ПОЛИФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ПЕННАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ КОМПЛЕКСНОЙ СПЕЦИАЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ, ОБЪЕМОВ И ОБЪЕКТОВ ОТ ОПАСНЫХ АГЕНТОВ И ВЕЩЕСТВ Российский патент 2006 года по МПК A61L2/16 A61L2/22 A01N25/16 A01N33/12 A62D3/00 G21F9/12 

Область техники

Изобретение относится к средствам и способам комплексной дегазации, дезинфекции, дезинсекции, дезактивации и экранирования участков и объемов, где выявлено или предполагается наличие сильнодействующих ядовитых веществ (СДЯВ), отравляющих веществ (ОВ), химического оружия (ХО), патогенных микроорганизмов (МО), токсичных продуктов (ТП) их жизнедеятельности, насекомых, включая переносчиков возбудителей заболеваний человека и животных, радиоактивных веществ (РВ), а также для тушения возгорания огнеопасных жидкостей или предотвращения возгорания разливов легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ).

Изобретение может быть использовано при ликвидации последствий применения оружия массового поражения (ОМП), ликвидации последствий техногенных аварий и чрезвычайных ситуаций (ЧС), при тушении и предотвращении возгораний, путем обработки территорий, площадей или объемов, зараженных токсичными химическими, биологическими, радиоактивными веществами или в случае разливов воспламеняющихся жидкостей, с целью:

- разрушения токсичных химических веществ (дегазации);

- дезинфекции;

- дезинсекции;

- дезактивации;

- экранирования источника потенциальной опасности от атмосферы и исключения его распространения в окружающую среду;

- экранирования ЛВЖ от контакта с воздухом;

- пылеудаления, в том числе токсичной пыли.

Изобретение обеспечивает выполнение любой из указанной цели или любой их комбинации. В этой связи, под термином "дегазация, дезинфекция, дезинсекция, дезактивация и экранирование" подразумевается комплексное выполнение любой задачи или любой комбинации задач, указанных выше, и охватываются термином "спецобработка" или "специальная обработка", принятым в данной области.

Изобретение может быть использовано как в случае установления факта заражения или разлива, т.е. при ликвидации последствий, так и в случае подозрения на такое заражение или разлив, поскольку как применяемое средство, так и продукты его распада не являются токсичными.

Уровень техники

Известны многие вещества, используемые для дегазации, дезинфекции, дезинсекции, дезактивации и экранирования. Однако эти вещества используются, как правило, для решения преимущественно одной задачи. Известны некоторые вещества, позволяющие решать комплекс из двух задач, например проведение дегазации и дезинфекции, дезинфекции и дезинсекции, или дезактивации и тушения. Например, хлорамины, перекисные соединения, щелочи и т.п., применяются как комплексное средство при дегазации и дезинфекции. При дезинфекции и дезинсекции используется газообразный хлор или формалин. Для частичной дегазации и дезактивации, т.е. для удаления токсичных и радиоактивных веществ с поверхности известно использование поверхностно-активных веществ. Растворы поверхностно-активных веществ используются при тушении площадных возгораний и для предотвращения опасности возгорания разливов ЛВЖ.

Однако до настоящего времени не было известно вещества, на основе которого можно было бы создать композицию для решения любой из задач, связанной с потенциальной химической, биологической, радиационной и пожарной опасностью или для экранирования источника опасности, или для решения нескольких из них в любом произвольном наборе.

Это связано с тем, что в данной области традиционно и преимущественно применялись жидкости или растворы, содержащие действующее вещество или комплекс веществ, которые взаимодействовали и нейтрализовывали опасный агент. Затем эта жидкость с продуктами нейтрализации удалялась с обрабатываемой поверхности с той или иной степенью полноты. В случае тушения или предотвращения возгорания жидкости сохранялась на поверхностях до момента создания условий, исключающих горение или возгорание.

Таким образом, комплекс противоречивых требований исключал возможность создания универсальных препаратов и средств, пригодных для комплексного применения в качестве средства спецобработки в случае ЧС, техногенных аварий или применения оружия массового поражения.

Кроме того, при ЧС или опасности его возникновения имеет место фактор неопределенности в источнике опасности. То есть при подозрении на ЧС имеет место некоторый промежуток времени, когда еще достоверно не идентифицирован источник опасности, его вид и масштабы, а также нет прогноза ближайшей опасности и отдаленных последствий ЧС. При этом не исключается ошибка принятия решения по ликвидации предполагаемого очага, при действительном отсутствии опасности для людей или окружающей среды. В этой связи возникает дополнительное требование по минимизации ущерба в случае ликвидации предполагаемого очага, при его фактическом отсутствии.

Авторами настоящего изобретения предложено использование в качестве активного агента, обеспечивающего комплексность действия, в частности для дегазации, дезинфекции, дезинсекции, дезактивации и экранирования, четвертичного аммониевого соединения, такого как клатрат дидецилметиламмонийгалогенида с карбамидом, при этом композиция на основе этого активного вещества применяется в виде пены.

Клатраты дидецилдиметиламмонийгалогенида с карбамидом (КДГК) наиболее известны в виде хлоридов, бромидов, иодидов и фторидов. Они представляют собой кристаллический порошок без запаха. Указанные клатраты обладают поверхностно-активными свойствами.

Наиболее характерным представителем этой группы соединений, который выпускается в промышленном масштабе, является клатрат дидецилдиметиламмонийбромида с карбамидом.

КДГК являются признанными бактерицидами (см., например, RU 2214837, 2003 г.; RU 2095086, 1997 г.).

Однако наличие у этих соединений хороших поверхностно-активных свойств позволило рассмотреть эти соединения как потенциальные активные агенты для создания пенных композиций комплексного действия.

В уровне техники известны воздушно-механические пены, которые применяются в пожаротушении, при локализации проливов нефти. Эти пены образуются за счет поверхностно-активных веществ (ПАВ), которые вводятся в пенообразующие композиции. Однако для достижения функциональности назначения пенных композиций в них помимо ПАВ входят действующие вещества, обеспечивающие решение конкретной задачи. Например, в пены для локализации разливов нефти вводят адсорбенты (абсорбенты), при тушении пожаров "активным компонентом" пенной композиции является вода, которая обеспечивает снижение температуры и изоляцию пламени за счет парообразования.

Целью настоящего изобретения явилось создание полифункциональной композиции и средств ее применения для дегазации, дезинфекции, дезинсекции, дезактивации и экранирования поверхностей и площадей, где присутствует или предполагается наличие опасного агента (агентов) или вещества (веществ).

Раскрытие изобретения

Авторами настоящего изобретения предложено применение клатрата дидецилдиметиламмонийгалогенида с карбамидом (КДГК) в составе композиций в качестве активного вещества. Использование КДГК обеспечивает комплексность действия пенных композиций, а именно дегазацию, дезинфекцию, дезинсекцию, дезактивацию и экранирование, при этом КДГК является как действующим (активным) веществом с полифункциональными свойствами, так и пенообразователем.

Жидкая полифункциональная композиция на основе КДГК содержит до 5% по массе КДГК. Преимущественно, но не обязательно, КДГК представляет собой клатрат дидецилдиметиламмонийбромида с карбамидом.

Композиция может необязательно содержать дополнительные вспомогательные компоненты. К таким компонентам относятся загустители, красители, окислители, дополнительные поверхностно-активные вещества (ПАВ), совместимые с ЧАС, сорастворители КДГК, а также вещества, регулирующие физико-химические показатели пены, в количестве до 6% по массе от исходного раствора композиции.

Использование антифриза, например высших спиртов, глицерина, этиленгликоля и т.п., обеспечивает применение композиции при отрицательных температурах. Кроме того, эти вещества могут выполнять функции экстрактантов для соединений-контаминантов, плохо растворимых в воде.

Поливиниловый спирт, карбоксиметилцеллюлоза, метил- или этилцеллюлоза, поливинилпирролидон, поливинилацетат, жидкое стекло и т.п. могут использоваться как загустители для повышения вязкости раствора и, следовательно, времени полужизни пены. Кроме того, загустители повышают адгезионные свойства пены, способствуя улучшению связывания ее с обрабатываемой поверхностью и более длительному нахождению пены на ней в неблагоприятных условиях.

Красители могут быть добавлены для улучшения визуализации слоя пены. Красители могут быть флуоресцирующими, например, как родамин, флуоресцеин и т.п. для обеспечения визуализации слоя пены в темное время суток.

Окислители, такие как перекись водорода, или соединения, которые при растворении в воде выделяют активный кислород или галоген, например хлор, существенно не влияя на физические показатели пены, обеспечивают повышение ее дегазирующей, дезинфицирующей или дезинсекционной активности.

Дополнительные ПАВ, совместимые с ЧАС, могут вводиться в состав композиции для увеличения стойкости пены, регулирования размера пузырьков, толщины пленки жидкости между пузырьками. Концентрация дополнительного ПАВ в композиции может достигать значения до 6% по массе в зависимости от значения критической концентрации мицеллообразования (ККМ) для этого ПАВ. При этом верхняя граница концентрации ПАВ, как правило, может не превышать его значения ККМ. К совместимым ПАВ относятся неионогенные ПАВ, катионные ПАВ или слабокатионные ПАВ.

Композиция применяется в виде пены с кратностью от 30 до 1000. Кратность пены - это отношение объема пены к объему исходного раствора. Значение кратности пены, варьирующей в интервале от 40 до 200, является оптимальной, но не обязательной. Кратность воздушно-механических пен устанавливается, как правило, режимом диспергирования и/или концентрацией диспергируемой композиции. Значение кратности пены может регулироваться в зависимости от решаемых задач и требований к получаемой пене.

Высокократные пены, с кратностью более 100, иногда называют "сухими" пенами, поскольку содержат малый объем жидкости на единицу объема пены. В таких пенах жидкие пленки имеют малую толщину, что затрудняет втягивание частиц внутрь пены, а время полужизни существенно уменьшено.

Пены низкой кратности (мене 30) содержат большее количество жидкости на единицу объема, и толщина пленки жидкости, ограничивающей пузырьки, более высокая. В процессе синерезиса таких пен имеет место более интенсивное оседание инородных частиц, первоначально поглощенных пеной, обратно на поверхность.

Пены средней кратности имеют оптимальные показатели по параметрам устойчивости (время полужизни пены), способности отрывать инородные частицы от поверхности, на которую наносится пена, и удерживать их в пленке жидкости между пузырьками газа при синерезисе пены.

Пенная композиция представляет собой дисперсную систему, состоящую из ячеек, в которой дисперсионной средой является раствор, а дисперсной фазой - газ. В случае, если пена образована воздушно-механическим способом, газом является воздух. В этом случае пена может быть получена с использованием различных известных пеногенераторов, таких как пеногенераторов барботажного типа, центробежного типа, воздушно-пенных стволов, генераторов сетчатого типа и т.п. Пена может содержать в качестве дисперсной фазы газ, отличный от воздуха, например углекислый газ, азот и т.п. газы, используемые как выталкивающие газы в пеногенераторах баллонного типа, где раствор выталкивается под действием газа и, необязательно, дополнительно смешиваясь с воздухом, образует пену.

Механизм действия пенной композиции КДГК при нанесении ее на поверхность вкратце описывается следующим образом.

На первом этапе формируется первоначальная устойчивая система, когда происходит смачивание поверхности, на которую наносится пена, и поверхность изолируется от окружающей атмосферы. В это время осуществляется переход загрязнителей в слой пены и их растворение. В случае если частицы не растворимы в жидкой композиции, то происходит отрыв частиц от поверхности и втягивание их в слой пены. Если загрязнитель (контаминант) присутствует в виде пленки, то происходит ее разрушение и загрязнитель в виде коллоида или суспензии втягивается в слой пены.

Далее за счет синерезиса пена начинает разрушаться, высота слоя, который отделяет и изолирует обработанную поверхность от атмосферы, уменьшается. Толщина стенок между пузырьками увеличивается, частицы начинают более интенсивно перемещаться в пленке жидкости под действием знакопеременных сил, при этом массообмен, включая массообмен на молекулярном уровне, увеличивается.

Со временем слой пены полностью разрушается и на обработанной поверхности остается только неиспаряющаяся часть композиции в виде пленки. При этом частицы, которые были втянуты в слой пены, и продукты их распада, если они не растворяются в жидкой фазе композиции, оказываются покрытыми тонким слоем КДГК, дополнительными компонентами пенной композиции, если они присутствуют в композиции.

Поскольку композиция на основе КДГК обладает высокими смачивающими свойствами, то при нанесении пены имеет место смачивание поверхности, на которую наносится пена. В случае, если пена наносится на открытую почву, сухую кирпичную кладку, бетон или порошкообразный цемент, глубина смачивания составляет несколько сантиметров.

Пенные покрытия имеют хорошую адгезию к поверхностям объектов окружающей среды и к лакокрасочным покрытиям, обладают устойчивостью на вертикальных и наклонных поверхностях (в том числе и с отрицательным углом наклона).

Пена, полученная из композиции по настоящему изобретению, преимущественно имеет размер пузырьков от 0,5 до 1,5 мм, которые составляют в момент генерации пены большую часть (по объему) пены.

Оптимальная толщина слоя пены над обрабатываемой поверхностью составляет не менее 10 см, при этом время полураспада пены, по критерию истечения из нее жидкости, составляет от 10 до 30 минут, при времени полного распада пены (т.е. до момента появления зон или участков поверхности без визуально определяемой пены) не менее 3 часов.

Нанесение пены требуемым слоем, т.е. толщиной не менее 10 сантиметров, может быть осуществлено однократно или путем повторных нанесений дополнительных слоев, для поддержания требуемой толщины слоя и/или времени существования пены. Повторное нанесение пены целесообразно осуществлять при применении композиции в неблагоприятных условиях, которые способствуют более быстрому разрушению пены.

При нанесении пены на водную поверхность время жизни пены несколько уменьшается, но незначительно. Время жизни пены в этом случае достаточно для того, чтобы успела пройти реакция нейтрализации токсичного вещества или агента, находящегося на водной поверхности. В случае необходимости может быть осуществлено нанесение дополнительного слоя пены до момента ее разрушения.

Нанесение пены осуществляется с помощью различных пеногенераторов, таких как пеногенераторов барботажного типа, центробежного типа, воздушно-пенных стволов, генераторов сетчатого типа и т.п. Пена может содержать в качестве дисперсной фазы газ, отличный от воздуха, например углекислый газ, азот и т.п. газы, используемые как выталкивающие газы в пеногенераторах баллонного типа, где раствор выталкивается под действием газа и, необязательно, дополнительно смешиваясь с воздухом, образует пену. В частности, может быть использован пеногенератор баллонного типа, где применяется выталкивающий газ, растворяющийся под давлением в жидкой композиции. Таким газом может быть углекислый газ в случае водных композиций или фреоны в случае использования в качестве растворителя водно-органических растворов или суспензий.

При необходимости слой пены может быть быстро разрушен путем нанесения на нее веществ-пеногасителей, например цемента, гипса и т.п. неорганических связующих, в результате чего образуется твердеющая масса, которая может быть оперативно удалена и вывезена для дальнейшей утилизации. В качестве веществ, разрушающих пену, образованную из композиции по настоящему изобретению, могут быть использованы традиционные кремнеорганические пеногасители, такие как полиметилсилоксаны или полиметилсилоксаны в смеси с диоксидом кремния, причем последний может быть в форме, способствующей адсорбции продуктов деструкции. В качестве пеногасителей могут быть применены низшие спирты и кетоны.

Одно из достоинств применения пен по изобретению состоит в том, что пена, нанесенная на поверхность, изолирует ее от окружающей атмосферы. Загрязнитель (контаминант) переходит в слой пены и может в ней растворяться. Если контаминант в слое пены не разрушен по тем или иным причинам, например из-за ограничения или недостаточности времени для разрушения или нейтрализации, в частности для сокращения времени ликвидации последствий, то на слой пены, в которую уже втянут контаминант, может быть дополнительно нанесена композиция или препарат, содержащий другой агент, более эффективно деструктирующий данный контаминант. Например, если контаминантом оказываются споровые формы микроорганизмов, для эффективной дезинфекции которых с помощью пены по изобретению требуется время около 3 часов при нормальных климатических условиях, то в случае быстрого установления факта наличия спор на слой пены, в которую уже втянуты споры с обрабатываемой поверхности, может быть нанесен другой дезинфектант, например композиция, содержащая формалин, который в данном случае обеспечит еще более эффективное разрушение спор. Аналогичным примером служит вариант, когда пена наносится на поверхность, зараженную ипритом, который слабо гидролизуется до малотоксичных продуктов в пене с практически нейтральным значением рН. Иприт, экстрагированный в слой пены, может быть полностью разрушен путем обработки слоя пены более эффективным дегазатором, например щелочным хлорсодержащим раствором, наносимым на слой пены. В то же время следует заметить, что нанесение пены на поверхность с контаминантом экранирует ее от окружающей среды, исключая выброс контаминанта в атмосферу, "консервируя" его для воздействия, при необходимости для дополнительной обработки.

К преимуществам применения пенных композиций относится низкий расход растворов, требуемых для покрытия поверхностей. Норма расхода традиционных жидких препаратов для дезинфекции, дегазации и дезактивации объектов окружающей среды составляет около 3 литров на квадратный метр поверхности. В тоже время 3 литрами пенообразующего раствора при средней кратности пены, равной 50, и требуемой толщине слоя пены в 10 сантиметров можно, теоретически, обработать 150 квадратных метров поверхности.

С учетом реальной обстановки, а именно неблагоприятных метеоусловий, способствующих разрушению пены, необходимостью повторных обработок для поддержания слоя пены толщиной не менее 10 см в течение не менее 3 часов, фактическая площадь, обработанная пеной на основе 1% КДГК в исключительно неблагоприятных условиях, составила около 3 квадратных метров.

Пены по настоящему изобретению готовятся растворением КДГК в воде или водных растворах, содержащих дополнительные компоненты. КДГК может быть представлен в виде чистого КДГК в форме порошка, гранулята и т.п. Также могут быть использованы концентрированные препараты, содержащие КДГК, такие как препараты "Велтолен", "Велтокс" или аналогичные. Раствор КДГК может готовиться на воде, водных растворах антифризов, при условии, что применяемый антифриз не оказывает отрицательного воздействия на свойства пены. Например, в качестве антифриза может быть использован глицерин, этиленгликоль и т.п.

Концентрат для приготовления композиции может быть как в жидкой, так и твердой форме. В этом случае эксципиенты, входящие в состав концентрата, будут обеспечивать его характеристики, необходимые для продолжительного хранения концентрата, повышения скорости его растворения при получении рабочих растворов для генерирования пены. Тогда в составе концентрата помимо активного агента - КДГК и необязательных добавок - указанных выше дополнительных вспомогательных компонентов он может содержать сорастворители, например низшие спирты, антифризы (для жидких концентратов), и вещества, способствующие растворению твердой формы, - дезинтегранты и наполнители. Концентрат может быть расфасован в емкости, удобные для потребителя, такие как полимерные пакеты, герметичные жесткие емкости и т.п.

Примеры

Следующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение, но не ограничивают его конкретными воплощениями, поскольку для специалистов ясны эквивалентные или аналогичные технические решения.

Пример 1

Пенообразующие композиции на основе КДБК

Состав приготовленных композиций и характеристики полученной из нее пены приведены в таблице 1.

Готовили водные растворы на основе клатрата дидецилдиметиламмонийбромида с карбамидом (КДБК) в воде, получали из растворов пену методом воздушной эжекции или барботажа и определяли показатели полученной пены (время распада половины столба пены, время ее полного распада, показатели дисперсности) при нормальных климатических условиях.

Таблица 1Концентрация КДБК, % по массеКратность пеныВремя полураспада пены, минВремя полного распада пены, минДисперсность (размер пузырьков), ммСпособ получения пены0,180601201б0,110601201э0,280601201б0,210601201э0,5 601601б0,5 601601э1,0100601801б1,030601801э2,0100701801б2,060701801э4,080701801б4,0100701801эПримечание:
б - пена получена способом барботажа воздуха через слой раствора КДБК;
э - пена получена эжекцией раствора КДБК через металлическую сетку.

Пены с аналогичными характеристиками получали путем генерирования пены из резервуара под давлением углекислого газа. При этом пена в зависимости от вида насадки на диспергирующей головке формировалась как дисперсная система, в которой газовой фазой был только углекислый газ или смесь углекислого газа с воздухом. Пены, в которых газовой фазой являлся только углекислый газ, характеризовались более низкой кратностью: от 40 до 100.

Пример 2

Влияние добавок на свойства пены

Введение в раствор, содержащий 1,0% КДБК, перекиси водорода в концентрации до 0,5%; красителя (синий полихим) в концентрации до 1,0%, приводили к несущественному снижению кратности пены (до 90) и времени полураспада (до 50 мин), при исходных параметрах 1,0% раствора КДБК: кратность - 100, время полужизни - 60 мин.

Раствор КДГК (1% по массе), приготовленный на 20% глицерине, сохранил свои показатели пенообразования при увеличенном времени жизни пены.

Раствор, содержащий 5% КДГК, допускал получение пены с кратностью от 30 до 1000, в зависимости от режима генерации пены, при этом время жизни пены составляло более 3 часов.

Раствор, содержащий 5% КДГК, допускал введение в него до 5% по массе неионогенного ПАВ марки ОП-7 без существенного изменения параметров устойчивости пены.

Раствор КДГК (1% по массе), приготовленный с добавкой карбоксиметилцеллюлозы (0,5% по массе) имел более высокие показатели времени жизни пены.

Пример 3

Оценка бактерицидных свойств воздушно-механической пены на основе КДБК

Характеристики пены: кратность - 100, дисперсность - не менее 0,5 мм, время полураспада - не менее 30 минут, время полного распада - не менее 3 часов, толщина слоя пены - около 10 см над обрабатываемой поверхностью.

Исследовали влияние воздушно-механической пены, содержащей 1 и 2% по массе КДБК, образованной способом барботажа, на инактивацию тест-микроорганизма E.coli.

Тест-препараты наносили на стеклянные подложки, затем на низ наносили слой пены. Экспозиция составляла 60 минут, температура воздуха составляла 20^оС. Затем делали смывы с подложек и анализировали смывную жидкость, пробы из разрушенной пены и контроли.

В результате определили, что в смыве с поверхности тест-пластины после обработки ее пеной, в пробе жидкости из разрушенной пены и в пробе из сохранившейся пены рост микроорганизмов отсутствует. Контроль, представляющий смыв с подложки, которая не подвергалась обработке, продемонстрировал сплошной рост E.coli.

Параллельные эксперименты с растворами КДБК без образования пены показали аналогичный результат.

Исследовали влияние воздушно-механической пены, содержащей 2% по массе КДБК, образованной способом барботажа, на инактивацию тест-спор сибирской язвы, штамм СТИ-1.

Тест-препараты наносили на стеклянные подложки, затем на низ наносили слой пены. Экспозиция составляла 180 минут, температура воздуха составляла 20^оС. Затем делали смывы с подложек и анализировали смывную жидкость, пробы из разрушенной пены и контроли.

В результате определили, что в смыве с поверхности тест-пластины после обработки ее пеной, в пробе жидкости из разрушенной пены и в пробе из сохранившейся пены рост микроорганизмов отсутствует. Контроль, представляющий смыв с подложки, которая не подвергалась обработке, продемонстрировал устойчивый рост микроорганизмов.

Параллельные эксперименты с растворами КДБК без образования пены показали аналогичный результат.

Исследовали влияние воздушно-механической пены, содержащей 2% по массе КДБК, образованной способом барботажа, на инактивацию тест-спор B.subtilis.

Тест-препараты наносили на стеклянные подложки, затем на низ наносили слой пены. Экспозиция составляла 180 минут, температура воздуха составляла 20^оС. Затем делали смывы с подложек и анализировали смывную жидкость, пробы из разрушенной пены и контроли.

В результате определили, что в смыве с поверхности тест-пластины после обработки ее пеной, в пробе жидкости из разрушенной пены и в пробе из сохранившейся пены рост микроорганизмов отсутствует. Контроль, представляющий смыв с подложки, которая не подвергалась обработке, продемонстрировал устойчивый рост микроорганизмов.

Параллельные эксперименты с растворами КДБК без образования пены показали аналогичный результат.

Таким образом установлено, что пены с концентрацией, например, около 0,5% по действующему веществу и при экспозиции приблизительно 30 минут эффективны в отношении вегетативных микроорганизмов, а при концентрации, например, около 1% по действующему веществу и экспозиции 90-120 минут эффективны в отношении спор микроорганизмов.

Полученные результаты эквивалентны результатам дезинфекции, проводимой раствором КДБК, что дает возможность использовать данные по оценке дезинфицирующей активности растворов КДБК, как такового, так и с различными добавками, для прогнозирования дезинфицирующей способности пен на основе клатратов дидецилметиламмонийгалогенида с карбамидом.

Пример 4

Экранирование и локализация разливов ЛВЖ пеной на основе КДБК

Для оценки экранирующих свойств пены использовали 0,5% раствор КДГК, в частности, полученный растворением 2,5% по массе препарата Велтолен в воде. В опытах использовали пену с кратностью 40-60, как наименее стабильную, с толщиной наносимого слоя около 10 см.

Поскольку пена представляет собой дисперсную систему со множеством барьерных слоев "газ-жидкость", образованных из пленок жидкости между газовыми пузырьками, то диффузия токсичных газов (например, хлора, сероводорода), а также паров ЛВЖ (бензин) через слой пены толщиной около 10 см практически отсутствовала. Запахи появились только после разрушения слоя пены (более чем через 3 часа).

Пена обеспечила отличные экранирующие свойства. После покрытия тест-пластин с нанесенным на них гидрофобным порошком аэросила слоем пены вторичного аэрозоля из частиц аэросила не обнаружено.

Аналогичные результаты были получены с использованием порошка талька, меченного красителем.

Пленка керосина, нанесенная на металлические пластины, после обработки пеной на основе 0,5% КДГК, была разрушена за время менее 3 часов. Образовавшаяся суспензия керосина в растворе КДГК при нормальных условиях не воспламенялась.

Пример 5

Дегазация пеной на основе КДБК

Дегазация пеной на основе КДБК осуществляется за счет гидролиза. ОВ или сильнодействующие ядовитые вещества (СДЯВ), нерастворимые в воде, экстрагируются или отрываются с поверхности, подвергаемой дегазации, и переходят в коллоидную форму, втягиваясь в пленку жидкости между пузырьками. При этом реакционная зона, т.е. зона контакта ОВ/вода, увеличивается и скорость гидролиза существенно увеличивается. Растворимые в воде ОВ диффундируют в слой жидкости и гидролизуются. Высокоустойчивые ОВ или СДЯВ, скорость гидролиза которых достаточно низкая, нейтрализуются за счет поглощения и экранирования слоем пены.

При наличии в составе пены добавок-окислителей, таких как перекись водорода, или соединений, образующих при растворении активный кислород или хлор, дегазирующая способность пены возрастает.

Результаты экспериментальной оценки дегазирующих и экранирующих свойств пен приведены в таблицах 2 и 3.

В ходе экспериментов на металлические пластины, в том числе и покрытые эмалью ХВ, или образцы прорезиненной ткани, в которые впитываются ОВ, наносили ОВ типа VX и иприт. Контролировали концентрацию ОВ на тест-пластинах до покрытия пеной и в ходе экспозиции. В некоторых экспериментах определяли уровень концентрации ОВ (как опасную или безопасную) над слоем пены в конце экспозиции.

В качестве пенной композиции использовали 0,5% раствор КДГК, в частности полученный растворением препарата Велтолен в воде. Кратность пены 60-100, толщина слоя пены 10 см, полное время экспозиции пены - 60 мин.

Таблица 2ОВКонцентрация ОВ над поверхностью металлических пластин До обработки пенойПосле обработки слоем пеныVXОпаснаяБезопаснаяИпритОпаснаяБезопаснаяТаблица 3Время экспозиции, минМатериал подложкиДоля ОВ, сохранившаяся на подложке, % по массеУровень опасности остаточного количества ОВ20эмаль ХВ-5183,8опасный40эмаль ХВ-5181,1опасный60эмаль ХВ-5180,5безопасный20прорезиненная ткань23,5опасный40прорезиненная ткань2,3опасный60прорезиненная ткань0,3безопасный

Для дегазации иприта, т.е. его разрушения в слое пены, потребовалась добавка гипохлорита кальция в количестве 1,5% от массы дегазирующей композиции.

Пример 6

Дезактивация пеной на основе КДБК

На металлические тест-пластины, окрашенные эмалью ХВ-518, а также на прорезиненную ткань наносили препарат, содержащий ⁹⁰Sr. Образцы высушивались, и контролировалась мощность экспозиционной дозы гамма-излучения. Затем на испытуемые образцы наносился слой пены 0,5% водного раствора КДБК с кратностью 40-60 толщиной 6-10 см. Экспозиция составляла 15 минут, после чего образцы сушились и определялась мощность остаточной экспозиционной дозы гамма-излучения.

Установлено, что в случае тест-пластин с покрытием эмалью ХВ-518 мощность экспозиционной дозы гамма-излучения снизилась в среднем в 15 раз, а в случае прорезиненной ткани - в 12 раз.

Представленные выше примеры не носят ограничительного характера, а служат для иллюстрации реализации настоящего изобретения с достижением заявленных эффектов.

Изобретение относится к средствам и способам комплексной дегазации, дезинфекции, дезинсекции, дезактивации и экранирования участков и зон, где выявлено или предполагается наличие сильнодействующих ядовитых веществ, отравляющих веществ, химического оружия, патогенных микроорганизмов, токсичных продуктов их жизнедеятельности, насекомых, включая переносчиков возбудителей заболеваний человека и животных, радиоактивных веществ, а также для тушения возгорания огнеопасных жидкостей или предотвращения возгорания разливов легковоспламеняющихся жидкостей. В составе пенной полифункциональной композиции по изобретению в качестве действующего вещества в количестве 0,1-5% по массе используют клатрат дидецилдиметиламмонийгалогенида с карбамидом (КДГК). Применение указанного клатрата обеспечивает комплексность действия пенных композиций, при этом КДГК является как действующим веществом с полифункциональными свойствами, так и пенообразователем. Изобретение может быть использовано для ликвидации последствий применения оружия массового поражения, ликвидации последствий техногенных аварий и чрезвычайных ситуаций, при тушении и предотвращении возгораний, путем обработки пеной территорий, площадей или объемов, зараженных токсичными химическими, биологическими, радиоактивными веществами или в случае разливов воспламеняющихся жидкостей. 5 н. и 19 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Пенная полифункциональная композиция для дегазации, дезинфекции, дезинсекции, дезактивации и экранирования поверхностей, объемов и объектов от опасных агентов и веществ пеной, где жидкая фаза пены представляет собой раствор клатрата дидецилдиметиламмонийгалогенида с карбамидом в качестве действующего вещества в количестве от 0,1 до 5% по массе.2. Композиция по п.1, где в качестве клатрата дидецилдиметиламмонийгалогенида с карбамидом используется клатрат дидецилдиметиламмонийхлорида с карбамидом и/или клатрат дидецилдиметиламмонийбромида с карбамидом.3. Композиция по п.1, где в качестве клатрата дидецилдиметиламмонийгалогенида с карбамидом используется клатрат дидецилдиметиламмонийбромида с карбамидом.4. Композиция по п.1, дополнительно содержащая необязательные добавки, выбранные из загустителей, красителей, окислителей, дополнительных поверхностно-активных веществ (ПАВ), совместимых с четвертичными аммонийными соединениями, сорастворителей клатрата дидецилдиметиламмонийгалогенида с карбамидом.5. Композиция по п.4, где загустителем является карбоксиметилцеллюлоза в количестве до 0,5%.6. Композиция по п.4, где окислителем является перекись водорода в количестве до 0,5%.7. Композиция по п.4, где дополнительное поверхностно-активное вещество (ПАВ), совместимое с четвертичными аммонийными соединениями, представляет собой ОП-7 или ОП-10 в количестве до 1% от массы композиции.8. Композиция по п.4, где сорастворителем клатрата дидецилдиметиламмонийгалогенида с карбамидом является спирт, выбираемый из группы, состоящей из метилового, этилового, пропилового, бутилового, изобутилового спиртов, в количестве до 5% от массы композиции.9. Композиция по п.4, где растворителем является вода.10. Композиция по п.4, где растворителем является водный раствор антифриза.11. Композиция по п.10, где антифризом является глицерин или этиленгликоль в количестве до 20%.12. Композиция по п.1, где пена имеет кратность от 30 до 1000.13. Композиция по п.12, где пена представляет собой воздушно-механическую пену.14. Способ дегазации, дезинфекции, дезинсекции, дезактивации и экранирования поверхностей, объемов и объектов от опасных агентов и веществ, предусматривающий нанесение пенной композиции по п.1 на поверхность или заполнение пеной обрабатываемого объема или объекта, где находится или предполагается нахождение контаминанта.15. Способ по п.14, дополнительно включающий стадию нанесения пеногасителя на слой пены для ее разрушения по окончании предопределенного времени воздействия на контаминант.16. Способ по п.14, где пену наносят слоем толщиной не менее 6 см.17. Способ по п.14, где используют пену с кратностью от 30 до 1000.18. Способ по п.14, где используют воздушно-механическую пену.19. Способ дегазации, дезинфекции, дезинсекции, дезактивации и экранирования поверхности, объема или объекта, предусматривающий нанесение пенной композиции по п.1 на поверхность, где находится контаминант или предполагается его присутствие.20. Способ по п.19, дополнительно включающий стадии:

нанесение на слой пены другой композиции, эффективной для инактивации контаминанта,

и/или нанесение пеногасителя на слой пены для ее разрушения.