ОБЕЗЗАРАЖИВАЮЩИЙ ТВЕРДЫЙ СОСТАВ Российский патент 2006 года по МПК C02F1/50 A61L2/23 C02F103/04 

Изобретение относится к обеззараживанию воды, в частности к обеззараживанию воды, предназначенной для питья, приготовления пищи, воды плавательных бассейнов, дезинфекции емкостей для хранения воды, санитарно-технического оборудования, инвентаря, уборочного материала.

Проблема обеззараживания воды насчитывает многие десятилетия. Для решения ее предложено много способов, среди которых первое место занимает обработка зараженной воды хлором и соединениями, содержащими активный хлор. В ближайшей перспективе ожидать серьезных альтернатив хлорированию, наиболее дешевому, надежному и распространенному методу обеззараживания воды, не приходится.

Известен препарат для обеззараживания и очистки воды на основе оксихлорида алюминия и хлорида алюминия, который кроме силикатной компоненты содержит еще и дезинфектант - гипохлорит натрия [1]. К основным недостаткам его относится то, что он может использоваться только в виде жидкой композиции и содержит хлорид алюминия, не выпадающий в осадок в отличие от оксихлорида, вследствие чего не может применяться для очистки питьевой воды, так как предельно допустимая концентрация ионов алюминия в питьевой воде равна 0,5 мг/л.

Известно также средство для обеззараживания питьевых и сточных вод, которое может быть использовано для хлорирования водопроводной, колодезной, озерной, речной и другой воды, требующей обеззараживания в отношении бактерий и вирусов по эпидпоказаниям [2]. Средство содержит активный обеззараживающий компонент в виде смеси гипохлорита кальция и йодида калия и наполнители - формообразователи в виде хлорида натрия и желатина.

Недостатками этого средства является как сложный и длительный процесс изготовления таблеток, включающий 9 отдельных стадий при переходе от растворов к таблетированию, так и низкая эффективность обеззараживания воды: таблетка массой 0,4 г, содержащая 4% гипохлорита кальция и 0,4% йодида калия обеззараживает 1 литр воды, зараженной на уровне всего 15 м.т./дм³, только через 30 минут после растворения дезинфицирующей таблетки.

Кроме того, йод, вытесняемый из йодида калия хлором, придает воде неприятный металлический привкус и специфический запах.

Одним из аналогов предлагаемого обеззараживающего твердого состава является твердый состав для обеззараживания и очистки воды на основе хлорсодержащего дезинфектанта и коагулянта - соединения металла, имеющего трехвалентный ион, в форме единой дозированной упаковки для обработки относительно малых предварительно определенных объемов воды. В качестве дезинфектанта состав содержит натриевую соль дихлоризоциануровой кислоты, а в качестве соединения металла с трехвалентным катионом - твердый неорганический полимер, полигидрооксихлорид алюминия. Кроме того, состав может включать хлорид натрия для ускорения коагуляции и агрегирования образующихся хлопьев осадка с целью уменьшения его объема и облегчения удаление осадка фильтрованием с получением чистой воды, пригодной для употребления, а также бикарбонат натрия для более быстрой деструкции таблетки [3]. Этот таблетированный препарат имеет высокую эффективность при обеззараживании и очистке воды: он в течение 30-60 минут обеззараживает воду, зараженную болезнетворными микроорганизмами на уровне 10⁵-10⁶ м.т./дм³ при мутности до 220 мг/дм³ и цветности до 80 градусов.

Недостатком этого препарата является то, что вследствие наличия в его составе коагулянта, образующего при растворении в воде осадок в виде крупных хлопьев, он может применяться для обеззараживания и очистки осветленных немутных вод (водопроводной, артезианской и т.п.) только с последующей фильтрацией воды после обработки ее препаратом.

Близким к предлагаемому обеззараживающему твердому составу является дезинфицирующее средство "Акватабс 17" (таблетки) фирмы "Медентек Лтд", Ирландия, предназначенное для обеззараживания питьевой воды, содержащей бактерии и вирусы [4]. В качестве дезинфектанта таблетки содержат дихлоризоцианурат натрия, в качестве кислотно-щелочной составляющей - адипиновую кислоту и бикарбонат натрия, в качестве наполнителя и связующего - сульфат натрия. Недостатком этого препарата является высокое содержание в таблетках адипиновой кислоты и ее производных, относящихся согласно СанПиН 2.1.4.1074-01 к вредным веществам по санитарно-токсикологическому признаку, при этом предельно допустимая концентрация, которая определена СанПиН 2.1.4.1074-01 равной 1 мг/л, превышается более чем в 14 раз. Содержащийся в составе таблеток сульфат натрия также ухудшает потребительские качества питьевой воды.

Наиболее близким аналогом предлагаемого обеззараживающего твердого состава является изобретение, в котором предлагаются для дезинфекции хлорированные шипучие таблетки [5]. Шипучие хлорные композиции для изготовления таблеток содержат 15-70% производных хлоризоциануровой кислоты, которыми могут быть дихлоризоцианурат натрия, дигидрат дихлоризоцианурата натрия, трихлоризоциануровая кислота и дихлоризоцианурат калия, 15-40% бикарбоната натрия, 10-35% органических кислот, таких как адипиновая, винная (виноградная), лимонная и янтарная кислоты и 5-10% вспомогательных средств (смазки для выталкивания таблеток при прессовании), которыми являются, например, борная кислота, бензоат натрия, стеараты и кремниевые кислоты.

Получаемые при прессовании этих смесей таблетки применяются для дезинфекции почв и в санитарных целях. Недостатком этих таблеток являются очень большие концентрации входящих в их рецептуру компонентов, в особенности смазок, вредных для здоровья человека. Ввиду их токсичности эти таблетки не могут применяться для обеззараживания питьевой воды и воды для приготовления пищи.

Задачей предлагаемого изобретения является создание обеззараживающего средства, обеспечивающего эффективное обеззараживание воды, увеличение безопасности его применения, ускорение процесса обеззараживания и улучшение потребительских качеств обеззараженной питьевой воды.

Эта задача может быть решена применением предложенного обеззараживающего твердого состава на основе хлорсодержащего дезинфектанта, компонента, уменьшающего токсичность препарата, и компонента, при добавке которого проявляется синергетический эффект, увеличивающий обеззараживающее действие композиции, в форме единой дозированной упаковки для обработки заданных предварительно определенных объемов воды.

В качестве дезинфектанта состав содержит дигидрат натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты, в качестве компонента, уменьшающего токсичность хлорсодержащего препарата, - янтарную кислоту, и качестве компонента, при добавке которого проявляется синергетический эффект, увеличивающий обеззараживающее действие композиции, хлорид натрия.

Янтарная кислота не относится к вредным веществам. Она вырабатывается организмом человека (входит в цикл Кребса) и содержится в ряде продуктов питания человека. При изучении янтарной кислоты было установлено [6], что она является естественным, абсолютно нетоксичным и ненакапливающимся веществом. Более того, многочисленные опыты показали, что янтарная кислота предупреждает токсическое действие химических веществ, в том числе галометанов, которые являются канцерогенами и могут образовываться при обработке воды хлором. Ввиду этого перспективно ее использование в препаратах в качестве детоксирующего средства. Янтарная кислота оказывает нормализующее влияние на деятельность сердца, почек, нервной системы при патологии, мышц при интенсивных нагрузках, усиливает биохимические и физиологические восстановительные процессы в организме человека. Она используется в пищевой промышленности в качестве пищевой добавки.

Хлорид натрия является не только пищевым продуктом и консервантом, в малых количествах он стимулирует жизнедеятельность всех живых организмов. Изотонический раствор хлорида натрия является кровезаменителем, препаратом, обладающим лечебными свойствами, характерными для цельной крови. Он применяется в медицине с целью нормализации водного и электролитного баланса, а также с целью дезинтоксикации организма [7]. Все минеральные воды, которые обладают лечебными свойствами, содержат хлорид натрия в концентрации до 3 г/л.

В предлагаемом обеззараживающем твердом составе хлорид натрия используется в виде пищевого продукта - поваренной соли.

Предлагаемый обеззараживающий твердый состав содержит дигидрат натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты, янтарную кислоту и хлорид натрия в следующих количествах (в массовых частях):

дигидрат натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты3-250янтарная кислота5-100хлорид натрия3-50

Кроме того, состав может дополнительно содержать двууглекислый натрий в количестве 10-250 массовых частей.

Мы установили, что хлорид натрия является активным компонентом, влияющим на эффективность препарата. При введении его в композицию дигидрата натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты и янтарной кислоты уменьшается время обеззараживания воды, зараженной болезнетворными микроорганизмами.

На воздухе во влажной атмосфере дигидрат натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты, разлагаясь, выделяет активный хлор.

При наличии хлорида натрия в водном растворе происходит интенсивное газовыделение таблеток предположительно по следующей реакции:

С₃N₃О₃Cl₂Na·2Н₂O+2NaCl+Н₂O→С₃Н₃О₃Н₃+3NaOH+2Cl₂↑

Присутствие в растворе отрицательных хлор-ионов (Cl^-) вдвое увеличивает образование газообразного хлора. Так как хлор является сильным окислителем, при этом снижается рН обрабатываемой воды. Болезнетворные микроорганизмы быстрее погибают в кислой среде. Возникающий синергетический эффект увеличивает обеззараживающее действие композиции. Данные, подтверждающие наличие синергетического эффекта с общим положительным показателем, приведены в примерах 1-4.

Следует заметить, что увеличение количества ионов натрия в обеззараженной воде нейтрализует янтарную кислоту, улучшая потребительские качества питьевой воды, и делает ее более безопасной для людей, страдающих желудочно-кишечными заболеваниями (гастриты, язвенная болезнь и др.).

Предлагаемый обеззараживающий твердый состав может использоваться как в виде порошка, так и в форме таблеток.

При изготовлении препарата в виде таблеток наряду с дигидратом натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты, янтарной кислотой и хлоридом натрия предлагаемый обеззараживающий твердый состав может содержать двууглекислый натрий в количестве 10-250 массовых частей для обеспечения более быстрой распадаемости таблеток.

Для получения композиции заданного состава указанные компоненты в твердом виде подвергают помолу в соответствующих пропорциях, перемешивают для получения однородной массы в виде порошка, таблетируют, если это необходимо, и герметично упаковывают, чтобы сохранить препарат сухим. Необходимая доза препарата может меняться в зависимости от состава препарата, природы, уровня заражения и количества воды, подлежащей обеззараживанию.

Предпочтительно для обеззараживания заданного количества воды использовать таблетки или порошки массой 40-500 мг, содержащие 3-250 мг дигидрата натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты, 5-100 мг янтарной кислоты, 3-50 мг хлорида натрия и 10-250 мг двууглекислого натрия.

Предлагаемый обеззараживающий твердый состав, содержащий дигидрат натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты и янтарную кислоту, отличается от известного аналога тем, что он дополнительно содержит хлорид натрия при следующем содержании компонентов (в массовых частях):

дигидрат натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты3-250янтарная кислота5-100хлорид натрия3-50.

Кроме того, предлагаемый обеззараживающий твердый состав отличается тем, что он может при использовании его в виде таблеток дополнительно содержать двууглекислый натрий в количестве 10-250 массовых частей.

Двууглекислый натрий, разлагающийся в растворе с выделением углекислого газа, способствует быстрому распаду таблетки в воде и диспергированию в ней композиции. В предлагаемом обеззараживающем твердом составе двууглекислый натрий используется в виде пищевой соды.

Следующие примеры иллюстрируют возможность и целесообразность использования предлагаемого обеззараживающего твердого состава.

Пример 1. Водопроводную воду, искусственно зараженную колифагом MS 2, в количестве 1 л обработали таблеткой предлагаемого препарата массой 60 мг следующего состава

дигидрат натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты - 40 мг,

янтарная кислота - 20 мг.

Пример 2. Водопроводную воду, искусственно зараженную колифагом MS 2, в количестве 1 л обработали таблеткой предлагаемого препарата массой 100 мг следующего состава:

дигидрат натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты - 40 мг,

янтарная кислота - 20 мг,

хлорид натрия - 40 мг.

Температура, °СМикробиологические показатели воды (индекс колифага MS 2, БОЕ/дм³) До зараженияПосле зараженияЭкспозиция в растворе препарата  3 мин5 мин10 мин2101,2·10⁵16±1003,501,0·10⁵53±26±20

Пример 3. Водопроводную воду, искусственно зараженную кишечной палочкой (E.Coli), в количестве 10 л обработали таблеткой предлагаемого препарата массой 350 мг следующего состава:

дигидрат натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты - 250 мг,

янтарная кислота - 100 мг.

Температура, °СМикробиологические показатели воды (индекс E.Coli, КОЕ/дм³) До зараженияПосле зараженияЭкспозиция в растворе препарата  3 мин5 мин10 мин1808·10⁵19±3003,508·10⁵76±433±20

Пример 4. Водопроводную воду, искусственно зараженную кишечной палочкой (E.Coli), в количестве 10 л обработали таблеткой предлагаемого препарата массой 400 мг следующего состава:

дигидрат натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты - 250 мг,

янтарная кислота - 100 мг,

хлорид натрия - 50 мг.

Температура, °СМикробиологические показатели воды (индекс E.Coli, КОЕ/дм³) До зараженияПосле зараженияЭкспозиция в растворе препарата  3 мин5 мин10 мин2108·10⁵8±2003,508·10⁵42±321±30

Эти примеры подтверждают наличие синергетического эффекта при изменениях концентраций компонентов препарата, температуры, уровня заражения и вида болезнетворных организмов.

Пример 5. Водопроводную воду, искусственно зараженную кишечной палочкой (Е.Coli), в количестве 1 л обработали таблеткой предлагаемого препарата массой 25 мг следующего состава:

дигидрат натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты - 3 мг,

янтарная кислота - 5 мг,

хлорид натрия - 3 мг,

двууглекислый натрий - 14 мг.

Температура, °СМикробиологические показатели воды (индекс E.Coli, КОЕ/дм³) До зараженияПосле зараженияЭкспозиция в растворе препарата  3 мин5 мин10 мин2101,1·10⁶58±211±203,501,1·10⁶162±447±30

Содержание в препарате дигидрата натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты в концентрации ниже 3 мг (1,66 мг активного хлора) оказывается мало эффективным при обеззараживании воды, содержащей бактерии и вирусы в больших концентрациях. Такие низкие концентрации хлора обычно применяются для небольших объемов воды с невысоким уровнем заражения при индивидуальном потреблении воды. Таблетки препарата, содержащие дезинфектант в пределах 200-250 мг (110-140 мг активного хлора), удобно использовать при хранении воды в крупных емкостях или при групповом использовании обеззараженной воды. Кроме того, такие концентрации достаточны для уничтожения в малых объемах воды некоторых видов спор, более устойчивых, чем бактерии и вирусы.

В зависимости от объемов зараженной воды, уровня заражения и вида болезнетворных микроорганизмов можно легко варьировать концентрацию дезинфектанта путем введения в обеззараживаемую воду необходимого количества таблеток предлагаемого обеззараживающего твердого состава, обеспечивая безопасность потребителей воды, обеззараженной хлором.

Все компоненты предлагаемого твердого обеззараживающего состава, кроме дезинфектанта, не относятся к вредным веществам: янтарная кислота и ее соль используются в качестве пищевой добавки, хлорид натрия (поваренная соль) и двууглекислый натрий (сода пищевая) широко применяются в пищевой промышленности и при приготовления пищи в быту.

По сравнению с близким аналогом, шипучими хлорными таблетками, предложенный обеззараживающий твердый состав имеет следующие преимущества:

- благодаря синергетическому эффекту увеличивает обеззараживающее действие композиции;

- менее токсичен;

- способствует улучшению потребительских качеств обеззараженной воды;

- может применяться для обеззараживания питьевой воды и воды для приготовления пищи, а также для хранения питьевой воды.

Предлагаемый обеззараживающий твердый состав может применяться в виде порошка или таблеток при индивидуальном и групповом пользовании людьми, потребляющими воду из поверхностных водных источников в полевых условиях, в населенных пунктах, не имеющих централизованных систем водоподготовки и водоснабжения, при авариях систем водоснабжения, в чрезвычайных ситуациях и при стихийных бедствиях, приводящих к заражению используемой потребителями воды. Предлагаемый обеззараживающий твердый состав может использоваться также для обеззараживания емкостей для хранения воды, обеззараживания воды плавательных бассейнов, дезинфекции санитарно-технического оборудования, инвентаря, уборочного материала в лечебно-профилактических учреждениях.

Источники информации

1. Патент ФРГ №3341757, опубл. 30.05.1987 г.

2. Патент РФ №2205155, опубл. 27.05.2003 г.

3. Патент РФ №2106311, от 10.03.1998 г.

4. Инструкция по обеззараживанию индивидуальных запасов питьевой воды дезинфицирующим средством «Акватабс» (таблетки) фирмы «Медентек Лтд», Ирландия, НИИ Дезинфектологии Минздрава России, М., 2001 г.

5. Патент Франции №2575637 от 11.07.1986 г.

6. Терапевтическое действие янтарной кислоты. Сб. под ред. проф. М.Н.Кондрашовой, Научный центр биологических исследований института биологической физики АН СССР, Пущино, 1976 г.

7. Малая медицинская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, т.4, 1966 г., стр.837.

Изобретение относится к обеззараживанию воды, в частности воды, предназначенной для питья, воды плавательных бассейнов, дезинфекции емкостей для хранения воды, санитарно-технического оборудования и инвентаря. Твердый состав для обеззараживания воды содержит дигидрат натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты в количестве 3-250 мас.ч., янтарную кислоту в количестве 5-100 мас.ч. и хлорид натрия в количестве 3-50 мас.ч., а также дополнительно может содержать двууглекислый натрий в количестве 10-250 мас.ч. Указанный твердый состав обеспечивает по сравнению с аналогами более эффективное обеззараживание воды, он менее токсичен, ускоряет процесс обеззараживания и способствует улучшению потребительских качеств обеззараженной питьевой воды. 1 з.п. ф-лы.

1. Обеззараживающий твердый состав, содержащий дигидрат натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты и янтарную кислоту, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хлорид натрия при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

Дигидрат натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты3-250Янтарная кислота5-100Хлорид натрия3-50