Состав для дезинфекции воды
Владельцы патента RU 2501741:
Региональная общественная организация - Институт эколого-технологических проблем (РОО ИЭТП) (RU)
Изобретение может быть использовано для обеззараживания различных типов вод - питьевой воды, городских и промышленных сточных вод, воды плавательных бассейнов и системы охлаждения оборудования, а также для защиты трубопроводов и сооружений от патогенных бактерий и биологического обрастания. Состав включает соединение полигуанидина на основе поли-(4,9-диоксадодекангуанидина) или полигексаметиленгуанидина и гидроксиэтилцеллюлозу при следующем соотношении компонентов, мас.%: соединение полигуанидина - (0,1-8,0), гидроксиэтилцеллюлоза (0,1-3,0) и вода - остальное. Техническим результатом заявленного состава является повышение степени эффективности дезинфекции воды, снижение токсических свойств препарата, в том числе его аллергической активности. 3 табл., 1 пр.
Изобретение относится к области санитарии и гигиены, а именно к средствам обеззараживания различных типов вод, в частности питьевой воды, городских и промышленных сточных вод, воды плавательных бассейнов и систем охлаждения оборудования, а также защиты трубопроводов и сооружений от патогенных бактерий и биологического обрастания.
В настоящее время существует большое число физических и физико-химических методов обеззараживания воды.
Наиболее широкое распространение получила химическая обработка воды с использованием жидкого хлора, хлорной известки и гипохлорита натрия.
Однако применение хлорагентов (методические указания по проведению профилактической дезинфекции №28-2/6 МЗ СССР, М, 1980 г.) требует особых мер предосторожности при хранении и дозировке.
Кроме того, хлорагент, соединяясь с органическими веществами, образует в воде канцерогенные соединения.
Наиболее близким к предлагаемому решению является состав для дезинфекции, включающий соединения полигуанидина и четвертичные аммонийные соединения (ЧАС) (Пат.РФ №2372943 кл. A61 №2/18, 2008 г.).
Однако, входящие в известный состав ЧАС проявляют сравнительно узкий спектр противомикробной активности - эффективны в отношении возбудителей кишечных и капельных инфекций бактериальной этиологии, грибов, некоторых внеклеточно расположенных вирусов, однако недостаточно активны в отношении культур Proteus vulgarism, Proteus mordani, что существенно ограничивает возможности их применения.
Известный состав содержит следующие компоненты в мас.%
| Соединение полигуанидина | 0,1-8,0 |
| Синергетическая смесь четвертичных аммониевых | 0,25-24,0 |
соединений
| Вода | остальное |
Технической задачей, решаемой данным изобретением, является повышение степени эффективности дезинфекции воды, снижения токсических свойств препарата и в том числе аллергической активности.
Для решения технической задачи состав для дезинфекции воды, включающий соединение полигуанидина (ПГ) - фосфат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина) (ПДДГ), или хлорид поли-(4,9-диоксадоде-кангуанидина), или глюконат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или цитрат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или бензоат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или цитрат полигексаметиленгуанидина (ПГМГ), или глюконат полигексаметиленгуанидина, или бензоат полигексаметиленгуанидина, или фосфат полигексаметиленгуанидина или хлорид полигексаметиленгуанидина и воду, дополнительно содержит гидроксиэтилцеллюлозу при следующем соотношении компонентов в масс.%.
| Соединение полигуанидина | 0,1-8,0 |
| Гидроксиэтилцеллюлоза | 0,1-2,0 |
| Вода | остальное |
Гидроксиэтилцеллюлоза - твердое аморфное вещество белого цвета, хорошо растворяется в воде. Не кристаллизуется. Водорастворимый полимер {C6H7O2(OH)3-х(OCH2CH2)yOHx}n
В водных растворах совместима с хлоридами, нитратами и карбонатами.
Гидроксиэтилцеллюлоза (ГЭТ) обладает флокулирующим действием для воды, но это вещество подвержено активной биодеструкции. Совместно с ПГ ГЭТ может сохранять свои флокулирующие свойства длительное время. Используется ГЭТ производства ShinEtsu SE Tylose GMBH & Со, KG.
Дезинфекция предложенным средством основана на бактерицидной активности гуанидиновых групп. Механизм бактерицидного действия полигуанидинов на микроорганизмы включает следующие стадии:
а) гуанидиновые поликатионы адсорбируются на отрицательно заряженной поверхности бактериальной клетки, блокируя тем самым дыхание, питание, транспорт метаболитов через клеточную стенку бактерий;
б) макромолекулы полигуанидина диффундируют через стенку клетки, вызывая необратимые структурные повреждения на уровне цитоплазматической мембраны, нуклеотида, цитоплазмы;
в) полигуанидины связываются с кислотными фосфолипидами, белками цитоплазматической мембраны, что приводит к ее разрыву;
г) результатом этого является блокада гликолитических ферментов дыхательной системы, потеря патогенных свойств и гибель микробной клетки.
Соединения полигуанидина вызывает гибель грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов.
Флоккулирующее действие ПГ основано на полярности гуанидиновой группировки полимера, имеющей положительный заряд и придающей ПГМГ свойства флокулянта катионного типа. Добавление полиэктролита к воде в характерных для флокулянта концентрациях приводит к укрупнению частиц загрязнения и снижению их числа. Это происходит в результате взаимного слипания частиц и подтверждает наличие флоккулирующих свойств полигуанидина.
В результате испытаний установлено, что дезинфицирующее и флоккулирующее действие полимера в водной среде, а также его гигиеническая безопасность для теплокровного организма при длительном употреблении обеспечивают возможность эффективного использования соединений полигуанидина практически во всех областях водоподготовки. ПГ может быть применен для очистки и обеззараживания питьевой воды, городских и промышленных сточных вод, воды плавательных бассейнов и систем охлаждения оборудования, горячей воды открытых систем теплоснабжения, а также защиты трубопроводов и сооружений от патогенных бактерий и биологического обрастания. При этом достигается необходимый технологический эффект и одновременно наблюдается улучшение качества воды. Соединение ПГ - хорошо растворимый в воде синтетический органический полимер. Он не летуч, не придает воде запаха и окраски.
Соединение ПГ проявляет в водной среде свойства высокостабильных химических веществ и обладает пролонгированным бактерицидным действием. После 20 суток наблюдения препарат обнаруживался в воде практически в первоначально заданных концентрациях. Причем повторный очаг загрязнения (в пределах первоначальных величин микробной нагрузки), внесенный в однократно обеззараженную воду, исчезал в течение 1 ч без каких-либо добавок полигуанидина.
Соединения полигуанидина, изготавливает Региональная общественная организация - Институт эколого-технологических проблем (РОО ИЭТП).
Совместное действие ГЭЦ и полигуанидинового соединения оказывает более сильное бактерицидное действие, чем полигуанидиновый препарат в отдельности. Кроме того существенно расширяется спектр противомикробной активности, а блогодаря пролонгированному действию, срок сохранения антимикробного действия возрастает в несколько раз.
Состав получают следующим образом.
В колбу с мешалкой, содержащей воду, добавляют ГЭЦ, перемешивая до образования однородной смеси.
В отдельной колбе с мешалкой готовят водный раствор полигуанидина. К полученному раствору смеси ГЭЦ добавляют раствор полигуанидина и воду до наперед заданной концентрации.
Приведенные ниже примеры иллюстрируют предлагаемое изобретение.
Пример 1.
В две колбы с мешалками наливают по 48 мл воды в каждую. В первую загружают, постоянно перемешивая, полигексаметиленгуанидин (ПГМГ) гидрохлорид в количестве 3 г.Во вторую колбу помещают 1 г ГЭЦ. После полного растворения, в раствор первой колбы добавляют раствор второй колбы, получая 100 мл следующего дезинфицирующего средства: 3% ПГМГ гидрохлорид, 1% ГЭЦ.
Данный состав может быть использован, для обеззараживания различных типов воды, например, при доведении ее показателей до качества питьевой воды, с учетом установленных ПДК для составляющих компонентов средства для дезинфекции.
Остальные примеры сведены в таблице №1. Соотношение компонентов в составе является величиной оптимальной и выявлены в результате многочисленных экспериментов. Данные таблицы №1 подтверждают оптимальность заявленных пределов.
Альтернативные признаки п.1 формулы изобретения обеспечивают тот же технический результат, что и приведенные в таблице №1.
Образцы составов испытывали на антимикробную активность. Определяли минимальные подавляющие концентрации (МПК) в отношении бактерий вида Pseudomonas aeruginosa и плесневых грибов вида Aspergillus niger, используя метод серийных разведений в жидких средах.
В качестве жидкой питательной среды для выращивания бактерий вида Pseudomonas Aeruginosa использовали трипказо-соевый бульон (TSB) фирмы bioMerieux, Франция, для выращивания представителя плесневой флоры Aspergillus Niger, жидкую среду Чапека.
В семнадцать стерильных пробирок разливали по 2 мл жидкой питательной среды. В первую пробирку вносили 2 мл основного раствора. Содержимое перемешивали и 2 мл переносили во вторую пробирку и так до 15-ой пробирки, из которой 2 мм удаляли. Содержимое 16-ой пробирки служило контролем роста микроорганизмов, а 17-ой контролем стерильности питательной среды. Во все пробирки кроме 17-ой вносили по 0,2 мл культуры тест микроорганизма.
Посевы с культурами бактерий инкубировали в термостате при 37°C 18-24 часа, а с культурами плесневых грибов при 29°C, 10-14 суток. Учет результатов проводили при наличии роста микроорганизмов в контроле культуры и отсутствии в контроле среды. Затем отмечали последнюю пробирку с полной видимой задержкой роста микроорганизмов. Данное разведение являлось минимально подавляющей концентрацией для испытуемого штамма и определяло степень его бактериостатической активности к данному препарату.
Для установления бактерицидной активности из всех «не проросших» (т.е. не давших видимого роста тест-микрорганизмов) пробирок с жидкими питательными средами и двух «проросших» (в качестве контроля) при помощи бактериологической петли делали высев на плотные питательные среды. Посевы с бактериальными культурами инкубировали при 37°C 24-72 часа, а с культурами грибов при 29°C 10-14 суток.
Бактерицидным считали последнее разведение предлагаемого состава в питательной среде, из которого не удалось получить жизнеспособных клеток тестируемых микроорганизмов. Результаты по определению минимальных подавляющих концентрацией дезинфицирующих составов представлены в таблицах 2 и 3.
| Таблица 1. | |||||
| Примеры, иллюстрирующие предлагаемое изобретение | |||||
| № | Соединение полигуанидина | ГЭЦ | Вода | Технический результат | |
| (мас.%) | Название соединения | ||||
| 1 | 3,0 | Хлорид ПГМГ | 1,0 | Остальное | |
| 2 | 8,0 | Фосфат ПГМГ | 2,0 | Остальное | |
| 3 | 2,0 | Бензоат ПГМГ | 0,1 | Остальное | |
| 4 | 0,5 | Цитрат ПГМГ | 1,0 | Остальное | |
| 5 | 0,1 | Глюконат ПГМГ | 0,2 | Остальное | Состав обладает |
| 6 | 0,5 | Хлорид ПДДГ | 0,5 | Остальное | широким спектром |
| 7 | 1,0 | Фосфат ПДДГ | 1,0 | Остальное | биоцидной активности |
| 8 | 2,0 | Бензоат ПДДГ | 2,0 | Остальное | |
| 9 | 3,0 | Цитрат ПДДГ | 2,0 | Остальное | |
| 10 | 2,0 | Глюконат ПДДГ | 1,0 | Остальное | |
| 11 | 8,1* | Хлорид ПГМГ | 1,0 | Остальное | Расход компонента неоправданно высокий |
| 12 | 0,05* | Хлорид ПГМГ | 1,0 | Остальное | Снижение бактериальной активности |
| 13 | 1.5 | Хлорид ПГМГ | 0,058* | Остальное | Снижение действия гуанидиновой составляющей |
| 14 | 1,5 | Хлорид ПГМГ | 2,05* | Остальное | Ухудшение технологических свойств раствора |
| * - примеры, выходящие за заявленные пределы. |
| Таблица №2 | ||||
| Сравнительные данные по минимально подавляющим концентрациям дезинфицирующих составов в отношении бактерий вида P.aeruatnosa | ||||
| Состав дезинфицирующего средства | Суммарная концентрация в воде всех веществ, входящих в состав дезинфицирующего средства, % | |||
| 0,007±0,0003 | 0,0035±0,0003 | 0,002±0,0003 | 0,001±0,0003 | |
| Прототип (Пример №1) | + | - | - | - |
| Пример №1 | + | + | + | - |
| Пример №2 | + | + | + | - |
| Пример №3 | + | + | + | - |
| Знаком "+" отмечена концентрация, оказывающая бактерицидное действие | ||||
| Знаком "-" отмечена концентрация, не обладающая бактерицидным действием |
| Таблица №3 | ||||
| Сравнительные данные по минимально подавляющим концентрациям дезинфицирующих составов в отношении бактерий вида Aspergillus niger | ||||
| Состав дезинфицирующего средства | Суммарная концентрация в воде всех веществ, входящих в состав дезинфицирующего средства, % | |||
| 0,1±0,03 | 0,05±0,003 | 0,025±0,0003 | 0,012±0,0003 | |
| Прототип (Пример №1) | + | - | - | - |
| Пример №1 | + | + | + | - |
| Пример №2 | + | + | + | - |
| Пример №3 | + | + | + | - |
| Знаком "+" отмечена концентрация, оказывающая бактерицидное действие | ||||
| Знаком "-" отмечена концентрация, не обладающая бактерицидным действием |
Состав для дезинфекции воды, включающий соединение полигуанидина:фосфат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или хлорид поли-(4,9-диоксадоде-кангуанидина), или глюконат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или цитрат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или бензоат поли-(4,9-диоксадодекангуанидина), или цитрат полигексаметиленгуанидина, или глюконат полигексаметиленгуанидина, или бензоат полигексаметиленгуанидина, или фосфат полигексаметиленгуанидина, или хлорид полигексаметиленгуанидина и воду, отличающийся тем, что дополнительно содержит гидроксиэтилцеллюлозу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Соединение полигуанидина | 0,1-8,0 |
| Гидроксиэтилцеллюлоза | 0,1-3,0 |
| Вода | Остальное |
