Антисептическая композиция, содержащая перманганат калия
ANTISEPTIC COMPOSITION CONTAINING POTASSIUM PERMANGANATE

Область техники
Изобретение относится к антисептической композиции, содержащей перманганат калия, которая может быть использована в медицине, ветеринарии, сельском хозяйстве, а также в быту.
Уровень техники
4
Перманганат калия (калий марганцовокислый, KMnO) представляет собой темно-фиолетовые, почти черные кристаллы, при растворении в воде образующие ярко окрашенный раствор малинового цвета. Вещество является сильным окислителем. В зависимости от pH раствора окисляет различные вещества, восстанавливаясь до соединений марганца разной степени окисления.
Перманганат калия в форме раствора широко применяется в качестве антисептического средства, поскольку обладает выраженным дезинфицирующим действием. В частности, при контакте перманганата с органическими веществами выделяется атомарный кислород. При этом формирующийся при восстановлении оксид образует с белками комплексные соединения – альбуминаты. За счёт этого вещество в малых концентрациях оказывает вяжущее, а в концентрированных растворах — раздражающее, прижигающее и дубящее действие.
Однако использование перманганата калия в чистом виде не является безопасным. В виду высокой активности при взаимодействии с восстановителями, в том числе органическими, происходит разогревание смеси, а иногда ее воспламенение или даже взрыв. Кроме того, в случае неполного растворения перманганата калия при использовании в качестве антисептического средства он может вызвать ожоги тканей живых организмов (человека, животных, растений).
Таким образом, для уменьшения опасности применения перманганата калия, представляется целесообразным его разбавление сухим наполнителем с целью снижения окислительной активности.
Из уровня техники известна антибактериальная (биоцидная) композиция в виде сухой смеси перманганата калия и 0,01-99,9 мас.% инертного наполнителя (см. публикацию международной заявки WO2009028978, 05.03.2009 – наиболее близкий аналог). В качестве инертного наполнителя применяются пористый силикат, пемза, силикагель, оксид алюминия, уголь или их комбинация.
Недостатком ближайшего аналога является то, что композицию с инертным наполнителем можно подвергнуть физическому разделению, с выделением чистого перманганата калия. Такое разделение может быть осуществлено путем избирательного растворения перманганата калия и его последующей кристаллизации отдельно от наполнителя или путем просеивания композиции с сепарацией кристаллов перманганата по размеру частиц. Выделение чистого перманганата калия из антисептической композиции является нежелательным, поскольку он может в дальнейшем применяться по иному назначению в качестве сильного окислителя, в частности, для изготовления взрывчатых веществ, пиротехники или запрещенных наркотических препаратов.
Раскрытие изобретения
Задачей заявленного изобретения является устранение недостатков аналогов и разработка содержащей перманганат калия композиции, которая обладает безопасностью для ее применения в качестве антисептического агента, а также защищена от использования по иным назначениям в качестве сильного окислителя.
Технический результат изобретения заключается в снижении окислительной активности композиции при сохранении ее антисептических свойств, повышении безопасности ее использования, а также исключении возможности физического разделения композиции с выделением чистого перманганата калия.
Указанный технический результат изобретения достигается за счет того, что антисептическая композиция содержит смесь кристаллов перманганата калия и наполнителя в соотношении, мас.%: перманганат калия 1 – 60, наполнитель – остальное.  В качестве наполнителя использован сульфат натрия или сульфат магния, имеющий средний размер кристаллов, который отличается от среднего размеров кристаллов перманганата калия в смеси не более чем на 10%.
Согласно частным вариантам реализации изобретения:
- использован наполнитель со средним размеров кристаллов, совпадающим со средним размером кристаллов перманганата калия;
- кристаллы наполнителя окрашены красителем;
- для окрашивания кристаллов наполнителя использован краситель пищевой E151;
- размер кристаллов перманганата калия и наполнителя составляет от 1 мкм до 10 мм.
Осуществление изобретения.
Окислительная композиция представляет собой смесь кристаллов перманганата калия и наполнителя при соотношении компонентов, мас. %: калия перманганат 1 – 60, наполнитель – остальное.
В качестве наполнителя использован сульфат натрия или сульфат магния, что обусловлено следующим:
- указанные соли являются нейтральными (инертными) по отношению к перманганату калия;
- соли не взаимодействуют с другими веществами при антисептической обработке;
- указанные соли являются безопасными для желудочно-кишечного тракта человека, а также тканей живых организмов;
- соли имеют растворимость в воде и других растворителях не ниже растворимости перманганата калия (6,36 г на 100 г воды при температуре 20 °С), что не позволяет отделить перманганат калия от наполнителя путем избирательного растворения.
Выбор указанных интервалов состава композиции обусловлен следующим. При содержании перманганата калия более 60 мас.% окислительная способность композиции увеличивается до такой степени, что может нанести вред живым тканям при некорректном использовании (возникновение ожогов, раздражения и т.д.). При содержании перманганата калия менее 1 мас.% использование композиции нецелесообразно с технической и экономической точек зрения, поскольку для достижения необходимых антисептических свойств потребуются большие объемы композиции, что увеличит расход наполнителя и усложнит его растворение.
Наиболее предпочтительно, чтобы содержание перманганата калия составляло до 45 мас.%. Это связано с тем, что при концентрации перманганата калия 45 мас.% и более вещество подпадает под определение прекурсора и его оборот подлежит контролю на территории РФ в соответствии с IV списком Перечня наркотических средств, психотропных веществ и их прекурсоров, подлежащих контролю в Российской Федерации Постоянного комитета по контролю наркотиков (ПККН). Указанное обстоятельства накладывают дополнительные обязанности, связанные с предоставлением отчетности о деятельности и ведению журнала при использовании вещества.
Наполнитель должен иметь средний размер кристаллов, который отличается от среднего размера кристаллов перманганата калия в смеси не более чем на 10 %. Это свойство препятствует разделению частиц двух веществ путем механической сепарации. Наиболее предпочтительно, чтобы средние размеры частиц элементов совпадали. Однако даже в случае небольшого различия в средних размерах (до 10%) разделение с практической точки зрения не представляется возможным, поскольку получаемые частицы обеих веществ не имеют одинаковый размер и форму, а характеризуется некоторым разбросом по указанным свойствам.
Размер кристаллов наполнителя и перманганата калия может варьироваться в пределах от 1 мкм до 10 мм.
Для создания дополнительных препятствий разделению веществ в композиции кристаллы наполнителя могут быть окрашены таким образом, чтобы они имели характерный для перманганата калия цвет. Для окрашивания может быть использован пищевой краситель E151 (бриллиантовый черный) или любые другие подходящие по цвету красители (черные, темно-фиолетовые). Концентрация красителя подбирается опытным путем для получения необходимого цветового оттенка, соответствующего кристаллам перманганата калия.
Получение композиции.
В качестве примера приводится технология получения антисептической композиции, содержащей смесь 44 мас.% перманганата калия и 56 мас.% окрашенного сульфата натрия (наполнителя). Размер кристаллов перманганата калия и сульфата натрия находится в интервале 50-100 мкм. Средний размер частиц перманганата 75 мкм, сульфата натрия – 70 мкм.
Для получения композиции использовали 44 кг сухого перманганата калия, 55,16 кг сульфата натрия и 0,84 кг красителя E151.
Сначала осуществляли покраску кристаллов наполнителя. Для этого готовили 5%-ный раствор красителя и смешивали 20% полученного раствора с 80% сульфата натрия. После этого производили сушку и размол окрашенного наполнителя в мельнице до нужного гранулометрического состава. Полученные кристаллы смешивали с кристаллами перманганата калия в лопастном смесителе для получения композиции.
Использование композиции.
Заявленная композиция применяется в качестве антисептического агента, как правило, в форме водного раствора.
Пример 1.
Композицию, содержащую 44 мас.% перманганата калия и 56 мас.% сульфата натрия, растворяли в кипяченой воде в соотношении 2-3 грамма композиции на 1 л воды. Полученный раствор в количестве 1 л давали выпить больному с пищевым отравлением и вызывали рвоту.
В результате двукратного применения композиции наблюдалось значительное улучшение состояния больного за счет уничтожения микробов, вызвавших интоксикацию.
Пример 2.
Композицию, содержащую 60 мас.% перманганата калия и 40 мас.% сульфата магния, растворяли в дистиллированной воде в соотношении 4 грамма композиции на 1 л воды. Полученным концентрированным раствором обрабатывали рану, вызванную глубоким порезом. В результате регулярной обработки загноение раны значительно снизилось, а процесс заживления проходил быстрее.
Пример 3.
Композицию, содержащую 20 мас.% перманганата калия и 80 мас.% сульфата магния, разбавляют водопроводной водой в соотношении 1,5 грамма композиции на 1 л воды. Полученным раствором опрыскивают клубни картофеля перед посадкой. В результате 100% обработанных клубней дали здоровые побеги, тогда как 40% контрольной группы растений заболела фитофторозом (грибковое заболевание).
Испытания на возможность разделения композиции.
Для подтверждения факта невозможности физического разделения компонентов смеси были проведены эксперименты по разделению трех составов:
№1; Композиция, содержащая:
60 мас.% перманганата калия со средним размером частиц 8 мм,
40 мас.% сульфата натрия со средним размером частиц 9 мм.
№2: Композиция, содержащая:
1 мас.% перманганата калия со средним размером частиц 400 мкм,
99 мас.% сульфата магния со средним размером частиц 450 мкм.
№3: Композиция, содержащая:
44 мас.% перманганата калия со средним размером частиц 2,5 мкм,
56 мас.% сульфата натрия со средним размером частиц 1,5 мкм.
В первом эксперименте композиции растворяли в воде с получением 5%-ных растворов, отделяли раствор и выпаривали. В результате испытаний все три композиции полностью растворились в воде.
Во втором эксперименте композиции просеивали через сита:
Композицию №1 через сито с размером ячейки 8,5 мм,
Композицию № 2 через сито с размером ячейки 420 мкм,
Композицию № 3 через сито с размером ячейки 2 мкм.
В результате просеивания получили по 2 смеси для каждого состава.
В третьем эксперименте каждую композицию подвергали воздушной сепарации. В результате получили по 2 смеси для каждого состава.
В таблице 1 показано изменение составов композиций после разделения на составляющие.
Таблица 1
№
Исходный состав композиции, мас.%
Состав после растворения, мас. %
Состав после просеивания, мас.%
Состав после воздушной сепарации, мас.%
KMnO<sub>4</sub>
Нап-ль
KMnO<sub>4</sub>
Нап-ль
KMnO<sub>4</sub>
Нап-ль
KMnO<sub>4</sub>
Нап-ль
1
60
40
60
40
59
41
60
40
-
-
60,5
39,5
60
40
2
1
99
1
99
1,1
99,1
1,6
98,4
-
-
1,2
98,8
0,9
99,1
3
44
56
44
56
43,7
56,3
43,9
56
-
-
44,2
55,8
44
56
Из полученных результатов видно, что разделение компонентов композиции физическим путем с выделением чистого перманганата калия не представляется возможным, поскольку в полученных в результате разделения составляющих содержание веществ практически не отличается от исходного, что связано с близкими значениями среднего размера частиц.
Таким образом, заявленная композиция сохраняет свои антисептические свойства, но обладает значительно меньшей окислительной активностью, что повышает безопасность антисептической обработки и препятствует непосредственному использованию композиции для получения опасных веществ (взрывчатых, наркотических и т.д.). При этом сродство физико-химических показателей частиц перманганата калия и наполнителя не позволяет подвергнуть смесь физическому разделению на вещества для ее косвенного использования в по указанным назначениям в качестве сильного окислителя.