СПОСОБ МОДИФИЦИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ Российский патент 2002 года по МПК C23C10/20 

Изобретение относится к технологическим процессам химической обработки поверхностей и, в частности, к способам модифицирования поверхности резервуаров.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому является способ модифицирования поверхности твердого тела, включающий заполнение резервуара водно-органическим раствором наноструктурных частиц серебра, выдерживание раствора в резервуаре в течение определенного времени при температуре 16-20^oС, периодические замеры оптической плотности раствора посредством спектрофотометра, освобождение резервуара от раствора после достижения заданной величины оптической плотности, промывку модифицированной поверхности при комнатной температуре (см., например, патент РФ 2135262 по кл. В 01 D 39/08). В известном способе техническим результатом является получение фильтровального элемента, позволяющего отфильтровывать содержащиеся микробиологические примеси.

Однако в известном способе не достигается возможность воздействия поверхности резервуара на бактериальные взвеси в воде, помещаемой в резервуар, а также возможность воздействия на бактериальные взвеси в воде поверхностей твердых материалов, помещаемых в различные резервуары, емкости, бассейны, колодцы, водоемы.

Техническим результатом, на достижение которого направлен заявляемый способ, является достижение возможности воздействия модифицированной поверхности резервуара на микробиологические примеси в воде, помещаемой в резервуар, а также возможности получения модифицированных поверхностей твердых конструкционных и других материалов с заданными антимикробными или каталитическими свойствами.

Для достижения указанного технического результата в известном способе модифицирования поверхности, включающем заполнение резервуара водно-органическим раствором наноструктурных частиц серебра, выдерживание раствора в резервуаре в течение определенного времени при температуре 16-20^oС, периодические замеры оптической плотности раствора посредством спектрофотометра, освобождение резервуара от раствора после достижения заданной величины оптической плотности, промывку модифицированной поверхности при комнатной температуре, выдерживание раствора в резервуаре осуществляют в течение 40-50 ч, а промывку осуществляют два раза углеводородом, водно-спиртовым раствором (1: 1) и дистиллированной водой в течение 30 мин, а процесс промывки осуществляют в резервуарах, поверхность модифицирования которых выполнена из стали, керамики, фарфора, фаянса, полимерного материала.

Способ осуществляют следующим образом. Заполняют резервуар из металла, стали, керамики, фаянса, фарфора, полимерного материала модифицирующим раствором, представляющим собой водно-органический раствор наноструктурных частиц серебра. Выдерживают раствор в резервуаре в течение 40-50 ч при температуре 16-20^oС. Производят спектрофотометрическое измерение оптической плотности раствора, изменяющейся за счет адсорбации наночастиц из раствора на поверхности резервуара. Замеры оптической плотности раствора производят в течение указанного периода времени через два часа в течение первых 10 ч, а далее через 4 ч. Изменение содержания наноструктурных частиц серебра в водно-органическом растворе за счет их адсорбации на поверхности резервуара измеряют по уменьшению оптической плотности при длине волны 420-440 нм. После уменьшения ее на определенную величину в результате адсорбации наноструктурных частиц серебра, например при уменьшении оптической плотности на 50-60% после выдерживания раствора в резервуаре в течение 48 ч, резервуар освобождают от раствора, промывают резервуар при комнатной температуре последовательно два раза углеводородом, водно-спиртовым раствором (1:1) и дистиллированной водой в течение 30 мин. После этого производят оценку эффективности бактерицидного действия поверхности резервуара путем внесения в него взвеси бактерий в водопроводной воде. В качестве бактерий используют Escherichia coli АТСС 25922 или бактерии Legionella pneumophila.

Для этого в резервуар, поверхность которого была обработана раствором наноструктурных частиц серебра, и в резервуар, поверхность которого не была обработана раствором наноструктурных частиц серебра, вносят в выбранной концентрации взвесь указанных бактерий в водопроводной воде, отбирают пробы воды из каждого резервуара и делают посевы на отдельные чашки Петри с питательной средой, подсчитывают число жизнеспособных бактериальных клеток на единицу объема микробной взвеси в каждом резервуаре и устанавливают (см. табл. 1), что число жизнеспособных клеток в резервуаре, поверхность которого была обработана раствором наноструктурных частиц серебра для бактерий Е.соli (при начальной концентрации 10⁷ кл. /мл) снижается сразу после внесения взвеси бактерий в резервуар на 1,5 порядка, через 30 мин - на 2,5 порядка, через 1 и 2 ч - на 4 и 5 порядков соответственно; для бактерий L. pneumophila Филадельфия 1 при начальной концентрации 10⁸ кл./мл число жизнеспособных бактерий снижается после внесения в резервуар сразу на 1 порядок, через 30 мин - 2 порядка, через 1 и 2 ч - на 4 и 5 порядков соответственно, через 3 ч бактерии в резервуаре полностью погибают; в резервуаре, поверхность которого не была обработана наночастицами серебра, начальная концентрация бактерий cохраняется постоянной в течение 4-х ч.

При использовании описанного способа в резервуар с водно-органическим раствором наночастиц металлов помещают образцы из различных материалов (керамику, нержавеющую сталь, фарфор и др.), выдерживают их в течение определенного времени (не менее 48 ч) при температуре 16-22^oС, определяют спектрофотометрически количество адсорбированных наноструктурных частиц, которые могут быть получены из различных металлов, вынимают из раствора образцы материалов с поверхностью, модифицированной наноструктурными частицами металла, промывают их так же, как поверхность резервуара, и затем помещают образцы в стеклянную емкость с инфицированной водой (взвесь бактерий Е. Coli) и определяют бактерицидное действие модифицированной поверхности образцов; или в резервуар с водно-органическим раствором наночастиц металла помещают адсорбирующие элементы из окиси алюминия, окиси титана, силикагеля и др., выдерживают их в течение определенного времени (не менее 48 ч) при температуре 16-20^oС, определяют спектрофотометрически количество адсорбированных наноструктурных частиц металлов по изменению оптической плотности при длине волны, отвечающей максимуму полосы поглощения этих частиц, вынимают из раствора элементы с поверхностью, модифицированной наноструктурными частицами металлов, и определяют их каталитическую активность.

Способ модифицирования поверхности состоит в том, что заполняют резервуар модифицирующим составом, представляющим собой водно-органический раствор наноструктурных частиц серебра и выдерживают раствор в резервуаре в течение определенного времени. При этом периодически производят спектрофотометрическое измерение оптической плотности раствора, изменяющейся со временем за счет адсорбции наноструктурных частиц серебра из раствора на поверхности резервуара из стали, керамики, полимерного материала, фарфора, фаянса, а раствор выдерживают в резервуаре в течение 40-50 ч при температуре 16-20^oС и после достижения заданной величины оптической плотности раствора освобождают резервуар от раствора, последовательно промывают резервуар при комнатной температуре два раза углеводородом, водно-спиртовым раствором (1:1) и дистиллированной водой в течение 30 мин. Способ повышает эффективность бактерицидного действия на клетки бактерий поверхности резервуара, модифицированной наночастицами серебра. 1 табл.

Способ модифицирования поверхности твердого тела, включающий заполнение резервуара водно-органическим раствором наноструктурных частиц серебра, выдерживание раствора в резервуаре в течение определенного времени при температуре 16-20^oС, периодические замеры оптической плотности раствора посредством спектрофотометра, освобождение резервуара от раствора после достижения заданной величины оптической плотности, промывку модифицированной поверхности при комнатной температуре, отличающийся тем, что выдерживание раствора в резервуаре осуществляют в течение 40-50 ч, а промывку осуществляют два раза углеводородом, водно-спиртовым раствором (1: 1) и дистиллированной водой в течение 30 мин, процесс промывки осуществляют в резервуарах, поверхность модифицирования которых выполнена из стали, керамики, фарфора, фаянса, полимерного материала.