Биоцидное средство Российский патент 2019 года по МПК C02F1/50 A61L2/23 C02F1/76 A01N59/12 C02F103/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области водоподготовки, а именно к средствам для обработки воды в закрытых (замкнутых) системах теплоснабжения, предназначенным для предотвращения образования отложений биологического характера и снижения несанкционированного водоразбора.

Уровень техники

Одной из причин, которые снижают срок службы оборудования систем теплоснабжения, является биологическое обрастание, т. е. поражение оборудования микроскопическими грибками, бактериями и одноклеточными водорослями. Обычно, развитие микроорганизмов происходит в виде биоплёнок, которые формируются на внутренней поверхности трубопроводов, накопителей, теплообменников и других элементов системы, что приводит к снижению интенсивности процессов тепло- и массообмена, способствует коррозионным и накипеобразовательным процессам. Для предотвращения биологического обрастания проводят биоцидную обработку воды.

Известно применение для обработки технической воды биоцидных комплексов, содержащих в качестве активного компонента различные соединения йода.

Так, известен способ подавления биологических обрастаний в системах технического водоснабжения, в котором в качестве химического реагента в воду вводят йодметилаты стирилпиридина или йодметилаты стирилхинолина (см. патент SU 1638119, МПК: С02F1/50, опубл. 30.03.91 г.).

Известно использование элементарного йода для обработки подпиточной воды в теплообменных системах (см. патент US 5405541, МПК: С02F1/50, опубл. 11.04.95, патент JP 2014129978, опубл. 10. 07.2014).

В способе обеспечения промышленного процесса охлаждающей водой (патент RU 2534788, МПК: С02F1/50, опубл. 10.12.2014) к промышленной воде добавляют йодофоры в качестве дезинфицирующих веществ.

Во всех упомянутых случаях химические реагенты обладают достаточно высокой фунгицидной, бактерицидной и альгицидной активностью, что обеспечивает подавление жизнедеятельности микроорганизмов, водорослей, бактерий и грибов. Однако в последнее время большой проблемой являются потери сетевой воды, в частности в системах теплоснабжения, вследствие ее несанкционированного слива для различных бытовых целей: полива, мытья (например, в автомойках) и даже для приготовления пищи. Ни один из вышеупомянутых аналогов не решает вышеупомянутой проблемы.

Известно, что для решения проблемы несанкционированного разбора теплоносителя в систему теплоснабжения добавляют различные красители, например «Уранин А», придающий воде зеленый цвет, или «Родамин В» для придания воде красного цвета. Однако проведенные исследования показали, что изменение цвета воды лишь временно и незначительно снижает разбор теплоносителя. Кроме того, в этих случаях требуется применение дополнительных реагентов (биоцидов) для предотвращения биообрастания технических систем.

Известен биоцидный состав «Раффлезия», производства компании «Вектор» г.Челябинск, представляющий собой порошок, содержащий препараты йода в количестве 20-40%, как указано в открытых интернет-источниках (см. www.вектор2000.рф/products/ krasiteli-i-reagenty/reagenty-raffleziya). Высокое содержание препаратов йода обеспечивает бактерицидное действие, подавляет развитие патогенной микрофлоры и при этом придает оборотной воде специфический «медицинский» запах, который предотвращает несанкционированный разбор воды. Однако доступные источники не раскрывают состав упомянутого препарата.

В качестве наиболее близкого аналога, по наличию признаков, сходных с существенными признаками заявляемого средства, принят известный реагент «АТС-био», пр-ва ООО «Аквахим» г. Зверево, Ростовской области. Упомянутый реагент представляет собой порошкообразную смесь, содержащую соединения (соли) натрия и антисептики на основе йода, содержание которого составляет не менее 15%, как указано в открытых интернет-источниках и на этикетке продукции (http://aquakhim.ru/products/ats-bio и http://www.ecolaris.com/articles/view/ats-bio). Полный качественный и количественный состав реагента в открытых источниках не раскрывается.

Добавление «АТС-био» к оборотной воде препятствует биообрастанию коммуникаций и придает воде специфический «медицинский» запах, позволяющий снизить несанкционированный разбор теплоносителя.

На основании того, что для обработки систем закрытого теплоснабжения рекомендуют двукратное введение расчетного количества средства и повторную обработку через 5-14 дней, можно предположить о невысокой эффективности средства. При этом представленная в открытых источниках информация позволяет предположить, что средство «АТС-био» не влияет на очистку труб от отложений и подавленной микрофлоры. Для выполнения упомянутых операций в линейке средств АТС имеются специальные ингибиторы коррозии и средства для удаления накипи и отложений, внесение которых в оборотную воду повышает затраты на обслуживание системы.

Технической проблемой, на решение которой направлено изобретение, является разработка высокоэффективного и экономичного средства для обработки теплоносителя, обеспечивающего комплексное действие, обладающего высокой биоцидной активностью и позволяющего снизить несанкционированный разбор теплоносителя.

Раскрытие сущности изобретения

Поставленная задача решается тем, что биоцидное средство, содержащее, соединения натрия и препарат йода в качестве антисептика, согласно предлагаемому изобретению, в качестве препарата йода содержит формилтрийодид, а в качестве соединений натрия – смесь хлорида натрия и гидрокарбоната натрия, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.

формилтрийодид - 20-50

натрия хлорид - 25-45

гидрокарбонат натрия - 25-45.

В отдельных случаях вышеупомянутый состав может включать добавку в виде органического красителя в количестве от 0,5 до 5 мас.ч.

Одним существенным отличием предлагаемого средства от ближайшего аналога является использование в качестве препарата йода – формилтрийодида.

Упомянутая форма йода, по сравнению с другими формами, характеризуется наиболее высокой стабильностью, что способствует увеличению срока службы реагента в оборотной воде. Формилтрийодид крайне медленно разлагается в воде тепловой сети с выделением йода, который способствует угнетению микрофлоры различного характера и при этом придает воде неприятный навязчивый запах «карболки» - водного раствора фенола. Специфический химический запах отпугивает население от использования воды в бытовых целях, что позволяет существенно снизить потери теплоносителя от несанкционированного разбора. Кроме того, специфический запах способствует быстрому обнаружению мест утечек в системе.

Предпочтительное количественное содержание формилтрийодида от 20 до 50%. Более низкое содержание препарата йода (менее 20%) нецелесообразно, т. к. снижается эффективность использования средства, что ведет к необходимости увеличения его расхода и частоты ввода в сеть теплоснабжения с целью достижения требуемых результатов.

Увеличение содержания формилтрийодида более 50% экономически нецелесообразно, т. к. существенно повышает стоимость конечного продукта без увеличения эффективности применения.

При всех вышеупомянутых достоинствах формилтрийодид имеет существенные недостатки: он склонен к слеживанию и комкованию, т. е. образованию твердых агломератов под действием влажности воздуха.

Благодаря использованию в качестве наполнителей хлорида натрия и гидрокарбоната натрия, отличающихся высокой гигроскопичностью, была решена упомянутая проблема комкования формилтрийодида и обеспечена стабильность порошкообразной формы средства.

При этом было подмечено, что упомянутые вещества, не только выполняют функцию антислеживателей, они также активизируют в растворе биоцидные свойства йода, способствуя подавлению роста клеток микроорганизмов и усиливая, за счет синергизма, общий дезинфицирующий эффект средства и эффективность подавления биообрастаний.

Вместе с тем, благодаря комплексному действию гидрокарбоната и хлорида натрия, использованных в составе средства в примерно равных пропорциях, был получен еще один технический результат, заключающийся в повышении степени очистки внутренних стенок труб от подавленной микрофлоры и различных отложений. Так, в процессе испытаний различных составов средства, было подмечено, что в указанном количественном соотношении эти вещества оказывают наибольшее размягчающее и разрыхляющее воздействие на отложения, имеющиеся на стенках трубопроводов, что способствует их дальнейшему вымыванию водой и повышению степени очистки трубопроводных коммуникаций.

В период действия реагента происходит определенное умягчение сетевой воды, что также положительно влияет на состояние труб и другого сетевого оборудования.

Таким образом, предложенная композиция с содержанием компонентов в указанных пределах обеспечивает комплексное воздействие на обрабатываемую воду, а именно:

- обеспечивает эффективное подавление отложений биологического характера, за счет своей высокой бактерицидной, альгицидной и фунгицидной активности, достигнутой за счет синергетического эффекта компонентов состава;

- позволяет существенно уменьшить потери теплоносителя за счет снижения несанкционированного разбора;

- обеспечивает возможность оперативного обнаружения мест утечек теплоносителя;

- в определенной степени снижает зависимость от систематического использования ингибиторов коррозии и специальных очищающих составов, что позволяет упростить и удешевить процесс обработки воды.

При этом средство является малотоксичным по отношению к организму человека, и при работе с ним предполагает обычные меры безопасности. Хлорид натрия (пищевая соль) и гидрокарбонат натрия (пищевая сода) наравне с водой всегда присутствовали в составе живых организмов. Формилтрийодид, входящий в состав средства, при добавлении последнего к воде разбавляется до малоопасных концентраций.

В отдельных случаях состав средства может включать добавку в виде органического красителя в количестве 0,5-5 мас.ч., что способствует усилению получаемого эффекта и дополнительному снижению несанкционированного водоразбора, т. к. у воды появляется цветной окрас дополнительно к неприятному запаху.

В качестве органических красителей может быть использована, в частности, динатриевая соль флуоресцеина (Уранин), придающая воде ярко-зеленый цвет, или краситель из группы аминоксантеновых пигментов (Родаминов). Упомянутые добавки являются безопасными для природы и человека и не загрязняют места утечек.

В этом случае предлагаемое средство не только выполняет функцию маркера утечек, но и позволяет идентифицировать принадлежность воды конкретной системе.

Средство предназначено для использования на предприятиях промышленности, жилищно-коммунального хозяйства и энергетики.

На фигуре 1 приведена таблица предпочтительных составов средства.

Средство получают путем добавления формилтрийодида к смеси из хлорида натрия и гидрокарбоната натрия и их последующего смешивания.

Готовое средство представляет собой порошок от светло-желтого до темно-коричневого цвета, с характерным стойким запахом.

Реагент должен храниться в плотных полиэтиленовых пакетах, желательно светонепроницаемых, так как на свету происходит активное разложение йода. При соблюдении условий хранения состав стабилен в течение года, как минимум.

Первоначальный ввод средства в систему теплоснабжения осуществляют из расчета 10 г на 1 м³ воды, при повторной обработке количество добавляемого средства снижается до 3-5 г на 1м³ .

Высокая бактерицидная, альгицидная и фунгицидная активность средства в заявленных концентрациях, в отношении представителей бактерий, микроскопических плесневых грибков и одноклеточных водорослей подтверждается результатами лабораторных исследований.

Некоторые результаты исследований, проведенных в отношении отдельных составов, приведены в таблицах 2-4 в качестве показательных (см. фиг. 2 - 4).

Периодичность добавления средства к теплоносителю зависит от конкретных свойств используемой воды, степени зараженности системы патогенной микрофлорой, уровня потерь теплоносителя и фактического технического состояния тепловой системы в целом, т.е. отсутствия порывов, неплотностей, различных аварийных ситуаций.

В каждом конкретном случае частота и концентрация внесения средства определяются, исходя из поставленных задач, однако при этом максимальная доза не превышает 10 г/м³.

В среднем, введение средства производится один раз в 16-20 дней, что соответствует периодичности обновления теплоносителя.

Практическое использование средства показало резкое снижение уровня потерь теплоносителя при добавлении средства к воде. Благодаря тому, что средство придает воде стойкий специфический запах «карболки», сохраняющийся в сильно разбавленных водных растворах, у населения подавляется желание мыться теплоносителем, мыть им посуду или использовать в других бытовых целях.

Наличие запаха и цвета (в случае добавки красителя) позволяет быстро обнаружить места разгерметизации оборудования водяного тракта, что также снижает потери теплоносителя.

Средство эффективно в небольших количествах, совместимо с другими реагентами, полностью биоразлагаемо и не наносит ущерба природе.

Изобретение может быть использовано в закрытых системах теплоснабжения для обработки воды. Биоцидное средство содержит формилтрийодид (20-50 мас.ч.), натрия хлорид (25-45 мас.ч.), гидрокарбонат натрия (25-45 мас.ч.). В предпочтительном варианте биоцидное средство включает добавку органического красителя в количестве 0,5-5 мас.ч. Изобретение обеспечивает комплексное действие биоцидного средства, заключающееся в эффективном подавлении биообрастаний, снижении несанкционированного разбора теплоносителя, улучшении очистки внутренних стенок труб от микрофлоры и предотвращении образования отложений биологического характера, при этом средство полностью биоразлагаемо и не наносит ущерба окружающей среде. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Биоцидное средство, содержащее соединения натрия и препарат йода в качестве антисептика, отличающееся тем, что в качестве препарата йода оно содержит формилтрийодид, а в качестве соединений натрия - смесь хлорида натрия и гидрокарбоната натрия, при следующем соотношении компонентов, мас. ч.:

Формилтрийодид 20-50 натрия хлорид 25-45 гидрокарбонат натрия 25-45

2. Биоцидное средство по п. 1, отличающееся тем, что оно включает добавку органического красителя в количестве от 0,5 до 5 мас.ч.