СОСТАВ ДЛЯ ДЕЗИНФЕКЦИИ ВОДЫ Российский патент 2013 года по МПК C02F1/50 A61L2/18 A01N47/44 C02F103/04 

Изобретение относится к области санитарии и гигиены, а именно к средствам обеззараживания различных типов вод, в частности питьевой воды, городских и промышленных сточных вод, воды плавательных бассейнов и систем охлаждения оборудования, а также защиты трубопроводов и сооружений от патогенных бактерий и биологического обрастания.

В настоящее время существует большое число физических и физико-химических методов обеззараживания воды.

Наиболее широкое распространение получила химическая обработка воды с использованием жидкого хлора, хлорной известки и гипохлорита натрия.

Однако применение хлорагентов (методические указания по проведению профилактической дезинфекции №28-2/6 МЗ СССР, М, 1980 г.) требует особых мер предосторожности при хранении и дозировке.

Кроме того, хлорагент, соединяясь с органическими веществами, образует в воде канцерогенные соединения.

Наиболее близким к предлагаемому решению является состав для дезинфекции, включающий соединения полигуанидина и четвертичные аммонийные соединения (ЧАС) (Пат.РФ №2372943 кл. A61 №2/18, 2008 г.).

Однако, входящие в известный состав ЧАС проявляют сравнительно узкий спектр противомикробной активности - эффективны в отношении возбудителей кишечных и капельных инфекций бактериальной этиологии, грибов, некоторых внеклеточно расположенных вирусов, однако недостаточно активны в отношении культур Proteus vulgarism, Proteus mordani, что существенно ограничивает возможности их применения.

Известный состав содержит следующие компоненты в мас.%

Соединение полигуанидина 0,1-8,0 Синергетическая смесь четвертичных аммониевых 0,25-24,0

соединений

Вода остальное

Технической задачей, решаемой данным изобретением, является повышение степени эффективности дезинфекции воды, снижения токсических свойств препарата и в том числе аллергической активности.

Для решения технической задачи состав для дезинфекции воды, включающий соединение полигуанидина (ПГ) - фосфат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина) (ПДДГ), или хлорид поли-(4,9-диоксадоде-кангуанидина), или глюконат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или цитрат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или бензоат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или цитрат полигексаметиленгуанидина (ПГМГ), или глюконат полигексаметиленгуанидина, или бензоат полигексаметиленгуанидина, или фосфат полигексаметиленгуанидина или хлорид полигексаметиленгуанидина и воду, дополнительно содержит гидроксиэтилцеллюлозу при следующем соотношении компонентов в масс.%.

Соединение полигуанидина 0,1-8,0 Гидроксиэтилцеллюлоза 0,1-2,0 Вода остальное

Гидроксиэтилцеллюлоза - твердое аморфное вещество белого цвета, хорошо растворяется в воде. Не кристаллизуется. Водорастворимый полимер {C₆H₇O₂(OH)_3-х(OCH₂CH₂)_yOH_x}_n

В водных растворах совместима с хлоридами, нитратами и карбонатами.

Гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭТ) обладает флокулирующим действием для воды, но это вещество подвержено активной биодеструкции. Совместно с ПГ ГЭТ может сохранять свои флокулирующие свойства длительное время. Используется ГЭТ производства ShinEtsu SE Tylose GMBH & Со, KG.

Дезинфекция предложенным средством основана на бактерицидной активности гуанидиновых групп. Механизм бактерицидного действия полигуанидинов на микроорганизмы включает следующие стадии:

а) гуанидиновые поликатионы адсорбируются на отрицательно заряженной поверхности бактериальной клетки, блокируя тем самым дыхание, питание, транспорт метаболитов через клеточную стенку бактерий;

б) макромолекулы полигуанидина диффундируют через стенку клетки, вызывая необратимые структурные повреждения на уровне цитоплазматической мембраны, нуклеотида, цитоплазмы;

в) полигуанидины связываются с кислотными фосфолипидами, белками цитоплазматической мембраны, что приводит к ее разрыву;

г) результатом этого является блокада гликолитических ферментов дыхательной системы, потеря патогенных свойств и гибель микробной клетки.

Соединения полигуанидина вызывает гибель грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов.

Флоккулирующее действие ПГ основано на полярности гуанидиновой группировки полимера, имеющей положительный заряд и придающей ПГМГ свойства флокулянта катионного типа. Добавление полиэктролита к воде в характерных для флокулянта концентрациях приводит к укрупнению частиц загрязнения и снижению их числа. Это происходит в результате взаимного слипания частиц и подтверждает наличие флоккулирующих свойств полигуанидина.

В результате испытаний установлено, что дезинфицирующее и флоккулирующее действие полимера в водной среде, а также его гигиеническая безопасность для теплокровного организма при длительном употреблении обеспечивают возможность эффективного использования соединений полигуанидина практически во всех областях водоподготовки. ПГ может быть применен для очистки и обеззараживания питьевой воды, городских и промышленных сточных вод, воды плавательных бассейнов и систем охлаждения оборудования, горячей воды открытых систем теплоснабжения, а также защиты трубопроводов и сооружений от патогенных бактерий и биологического обрастания. При этом достигается необходимый технологический эффект и одновременно наблюдается улучшение качества воды. Соединение ПГ - хорошо растворимый в воде синтетический органический полимер. Он не летуч, не придает воде запаха и окраски.

Соединение ПГ проявляет в водной среде свойства высокостабильных химических веществ и обладает пролонгированным бактерицидным действием. После 20 суток наблюдения препарат обнаруживался в воде практически в первоначально заданных концентрациях. Причем повторный очаг загрязнения (в пределах первоначальных величин микробной нагрузки), внесенный в однократно обеззараженную воду, исчезал в течение 1 ч без каких-либо добавок полигуанидина.

Соединения полигуанидина, изготавливает Региональная общественная организация - Институт эколого-технологических проблем (РОО ИЭТП).

Совместное действие ГЭЦ и полигуанидинового соединения оказывает более сильное бактерицидное действие, чем полигуанидиновый препарат в отдельности. Кроме того существенно расширяется спектр противомикробной активности, а блогодаря пролонгированному действию, срок сохранения антимикробного действия возрастает в несколько раз.

Состав получают следующим образом.

В колбу с мешалкой, содержащей воду, добавляют ГЭЦ, перемешивая до образования однородной смеси.

В отдельной колбе с мешалкой готовят водный раствор полигуанидина. К полученному раствору смеси ГЭЦ добавляют раствор полигуанидина и воду до наперед заданной концентрации.

Приведенные ниже примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение.

Пример 1.

В две колбы с мешалками наливают по 48 мл воды в каждую. В первую загружают, постоянно перемешивая, полигексаметиленгуанидин (ПГМГ) гидрохлорид в количестве 3 г.Во вторую колбу помещают 1 г ГЭЦ. После полного растворения, в раствор первой колбы добавляют раствор второй колбы, получая 100 мл следующего дезинфицирующего средства: 3% ПГМГ гидрохлорид, 1% ГЭЦ.

Данный состав может быть использован, для обеззараживания различных типов воды, например, при доведении ее показателей до качества питьевой воды, с учетом установленных ПДК для составляющих компонентов средства для дезинфекции.

Остальные примеры сведены в таблице №1. Соотношение компонентов в составе является величиной оптимальной и выявлены в результате многочисленных экспериментов. Данные таблицы №1 подтверждают оптимальность заявленных пределов.

Альтернативные признаки п.1 формулы изобретения обеспечивают тот же технический результат, что и приведенные в таблице №1.

Образцы составов испытывали на антимикробную активность. Определяли минимальные подавляющие концентрации (МПК) в отношении бактерий вида Pseudomonas aeruginosa и плесневых грибов вида Aspergillus niger, используя метод серийных разведений в жидких средах.

В качестве жидкой питательной среды для выращивания бактерий вида Pseudomonas Aeruginosa использовали трипказо-соевый бульон (TSB) фирмы bioMerieux, Франция, для выращивания представителя плесневой флоры Aspergillus Niger, жидкую среду Чапека.

В семнадцать стерильных пробирок разливали по 2 мл жидкой питательной среды. В первую пробирку вносили 2 мл основного раствора. Содержимое перемешивали и 2 мл переносили во вторую пробирку и так до 15-ой пробирки, из которой 2 мм удаляли. Содержимое 16-ой пробирки служило контролем роста микроорганизмов, а 17-ой контролем стерильности питательной среды. Во все пробирки кроме 17-ой вносили по 0,2 мл культуры тест микроорганизма.

Посевы с культурами бактерий инкубировали в термостате при 37°C 18-24 часа, а с культурами плесневых грибов при 29°C, 10-14 суток. Учет результатов проводили при наличии роста микроорганизмов в контроле культуры и отсутствии в контроле среды. Затем отмечали последнюю пробирку с полной видимой задержкой роста микроорганизмов. Данное разведение являлось минимально подавляющей концентрацией для испытуемого штамма и определяло степень его бактериостатической активности к данному препарату.

Для установления бактерицидной активности из всех «не проросших» (т.е. не давших видимого роста тест-микрорганизмов) пробирок с жидкими питательными средами и двух «проросших» (в качестве контроля) при помощи бактериологической петли делали высев на плотные питательные среды. Посевы с бактериальными культурами инкубировали при 37°C 24-72 часа, а с культурами грибов при 29°C 10-14 суток.

Бактерицидным считали последнее разведение предлагаемого состава в питательной среде, из которого не удалось получить жизнеспособных клеток тестируемых микроорганизмов. Результаты по определению минимальных подавляющих концентрацией дезинфицирующих составов представлены в таблицах 2 и 3.

Таблица 1. Примеры, иллюстрирующие предлагаемое изобретение № Соединение полигуанидина ГЭЦ Вода Технический результат (мас.%) Название соединения 1 3,0 Хлорид ПГМГ 1,0 Остальное   2 8,0 Фосфат ПГМГ 2,0 Остальное   3 2,0 Бензоат ПГМГ 0,1 Остальное   4 0,5 Цитрат ПГМГ 1,0 Остальное   5 0,1 Глюконат ПГМГ 0,2 Остальное Состав обладает 6 0,5 Хлорид ПДДГ 0,5 Остальное широким спектром 7 1,0 Фосфат ПДДГ 1,0 Остальное биоцидной активности 8 2,0 Бензоат ПДДГ 2,0 Остальное   9 3,0 Цитрат ПДДГ 2,0 Остальное   10 2,0 Глюконат ПДДГ 1,0 Остальное   11 8,1* Хлорид ПГМГ 1,0 Остальное Расход компонента неоправданно высокий 12 0,05* Хлорид ПГМГ 1,0 Остальное Снижение бактериальной активности 13 1.5 Хлорид ПГМГ 0,058* Остальное Снижение действия гуанидиновой составляющей 14 1,5 Хлорид ПГМГ 2,05* Остальное Ухудшение технологических свойств раствора * - примеры, выходящие за заявленные пределы.

Таблица №2 Сравнительные данные по минимально подавляющим концентрациям дезинфицирующих составов в отношении бактерий вида P.aeruatnosa Состав дезинфицирующего средства Суммарная концентрация в воде всех веществ, входящих в состав дезинфицирующего средства, %   0,007±0,0003 0,0035±0,0003 0,002±0,0003 0,001±0,0003 Прототип (Пример №1) + - - - Пример №1 + + + - Пример №2 + + + - Пример №3 + + + - Знаком "+" отмечена концентрация, оказывающая бактерицидное действие Знаком "-" отмечена концентрация, не обладающая бактерицидным действием

Таблица №3 Сравнительные данные по минимально подавляющим концентрациям дезинфицирующих составов в отношении бактерий вида Aspergillus niger Состав дезинфицирующего средства Суммарная концентрация в воде всех веществ, входящих в состав дезинфицирующего средства, %   0,1±0,03 0,05±0,003 0,025±0,0003 0,012±0,0003 Прототип (Пример №1) + - - - Пример №1 + + + - Пример №2 + + + - Пример №3 + + + - Знаком "+" отмечена концентрация, оказывающая бактерицидное действие Знаком "-" отмечена концентрация, не обладающая бактерицидным действием

Изобретение может быть использовано для обеззараживания различных типов вод - питьевой воды, городских и промышленных сточных вод, воды плавательных бассейнов и системы охлаждения оборудования, а также для защиты трубопроводов и сооружений от патогенных бактерий и биологического обрастания. Состав включает соединение полигуанидина на основе поли-(4,9-диоксадодекангуанидина) или полигексаметиленгуанидина и гидроксиэтилцеллюлозу при следующем соотношении компонентов, мас.%: соединение полигуанидина - (0,1-8,0), гидроксиэтилцеллюлоза (0,1-3,0) и вода - остальное. Техническим результатом заявленного состава является повышение степени эффективности дезинфекции воды, снижение токсических свойств препарата, в том числе его аллергической активности. 3 табл., 1 пр.

Состав для дезинфекции воды, включающий соединение полигуанидина:фосфат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или хлорид поли-(4,9-диоксадоде-кангуанидина), или глюконат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или цитрат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или бензоат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или цитрат полигексаметиленгуанидина, или глюконат полигексаметиленгуанидина, или бензоат полигексаметиленгуанидина, или фосфат полигексаметиленгуанидина, или хлорид полигексаметиленгуанидина и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит гидроксиэтилцеллюлозу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Соединение полигуанидина 0,1-8,0 Гидроксиэтилцеллюлоза 0,1-3,0 Вода Остальное