующих заметных забот по защите осуществляющего дезинфекцию персонала, эвакуации людей и животных из дезинфицируемых помещений, а также мер по удалению остатков дезинфицирующих агентов (проветривание, удаление налета с поверхностей и т.д.). The aim of this invention is to provide such a method that would ensure the production and use of activated water preparations for disinfection, cheap enough, effective, simple and affordable, not harmful to the environment, not requiring significant care for the protection of the disinfection personnel, the evacuation of people and animals from disinfected premises, as well as measures to remove residues of disinfecting agents (airing, plaque removal from surfaces, etc.).
Предпосылки данного изобретения основаны на представлениях о формировании при электролизе метастабильных заряженных радикалов, которые гидратируются и преобразуют структуру воды, при этом значительно меняются и их химические свойства, и свойства воды (происходит активация), что позволяет существенно воздействовать на биологические объекты даже малым количествам примесей. Действительно, водная среда, в которой происходит дезинфекция, с точки зрения молекулярного состава остается практически чистой водой. Основная идея - это создание в электролизере метастабильных оксидных соединений и гидратированных структур, которые
- синтезируются клетками человека и теплокровных животных в процессе жизнедеятельности и поэтому нетоксичны для них,
- эффективно обеззараживают микроорганизмы, бактерии, вирусы и грибковые, не имеющие такой защиты,
- самопроизвольно разрушаются, превращаясь в стабильные безвредные вещества - воду, углекислый газ, кислород, азот, т.е. после дезинфекции получается просто пресная вода.The background of the present invention is based on the concept of the formation of metastable charged radicals during electrolysis, which hydrate and transform the structure of water, while their chemical properties and the properties of water change significantly (activation occurs), which allows even small amounts of impurities to significantly affect biological objects. Indeed, the aqueous medium in which the disinfection takes place, from the point of view of molecular composition, remains practically pure water. The main idea is to create metastable oxide compounds and hydrated structures in the electrolyzer that
- are synthesized by human cells and warm-blooded animals in the process of life and therefore are not toxic to them,
- effectively disinfect microorganisms, bacteria, viruses and fungi that do not have such protection,
- spontaneously collapse, turning into stable harmless substances - water, carbon dioxide, oxygen, nitrogen, i.e. after disinfection, just fresh water is obtained.
Для этого в воду должны добавляться вещества, содержащие атомы, из которых составлены указанные метастабильные оксидные соединения, но не содержащие атомов, склонных формировать при электролизе нелетучие или токсичные соединения, в частности атомы галогенов и металлов. Указанные добавки должны, очевидно, вноситься перед электрообработкой, чтобы не требовалось повышать электропроводность исходной воды другими примесями, нарушающими сформулированные принципы. To do this, substances containing atoms from which these metastable oxide compounds are composed, but not containing atoms that tend to form non-volatile or toxic compounds during electrolysis, in particular halogen and metal atoms, should be added to water. These additives should, obviously, be introduced before electrical treatment so that it is not necessary to increase the conductivity of the source water with other impurities that violate the stated principles.
Проведенные исследования показали, что данным требованиям к добавкам удовлетворяют полярные органические соединения. Предпочтительными при этом, по-видимому, являются низкомолекулярные (число атомов менее 20) или многоосновные полярные органические соединения, которые при прочих равных должны давать большее количество структурообразующих заряженных гидратированных радикалов. Studies have shown that polar organic compounds satisfy these requirements for additives. Preferred in this case, apparently, are low molecular weight (the number of atoms is less than 20) or polybasic polar organic compounds, which, ceteris paribus, should give a larger number of structure-forming charged hydrated radicals.
Итак, сущность изобретения заключается в способе дезинфекции с помощью активированного водного препарата при заражении микроорганизмами, в том числе бактериями, вирусами, грибками, при котором, как и в способах, реализующих вышеописанный класс методов дезинфекции, использующий электрообработку раствора поваренной соли, в том числе и в способе-прототипе, повышают электропроводность пресной воды путем внесения С= 0,01 - 5 мас.% растворимых примесей, пропускают через анодную камеру диафрагменного электролизера воду с повышенной электропроводностью с расходом m и одновременно через анодную камеру пропускают электрический ток с силой тока I, причем I/m=(0,5 - 50)•103 Кл/кг, вводят полученный активированный водный препарат в контакт с микроорганизмами, расположенными вне диафрагменного электролизера, причем указанный контакт осуществляют в водной среде, которая содержит массовую долю активированного водного препарата 0,1 - 100%, и выдерживают в контакте в течение периода обеззараживания. Однако в отличие от прототипа растворимые примеси выбирают из органических веществ, образующих при растворении в воде ионы, содержащих атомы только из набора: С, N, О, Н. После выдерживания активированного водного препарата в контакте с микроорганизмами в течение периода обеззараживания оставшийся активированный водный препарат выдерживают на воздухе и/или на свету до снижения его активности. Последнее обеспечивает практическое отсутствие экологически вредных сбросов и выбросов данного способа дезинфекции и остаточного загрязнения обеззараженных объектов нелетучими соединениями, что достигают путем превращения после времени релаксации активированного водного препарата в экологически чистую пресную воду Н2O с атмосферными газами СO2, О2, N2.So, the essence of the invention lies in a method of disinfection using an activated aqueous preparation when infected with microorganisms, including bacteria, viruses, fungi, in which, as in methods that implement the above class of disinfection methods using electric processing of sodium chloride solution, including in the prototype method, increase the electrical conductivity of fresh water by making C = 0.01 - 5 wt.% soluble impurities, water with increased electrical conductivity is passed through the anode chamber of the diaphragm electrolyzer at a flow rate of m and at the same time an electric current with current strength I is passed through the anode chamber, with I / m = (0.5 - 50) • 10 3 C / kg, the resulting activated aqueous preparation is brought into contact with microorganisms located outside the diaphragm electrolyzer moreover, this contact is carried out in an aqueous medium that contains a mass fraction of an activated aqueous preparation of 0.1-100%, and is kept in contact for a period of disinfection. However, unlike the prototype, soluble impurities are selected from organic substances, which when dissolved in water, ions containing atoms only from the set: C, N, O, N. After keeping the activated aqueous preparation in contact with microorganisms during the disinfection period, the remaining activated aqueous preparation incubated in air and / or in the light until its activity decreases. The latter ensures the practical absence of environmentally harmful discharges and emissions of this method of disinfection and residual contamination of disinfected objects with non-volatile compounds, which is achieved by converting the activated aqueous preparation into environmentally friendly fresh water H 2 O with atmospheric gases CO 2 , O 2 , N 2 after relaxation time.
Это превращение зафиксировано экспериментально. Оно связано с тем, что такие свойства активированного водного препарата, как бактерицидная активность, измененная кислотность, окислительно-восстановительный потенциал и др., связаны с формированием в электролизере неравновесных структур из молекул воды, а также с образованием метастабильных нейтральных и заряженных компонент (ОН-, Н+, Н2O2, О и др.). Любое неравновесное состояние, как известно, в течение времени релаксации самопроизвольно переходит в соответствующее равновесное состояние. В данном случае время релаксации сокращается, если имеется диффузионный обмен с воздухом, а также возбуждение молекул в жидкости под действием видимого излучения. Если в исходной смеси присутствуют компоненты (например, NaCl), дающие после электролитической обработки нелетучие соединения, то эти соединения остаются в воде, пришедшей в равновесное состояние. Однако, если электропроводные добавки такие, что нелетучие соединения не формируются, а сами нелетучие добавки полностью разлагаются на летучие и нестабильные соединения, то соответствующее равновесное состояние - это чистая вода с растворенными атмосферными газами СО2, О2, N2. Чтобы исходные электропроводные добавки полностью разложились в результате электрохимических реакций в электролизере, очевидно, необходимо обеспечить, с одной стороны, достаточно малое начальное относительное количество этих добавок (оно определяется расходом воды через электролизер m и процентным содержанием электропроводной добавки С), с другой стороны, достаточно большое количество электрохимических реакций (что определяется силой тока I). Для полного разложения электропроводной добавки требуется превышение значения I/(Сm) над критическим значением, которое относительно слабо зависит от вещества добавки для указанных веществ. Эксперименты показывают, что достижение критического значения величины I/(Сm) технически несложно.This transformation is recorded experimentally. It is due to the fact that such properties of the activated aqueous preparation as bactericidal activity, altered acidity, redox potential, etc., are associated with the formation of nonequilibrium structures from water molecules in the electrolyzer, as well as with the formation of metastable neutral and charged components (OH - , H + , H 2 O 2 , O, etc.). Any nonequilibrium state, as is known, during the relaxation time spontaneously passes into the corresponding equilibrium state. In this case, the relaxation time is reduced if there is a diffusion exchange with air, as well as the excitation of molecules in a liquid under the action of visible radiation. If in the initial mixture there are components (for example, NaCl) that give non-volatile compounds after electrolytic treatment, then these compounds remain in water that has come to an equilibrium state. However, if electrically conductive additives are such that non-volatile compounds are not formed, and the non-volatile additives themselves are completely decomposed into volatile and unstable compounds, then the corresponding equilibrium state is pure water with dissolved atmospheric gases СО 2 , О 2 , N 2 . In order for the initial conductive additives to completely decompose as a result of electrochemical reactions in the electrolyzer, it is obviously necessary to provide, on the one hand, a sufficiently small initial relative amount of these additives (it is determined by the flow rate of water through the electrolyzer m and the percentage of the conductive additive C), on the other hand, it is sufficient a large number of electrochemical reactions (which is determined by the current strength I). For the complete decomposition of the electrically conductive additive, an excess of I / (Cm) over a critical value is required, which is relatively weakly dependent on the substance of the additive for these substances. Experiments show that achieving a critical value of I / (Cm) is technically simple.
При проведении электролиза по данному способу возможны различные схемы устройств, содержащие один или более диафрагменных электролизеров; одной из оптимальных схем является предложенная в прототипе, при которой электролизер один, причем воду с повышенной электропроводностью пропускают последовательно через его катодную камеру и через анодную камеру. When carrying out electrolysis in this way, various device circuits are possible containing one or more diaphragm electrolyzers; one of the optimal schemes is proposed in the prototype, in which the electrolyzer is one, and water with high electrical conductivity is passed sequentially through its cathode chamber and through the anode chamber.
Полученный активированный водный препарат можно использовать непосредственно после генерации; однако, если это затруднено, возможна его транспортировка и хранение до места и времени приведения в контакт с микроорганизмами в течение времени консервации (до 10 суток), для чего препарат следует изолировать от света и атмосферного воздуха путем помещения в закрытый контейнер. The resulting activated aqueous preparation can be used immediately after generation; however, if this is difficult, it can be transported and stored to the place and time of contact with microorganisms during the preservation time (up to 10 days), for which the preparation should be isolated from light and atmospheric air by placing it in a closed container.
В качестве растворимых примесей могут использоваться, например, угольная кислота, карбамид, одноосновные карбоновые кислоты, дикарбоновая, двухосновная оксикарбоновая, окситрикарбоновая, моноаминомонокарбоновая, моноаминодикарбоновая кислоты, соответствующие соли аммония (формиаты, оксалаты, цитраты и др.), дающие щелочную реакцию, и их смеси. При этом имеется возможность управления кислотностью получаемого активированного водного препарата. As soluble impurities can be used, for example, carbonic acid, urea, monobasic carboxylic acids, dicarboxylic, dibasic hydroxycarboxylic, oxytricarboxylic, monoaminomonocarboxylic, monoaminodicarboxylic acids, the corresponding ammonium salts (formates, oxalates, citrates, etc.), and giving an alkaline reaction mixtures. At the same time, it is possible to control the acidity of the resulting activated aqueous preparation.
Технический результат данного изобретения заключается в способе дезинфекции, не требующем применения средств защиты персонала, осуществляющего дезинфекцию, эвакуации людей и животных из дезинфицируемых помещений, а также мер по удалению остатков дезинфицирующих агентов (проветривание, удаление налета с поверхностей и т.д.), что создает новое качество удобной и безопасной дезинфекции и позволяет проводить ее с гораздо большей частотой, добиваясь существенного повышения санитарного уровня. Экономический результат заключается в том, что хотя при генерации активированных водных препаратов используются высокотехнологичные устройства - электролизеры, но в больших количествах производится концентрированный высокоэффективный дезинфицирующий препарат, допускающий многократное разведение, при этом потребляется малое количество электроэнергии и небольшая масса недорогих реагентов, что при интенсивном использовании оборудования приводит к его быстрой окупаемости. По оценкам, одна миниатюрная установка мощностью порядка 100 Вт может полностью обеспечить потребности в дезинфекции для крупного гостиничного комплекса. Результирующая стоимость проведения дезинфекции по данному способу оказывается во много раз ниже, чем при применении традиционных методов и средств (на основе хлора, хлорной извести и пр.). The technical result of this invention consists in a disinfection method that does not require the use of personal protective equipment for disinfection, evacuation of people and animals from disinfected rooms, as well as measures to remove residual disinfecting agents (ventilation, plaque removal from surfaces, etc.), which creates a new quality of convenient and safe disinfection and allows it to be carried out with a much greater frequency, achieving a significant increase in the sanitary level. The economic result is that although high-tech devices, such as electrolyzers, are used in the generation of activated water preparations, large quantities of concentrated high-performance disinfectant are produced that allow repeated dilution, while a small amount of electricity and a small mass of inexpensive reagents are consumed, which is associated with intensive use of equipment leads to its quick payback. According to estimates, one miniature installation with a capacity of about 100 W can fully satisfy the disinfection needs for a large hotel complex. The resulting disinfection cost for this method is many times lower than when using traditional methods and means (based on chlorine, bleach, etc.).
Реализуемость данного способа поясняется на следующем примере. Пропускали водную среду последовательно через катодную камеру и через анодную камеру промышленно производимого диафрагменного электролизера ПЭМ3 при напряжении около 10 В и энергопотреблении 0,002 кВт•ч на 1 кг водопроводной воды с добавлением 0,5 г полярных органических веществ (дикарбоновой кислоты). Это соответствовало I/m=0,7•103 Кл/кг, I/(Cm)=1,4•107 Кл/кг, что превышает критическое значение. Полученный активированный водный препарат вводили в контакт с факультативно анаэробными патогенными микроорганизмами Escherichia Coli ATCC 25922 путем смешивания различных объемов дезинфицирующего препарата Vd с различными объемами исходной водной среды с микроорганизмами Vm, при этом получались различные степени разведения препарата X. Контролировалось количество разведенного в объеме Vm+Vd кислорода СO (с помощью стандартного метода титрования по KI). Число микроорганизмов после 20-минутного периода обеззараживания определялось в соответствии с [Г.С. Фомин. Вода. Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам. - М., 2000, стандарт ISO-9308-3]. Разбавленную пробу наносили на планшеты с обезвоженной культуральной средой. Планшеты инкубировали при 44±0,5oС в течение 48 часов и исследовали в темноте при ультрафиолетовом излучении 336 нм. На присутствие микроорганизмов указывала голубая флуоресценция. Определялось наиболее вероятное число микроорганизмов на 1000 мл пробы N. Некоторые результаты представлены в таблице.The feasibility of this method is illustrated by the following example. The aqueous medium was passed sequentially through the cathode chamber and through the anode chamber of the industrially produced diaphragm electrolyzer PEM3 at a voltage of about 10 V and an energy consumption of 0.002 kWh per 1 kg of tap water with the addition of 0.5 g of polar organic substances (dicarboxylic acid). This corresponded to I / m = 0.7 • 10 3 C / kg, I / (Cm) = 1.4 • 10 7 C / kg, which exceeds the critical value. The resulting activated aqueous preparation was contacted with the optionally anaerobic pathogenic microorganisms Escherichia Coli ATCC 25922 by mixing different volumes of the disinfectant preparation V d with different volumes of the initial aqueous medium with the microorganisms V m , and different degrees of dilution of the preparation X were obtained. The amount of dilution in volume V was monitored. m + V d oxygen C O (using standard KI titration method). The number of microorganisms after a 20-minute period of disinfection was determined in accordance with [G.S. Fomin. Water. Chemical, bacterial and radiation safety control according to international standards. - M., 2000, standard ISO-9308-3]. The diluted sample was applied to tablets with dehydrated culture medium. The plates were incubated at 44 ± 0.5 ° C. for 48 hours and examined in the dark with 336 nm ultraviolet radiation. The presence of microorganisms was indicated by blue fluorescence. The most probable number of microorganisms was determined per 1000 ml of sample N. Some results are presented in the table.
Таким образом, активированный водный препарат после стократного разведения производит дезинфекцию воды, сильно зараженной бактериями кишечной палочки, точнее, снижает их число до количеств ниже предела наблюдения, т.е. , по крайней мере, более чем в 107 раз. На обеззараживание тонны воды тратится 0,02 кВт•ч электроэнергии и 5 г примеси.Thus, an activated water preparation after a hundred-fold dilution disinfects water that is highly infected with E. coli bacteria, more precisely, reduces their number to amounts below the observation limit, i.e. at least more than 10 7 times. 0.02 kWh of electricity and 5 g of impurity are spent on disinfecting a ton of water.
Активированный водный препарат в данных экспериментах не имел неприятного запаха, характерного для препаратов, содержащих свободный хлор, в т.ч. получаемых по способу-прототипу. Значение СO практически не снижалось при барботаже активированного водного препарата воздухом в течение 15 мин, т.е. активный кислород также удерживается в препарате. Это может быть связано с существенной перестройкой структуры воды, приводящей к консервации метастабильных окислителей и повышению их окислительной активности.The activated aqueous preparation in these experiments did not have an unpleasant odor characteristic of preparations containing free chlorine, including obtained by the prototype method. The value of С O practically did not decrease during the bubbling of the activated aqueous preparation with air for 15 minutes, i.e. active oxygen is also retained in the drug. This may be due to a significant restructuring of the water structure, leading to the conservation of metastable oxidizing agents and an increase in their oxidative activity.
С целью определения времени релаксации была проведена серия подобных испытаний. Бактерицидная активность препарата, помещенного в плотно закрытый непрозрачный контейнер и выдерживаемого при комнатной температуре, снижалась за неделю не более чем вдвое, т.е. препарат показывал активность, аналогичную первоначальной, по крайней мере, при вдвое меньшем разведении. На открытом воздухе активность снижалась вдвое за время порядка часа, на освещенных местах деградация происходила еще быстрее. Время релаксации можно определить умножением времени уменьшения активности на фактор К=5 - 10. По истечении времени релаксации все проведенные тесты (рН, значение СO, окислительно-восстановительный потенциал, бактерицидная активность, органолептические показатели) указывали на то, что активированный водный препарат не отличается от чистой воды.In order to determine the relaxation time, a series of similar tests was carried out. The bactericidal activity of the drug, placed in a tightly closed opaque container and kept at room temperature, decreased by no more than half during the week, i.e. the drug showed activity similar to the original, at least with half the dilution. In the open air, activity decreased by half during the time of the order of an hour; degradation occurred even faster on illuminated places. The relaxation time can be determined by multiplying the time of activity decrease by a factor of K = 5 - 10. After the relaxation time, all tests performed (pH, C O value, redox potential, bactericidal activity, organoleptic characteristics) indicated that the activated aqueous preparation did not different from pure water.
Таким образом, был достигнут указанный выше технический результат. Thus, the above technical result was achieved.
Подобные эксперименты проводились на Candida albicans; Lactobacterium plantarum; Bifidobacterium bifidum; Bacteroides fragilis; Helicobacter pulori; S. typhi; S. paratyphi В; S. Java; Salmonella typhimun; Mycolacterium phlei; Oospora lactis; Staphylococcus aureus; B.cereus; Ps.aeruginosa; S. typhimurium; Shigella dysenterial 1; Staphylococcus ecidermigae; Streptococcus faecalis; Pseudomonas aeruginosa; Aspergillus niger van Tieghem и др. Similar experiments were conducted on Candida albicans; Lactobacterium plantarum; Bifidobacterium bifidum; Bacteroides fragilis; Helicobacter pulori; S. typhi; S. paratyphi B; S. Java; Salmonella typhimun; Mycolacterium phlei; Oospora lactis; Staphylococcus aureus; B.cereus; Ps.aeruginosa; S. typhimurium;
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002106220A RU2220109C2 (en) | 2002-03-12 | 2002-03-12 | Method of disinfecting with activated aqueous preparation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002106220A RU2220109C2 (en) | 2002-03-12 | 2002-03-12 | Method of disinfecting with activated aqueous preparation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002106220A RU2002106220A (en) | 2003-09-10 |
| RU2220109C2 true RU2220109C2 (en) | 2003-12-27 |
Family
ID=32066125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002106220A RU2220109C2 (en) | 2002-03-12 | 2002-03-12 | Method of disinfecting with activated aqueous preparation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2220109C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2636330C1 (en) * | 2016-07-08 | 2017-11-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) | Method for disinfecting udder and teats of animals of dairy breed |
| RU2663039C2 (en) * | 2017-01-10 | 2018-08-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Полимеры" | Method for optimizing chlorammonization of drinking water |
-
2002
- 2002-03-12 RU RU2002106220A patent/RU2220109C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2636330C1 (en) * | 2016-07-08 | 2017-11-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) | Method for disinfecting udder and teats of animals of dairy breed |
| RU2663039C2 (en) * | 2017-01-10 | 2018-08-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Полимеры" | Method for optimizing chlorammonization of drinking water |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jeong et al. | Inactivation of Escherichia coli in the electrochemical disinfection process using a Pt anode | |
| Drogui et al. | Oxidising and disinfecting by hydrogen peroxide produced in a two-electrode cell | |
| Patermarakis et al. | Disinfection of water by electrochemical treatment | |
| Ghernaout et al. | From chemical disinfection to electrodisinfection: The obligatory itinerary? | |
| Broadwater et al. | Sensitivity of three selected bacterial species to ozone | |
| Martínez‐Huitle et al. | Electrochemical alternatives for drinking water disinfection | |
| Bergmann et al. | New UV irradiation and direct electrolysis—promising methods for water disinfection | |
| US4761208A (en) | Electrolytic method and cell for sterilizing water | |
| Chen et al. | Electrochemical disinfection of simulated ballast water on PbO2/graphite felt electrode | |
| US20100189805A1 (en) | Electrochemically treated water, method and device for the production thereof, and the use thereof as a disinfection agent | |
| Valero et al. | Electrochemical advanced oxidation processes for Staphylococcus aureus disinfection in municipal WWTP effluents | |
| Li et al. | Electrochemical wastewater disinfection: Identification of its principal germicidal actions | |
| Son et al. | Enhanced disinfection efficiency of mechanically mixed oxidants with free chlorine | |
| Gilbert et al. | Analytical notes—an investigation of the applicability of ferrate ion for disinfection | |
| Nanayakkara et al. | A low-energy intensive electrochemical system for the eradication of Escherichia coli from ballast water: process development, disinfection chemistry, and kinetics modeling | |
| US20140302168A1 (en) | Microbiocidal Solution with Ozone and Methods | |
| Gholami et al. | The electrochemical removal of bacteria from drinking water | |
| Kirkpatrick | The Mechanism of antimicrobial action of electro-chemically activated (ECA) water and its healthcare applications | |
| CN113215596B (en) | System suitable for hypochlorous acid sterilizing water in industrial production | |
| RU2220109C2 (en) | Method of disinfecting with activated aqueous preparation | |
| Venczel et al. | Inactivation of enteric microbes in water by electro-chemical oxidant from brine (NaCl) and free chlorine | |
| JP3363248B2 (en) | Sterilized water, its production method and production equipment | |
| JP2006513849A (en) | Water as a free radical solution | |
| US6346201B1 (en) | Ozonated solutions of tetrasilver tetroxide | |
| US20060263441A1 (en) | Free radical solution water |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110313 |