Способ дезинфекции жидких сред,преимущественно смазочно-охлаждающих Советский патент 1985 года по МПК A61L2/00 

СП i4 ГО СЛ I Изобретение относится к дезинфекции ;кидкик сред, преимущественно смазочио-охлаждающих эмульсий, и касается использования противомикробкого агентаS содержащего комипекс металла н полифункщ-юнального оргаmi4ecKoro лигаццно Известен способ дезинфекции жидки сред, npeHNsymsecTBeKHO смазочно-охла7кдающих эмульсий путем введения в среду комгшекса металла с органичесraiM лигаидом l . Од}шко известный способ не позволяет снизить микробную загрязненность жидких сред. Цель изобретения - снижение микробной загрязненности жидких сред, Постаапетгиая цель достигается тем, что согласно способу дезинфекции Жхздких сред, н-реимугцественно сма зочно-охлаждаю1цих эмульсий, путем введения в среду комплекса металла с органическим лнтандомэ в. качестве кo плeкca используют моиометалически ко1-шлекс металла такого, как медь, ГЩНК, никель г ртуть с ПОЛИфуПКЗДО нальным органическим лнгандом, пред-стаап5иог. собой лимонную кислоту ил ее натриевую или литиевую сол.ь, при соотюшет-тки металл : лиганд 1:. При этом ИС11О.ПГ.. формулы Li,,,vO-- Н,,0. Получение комплексов. А. двух атомоз литич и f.iOHoim.psTa ме,ци, 10 г.моль цитрата лития растворяют 3 10 м; воды. К этому раствору пор дкямл с перег-е/ш ваннем 7/,обаЕля;о; 10 лко-чь :-а1срнда .иснтг ой .едч (CuCl,; 2Н,,0) . Образуется тпмчо-голу раствор гей.-ралибой раствор. Э мчоль гидрата окк зуют при поиоыи ся лития (LiOH-lLO) с тем., чтобы зна числа рН составляло примерно 7 Раствор аьларивают досуха в результате чаго получают темно-голубой поликристаллический порошок. Порошок измельчают до тонкого порошка, а затем клорид лития Бьщеляют при помо;, 30 мл сухого метанола; эту процедуру повторяют пять раз при 35°С, Голубой порош :-К), который остается, обрабатывают под вакуумом с целью изтшечешш метанола н сушат Полученное твердое вещество имеет гдакрокристаллт-п ескую структуру или даже аморфную, На осно ве 11сс.ггедоп, структурь; и анализа 25 описанного ниже, установлена следующая формула для 1:1 комплекса меди и цитрата: Li,CuCjH.OTXHjO В зависимости от степени гидрировалшя предлагаются следующие весовые формулы (З.ФО и соответствующие проценты содержания меди: LijCu Содержание меди в образцах твердого вещества кокишекса проходив 1мх различные стадии сушки, изменяется в npeflej ax 20-23%. Соединение (твердьй комплекс 1:1) прекрасно растворяется в соде. Очень легко можно приготовить раствор 2м. До значегшй рН, меньгпих 11 „5, изменение рН никах не отражается на растворимости соедине ния в воде. При больших значениях рН комш;екс разлагается с образованием зеле1ювато-коричпевого осадка. Твердый комплекс 1 : 1 можно яспользоззать Е качестве сгабилизирующего агента как после удаления хлорида лития, так и без использования этой процедуры; при этом х юрид лития образует-з ся в процессе получения самого комплекса . В,Комт::1екс двух атомов натрия и моноц1-1трата меди. 1, Эквимолярные растворы хлорида мгди и jjjiTpaTa натрия добавляют в 70ДУ, ка:-: в примере А с тем, чтобы получить текно-гол ой раствор, имеюций значение pi око.-о 5. 50 мп этого раствора помещают в делительную воронху. В делительную ворогшу добавjiHioT равньй объем безводного ацето а J при этом, чтобы перемеЕШ вать раствор, воронку периодически встряxiiBa.oT. Ilocj-te отстоя образуется двухфазная; система. Жидкая фаза голубого цвета располагается на дне воронки ее объем составляет меньга то -.acTbf. пр 1близигс1льно 25 {Л, тогда как .нй слой (приблизительно 75 мл) является бесцветным, несколько MyTHowaThtMj перед встряхива1тем этот слой абсапютно прозрачен. Мзсляьшстую вязкую голубую жидкость удаляют из воронкк через запор 1ый кран и собираю во второй отделительной воронке. Мутноватый верхний слой помещают в химический стакан и выпаривают досуха над паровой ванной. Во вторую делительную воронку добавляют приблизительно 25 мл безводного ацетона, при этом происходит почти мгновенное образование на дне воронки пластикообразной массы,вместо маслянистой жидкости, находившейся там. Верхний слой, образовавшийся в результате отстаивания пластической массы, помещают во второй химический стакан и обозначают далее как верхний слой 2. Добавление дистигшированной воды в пластикообразную массу приводит к быстрому растворению материала. Добавпеш1е,м воды добиваются того, чтобы вновь полученный раствор имеет обприй объем 25 мл,в результате этого вновь образуется маслянистая вязкая жидкость. Верхний слой 1 выпаривают досуха: микроскопическое исс шдование сухого of-татка обнаруживает присутствие большого количества кристаллов хлорида натрия. Выпариваиие верхнего слоя 2 приводит к образовагп ю тонко измельченного порошкообразного остатка, содержащего незначительное количество различны : кристаллов хлорида натрия. ДЗЕСКДЫ экстрагированной гапубой масляной жидкости на содержание меди обнарухсивает, что раствор содгржит приблизительно 125 мг медп на м1шлилитр раствора;, при этом 1-:оицентрация ыеталлического комигекса, который первоначально содержался в растворе, составляет приблизительно 65 мг/мл. Значительное снижение количества хло pj-зда натрия в верхнем слое показьшает на то, что основное количество , загрязняю1щх солей, являющихся побочныъш щэодуктами, извлечено.В результате выпаривания части концентрата образуется кристаллический материал.

2. Повторяют процедуру из предыдущего пункта 1 за исключением того, что значение рН первоначально образова:вшейся голубой етадкости обеспечивают в области от примерно 5 до примерно 7; с л,елью нейтрализаиди образовавшейся КС2 в раствор добавляют КОН. После стадий экстрагирований и выпаривания, которые проводят в соотнатстпии с пунктом 1, получают концентрат металлического комплекса, Еосле выпаривания которого образуется кристаллический материал.

3. Равномолярные порции сульфата меди и цитрата натрия смепшвают в соответствии с пунктом 1, при этом при помощи NaOH обеспечивают значени рН, равное примерно 7. Стадии экстрагирования и вьтаривания образовавшегося голубого раствора, которые осуществляют в соответствии с аналогичными стадиями, описанными выше, приводят к образованию аморфного порошк

Для комплекса из двух атомов натрия и моноцитрата меди (П), полученного в пунктах 1-3, на основе исследования структуры и анализа, который описан ниже, составлена следующая формула:

Ha CuCJljOi -sO

C.Комплекс двух атомов натрия и монопртрата цинка.

Используя приведенные шше ингредиенты, получают стабилизатор в виде цинкового комплекса по- аналогии с медным комплексом из пункта В: холодная вода 50 мл, дигидрат тринатр1гйцитрата 29,4 г, хлорид цинка (ZnCl) 13,6 г, концентрированная ИС1, таблетки NaOH.

ZuCl измельчают в мелкий порошок при noMOiCfJ ступки и пестика, а затем растворяют в воде. При помоЩ HOt доводят рН до 0,5 - 1,0. Далее ь едленно добавляют цитрат натрия, при этом, чтобы обеспечить значение рИ менее , добавляют также НСЕ. Когда, все материалы растворятся, раствор медленно нейтрализуют при помоtuji таблеток NaOH. Материалы, остающися в растворе при значешш рН 7,2 сцеживают, а Згзачение рИ раствора, доводят до 8,5-9,0; далее проводят экстрагирование при помопц5 двойного объема раствора метанола и ацетона в пропорции 50:50. aтept aл собирают в воронку Бюхиера с использованием фильтровальной бз.мдги Батмана i-- 42, В качестве альтернативы раствор можно высушить под вакуумом при

D.Комплекс атомов натрия и моноцитрата никеля.

Стабилизатор в виде никелевого комплекса получают с использова1шем следуюидих ингредиентов: холодная, вода 40 м)т, безводная лимонная Ki-icлота 38,4 г, хлорид никеля (NiCi2) тонкоизмельченньп 47,5 г, хлопья .NaOH. Лимонную кислоту растворяют в воде. При постоянном контроле значе ния рН медленно добавляют соль шеке ля. Когда все материалы переходят в раствор, чтобы обеспечить значения рН в области 4,0-5,0, в раствор мед ленно добавляют хлопья NaOH. Выход составляет примерно 100 мЛ; причем содержание Ni составляет приблизительно 117 кг/МП. Е. Комплекс двух атомов натрия и моноцктрата ртути. Стабилизатор в виде ртутного ком плекса готовят с использованием сле дующих ингредиентов: вода 40 окись ртути (HgO) 2,2 г безводная лимонная кислота 1,9 Г( таблетки NaOli. Лимонную кислоту растворяют в воде и раствор подогревают до темпе ратуры не более , При энергично перемешивании в раствор медленно добавляют окись ртути: реакция протекает до тех пор, пока раствор не станет прозрачным. Значение рН в области 8,5-9,0 обеспечивают при помощи таблеток NaOH,при этом необходимо следить, чтобы температура не превышала . Материал можно получить в крист.з-плическом виде, на пример S при помопа : способа, описанного для цинкового кo mлeкca из пункта С. Свойство дкссоицации ком1глекса, содержащего soнoцитpaт меди в пропорщш 1:1, копучетгого в соответст вии со способом, списаиньм вьше, исследуют в области значеш-тй рИ 3-12 с использованием спегднального электрода для ионов меди (П) (специ альный электрод Orion Copper II). 50 мл каждого из образцов, а именно раствора в пропорции 1:1 моноцитрат seди (0,0068 мель)., значение рН кот рого состаитяет соответственно 3, 4 5t 6, 7, 8, 9, 10, 11 к 125 иссле,п;у с целью определения кондентрацки свободньк ионов меди. В результате исследования получень следующие зна чения для концентраций свободных ионов ме1ди, при этом указаны соотве ствующие эначе1мя рН, а также отрицат&ньные логарифмы от концентрации ионов меди: 3,2x10-3 9,0x10- 2,5x10 5,3x101,0x10 8,0x10 8,8x10 11,055 9,6x10 12,018 3, 12,482 1,34x10 12,873 При помощи этих данных строят рМ-рН кривую, которая описывает связь между концентрацией свободных ионов меди Си и значением рП. На чертеже в декартовых координатах приведена зависимость (жирная черная линия) отрицательного log от концез1трации ионов металла (рМ) и отрицательного log от концентращ- и водорода (рН) в точках, перечисленных выше. Зта зависимость представляет собой из себя сигмодиальную кривую, которая описывает сройство диссоциации, приводящей к вьзсвобождению протона, металлмческого когфшекса, В области значеш-.й рН 9-12 комплекс является очень стабильным, а концентрация свободных ионов очень (мзкая. При pfl 7 ком51лекс явпяется относительно неустойчив ьм, что приводит X значитепьной ксицентраци--/ ионов при таких конценгра1диях вьгшеупомянутые ионы могут выполнять стабилизирующие функции, В области значений рН 7-9 создаются условия для контролируемого высвобождения ионов Си из металлического комплекса диссоциирует от 10 до 0,1% . Эта зависимость диссощ ации от значений рН дает возможность использовать комплексы в качестве Эффективиых противомикробньк или стабш1изнрующ5-гх агентов в металлических композициях. 1;1 медные комплексы обладают высокой степенью растворимости,, что указывает на ионную-природу таких комплексов. Это подтверждено при помощи э пектрофорезньсс экспериментов, когда цветная лентаj CN504eHHa,4 г растворе Kot-cineKca, двигалась по направлению анода (гloлoжитeJ-;ьнoгo электрода) ., Видим1 1й и УФ-спектры подтверждают образование 1:1 соединения. Общая реакция, приводящая к образованию кемплекса, имеющего структурную форму (В), имеет вид: 0 /г- , Гси L-,, р,.п-. Н с( 1- x /lCHji-UU J (2) ОН (base) Си - citrate- H abs citrate-3J CCu - citrate 2 eff citrate-3 Для иллюстрации биоцидной активнос ти моноцитрата меди, содержащего два атома натрия, проведены следующие . эксперименты. Штериапы.

1.Для тестов были выбраны следую.щие три ввда организмов: а, StaphyloCOCCUS aureus, далее обозначается SA, АТСС # 12600; Ь. Aerobacter aerqgenes далее обозначается АА, АТСС 13048;

с, Pseudomonas aeruginosa, далее обознашется РА, АТСС 4 10145. АТСС обозначает Американское co6pafme

видов культур.

2.Соевый бульон Триптикейс, Дифко, приготовленньй спещгальным способом при помопр растворения в горячей воде и обработки в автоклаве с тем, чтобы приспособить его для поддержания благоприятных условий для роста тестовых организмов.

3.Система оценивания МакПаглана роста бактерий по мутности соевого бульона.

4.Система мшшипористых бактери альных фильтров для оце1п.ч жизиесцо 113

для выращивания культуры снабжены винтом.

9. Инкубатор, снабженньй воздушной баней -с температурой .

Метод. Дня. каждого из видов организмов готовят три контрольные трубки, содержащие 5,0 мл соевого бульона, всего девять трубок. В каждую группу из трех трубок делают прививку культуры, содержащую примерно 10 организмов на миллиметрj привпвочньп материал получают из основной популяции каждого вида оргализмов. Значение рН среды для выращивания культуры составляет примерно 7. Кроме того, готовят две пластиик для спектрофотометра. В одну из трубок в каждой cepmi добавляют КСС и DCC так, чтобы концентрация меди составляла 0,5 мг/мл.

Результаты приведены в табл. t. Таблица 1 5 8 собности бактерий и количества живых организмов. 5.Комшекс мокош трата меди (П), содержащий два атома натрия, Na CuCgH OvXHjO, молекулярный вес 297, твердый материал. 6.Цитрат, содержащий два атома двухвалентной меди (П), CuCgH O х X 2 1/2Н20, молекулярный вес 360, твердый материал, далее обозначается DCC. 7.Спектрометры Колмэна мл. для определения мутности, где OD - мера оптической плотности, а OS - устройство для удаления пелены, образовавшейся из-за мутности среды, 8. Ставдартные стерильные трубки

Ес.лад з этим проводят эксперй-менты д;и оценки количества и жизнеспособности бактерий; при этом все трубки помещают в инкубатор, где Уизультаты тестов для оценки количества и Сразу

П5-2510

осуу,С(;Т5чляется В1,фагциЕание в течение А8 ч при 35°С После этой процедуры гйс;гГ: повторяют.

Pi3/льтаты при зедены в . 2. Т а б л и ц а 2 жкзкесгюсобностн бактерий

1. СПОСОБ ДЕЗИНФЕКЦИИ /ЙЩКИХ СРЕД, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО СИЛОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩИХ ЭМУЛЬСИЙ, путем введения в среду комплекса металла с органическим лигандом, отличающийс я тем, что, с целью сшшения микробной загрязненности жидютх сред, в качестве коьшлекса используют монометаллический комплекс металла такого, как медь,цинк, никель, ртуть с полифункциональным органическим лигавдом, представляющим собой лимонную кислоту или.ее натриевую или литиевую соль, при соотношешш металл :лигавд 1:1. 2. Способ поп.1,отличающ и и с. я тем, что используют комплекс формулы LijCuCgH O, H,jO.

.25

3,Ох I О 8,,0x10 S,Ох 10 3 S Ох 10 2,0x10

,ь 1.,9х10

1,1x10 С

Ш

10

IV /Д

Приведенные выше результаты тестов указьшают, что МСС обладает заметной биоцидной активностью по отношению ко всем организмам, участвовавшим в эксперименте.

Была исследована противомикробная д|стивность комплекса моноцитрата меди ЦП) , содержащего два атома щелочного металла; исследовалось его токсическое и подавляющее рост бакте рий воздействие против приведенных ниже видов микробов в средах, состоящих из маслянистых эмульсий, которые используют в качестве хладагентов в различных отраслях в машиностроении; при этом значение рН охлаждающей ванны и жидкостей имеет порядок от примерно 9 до примерно 10.

Aerobacter aerogenes

Aspergillus niger

Bacteroides

Bacillus subtil is

Candida albicars

Citrobacter

Enterobacter cerratia

Enterobacter doacae

Escherichia coli

Klebsiella - aerobacter lileisseria catarrbalis

Proteus (Providence Group)

Proteus mirabilis

Proteus morgani -

Proteus retigeri

Proteus vulgaris

Pse.udoffionas aeruginosa

Pseudomonas species

Staphylococcus albus

Staphylococcus aureus

Staphylococcus epiderraidis

Stpeptococcus fecalus

Streptococcus viridans

Дополнительно бьти проведены следующие эксперименты.

Эсперимент 1. Сравнение антимикробной эффзктивности: среды Авакяна, содержащей комплексы меди и 1:1 хелные соединения металлов и полифункциональных органических лигандов.

Результаты испытаний антимикробной активности показывают, что в случае использования смеси на основе среды Авакяна наблюдается либо незначитальное ингибирование микроорганизмов, либо никакого ингибирования, тогда как 1:1 хелаты обладают ингибирующим действием в большей степени,чем растворы Авакяна.

Эксперимент 2. Сравнительная токсичность 1:1 хелатов двухвалентных металлов и полифункциональных органических лигандов.

Результаты испытания токсичности 1:1 хелатов показываю, что в случае применения стандартной питательной среды ингибирования микроорганизмов значительно больше (примерно в 1214 раз) , чем в случае использоваштя среды Авакяна.

Нпгибирующее влияние 1:1 металлкислота комплексов на рост культур в соевом можно представить следуюпо м образом.

Меркаитосукцинат меди цитрат ртути тартрат ртути цитрат меди тартрат меди; цитрат коба.пьта тартрат цинка меркаптосукцннат цинка цитрат цинка цитрат никеля.

Опьп обработки металла.

Опыт проводят над 3%-ной э1-{ульсии масла в воде. К масляной эмульсии добавляют медь - оксиацетатной кo fflлeкc 1:1. Стальной вал подвергают шлифованию с использоиа шем в качестве хладагента вышеуказанного состава. Полученный вал отличается исключительной чистотой обработки, при этом поверхность состоит из неблагородного металла, т.е. сохраняется цегшостность поверхности.

Использовашге изобретешш позволяет улучшить и ускорить дезинфекцию идких сред.