Полидегазирующая и дезинфицирующая рецептура окислительно-нуклеофильного действия
Изобретение относится к области дегазации поверхностей, зараженных отравляющими веществами (ОВ), аварийно химически опасными веществами (АХОВ) и биологическими средствами (БС). Полидегазирующая и дезинфицирующая рецептура окислительно-нуклеофильного действия содержит водный раствор неорганического окислителя - гидроперита или пергидроля, высокомолекулярное соединение - модифицированный водорастворимый крахмал, четвертичное аммонийное соединение и регулятор рН среды при следующих соотношениях компонентов, масс.%: гидроперит или пергидроль - 10,00; модифицированный крахмал - 2,00; четвертичное аммонийное соединение - 0,50; регулятор рН среды - 0,20 и вода - остальное. Высокая эффективность рецептуры в отношении ОВ, АХОВ и БС достигается за счет образования на поверхности химически активного экрана. Рецептура является бифункциональной за счет достижения как дегазирующего, так и дезинфицирующего эффекта. Рецептура может применяться из всех существующих технических средств специальной обработки с нормой расхода 0,3 л/м2. Время приготовления рецептуры не превышает 5 мин. Рецептура экономична, доступна, стабильна. 8 табл.
Изобретение относится к области дегазации отравляющих веществ (OB), аварийно химически опасных веществ (АХОВ) и дезинфекции бактериологических средств (БС), а также к проблеме ликвидации последствий от применения химического оружия.
Сущность изобретения: полидегазирующая и дезинфицирующая рецептура окислительно-нуклеофильного действия (ПДР) содержит водный раствор гидроперита или пергидроля (10% масс.), высокомолекулярное соединение - модифицированный водорастворимый крахмал (2% масс.), четвертичное аммонийное соединение (ЧАС) (0,5% масс.), регулятор рН среды (0,2% масс.), вода - остальное.
Предлагаемый состав эффективен, экономичен, доступен и стабилен. Все составляющие рецептуры отечественного производства. После испарения воды из рецептуры на обрабатываемой поверхности образуется прочная, непроницаемая для OB и БС пленка, значительно уменьшающая воздействие OB.
Известны два типа рецептур для дегазации вооружения и военной техники (ВВТ): окислительно-хлорирующего действия (водные суспензии гипохлорита кальция (ГК)), раствор дихлораминов бензолсульфокислот (дегазирующий раствор №1) [1] и нуклеофильного действия (сольвентные алкоголятные рецептуры, РД-2 и ей подобные [1]), СОА, водно-щелочные растворы №2 [1, 2]. Часть из них (ГК, СОА, раствор №1) обладают определенной дезинфицирующей активностью, одновременно некоторые из них (суспензиии ГК, рецептуры РД-2, РД, СОА) являются полидегазирующими. Недостатками известных рецептур являются: довольно большие нормы расхода (1,5 л/м2 и более), что приводит к увеличению объема перевозок и времени приготовления растворов. Температурный интервал их применения ограничен (плюс 5°С и выше, в отдельных случаях минус 15°С и выше) [1]. Плохая экстрагирующая способность водных рецептур обуславливает невозможность использования метода орошения для дегазации объектов ВВТ, орошение зараженной поверхности с одновременным протиранием щеткой увеличивает трудозатраты и время на обработку - уменьшает темп обработки [1, гл.3; 2, п.20.6]. Неводные (сольвентные) ПДР обеспечивают дегазацию объектов с малыми нормами расхода (0,4…0,5 л/м2) в широком диапазоне температур (±40°С), но не обладают дезинфицирующими свойствами; готовятся только в заводских условиях; разрушают лакокрасочные покрытия техники (особенно рецептура РД-2) и практически плохо дегазируют иприт [1].
Кроме того, после обработки указанными рецептурами объектов зараженных ФОВ и ипритом, по требованию "Руководства по специальной обработке" личный состав в течение 1-2 суток после дегазации объектов военного назначения обязан использовать индивидуальные средства защиты кожи. Невысокая спороцидная активность суспензий ГК вынуждает увеличивать содержание технического продукта ГК до 5-7,5 мас.%, норму расхода до - 4…4,5 л/м2, что затрудняет применение таких высококонцентрированных водных суспензий ГК из большинства технических средств специальной обработки (ТССО), например АРС, ДКВ, АДДК, БКСО и ДК-4; ухудшая маскирующие свойства ЛКП наземных объектов ВВТ. Известен способ получения деконтаминирующего средства на основе пероксида водорода и/или пероксогидратов (см. патент РФ, №2040275) [3].
Ближайшим аналогом к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому положительному результату является "Бифункциональная рецептура окислительно-нуклеофильного действия" (см. патент РФ, (19) RU (11) 2248234(13) С2 (51) мпк7 A62D 3/00).
Недостатком указанной рецептуры является ее высокая вязкость, не позволяющая ее использование из большинства приборов специальной обработки, длительное время приготовления (до 30 мин), сложность приготовления (комкование полимера при растворении), агрессивное действие на стеклянные изделия (стекло мутнеет).
Техническим результатом предлагаемого технического решения является создание более эффективной, экономичной, доступной, стабильной бифункциональной рецептуры. Технический результат достигается составом бифункциональной рецептуры окислительно-нуклеофильного действия, содержащей водный раствор гидроперита или пергидроля (10% масс.), высокомолекулярное соединение - модифицированный водорастворимый крахмал (2% масс.), четвертичное аммонийное соединение (ЧАС) (0,5% масс.), регулятор рН среды (кислота щавелевая или гидроокись натрия) (0,2% масс.), вода - остальное.
Использование гидроперита (или пергидроля) и четвертичного аммонийного соединения позволяет быстро инактивировать как споровую, так и вегетативную формы микроорганизмов за счет синергетического эффекта. Кроме того, указанный синергический эффект проявляется при дегазации OB. Так, образующийся в воде при растворении гидроперита или пергидроля пероксид водорода вызывает окислительную деструкцию OB и СДЯВ с переводом их в малотоксичные соединения. Все компоненты рецептуры выпускаются отечественной химической промышленностью.
Модифицированный крахмал введен в рецептуру в качестве загустителя и тем самым исключает возможность быстрого стекания рецептуры с обрабатываемой поверхности, что особенно важно при обработке наклонных поверхностей, а также способствует образованию экранной защитной пленки.
Таким образом, после испарения воды из рецептуры на обрабатываемой поверхности образуется прочная активная в отношении OB и БС пленка.
Образование защитной, непроницаемой пленки позволяет значительно уменьшить воздействие OB на незащищенный личный состав.
Поверхностно-активное вещество - четвертичное аммонийное соединение введено в рецептуру для усиления дезинфицирующих и дегазирующих свойств и улучшения смачиваемости рецептурой различных обрабатываемых поверхностей.
Регуляторы рН среды (щелочь и кислота) позволяют приготавливать и использовать рецептуру для дегазации СДЯВ кислого и щелочного характера, а также пролонгировать в отношении OB и БС активное действие образующейся при высыхании рецептуры пленки.
Рецептура ПДР приготавливается в течение десяти минут и сохраняет свои свойства в зависимости от рН среды и температуры воздуха до нескольких суток.
Эффективность дегазирующих и дезинфицирующих свойств рецептуры подтверждена в многократных экспериментах.
Приготовление рецептуры осуществляли следующим образом.
Пример 1
Для приготовления 1 л рецептуры ПДР в 700 мл воды растворяли 20 г модифицированного крахмала. Затем в раствор вводили 100 граммов гидроперита, 10 г ЧАС, 5 г гидроокиси натрия. Раствор перемешивали до полного растворения компонентов. Объем раствора доводили водой до 1000 мл (раствор №1).
Приготовленной рецептурой методом орошения с нормой расхода 0,3 л/м2 обрабатывали окрашенные и неокрашенные металлические пластины, зараженные модельными отравляющими веществами типа иприт, зоман и Vx. После высыхания рецептуры осуществляли оценку достигнутой полноты дегазации пластин по принятым методикам.
Результаты экспериментов представлены в таблицах 1…3.
| Таблица 1 | |||
| Результаты испытаний дегазирующей эффективности рецептуры ПДР в отношении модельного вещества типа зоман. | |||
| Тип поверхности | обнаружено модельного вещества на имитаторе кожи человека (мг/м2) до обработки | Обнаружено модельного вещества на имитаторе кожи человека (мг/м2) после обработки | Полнота дегазации |
| Окрашенный металл | 386±23 | 3,7±0,6 | достигнута |
| Неокрашенный металл | 1270±150 | 2,5±0,2 | достигнута |
| Таблица 2 | |||
| Результаты испытаний дегазирующей эффективности рецептуры ПДР в отношении модельного вещества типа Vx. | |||
| Тип поверхности | обнаружено модельного вещества на имитаторе кожи человека (мг/м2) до обработки | Обнаружено модельного вещества на имитаторе кожи человека (мг/м2) после обработки | Полнота дегазации |
| Окрашенный металл | 85±4 | 1,75±0,25 | достигнута |
| Неокрашенный металл | 870±15 | 0,58±0,20 | достигнута |
| Таблица 3 | |||
| Результаты испытаний дегазирующей эффективности рецептуры ПДР в отношении модельного вещества типа иприт. | |||
| Тип поверхности | Обнаружено модельного вещества на имитаторе кожи человека (мг/м2) до обработки | Обнаружено модельного вещества на имитаторе кожи человека (мг/м2) после обработки | Полнота дегазации |
| Окрашенный металл | 1850±25 | 52±22 | достигнута |
| Неокрашенный металл | 4970±40 | 29±12 | достигнута |
Заключение по полноте дегазации модельных поверхностей: требуемая полнота дегазации впитывающих и невпитывающих OB модельных поверхностей, зараженных моделями отравляющих веществ типа зоман, Vx и иприт, при обработке их рецептурой с нормой расхода 0,3 л/м2 достигнута во всех опытах.
Аналогично вышеуказанному проводили определение полноты обеззараживания модельных объектов зараженных различными АХОВ щелочного и кислого характера. Результаты опытов по обезвреживанию АХОВ щелочного и кислого характера представлены в таблице 4.
| Таблица 4 | ||||
| Результаты обезвреживания рецептурой ПДР соединений АХОВ щелочного характера. | ||||
| № п/п | Состав рецептуры (масс.%) | Метод оценки | Соединения АХОВ | Полнота обеззараживания |
| 1 | Гидроперит (пергидроль) - 10; Крахмал модифицированный - 2; ЧАС - 0,5; Кислота щавелевая - 0,2. | Титрометрия | Аммиак водный раствор | Достигается |
| 2 | Диметиламин | Достигается | ||
| 3 | Метиламин | Достигается | ||
| 4 | Триметиламин | Достигается | ||
| 5 | Азиридин | Достигается | ||
| 6 | Гидразин | Достигается | ||
| 7 | Окись этилена | Достигается | ||
| 8 | Акриловый альдегид | Достигается | ||
| 9 | Метилмеркаптан | Достигается | ||
| 10 | Метилакрилат | Достигается | ||
| 11 | Акрилонитрил | Достигается | ||
| 12 | Формальдегид | Достигается | ||
| 13 | Этилмеркаптан | Достигается |
| Таблица 4 Продолжение табл.4 |
||||
| Результаты обезвреживания рецептурой ПДР соединений АХОВ кислого характера. | ||||
| № п/п | Состав рецептуры (масс.%) | Метод оценки | Соединения АХОВ | Полнота обеззараживания |
| 1 | Гидроперит - 10; Крахмал модиф. - 2; ЧАС - 0,5; Гидроксид натрия - 0,2. | Титрометрия | Бромистоводородная кислота | Достигается |
| 2 | Хлористый водород | Достигается | ||
| 3 | Фтористый водород | Достигается | ||
| 4 | Диоксид серы | Достигается | ||
| 5 | Диоксид азота | Достигается | ||
| 6 | Хлорокись фосфора | Достигается | ||
| 7 | Сероуглерод | Достигается | ||
| 8 | Хлорциан | Достигается | ||
| 9 | Хлорпикрин | Достигается | ||
| 10 | Мышьяковистый водород | Достигается | ||
| 11 | Сероводород | Достигается | ||
| 12 | Треххлористый фосфор | Достигается | ||
| 13 |
Заключение по полноте дегазации модельных поверхностей, зараженных АХОВ кислого и щелочного характера: требуемая полнота дегазации модельных поверхностей, зараженных АХОВ при обработке их рецептурой с нормой расхода 0,3 л/м2, достигнута во всех опытах.
Проведены эксперименты по определению бактерицидной и бактериостатической активности рецептуры ПДР методом серийных разведений.
Для посева использовали 20-часовую бульонную (В.anthracis штамм 55 - ВНИИВВиМ и В.Cereus штамм 96) и агаровую (S.aureus штамм 209 - Р) культуры.
Результаты исследований приведены в таблице 5.
Установлено, что испытуемая рецептура ПДР обладает выраженной антимикробной активностью в отношении всех испытуемых тест-культур. Из таблицы следует, что рецептура ПДР в минимальной подавляющей концентрации 0,15% от исходной оказывает бактериостатическое действие на тестируемые культуры микроорганизмов.
Бактерицидной активностью рецептура обладала в концентрации 0,2% от исходной на В.Anthracis и S.aureus, 0,4% - на В.Cereus.
| Таблица 5 | |||||||||||||
| Бактериостатическая и бактерицидная активность рецептуры ПДР. | |||||||||||||
| Возбудитель | Время инкубации, сут. | Концентрация рецептуры от исходной, % | |||||||||||
| 100,0 | 50,0 | 25,0 | 12,5 | 6,25 | 3,12 | 1,6 | 0,8 | 0,4 | 0,2 | 0,1 | 0,05 | ||
| В.anthracis | 1 | - | - | - | - | - | - | - | -/+ | -/+ | -/+ | +/+ | +/+ |
| В.anthracis | 5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | +/+ | +/+ |
| В.Cereus | 1 | - | - | - | - | - | - | - | -/+ | -/+ | -/+ | +/+ | +/+ |
| В.Cereus | 5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | -/+ | +/+ | +/+ |
| S.aureus | 1 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | +/+ | +/+ |
| S.aureus | 5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | +/+ | +/+ |
| Примечание: (-) - отсутствие роста микроорганизмов; (+) - наличие роста микроорганизмов; В числителе - наличие (отсутствие) роста микроорганизмов в пробирках с МПБ; В знаменателе - наличие (отсутствие) роста микроорганизмов в чашках Петри с МБА. |
В результате проведенных экспериментов установлено, что рецептура ПДР обладает выраженной спороцидной активностью в отношении всех исследуемых тест-культур. Результаты исследований, выполненных по принятым методикам, представлены в таблице 6.
| Таблица 6 | |||||||||||||
| Спороцидная активность рецептуры ПДР. | |||||||||||||
| Возбудитель | Время инкубации, сут. | Концентрация рецептуры от исходной,% | |||||||||||
| 100,0 | 50,0 | 25,0 | 12,5 | 6,25 | 3,12 | 1,6 | 0,8 | 0,4 | 0,2 | 0,1 | 0,05 | ||
| В.anthracis | 1 | - | - | - | - | - | - | - | + | + | + | + | + |
| В.anthracis | 5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | + | + |
| В.Cereus | 1 | - | - | - | - | - | - | - | + | + | + | + | + |
| В.Cereus | 5 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | + | + |
| Примечание: (-) - отсутствие роста микроорганизма; (+) - наличие роста. |
Из представленных в таблице 6 результатов экспериментов следует, что рецептура ПДР в концентрации 1,6% от исходной оказывает спороцидное действие через 1 сутки экспозиции, а в концентрации 0,2% - через 5 суток экспозиции.
В результате проведенных экспериментов установлено, что рецептура ПДР обладает выраженной спороцидной активностью в рекомендованной концентрации, инактивируя споры В. Cereus 96 и В. Anthracis «55-ВНИИВВиМ» при экспозиции 15 мин и более. Результаты исследований представлены в таблице 7.
| Таблица 7 | ||||
| Динамика спороцидного действия рецептуры ПДР. | ||||
| Возбудитель | Время экспозиции, мин | |||
| 15 | 30 | 45 | 60 | |
| В. Cereus 96 | - | - | - | - |
| В. Anthracis «55-ВНИИВВиМ» | - | - | - | - |
| Примечание: (-) - отсутствие роста микроорганизма. |
В результате экспериментов определена спороцидная активность рецептуры ПДР при обеззараживании тест поверхностей. Результаты экспериментов отображены в таблице 8.
| Таблица 8 | |||||
| Дезинфицирующая активность рецептуры ПДР при обеззараживании тест-поверхностей, контаминированных спорами В. Anthracis «55-ВНИИВВиМ» и В. Cereus 96. | |||||
| Экспозиция, ч | Метлахская плитка | Металл окрашенный | |||
| Рецептура ПДР | 1 | - | - | - | - |
| 2 | - | - | - | - | |
| контроль | + | + | + | + |
Из данных таблицы 8 видно, что рецептура ПДР в рабочей концентрации полностью обеззараживает тест-объекты, контаминированные спорами В.Anthracis «55-ВНИИВВиМ» и В. Cereus 96 при экспозиции 1 ч и более.
Выводы:
1. Полидегазирующая и дезинфицирующая рецептура ПДР по результатам лабораторных исследований обладает выраженной бактерицидной и бактериостатической активностью в отношении Anthracis штамм 55-ВНИИВВиМ, В.Cereus 96 и S.aureus штамм 209 - Р.Бактерицидная активность рецептуры ПДР проявляется в концентрациях ниже исходной в несколько раз.
2. Рецептура ПДР обладает выраженной спороцидной активностью. При экспозиции 1 ч рецептура обеспечивает полное обеззараживание как впитывающих, так и невпитывающих поверхностей тест-объектов, контаминированых микроорганизмами в споровой форме при норме расхода рецептуры 0,3 л/м2.
Таким образом, предложенная рецептура ПДР обладает дегазирующими в отношении OB и АХОВ свойствами, а также дезинфицирующими свойствами в отношении вегетативных и споровых форм микроорганизмов. Рецептура экономична, доступна, стабильна. Время приготовления рецептуры не превышает пяти минут. Благодаря низкой вязкости она может применяться из всех технических средств специальной обработки.
Источники информации
1. Руководство по специальной обработке. - М.: Воениздат, 1988, гл.5.2.
2. Защита от оружия массового поражения. Под ред. проф. В.В.Мясникова. - М.: Воениздат, 1989. С.307.
3. Патент РФ, №2040275, МКИ A61L 2/16, 25.07.1995.
4. Патент РФ, №2099115, МКИ A62D 3/00 20.12.1997.
Полидегазирующая и дезинфицирующая рецептура окислительно-нуклеофильного действия, содержащая водный раствор неорганического окислителя, отличающаяся тем, что в качестве неорганического окислителя она содержит гидроперит или пергидроль и дополнительно содержит высокомолекулярное соединение - модифицированный водорастворимый крахмал, четвертичное аммонийное соединение, регулятор рН среды при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
| Гидроперит или пергидроль | 10,00 |
| Модифицированный крахмал | 2,00 |
| Четвертичное аммонийное соединение | 0,50 |
| Регулятор рН среды | 0,20 |
| Вода | остальное |
