Способ получения дезинфицирующего раствора на основе ионов серебра
Изобретение относится к способу получения дезинфицирующего раствора и может использоваться для обеззараживания воды, а также для дезинфекции различных объектов в медицине, пищевой и фармацевтической промышленности. Способ получения дезинфицирующего раствора заключается в концентрировании серебра в дистиллированной воде путем электролиза при периодической смене полярности электродов. Электролиз проводят в присутствии лимонной кислоты, осуществляя направленную струйную перекачку электролита в межэлектродное пространство. При достижении концентрации ионов серебра в растворе 75% от требуемой электролиз останавливают и осуществляют химическую реакцию полного растворения образовавшегося оксида серебра путем добавления 33%-ной перекиси водорода в количестве 0,4-0,7 мг/л. Количество перекиси водорода ограничивается остаточной концентрацией 0,15-0,20 мг/л. Изобретение позволяет получить стабильный при хранении дезинфицирующий раствор с высоким содержанием основного действующего вещества - лимонно-кислого серебра при ускорении процесса его образования. 3 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к способу получения дезинфицирующего раствора на основе ионов серебра.
Раствор может найти применение в различных областях народного хозяйства (здравоохранении, ветеринарии, пищевой и фармацевтической промышленности, предприятиях коммунального хозяйства и др.), где используются дезинфицирующие средства, например в медицине для дезинфекции различных объектов, для обеззараживания воды в плавательных бассейнах, обеззараживания и консервации питьевой воды из открытых пресных водоемов (рек, озер), подземных источников (артезианского водозабора) и хозяйственно-питьевого водоснабжения.
Известен способ получения дезинфицирующего раствора на основе ионов серебра (Кульский Л.А. Серебряная вода. Киев, Наукова думка, 1983, с.17-32), заключающийся в получении ионов серебра в растворах путем электролиза.
Недостатком известного способа является то, что при длительном хранении, а также под воздействием света бактерицидные свойства «серебряной воды» падают. Это связано с тем, что падает концентрация ионов серебра, которые вступают в химическую реакцию с веществами, находящимися в воде. Продукты этих реакций выпадают в осадок.
Способ электролиза также применяется для получения дезинфицирующего водного раствора (патент РФ №2125971, опубл. 10.02.1999) с использованием серебряного анода и присутствием в растворе лимонной или уксусной кислот.
Этот способ имеет следующие недостатки: в процессе электролитического растворения серебра в межэлектродном пространстве образуется и накапливается в растворе окись серебра, имеющая черный цвет. Так как присутствие окиси серебра в растворе даже в незначительном количестве снижает стойкость раствора, возникает необходимость его фильтрации и извлечения окиси серебра из фильтров.
Прототипом заявляемого способа получения дезинфицирующего раствора на основе ионов серебра, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков, выбран способ получения серебросодержащего реагента для обеззараживания и консервации воды (заявка РФ №2000109343, опубл. 10.03.2002 г.), при котором концентрирование серебра в воде проводят электролизом в присутствии ортофосфорной кислоты и персульфата аммония с добавлением перекиси водорода после электролиза.
Недостатком прототипа является использование большого количества реагентов и низкая производительность способа.
Задачей заявляемого изобретения является создание эффективного, экономичного способа получения дезинфицирующего раствора на основе ионов серебра с высоким содержанием основного действующего вещества - лимонно-кислого серебра с ускорением процесса его образования.
Поставленная задача достигается тем, что производят концентрирование серебра в дистиллированной воде путем электролиза при периодической смене полярности электродов. Электролиз проводят в присутствии лимонной кислоты и одновременно осуществляют направленную струйную перекачку электролита в межэлектродном пространстве. При достижении концентрации ионов серебра в растворе 75% от требуемой электролиз останавливают и осуществляют химическую реакцию полного растворения образовавшегося оксида серебра путем добавления 33%-ной перекиси водорода в количестве 0,4-0,7 мг/л. Количество перекиси водорода ограничивается остаточной концентрацией 0,15-0,20 мг/л.
Электролиз ведут с анодной плотностью тока 1-2 А/дм2, рабочим напряжением 12-24 В и с периодичностью смены полярности электродов 5 мин. Расстояние между электродами установлено 10-15 мм.
Способ получения дезинфицирующего раствора на основе ионов серебра осуществляют следующим образом.
В ванне с дистиллированной водой растворяют лимонную кислоту в количестве 1-5 г/л. В раствор помещают серебряные электроды на расстоянии 10-15 мм друг от друга. Выбор такого межэлектродного расстояния обусловлен тем, что при большем расстоянии интенсивность образования ионов серебра значительно уменьшается, а при меньшем - между электродами возможно образование перемычки из окиси серебра.
Электролиз ведут в следующем режиме:
U - 12-24 В,
i - 1-2 А/дм2.
Полярность электродов меняют через каждые 5 мин. Изменение полярности электродов препятствует их пассивации.
В течение всего процесса электролиза в ванне осуществляют струйную перекачку электролита с помощью насоса WL 301 RM с направлением струи в межэлектродное пространство.
Постоянная перекачка электролита позволяет удалять из межэлектродного пространства образующиеся оксиды серебра, тем самым создавая возможность накапливания их во всем объеме ванны. При этом повышается электропроводность электролита в межэлектродном пространстве, процесс электролиза проводится при повышенной плотности тока, что ускоряет процесс образования оксидов серебра.
В процессе электролиза под действием электрического тока серебряный анод растворяется с переходом в раствор ионов серебра, которые, взаимодействуя с лимонной кислотой, образуют лимонно-кислое серебро. Когда потенциал серебряного анода достигает величины потенциала выделения кислорода, процесс перехода ионов серебра в раствор замедляется. Начинается процесс образования оксида серебра, представляющего собой осадок черного цвета. При достижении концентрации ионов серебра в растворе 75% от требуемой электролиз останавливают. После этого добавляют в раствор 33%-ную перекись водорода в количестве 0,4-0,7 мг/л. Такое соотношение обусловлено тем, что остаточная концентрация перекиси водорода в дезинфицирующем растворе должна быть в пределах 0,15-0,20 мг/л. Эта остаточная концентрация перекиси водорода в дезинфицирующем растворе является оптимальной для сохранения его прозрачности в течение длительного времени. Кроме того, непрореагировавшая перекись водорода (оставшаяся в растворе) усиливает бактерицидные свойства раствора.
В результате химической реакции в растворе образуется лимонно-кислое серебро, являющееся активно действующим веществом дезинфицирующего раствора. Процесс образования лимонно-кислого серебра может быть представлен следующим образом:
Химическое растворение оксида серебра, накопленного в растворе в результате электролиза, увеличивает концентрацию действующего вещества на 25% и избавляет от необходимости фильтрации раствора и извлечения оксида серебра из фильтров.
Количественная оценка концентрации ионов серебра в получаемом растворе по предлагаемому способу проводилась по методике количественного химического анализа (КХА), аттестованной 03.06.1997 Государственным научным метрологическим центром «Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений» №001-59-97 и предназначенной для определения массовой концентрации ионов серебра в природных, сточных и других водных растворах непосредственно на месте отбора проб или в лабораторных условиях потенциометрическим методом с использованием ионоселективного электрода «Эком-Ag».
Диапазон определяемых концентраций ионов серебра от 1 до 10800 мг/дм3.
Относительная погрешность измерений массовой концентрации ионов серебра по данной методике: не более 10% в диапазоне массовых концентраций от 1 до 10800 мг/дм3.
Остаточную концентрацию перекиси водорода в растворе после реакции определяют по методике, приведенной в «Сборнике методик по определению концентраций загрязняющих веществ в промышленных выбросах» (Ленинград, Гидрометеоиздат. 1992. Стр. 193).
Возможность осуществления заявляемого способа получения дезинфицирующего раствора на основе ионов серебра показана на следующих примерах.
Пример 1.
В ванне с дистиллированной водой растворяют лимонную кислоту в количестве 1-5 г/л. В раствор помещают серебряные электроды на расстоянии 10-15 мм друг от друга. Режим электролиза устанавливают:
U - 12-24 В,
i - 1-2 А/дм2.
Полярность электродов меняют через каждые 5 минут. В течение всего процесса электролиза в ванне осуществляют струйную перекачку электролита с направлением струи в межэлектродное пространство.
При достижении концентрации ионов Ag+ 150 мг/л электролиз прекращают и добавляют Н2O2 в количестве 0,44 мг/л.
После растворения Ag2O концентрация ионов Ag+ достигает значения ≈200 мг/л.
Пример 2.
В ванне с дистиллированной водой растворяют лимонную кислоту в количестве 1-5 г/л. В раствор помещают серебряные электроды на расстоянии 10-15 мм друг от друга. Режим электролиза устанавливают:
U - 12-24 В,
i - 1-2 A/дм2.
Полярность электродов меняют через каждые 5 минут. В течение всего процесса электролиза в ванне осуществляют струйную перекачку электролита с направлением струи в межэлектродное пространство.
При достижении концентрации ионов Ag+ 300 мг/л электролиз прекращают и добавляют Н2O2 в количестве 0,7 мг/л.
После растворения Ag2O концентрация ионов Ag+ достигает значения ≈400 мг/л.
Предлагаемый способ получения дезинфицирующего раствора путем электролитического растворения металлического серебра в присутствии лимонной кислоты при одновременной перекачке электролита в межэлектродное пространство с последующим химическим растворением накопленного в растворе оксида серебра перекисью водорода позволяет получить:
высокий уровень обеззараживания получаемого раствора в отношении широкого круга микроорганизмов,
стабильность при хранении,
экологическую безопасность и технологическую безотходность,
взрыво- и пожарную безопасность,
простоту получения активно действующего вещества.
Применение заявляемого способа позволит иметь в арсенале народного хозяйства нетоксичный, бактерицидный, с высокой степенью стойкости дезинфицирующий водный раствор, который может быть применен для дезинфекции и стерилизации различных объектов как в полевых условиях, так и в стационарных бытовых объектах.
1. Способ получения дезинфицирующего раствора на основе ионов серебра, включающий концентрирование серебра в дистиллированной воде путем электролиза при периодической смене полярности электродов, отличающийся тем, что электролиз проводят в присутствии лимонной кислоты, осуществляя направленную струйную перекачку электролита в межэлектродное пространство, а затем при достижении концентрации ионов серебра в растворе 75% от требуемой, электролиз останавливают и осуществляют химическую реакцию полного растворения образовавшегося оксида серебра путем добавления перекиси водорода, количество которой ограничивается остаточной концентрацией 0,15-0,20 мг/л.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что электролиз ведут с анодной плотностью тока 1-2 А/дм2, рабочим напряжением 12-24 В, а периодичность смены полярности электродов составляет 5 мин.
3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что расстояние между электродами устанавливают 10-15 мм.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что при химической реакции используют 33%-ную перекись водорода в количестве 0,4-0,7 мг/л.
