Способ и рецептура для нейтрализации токсичных химикатов и материалов
Изобретение относится к технологии нейтрализации широкого спектра токсичных промышленных химикатов и материалов, включающих раздражающие вещества, тяжелые и радиоактивные металлы, кислоты и кислые раздражающие вещества, пестициды, и различные сельскохозяйственные химикаты, а также деконтаминации поверхностей, контактирующих с этими агентами. В одном воплощении композицию, содержащую активный ингредиент, наносят на токсичный промышленный химикат или материал для его нейтрализации. Активный ингредиент включает одно соединение или более из 2,3-бутандион монооксима (также известного как диацетил монооксим (ДАМ)), его щелочи или щелочной соли, например, калия 2,3-бутандион монооксима (КБДО) или их производного, а указанный токсичный промышленный химикат или материал выбран из группы, состоящей из 1,1'-би(этилен оксида), акрилонитрилов, аллиловых спиртов, аллилхлоридов, метилмеркаптана, гидразина и кислот. Изобретение обеспечивает эффективную нейтрализацию токсичных веществ с любой поверхности, включая кожу человека, на предприятиях и в домашних условиях. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 5 табл.
Область техники, к которой относится изобретение.
Настоящее изобретение относится в целом к рецептурам и способам для нейтрализации химических агентов, и более конкретно, к рецептурам и способам для нейтрализации широкого спектра химических агентов.
Предшествующий уровень техники.
Риск воздействия различных химических и биологических агентов является постоянно возрастающей проблемой как для военного персонала, так и для гражданских лиц. Эта проблема особенно усилена с учетом недавних террористических актов. В частности, возрастает угроза применения террористами таких агентов в Соединенных Штатах, а также за границей. В ответ на эту угрозу были разработаны различные меры противодействия, позволяющие нейтрализовать некоторые агенты химического оружия. Например, так называемые нервно-паралитические агенты, такие как зарин, зоман и табун, являются примерами фосфористых соединений, которые могут быть химически изменены для устранения токсичности. Поскольку многие из этих соединений разделяют общий или подобный химический компонент, может применяться единственная мера противодействия для нейтрализации многих из них.
В дополнение к химическим и биологическим агентам, также существует широкий ряд загрязнителей, таких как токсичные промышленные химикаты (ТПХ) и токсичные промышленные материалы (ТПМ), что увеличивает проблему общественной безопасности. Такие загрязнители включают промышленные химикаты, пестициды и гербициды, и другие материалы, которые могут высвобождаться в окружающую среду во время обычной обработки, удаления, переработки отходов, или случайного выброса. В целом, такие загрязнители включают широкий спектр химических композиций, которые нельзя быстро нейтрализовать или разрушить с помощью единственной химической меры противодействия. В результате, воздействие таких загрязнителей требует выбора надлежащей меры противодействия для эффективной нейтрализации загрязнителя. Далее, многие меры противодействия являются эффективными только тогда, когда применяются до воздействия химиката, и неспособны эффективно нейтрализовать загрязнители после их воздействия на индивидуума.
Проблемы выбора надлежащих мер противодействия являются особо важными в условиях, когда применяется широкий ряд токсичных химикатов/материалов. Например, многие современные предприятия применяют широкий спектр различных химикатов и веществ в ежедневной работе и процессах. В результате существует широкий ряд различных токсичных химикатов/материалов, которые могут воздействовать на персонал в пределах предприятия. Поскольку воздействие многих из этих химикатов/материалов может приводить к тяжелым поражениям у рабочих, на которых они воздействуют, и в некоторых случаях к смерти, необходимо обеспечить меры противодействия, которые можно применять для эффективного лечения индивидуумов после воздействия.
К сожалению, это создает проблемы по отношению к осуществимости поддержания адекватного числа надлежащих мер противодействия, а также проблемы, связанные с обучением персонала выбору подходящей меры противодействия. Такие проблемы могут усиливаться в чрезвычайных ситуациях после воздействия химикатов. В результате, может быть трудно своевременно найти и применить надлежащую меру противодействия, что может вести к длительному воздействию и повышать тяжесть повреждения. Далее, многие меры противодействия химикатам, такие как химические дезинфицирующие средства, подобные растворам гипохлорита, могут применяться, но являются коррозионными для большинства металлов и тканей, и для кожи человека. Жидкоподобные пенные дезинфицирующие средства также применяются, и в целом для их эффективного нанесения необходима вода и сжатые газы. Как таковые, они обычно не применяются во многих случаях.
В дополнение к предприятиям, такие проблемы также существуют во многих домах по всей стране. Например, типичный шкаф для кухонной раковины может включать множество различных химикатов/материалов в диапазоне от продуктов для уборки дома до пестицидов. Подобно химикатам/материалам, которые можно найти на типичном предприятии, воздействие предметов бытовой химии также может приводить к тяжелому повреждению. Однако большинство хозяйств еще не включает самых основных мер противодействия, и в результате вода часто является первым выбором при попытке очистить пораженную кожу или поверхности. Поскольку многие химикаты/материалы не реагируют с водой или не растворимы в ней, применение воды может дополнительно усилить воздействие и тяжесть повреждения путем распространения химиката/материала, и таким образом увеличения площади контакта с токсичным химикатом/материалом.
В дополнение к химическим мерам противодействия, могут также применяться физические способы деконтаминации для нейтрализации многих токсичных химикатов/материалов. Физическая деконтаминация обычно включает применение сухого тепла в течение продолжительного периода времени, или пара или перегретого пара в течение примерно 20 минут. В некоторых случаях может эффективно применяться УФ свет, но в целом это трудно осуществлять на практике. Такие способы физической деконтаминации нельзя применять в случае воздействия на кожу человека, и во многих обстоятельствах они являются непрактичными. Соответственно, остается потребность в эффективных мерах противодействия, которые можно применять для нейтрализации многих токсичных химикатов/материалов, которые могут встречаться на предприятиях, а также в домашних условиях.
Краткое изложение сущности изобретения.
В одном альтернативном воплощении настоящее изобретение направлено на рецептуру и связанный с ней способ нейтрализации токсичных химикатов и материалов, и широкий спектр токсичных химикатов и/или материалов, включающих без ограничения токсичные промышленные химикаты и токсичные промышленные материалы, например, такие как раздражающие вещества, тяжелые металлы, радиоактивные металлы, кислоты и кислые раздражающие вещества, пестициды, и различные сельскохозяйственные химикаты (вместе обозначаемые как токсичные химикаты, материалы или просто токсины), а также на деконтаминацию поверхностей, находящихся в контакте с данными агентами. В результате, рецептура настоящего изобретения может применяться для нейтрализации широкого ряда токсичных химикатов и материалов.
В частности, настоящее изобретение включает рецептуру, имеющую один или более активных компонентов, и способную нейтрализовать один или более химических агентов, включающих без ограничения кислоты, токсичные промышленные химикаты, токсичные промышленные материалы, ионы металлов, и пестициды. В одном воплощении рецептура может включать активный ингредиент, имеющий азотный компонент оксима и карбонильный компонент, способный нейтрализовать множество токсинов посредством нуклеофильной или электрофильной атаки. В одном воплощении активный ингредиент включает 2,3-бутандион монооксим (также известный как диацетил монооксим (ДАМ)), и соли щелочного металла, такие как калия 2,3-бутандион монооксим (КБДО). Рецептура может также включать носитель, в котором диспергирован активный ингредиент.В одном воплощении носитель может включать полиэтиленгликоль (ПЭГ); монометоксиполиэтиленгликоль (мПЭГ); и их комбинации и производные.
В одном воплощении рецептура настоящего изобретения может применяться для нейтрализации широкого ряда токсичных промышленных химикатов и материалов. В одном таком воплощении ДАМ и его соли, такие как КБДО, включают три потенциально нуклеофильных атома, способных к нуклеофильной атаке реактивных компонентов на целевом химикате. Например, структура ДАМ включает три нуклеофильных атома: три карбонильных кислорода, азот оксима и в меньшей степени, кислород оксима. Нуклеофильные атомы способны к атаке и нейтрализации широкого ряда токсичных химикатов. В дополнение к нейтрализации токсинов, восприимчивых к нуклеофильной атаке, ДАМ и КБДО могут применяться также для нейтрализации кислых токсинов. В некоторых воплощениях ДАМ и КБДО могут также применять для хелатирования ионов металлов, и таким образом, могут эффективно применяться для удаления и нейтрализации ионов металлов. В еще одном дополнительном воплощении ДАМ и КБДО могут присутствовать в носителе, таком как ПЭГ или мПЭГ, способном солюбилизировать и нейтрализовать различные ТПХ и ТПМ.
В еще одном воплощении настоящее изобретение может применяться для нейтрализации многих кислот и ангидридов кислот, которые могут встречаться в промышленности или производственной среде, например, таких как серная кислота (H2SO4), соляная кислота (HCl), фтороводородная кислота (HF), хлорная кислота (HClO4), бромоводородная кислота (HBr), иодоводородная кислота (HI), азотная кислота (HNO3), азотистая кислота (HNO2), уксусная кислота, арсин (AsH3), селенид водорода, сероводород (H2S), кислые побочные продукты диоксида азота (NO2), диоксид серы (SO2), малеиновый ангидрид, уксусный ангидрид, смешанные ангидриды; и их любые соли, эфиры или производные, или их любые комбинации, и тому подобное.
В дополнение к нейтрализации кислот, рецептура может также применяться для нейтрализации широкого ряда раздражающих веществ, обычно применяемых в промышленности во многих случаях. Например, многие токсичные промышленные вещества или токсичные материалы включают один или более реакционный компонент, восприимчивый к нуклеофильной атаке посредством одного или более нуклеофильных атомов ДАМ. Такие токсины могут включать без ограничения 1,1'-би(этилен оксид), акрилонитрилы, аллиловые спирты, аллилхлориды, метил меркаптан, фосген, гидразин, и тому подобное, и любую их соль, эфир или производное, или их комбинацию.
В одном воплощении рецептура из настоящего изобретения может быть способна нейтрализовать токсины, растворимые в гликолях, такие как гидразин, фосфин, и толуол диизоцианаты (смеси изомеров). Настоящее изобретение может также применяться для нейтрализации некоторых окислительных и коррозионных токсинов.
В одном альтернативном воплощении настоящее изобретение направлено на способ нейтрализации широкого спектра токсичных промышленных химикатов и материалов, в котором композицию, включающую активный ингредиент, применяют к токсичному промышленному химикату или материалу, чтобы таким образом нейтрализовать токсичный промышленный химикат и/или материал. В одном воплощении активный ингредиент включает 2,3-бутандион монооксим или его щелочную соль.
В одном альтернативном воплощении рецептуру настоящего изобретения можно применять для нейтрализации различных металлов и радионуклидов, таких как тяжелые металлы, переходные металлы, радиоактивные металлы, Pu, Th, U, Zr, Nb, Ru, актиноиды, лантаноиды, редкоземельные элементы и их комбинации, например, с помощью хелатирования или реакции циклизации. В данном воплощении ДАМ действует как хелатирующий агент для формирования хелатного комплекса, в котором металл связывается с двумя или более атомами хелатирующего агента. В одном воплощении ДАМ способен к хелатированию с ионами металлов до образования кольца из пяти-семи членов.
В одном альтернативном воплощении настоящее изобретение обеспечивает способ нейтрализации или секвестрации атомов металлов, в котором композиция, имеющая по крайней мере один нуклеофильный карбонильный компонент и по крайней мере один нуклеофильный компонент из азота оксима, дает реакцию с металлом. Реакция композиции и металла приводит к хелатированию металла с образованием циклической структуры, в которой по крайней мере один нуклеофильный карбонильный компонент и по крайней мере один нуклеофильный компонент из азота оксима связан с металлом.
В одном альтернативном воплощении рецептура из настоящего изобретения может также применяться для нейтрализации широкого ряда пестицидов. В одном воплощении рецептуры из настоящего изобретения можно применять для нейтрализации пестицидов, содержащих органофосфаты (ФОС), пиретроиды (СП), карбокси компоненты, и карбаматы, или любую их комбинацию. В одном воплощении первая молекула ДАМ дает реакцию с пестицидом, содержащим ФОС, с получением фосфорилированного оксима. В последующей реакции вторая молекула ДАМ затем реагирует с фосфорилированным оксимом до получения нетоксичной замещенной фосфоновой кислоты. В одном воплощении ФОС пестициды, которые затем могут быть нейтрализованы с помощью ДАМ, включают без ограничения азинфос-метил, хлорпирифос, диазинон, дисульфотон, этопроп, фонофос, малатион, метил-паратион, паратион, форат, и тербуфос.
В другом воплощении рецептура из настоящего изобретения может также применяться для нейтрализации пестицидов, содержащих карбаматы, такие как 2-метил-2-(метилтио)пропиональдегид O-метилкарбамоилоксим (Алдикарб); 2,3-дигидро-2,2-диметил-7-бензофуранил метилкарбамат (карбофуран, фурадан, или куратор); 3-гидроксикаарбофуран; этил N-[2-(4-феноксифенокси)этил]карбамат (феноксикарб); 1-нафтил метилкарбамат (карбарил, также известный под торговой маркой Севин); этиенокарб, примеры: 3-гидроксикарбофуран, алдикарб сульфон, алдикарб сульфоксид, бутилат, S-этил дипропилтиокарбамат (ЭПТК), метиокарб, метомил, молинат, оксамил, пебулат, профам, пропоксур, тиобенкарб, триаллат и 2-(1-метилпропил)фенил N-метилкарбамат.
В одном альтернативном воплощении настоящее изобретение направлено на способ нейтрализации широкого спектра пестицидов, таких как органофосфаты, карбаматы, хлорорганические соединения, и пиретроиды, в котором композиция, содержащая 2,3-бутандион монооксим или его щелочную соль, дает реакцию с пестицидом, нейтрализуя таким образом пестицид.
В одном воплощении композицию, содержащую активный ингредиент, применяют в количестве в диапазоне от 1:1 до 20:1 от количества пестицида, воздействующего на индивидуума или поверхность. В некоторых воплощениях количество может находиться в диапазоне примерно от 2:1 до 15:1, и в частности от 5:1 до 10:1. После обработки токсина активным ингредиентом может применяться вода для удаления какого-либо остаточного токсина и рецептуры с обрабатываемой поверхности или кожи индивидуума.
В одном воплощении рецептура может обеспечиваться в виде местного средства для защиты кожи (TSP), такого как лосьон или крем, который можно наносить на кожу человека до или после воздействия токсичных химикатов или материалов. В некоторых воплощениях рецептура может быть обеспечена в форме жидкости, геля, порошка, эмульсии, пены, спрея, или тому подобного. В одном воплощении рецептура может применяться для деконтаминации поверхностей, на которых воздействовали токсичные химикаты или материалы, включая без ограничения металлические поверхности, каменные поверхности и пластиковые поверхности.
Подробное изложение сущности изобретения.
Настоящее изобретение далее описывается более подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых показаны некоторые, но не все воплощения изобретения. Действительно, данное изобретение может быть воплощено во многих различных формах, и не должно быть истолковано как ограниченное изложенными воплощениями; точнее, эти воплощения обеспечиваются так, чтобы это раскрытие могло удовлетворять применяемым законным требованиям. Похожие цифры относятся к похожим элементам на протяжении изобретения.
В одном воплощении изобретения рецептура обеспечивает один или более деконтаминантов, которые могут применяться для нейтрализации широкого спектра токсичных химикатов и материалов. В контексте настоящего изобретения термин «нейтрализация» включает детоксикацию, деконтаминацию, смягчение, или другое существенное разрушение токсинов, так чтобы они снижали активные побочные эффекты у человека и животных. Способы нейтрализации включают без ограничения нуклеофильную атаку, электрофильную атаку, реакции хелатирования, кислотно-основные реакции, солюбилизацию, секвестрацию, и их комбинации.
В одном воплощении рецептура включает активный ингредиент, имеющий компонент из азота оксима, и карбонильный компонент, способный нейтрализовать ряд токсинов посредством нуклеофильной или электрофильной атаки. В другом воплощении активный ингредиент включает компонент из азота оксима и карбонильный компонент. В другом воплощении активный ингредиент включает 2,3-бутандион монооксим, также известный как диацетил монооксим (ДАМ), и его соли, включая без ограничения щелочные соли, такие как калия 2,3-бутандион монооксим (КБДО) и натрия 2,3-бутандион монооксим, соли щелочно-земельных металлов, такие как кальция 2,3-бутандион монооксим. Структура ДАМ иллюстрирована формулой (1) внизу.
В одном альтернативном воплощении для осуществления изобретения могут применяться дополнительные оксимы, включая производные ДАМ, в которых алкильная группа ДАМ включает четыре-шесть атомов углерода. Например, в одном воплощении активный ингредиент может включать один или более из 2,3-пентандион монооксима, 3,4-пентандин монооксима, 3,4-гексанон монооксима, 2,3-гексананон монооксима и 4,5-гексанон монооксима (альтернативные наименования могут включать 2,3-пентандион 3-оксим (CAS 609-29-0), 2-оксимо пентан-3-он, 3-оксимо пентан-4-он, 2,3-пентандион 3-оксим, 2,4-пентандион оксим, пентан-2,3-дион 2-оксим, 2,3,4-пентантрион 3-оксим, 2,4-пентандион диоксим, 2,4-пентандион 2,4-диоксим, и их комбинации). Если не установлено иначе, ссылка на ДАМ здесь включает диацетил монооксим, 2,3-бутандион монооксим, их соли, а также их производные. Когда рецептуру применяют к восприимчивому токсину, один или более реактивных компонентов дают реакцию с целевым токсином, и таким образом нейтрализуют токсин. В одном воплощении токсин по крайней мере существенно распадается до конечных продуктов, которые можно удалить водой или другими средствами.
В одном воплощении, рецептуры настоящего изобретения могут доставляться или применяться к токсинам с помощью различных способов и фаз для обеспечения необходимой детоксикации и деконтаминации. Например, рецептура может быть в форме местного средства для защиты кожи (TSP), такого как лосьон или крем, жидкий раствор или суспензия, пена, и тому подобное. В одном альтернативном воплощении, рецептуры из настоящего изобретения могут быть в форме геля или покрытия. Гели и покрытия, пригодные для настоящего изобретения, хорошо известны в данной области техники.
Как более подробно обсуждается ниже, альтернативное воплощение настоящего изобретения может в целом включать активированный раствор или продукт, который можно наносить на поверхность кожи нуждающегося в нем индивидуума, или диспергировать в воздухе для нейтрализации или иного вида детоксикации одного или более токсичных химикатов/материалов.
В одном воплощении рецептура может в целом включать один или более активных ингредиентов, способных к связыванию, адсорбции, солюбилизации или иному виду нейтрализации целевого химического соединения. Рецептура может также типично включать носитель, в котором диспергирован активный ингредиент. В одном воплощении носитель включает полиэтиленгликоль (ПЭГ); монометоксиполиэтилен гликоль (мПЭГ); и их комбинации и производные. В одном воплощении активный ингредиент может быть диспергирован в основе, включающей макроцикл, выбранный из 1,4,7,10,13,16-гексаоксациклооктадекана и 4,7,13,16,21,24-гексаокса-1,10-диазабицикло[8.8.8] гексакозана, вместе с носителем, выбранным из диоксолана, тетраглима, диметоксиэтана, полиэтиленгликоля, или полиэтиленгликоль моно- или ди-эфира. В другом воплощении рецептура может также включать воду или другой растворитель в количестве, достаточном для обеспечения растворения активного ингредиента в основе.
В одном альтернативном воплощении, основа содержит по существу равные количества макроцикла и активного ингредиента. Количество воды или растворителя, присутствующего в рецептуре, по существу зависит от необходимого итогового применения рецептуры. Например, в кремах и подобных приложениях количество включенной воды может быть малым, таким как менее примерно 5% от основы. В других воплощениях может быть необходимо сохранять количество присутствующей воды на минимальном уровне, поскольку в противном случае возможны нежелательные побочные реакции между активным ингредиентом и водой. В некоторых воплощениях рецептура может совсем не содержать воды или растворителя.
Как обсуждалось выше, рецептура может включать носитель, такой как полиэтиленгликоль, монометоксиполиэтиленгликоль, или полиэтиленгликоль эфир. Эти соединения могут иметь формулу R-O-CH2CH2O)nCH2CH2OR, в которой любой R может быть водородом или алкильной группой, включая без ограничения метильную или этильную, а «n» указывает на длину цепи. В одном альтернативном воплощении «n» может иметь ряд значений. В целом по мере увеличения «n» соединение становится более вязким. Например, в приложениях в виде крема для рецептуры может быть необходимо, чтобы рецептура была относительно густой и вязкой, и таким образом может быть необходимо включить уплотняющий агент. В целом, при значении «п», представляющем молекулярную массу 1500, может не требоваться уплотняющего агента для рецептуры в форме крема. В одном воплощении по крайней мере одна из R групп, и наиболее предпочтительно обе, являются иными, чем водород, и типично являются метильной или этильной группой.
В одном воплощении рецептура может быть в форме эмульсий масла в воде или воды в масле. Другие компоненты таких эмульсий могут включать эмульгирующие агенты и масла, обычно применяющиеся в рецептурах типа барьерных кремов или лосьонов, такие как минеральные или силиконовые масла.
В некоторых воплощениях рецептура может также включать одну или более дополнительных добавок, таких как сурфактанты, увлажнители, ароматизаторы, наполнители, красящие агенты, эмульгаторы, загустители, и тому подобные, с обеспечением инертности добавок по отношению к активному ингредиенту. В одном альтернативном воплощении рецептура может включать фармацевтически пригодное твердое вещество в качестве загустителя, которое также является инертным по отношению к активному ингредиенту. Типично применяемые твердые вещества могут включать окиси кремния, окись титана, сукновальную глину, глины, бентонит и тому подобное.
Нейтрализация токсичных промышленных химикатов и материалов.
В одном воплощении рецептуры из настоящего изобретения можно применять для нейтрализации широкого ряда токсичных промышленных химикатов и материалов, обычно упоминаемых как ТПХ и ТПМ, соответственно. Многие ТПХ и ТПМ могут включать кислоты и раздражающие вещества, которые могут вызывать ожог и раздражение кожи. В одном воплощении рецептура из настоящего изобретения может применяться для нейтрализации и/или ослабления вредных эффектов от этих разных токсинов, таким образом способствуя облегчению ожогов и раздражений кожи, которые могут возникать в результате воздействия токсинов. В некоторых воплощениях рецептура из настоящего изобретения может также составляться для нанесения на поверхности, на которые воздействуют ТПХ и ТПМ. ТПХ и ТПМ могут включать химические материалы, применяемые в производстве, промышленности и средствах технического обслуживания, и не обязательно включают химические военные агенты, например, такие как отравляющие вещества кожно-нарывного действия (например, иприт) и нервно-паралитический газ.
ДАМ и его соли, такие как КБДО, включают три потенциально нуклеофильных атома, способных к нуклеофильной атаке реактивных компонентов на целевом химикате. Например, структура ДАМ включает три нуклеофильных атома: карбонильный кислород, азот оксима, и в меньшей степени кислород оксима. Нуклеофильные атомы способны к атаке и нейтрализации широкого ряда токсичных химикатов. В дополнение к нейтрализации токсинов, восприимчивых к нуклеофильной атаке, ДАМ и КБДО могут также применяться для нейтрализации кислых токсинов. В некоторых воплощениях ДАМ и КБДО могут также применяться для хелатирования ионов металлов, и в результате могут применяться для эффективного удаления и нейтрализации различных ионов металлов. В еще одном воплощении ДАМ и КБДО могут присутствовать в носителе, таком как ПЭГ или мПЭГ, способном к солюбилизации и нейтрализации ТПХ и ТПМ.
В некоторых воплощениях рецептуры в соответствии с настоящим изобретением могут применяться для нейтрализации многих кислот и ангидридов кислот, которые могут встречаться на рабочем месте. Такие кислоты могут включать без ограничения серную кислоту (H2SO4), соляную кислоту (HCl), фтороводородную кислоту (HF), хлорную кислоту (HClO4), бромоводородную кислоту (HBr), иодоводородную кислоту (HI), азотную кислоту (HNO3), азотистую кислоту (HNO2), уксусную кислоту, арсин (AsH3), селенид водорода, сероводород (H2S), кислые побочные продукты диоксида азота (NO2), диоксид серы (SO2), фторуксусную кислоту, хлоруксусную кислоту, малоновую кислоту, муравьиную кислоту, фосфорные кислоты, ангидриды кислот, такие как малоновый ангидрид, уксусный ангидрид, и тому подобное. В этих воплощениях активный ингредиент (например, ДАМ) и его соль КБДО являются основными, и способны давать реакцию с кислотами, таким образом нейтрализуя их. В некоторых случаях рабочие при поражении кислотами предпринимают попытки удалить кислоты водой, что только осложняет ситуацию. В настоящем изобретении рецептуру можно наносить на кожу, чтобы быстро нейтрализовать кислый компонент, и таким образом предотвратить дальнейшее повреждение рабочего.
В дополнение к нейтрализации кислот, рецептуру можно также применять для нейтрализации широкого ряда раздражающих средств, которые обычно применяются во многих промышленных условиях. Например, многие токсичные промышленные химикаты или токсичные промышленные материалы включают один или более реактивных компонентов, восприимчивых к нуклеофильной атаке одним или более нуклеофильными атомами ДАМ. Типичные реактивные компоненты, восприимчивые к нуклеофильной атаке, могут включать карбонилы, аллилы, эпоксиды, амиды, нитрилы, ангидриды кислот, и тому подобное. Такие токсины могут включать, без ограничения, 1,1'-би(этилен оксид), акрилонитрилы, аллиловые спирты, аллилхлориды, метил меркаптан, уксусный ангидрид, фторуксусную кислоту, и тому подобное. В одном воплощении рецептура настоящего изобретения может также применяться для нейтрализации фосгена посредством нуклеофильной атаки одним или более нуклеофильными атомами ДАМ.
В одном альтернативном воплощении, рецептуры из настоящего изобретения могут применяться для нейтрализации токсинов, растворимых в спиртах, таких как гликоли. В этом воплощении активный ингредиент типично присутствует в носителе на основе гликоля, таком как ПЭГ или мПЭГ. В этом воплощении носитель способен к солюбилизации, и таким образом, к нейтрализации токсина. В одном воплощении рецептура из настоящего изобретения может быть способна к нейтрализации таких токсинов, как гидразин, фосфин, и толуол диизоцианаты (смеси изомеров).
В случае гидразина считается, что активный ингредиент рецептуры (например, ДАМ) реагирует с основным гидразином, облегчая нейтрализацию щелочности гидразина, в то время как носитель на основе гликоля одновременно помогает активному ингредиенту, по крайней мере существенно солюбилизируя гидразин. В результате рецептура из настоящего изобретения может применяться, чтобы помочь безопасно нейтрализовать гидразин, так чтобы гидразин можно было удалить промыванием пораженной кожи или поверхности водой.
В некоторых воплощениях рецептура может также применяться для нейтрализации коррозионных токсинов, включая без ограничения аммиак, безводный аммиак, и окислительные токсины, такие как хлор.
В целом, количество рецептуры, необходимое для нейтрализации токсичных промышленных химикатов или материалов, зависит от количества токсичных промышленных химикатов или материалов, воздействующих на индивидуума или поверхность. В одном воплощении композицию, содержащую активный ингредиент, можно наносить в количестве, находящемся в диапазоне примерно от 1:1 до 20:1 от количества токсичных промышленных химикатов или материалов, воздействующих на индивидуума или поверхность. В некоторых воплощениях количество может находиться в диапазоне примерно от 2:1 до 15:1, и в частности примерно от 5:1 до 10:1. В одном воплощении после нанесения рецептуры на токсичный промышленный химикат или материал, можно применять воду для удаления какого-либо остаточного количества с обрабатываемой кожи или поверхности.
Нейтрализация тяжелых металлов и радиоактивных металлов.
В одном альтернативном воплощении, рецептуру из настоящего изобретения можно применять для нейтрализации различных металлов и радионуклидов, таких как тяжелые металлы, свинец, переходные металлы, радиоактивные металлы Pu, Th, U, Zr, Nb, Ru, актиноиды, лантаноиды, редкоземельные элементы, и их комбинации, например, путем хелатирования или реакции циклизации. В данном воплощении ДАМ действует как хелатирующий агент для образования хелатного комплекса, в котором металл связан с двумя или более атомами из хелатирующего агента.
Структура ДАМ может формировать стабильную циклическую структуру из 5-7 членов с переходными металлами, актиноидами, лантаноидами и тяжелыми металлами. Например, 2,3-бутандион монооксим может формировать 5-членный цикл с различными металлами, а производные ДАМ, такие как 2,4-гександион-2-оксим, могут формировать 6-членные циклические структуры. В целом полученная циклическая структура, имеющая от 5 до 7 членов, обеспечивает относительно стабильный продукт реакции, в котором металл эффективно связан с ДАМ. Как показано в Формуле (1) выше, ДАМ включает карбонильный кислород и компонент из азота оксима. Эти компоненты могут функционировать как лиганды, каждый из которых связывается или координируется с металлом в более чем одном из участков координации металлов. Например, в случае атома свинца, =N и =O ДАМ связываются с отдельным участком координации Pb с образованием стабильного 5-членного цикла.
В целом металлы, имеющие вакантную или частично вакантную внешнюю электронную оболочку, могут координироваться с ДАМ до формирования хелатного комплекса. В одном воплощении ДАМ может координироваться с металлами, такими как переходные металлы, тяжелые металлы, и актиноиды и трансурановые металлы до образования бидентантного лиганда. ДАМ имеет три нуклеофильных атома, карбонильный кислород, азот оксима и в меньшей степени, кислород оксима. Калиевая соль оксимата (КБДО) имеет те же самые нуклеофильные атомы, и в целом считается более нуклеофильной, чем нейтральный оксим. Например, в одном воплощении ДАМ может формировать хелатное соединение с РЬ, образуя прямоугольный плоский координационный комплекс. В другом воплощении образуется возможный комплекс свинца и ДАМ или КБДО, изображенный ниже. Две пунктирные линии от Pb к N оксима и O карбонила являются координационными связями, формирующими пятичленный цикл. В некоторых воплощениях другая молекула ДАМ или КБДО может связываться с атомом РЬ с помощью оставшихся sp3d2 орбиталей до образования прямоугольного плоского комплекса, как изображено ниже.
В другом воплощении ДАМ и КБДО могут применяться для формирования комплекса с актиноидами и трансурановыми металлами, для их удаления из растворов и/или поверхностей. Считается, что это особенно эффективно при деконтаминации поверхностей, на которых воздействуют радиоактивные материалы из радиологического оружия или радиологического распыляющего устройства (РРУ), или других форм распространения радиоактивных материалов на поверхностях/областях.
В целом, количество рецептуры, необходимое для нейтрализации металлов, зависит от количества металла, воздействующего на индивидуума или поверхность. В одном воплощении композицию, содержащую активный ингредиент, можно нанести в количестве в диапазоне примерно от 1:1 до 20:1 от количества металла, воздействующего на индивидуума или поверхность. В некоторых воплощениях количество может находиться в диапазоне примерно от 2:1 до 15:1, и в частности примерно от 5:1 до 10:1. В одном воплощении, после нанесения композиции на металл, можно применять воду для удаления какого-либо остаточного количества с обрабатываемой кожи или поверхности.
Нейтрализация пестицидов.
В одном альтернативном воплощении рецептура из настоящего изобретения может также применяться для нейтрализации широкого ряда пестицидов. Пестициды, применяемые в Соединенных Штатах, в целом подразделяют на несколько основных классов: органофосфаты, карбаматы, хлорорганические соединения и пиретроиды. В одном воплощении рецептуры из настоящего изобретения могут применяться для нейтрализации пестицидов, содержащих органофосфаты (ФОС), пиретроиды (СП), карбокси компоненты, и карбаматы. Пестициды в целом включают химикаты и материалы, обычно применяемые в качестве инсектицидов, и не обязательно включают агенты химического оружия, такие как кожно-нарывные отравляющие вещества и нервно-паралитический газ.
Считается, что при нейтрализации ФОС пестицидов азот оксима ДАМ реагирует с активным фосфорным центром ФОС при нуклеофильной атаке. Нуклеофильная атака приводит к разложению ФОС соединения на побочные продукты реакции. В данной реакции первая молекула ДАМ реагирует с ФОС с получением фосфорилированного оксима. В последующей реакции вторая молекула ДАМ реагирует с фосфорилированным оксимом с получением нетоксичной замещенной фосфоновой кислоты. В одном воплощении ФОС пестициды, которые могут быть нейтрализованы ДАМ, включают без ограничения азинфос-метил, хлорпирифос, диазинон, дисульфотон, этопроп, фонофос, малатион, метил-паратион, паратион, форат и тербуфос.
Пестициды, содержащие карбонилы, такие как карбаматы, могут вызывать отравление с ингибированием холинэстеразы за счет обратимой инактивации фермента ацетилхолинэстеразы. В дополнительном воплощении рецептура настоящего изобретения может также применяться для нейтрализации пестицидов, содержащих карбаматы, такие как 2-метил-2-(метилтио)пропиональдегид O-метилкарбамоилоксим (Алдикарб); 2,3-дигидро-2,2-диметил-7-бензофуранил метилкарбамат (карбофуран, фурадан, или куратор); 3-гидроксикарбофуран; этил N-[2-(4-феноксифенокси)этил]карбамат (феноксикарб); 1-нафтил метилкарбамат (карбарил, также известный под торговой маркой Севин); этиенокарб, 3-гидроксикарбофуран; алдикарб сульфон; алдикарб сульфоксид; бутилат; S-этил дипропилтиокарбамат (ЭПТК); метиокарб; метомил; молинат; оксамил; пебулат; профам; пропоксур; тиобенкарб; триаллат; и 2-(1-метилпропил)фенил N-метилкарбамат. Считается, что карбонил в центре карбоната является электрофильным, и таким образом, восприимчивым к нуклеофильной атаке оксимом ДАМ.
В некоторых воплощениях носитель может также обеспечивать эффективные средства нейтрализации карбаматов путем удаления или секвестрации карбамата. В одном воплощении носитель может включать полигликоль, такой как ПЭГ или мПЭГ, способный к солюбилизации карбаматов, и таким образом к удалению и нейтрализации карбамата.
В целом, количество рецептуры, необходимое для нейтрализации пестицидов, зависит от количества пестицида, воздействующего на индивидуума или поверхность. В одном воплощении композицию, содержащую активный ингредиент, можно наносить в количестве, находящемся в диапазоне примерно от 1:1 до 20:1 от количества пестицидов, воздействующих на индивидуума или поверхность. В некоторых воплощениях количество может находиться в диапазоне примерно от 2:1 до 15:1, и в частности примерно от 5:1 до 10:1. В одном воплощении после обработки пестицида рецептурой можно применять воду для удаления остатков с кожи или обрабатываемой поверхности.
Как обсуждалось выше, рецептуры в соответствии с изобретением могут быть составлены для доставки и применения к токсинам в ряде способов и фаз. Например, рецептура может быть составлена в виде средства для защиты кожи для местного применения (TSP), такого как лосьон или крем, которое можно наносить на кожу до или после воздействия токсичных химикатов или материалов. В некоторых воплощениях рецептура может быть обеспечена в форме жидкости, геля, порошка, эмульсии, пены, спрея, и тому подобного. В одном воплощении рецептура может применяться для деконтаминации поверхностей, на которых воздействуют токсичные химикаты или материалы.
В целом, количество активного ингредиента в рецептурах составляет примерно от 1 до 90; от 1 до 50; или от 1 до 25 масс.%, на основе общей массы рецептуры. В одном воплощении количество активного ингредиента в рецептуре составляет примерно от 2 до 20 масс.%, и в частности примерно от 4 до 18 масс.%, и более конкретно примерно от 5 до 15 масс.%, на основе общей массы рецептуры.
В таблицах 1 и 2 ниже описаны примерные, не-ограничивающие воплощения настоящего изобретения, в которых рецептура находится в форме крема.
| Таблица 1 | ||
| Рецептура крема | ||
| Композиция | Ингредиент | Концентрация (масс.%) |
| Носитель | мПЭГ 550 | От 60 до 95 |
| Активный ингредиент | КБДО/ДАМ | От 0,5 до 20 |
| Вода | Вода | От 5 до 15 |
| Таблица 2 | |
| Рецептура крема | |
| Ингредиент | Масс.% |
| КБДО | 14,7±0,5 |
| ДАМ | От 0,78 до 0,95 |
| мПЭГ 550 | 75,98 |
| Очищенная вода | 8,44 |
Как упоминалось выше, рецептуры из настоящего изобретения могут быть в форме аэрозолей, лосьонов, кремов и гелей. В целом, необходимая вязкость рецептур зависит от назначенного применения, которое легко может установить специалист в данной области техники. Например, гели в целом имеют большую вязкость, чем лосьон, крем или аэрозоль. В таблице 3 ниже перечислены примерные вязкости для рецептур в соответствии с в оплощениями настоящего изобретения.
| Таблица 3 | |
| Примерные вязкости | |
| Форма | Диапазон вязкости (сП) |
| Аэрозоль | <100 |
| Лосьон | От 100 до 5,000 |
| Крем | От 5,000 до 25,000 |
| Гель | >25,000 |
В одном воплощении рецептуры в соответствии с настоящим изобретением могут иметь вязкость от 140 до 180 сПуаз при+25°C.
В одном альтернативном воплощении рецептуры в соответствии с настоящим изобретением могут быть произведены с помощью различных смесей с мПЭГ. Например, в одном воплощении мПЭГ с различной вязкостью может быть смешан в пропорциях для повышения или снижения итоговой вязкости конечного продукта.
В одном воплощении вязкость рецептур может быть повышена путем физико-механического процесса эмульгирования. В таблицах 4 и 5 ниже проиллюстрированы неограничивающие примерные рецептуры, находящиеся в соответствии с воплощениями настоящего изобретения.
| Таблица 4 | |
| Основа лосьона, пример рецептуры | |
| Ингредиент | Масс.% |
| Минеральное масло | 25 |
| Диоктилдодецил додекандиоат | 2 |
| Диметикон | 1 |
| Глицерил стеарат | 6 |
| Цетиловые эфиры | 1 |
| Полисорбат 60 | 4 |
| Цетиловый спирт | 1 |
| Глицерин | 5 |
| Вода | 55 |
| Таблица 5 | |
| Основа крема, пример рецептуры | |
| Ингредиент | Масс.% |
| Эмульгирующий воск | 2 |
| Диоктилдодецил додекандиоат | 5 |
| Цетеариловый спирт (и) цетеарет 20 | 2 |
| Глицерил стеарат (и) ПЭГ 100 стеарат | 1 |
| С 12-15 спирт бензоат | 2 |
| Глицерил стеарат | 2 |
| Цетиловый спирт | 2 |
| Монтмориллонит | 1 |
| Вода | 80 |
Многие модификации и другие воплощения изобретения, установленные здесь, понятны специалисту в области техники, к которой относится данное изобретение, приносящее пользу благодаря учению, представленному в предшествующем описании и связанных чертежах. Таким образом. Необходимо понять, что изобретение не ограничивается раскрытыми конкретными воплощениями, и подразумевается, что модификации и другие воплощения включены в объем приложенных пунктов формулы изобретения. Хотя здесь применяются специфические термины, они используются только в общем и описательном смысле, но не с целью ограничения.
1. Способ нейтрализации широкого спектра токсичных промышленных химикатов и материалов, включающий этапы:
нанесения композиции, содержащей активный ингредиент, на токсичный промышленный химикат или материал, чтобы таким образом нейтрализовать указанный токсичный промышленный химикат или материал, в которой указанный активный ингредиент включает одно соединение или более из 2,3-бутандион монооксима, его щелочи или щелочной соли, или их производного; и в котором указанный токсичный промышленный химикат или материал выбран из группы, состоящей из 1,1'-би(этилен оксида), акрилонитрилов, аллиловых спиртов, аллилхлоридов, метилмеркаптана, гидразина и кислот.
2. Способ по п.1, в котором указанный токсичный промышленный материал является кислотой или агентом, включающим компонент, восприимчивый к нуклеофильной атаке нуклеофильным карбонильным атомом, или нуклеофильным атомом азота, или атомом кислорода оксима.
3. Способ по п.2, в котором указанный токсичный промышленный химикат или материал выбран из группы, состоящей из 1,1'-би(этилен оксида), акрилонитрилов, аллиловых спиртов, аллилхлоридов, метилмеркаптана, и фосгена.
4. Способ по п.1, в котором указанный токсичный химикат или материал является кислотой.
5. Способ по п.4, в котором указанная кислота выбрана из группы, состоящей из серной кислоты (H2SO4), соляной кислоты (HCl), фтороводородной кислоты (HF), хлорной кислоты (HClO4), бромоводородной кислоты (HBr), иодоводородной кислоты (HI), азотной кислоты (HNO2), азотистой кислоты (HNO2), уксусной кислоты, арсина (AsH3), селенида водорода, сероводорода (H2S), кислых продуктов диоксида азота (NO2), диоксида серы (SO2), фосфорных кислот, уксусного ангидрида, малеинового ангидрида, смешанных ангидридов, фторуксусной кислоты, и хлоруксусной кислоты.
6. Способ по п.1, в котором указанный активный ингредиент диспергируют в носителе, выбранном из группы, состоящей из полиэтиленгликоля, монометоксиполиэтиленгликоля, и эфира полиэтиленгликоля.
7. Способ по п.6, в котором указанный токсичный промышленный химикат или материал выбран из группы, состоящей из гидразина, хлора и аммиака.
8. Способ по п.1, в котором указанную композицию, содержащую указанный активный ингредиент, наносят в количестве в диапазоне примерно от 1:1 до 20:1 на основе количества указанного токсичного промышленного химиката или материала.
9. Способ по п.1, в котором указанный активный ингредиент выбран из группы, состоящей из 2,3-пентандион монооксима, 3,4-пентандион монооксима, 3,4-гексанон монооксима, 2,3-гексананон монооксима и 4,5-гексанон монооксима (альтернативные наименования могут включать 2,3-пентандион 3-оксим (CAS 609-29-0), 2-оксимо пентан-3-он, 3-оксимо пентан-4-он, 2,3-пентандион, 3-оксим, 2,4-пентандион оксим, пентан-2,3-дион 2-оксим, 2,3,4-пентантрион, 3-оксим, 2,4-пентандион, диоксим, 2,4-пентандион, 2,4-диоксим, и их комбинаций.
10. Способ по п.1, в котором указанный этап нейтрализации указанного токсичного промышленного химиката и/или материала включает изолирование указанного токсичного промышленного химиката и/или материала.
11. Способ нейтрализации атомов металлов, включающий этапы:
введение композиции, включающей активный ингредиент, содержащий 2,3-бутандион монооксима, его щелочи или щелочной соли и имеющий по крайней мере один нуклеофильный карбонильный компонент и по крайней мере один нуклеофильный компонент азота оксима, в реакцию с металлом, при этом указанный активный ингредиент включает 2,3-бутандион монооксим, или его щелочь, или щелочную соль; и
хелатирования металла с образованием циклической структуры, в которой по крайней мере один нуклеофильный карбонильный компонент и по крайней мере один нуклеофильный компонент азота оксима связывается с металлом, при этом указанный металл выбран из группы, состоящей из свинца, радиоактивных металлов, Pu, Th, U, Zr, Nb, Ru, актиноидов, лантаноидов, редкоземельных металлов, и их комбинаций, при этом указанную композицию применяют: 1) в качестве средства защиты кожи человека местного применения перед контактом с атомами металлов или после него; или 2) для обработки поверхности после контакта с атомами металла.
12. Способ по п.11, в котором указанный активный ингредиент включает калия 2,3-бутандион монооксим.
13. Способ по п.11, в котором указанный цикл имеет 5-7 членов.
14. Способ по п.11, в котором указанную композицию, содержащую указанный активный ингредиент, наносят в количестве, находящемся в диапазоне примерно от 1:1 до 20:1 на основе от количества металла.
15. Способ по п.11, в котором указанный активный ингредиент включает 2,3-бутандион монооксим, дополнительно включающий этап:
введение указанного металла в реакцию с первой и второй молекулой 2,3-бутандион монооксима с образованием прямоугольного плоского комплекса с хелатированным металлом.
16. Способ по п.11, в котором указанная композиция дополнительно содержит носитель, в котором диспергируют указанный активный ингредиент.
17. Способ по п.16, в котором указанный носитель выбран из группы, состоящей из полиэтиленгликоля (ПЭГ), монометоксиполиэтиленгликоля (мПЭГ) и их комбинации.
18. Способ по п.16, в котором указанным носителем является мПЭГ.
19. Способ по п.11, который дополнительно включает этап удаления любых остаточных продуктов с указанной поверхности.
20. Способ по п.11, в котором указанную композицию применяют для обработки поверхности из металла, камня или пластика.
21. Способ нейтрализации широкого спектра пестицидов, включающий:
введение композиции, включающей активный ингредиент, в реакцию с пестицидом, с нейтрализацией таким образом указанного пестицида, где указанный активный ингредиент включает 2,3-бутандион монооксим или его щелочную соль, и где указанный пестицид выбран из группы, состоящей из органофосфатов, карбаматов, кроме 1-нафтил метилкарбамата, хлорорганических соединений, и пиретроидов.
22. Способ по п.21, в котором указанный пестицид включает карбамат, выбранный из группы, состоящей из 2-метил-2-(метилтио)пропиональдегид O-метилкарбамоилоксима, 2,3-дигидро-2,2-диметил-7-бензофуранил метилкарбамата, 3-гидроксикарбофурана; этил N-[2-(4-феноксифенокси)этил]карбамата, этиенокарба, 3-гидроксикарбофурана, алдикарб сульфона, алдикарб сульфоксида, бутилата, S-этил дипропилтиокарбамата, метиокарба, метомила, молината, оксамила, пебулата, профама, пропоксура, тиобенкарба, триаллата, и 2-(1-метилпропил)фенил N-метилкарбамата.
23. Способ по п.21, в котором указанную композицию наносят на кожу нуждающегося в этом индивидуума.
24. Способ по п.21, в котором указанная композиция является кремом, гелем или лосьоном.
25. Способ по п.21, в котором указанный активный ингредиент диспергируют в носителе, и в котором указанный способ дополнительно включает введение указанного носителя в реакцию с указанным пестицидом, изолируя таким образом указанный пестицид.
