Дезинфицирующее средство на основе гипохлорита натрия
DISINFECTANT BASED ON SODIUM HYPOCHLORITE

Изобретение относится к бактерицидным средствам, применяемым для обработки воды, а именно к дезинфицирующим средствам на основе гипохлорита натрия, которые могут быть использованы для получения чистой питьевой воды и воды, используемой в плавательных бассейнах, а также пригодны для транспортировки и длительного хранения, в том числе, в условиях отрицательных температур.
Известно дезинфицирующее средство, содержащее гипохлорит натрия и хлорбромциклотрифосфазен, добавленный к гипохлориту натрия в качестве стабилизатора для снижения потери активного хлора («Новый способ стабилизации гипохлорита натрия в дезинфицирующем средстве»: патент на изобретение №101940204, Китайская Народная Республика, заявка №CN 20101218108; заявл. 26.06.2010; опубл. 12.01.2011).
Недостатком данного дезинфицирующего средства являются относительно слабые дезинфицирующие свойства, что обусловлено негативным влиянием азота и фосфора в составе средства-аналога.
Известно дезинфицирующее средство на основе гипохлорита натрия, содержащее гипохлорит натрия, гидроксид щелочного или щелочноземельного металла и воду («Дезинфицирующее средство на основе гипохлорита натрия, применяемое для медицинских инструментов»: патент на изобретение №6207201, Соединенные Штаты Америки, заявка №US 19970765047, заявл. 23.05.1997, опубл. 27.03.2001). Согласно описанию указанного средства-аналога количество гипохлорита натрия должно быть достаточным для того, чтобы содержание активного хлора составляло 11 г/л, а содержание гидроксида щелочного или щелочноземельного металла должно быть достаточным для поддержания уровня pH раствора по меньшей мере до 12.
Недостатками данного дезинфицирующего средства являются относительно слабые дезинфицирующие свойства, которые обусловлены недостаточным для эффективной дезинфекции питьевой воды содержанием активного хлора.
Известно дезинфицирующее средство, содержащее гипохлорит лития, гидроксид натрия, хлорид натрия, хлорид калия и воду при следующем соотношении компонентов, мас.%: гипохлорит лития 8-14; гидроксид натрия 0,5-1,5; хлорид натрия 10-15; хлорид калия 2-4; вода до 100% («Состав для очистки воды»: патент на изобретение №2192392, Российская Федерация, заявка RU 2001131119, заявл. 20.11.2001, опубл. 10.11.2002.).
Недостатками данного дезинфицирующего средства являются относительно низкая стабильность раствора, коррозионная агрессивность и малотоннажность. Относительно низкая стабильность раствора является следствием наличия в составе хлоридов, которые способствуют образованию осадков гидратов (раствор близок к насыщенному), особенно при низких температурах. При этом такое количество хлоридов образует коррозионно-агрессивную среду, что снижает эксплуатационные характеристики раствора. Малотоннажность вызвана использованием в качестве щелочного металла лития, т.к. он является достаточно редким и сложным в получении металлом.
Наиболее близким к заявляемому является дезинфицирующее средство, содержащее гипохлорит натрия, гидроксид натрия и воду, принятое за прототип (ГОСТ 11086-76. Гипохлорит натрия. Технические условия. М., ГК СССР по стандартам, 1986, URL: http://www.himtrade.ru/g_11086-76.htm, дата обращения - 06.03.2017). При этом массовая доля гипохлорита натрия составляет 14,7%, а массовая доля гидроксида натрия составляет 0,9%.
Недостатками дезинфицирующего средства-прототипа являются относительно высокие потери активного хлора и относительно высокая склонность к кристаллизации. Относительно высокие потери активного хлора обусловлены низкими стабилизирующими свойствами гидроксида натрия по отношению к гипохлориту натрия. Относительно высокая склонность к кристаллизации определяется физико-химическими свойствами раствора, содержащего гипохлорит натрия и гидроксид натрия.
Технической проблемой является необходимость разработки средства, обладающего дезинфицирующими свойствами, необходимыми и достаточными для дезинфекции питьевой воды, с повышенной стабильностью при хранении и транспортировке в условиях как плюсовых, так и отрицательных температур, и пригодного для многотоннажного производства.
Техническим результатом является повышение стабильности раствора за счет снижения потерь активного хлора и температуры кристаллизации при сохранении дезинфицирующих свойств и при минимизации склонности к образованию осадков гидратов.
Технический результат достигается тем, что дезинфицирующее средство на основе гипохлорита натрия, содержащее гипохлорит натрия, гидроксид натрия и воду, согласно изобретению дополнительно содержит гидроксид калия при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
гипохлорит натрия
14,4-14,5
гидроксид натрия
0,8-0,9
гидроксид калия
0,4-0,8
вода
до 100
Обоснование оптимального количественного состава заявленного средства осуществляли следующим образом. Исследовали влияние различных концентраций гидроксида калия в дезинфицирующем средстве на потери активного хлора и температуру кристаллизации. При этом была приготовлена серия растворов дезинфицирующего средства, в которой концентрации гипохлорита натрия и гидроксида натрия соответствовали ГОСТ 11086-76, соответственно 14,4-14,5 мас.% гипохлорита натрия и 0,8-0,9 мас.% гидроксида натрия. Концентрации гидроксида калия варьировали в диапазоне 0,2-0,8 мас.% с шагом 0,2 мас.%. При этом гидроксид калия был добавлен в водном (30%) растворе. Потери активного хлора оценивали по методике, указанной в ГОСТ 11086-76 в динамике в течение шести недель (кратность измерений - одна неделя). Также для каждой серии растворов была измерена температура кристаллизации.
Результаты исследований приведены в табл. 1.
Из данных табл. 1 видно, что при концентрации гидроксида калия равной 0,4 мас.% и выше достигается значимая разница в потерях активного хлора на второй недели хранения (11%). При этом снижение потерь активного хлора, начиная с первой недели хранения, наблюдается при концентрации гидроксида калия 0,6 мас.%. Такое снижение потерь активного хлора обеспечивает сохранение дезинфицирующих свойств раствора на эффективном уровне в течение более длительного времени, так как они напрямую зависят от количества активного хлора. Также при концентрации гидроксида калия равной 0,4 мас.% температура кристаллизации дезинфицирующего средства снижается до -37,2°C, что позволяет осуществлять его хранение и транспортировку в условиях отрицательных температур.
Добавление гидроксида калия в количестве свыше 0,8 мас.% не желательно, т.к. при использовании водного раствора гидроксида калия (30%) большое количество воды не позволит получить требуемую ГОСТ 11086-76 концентрацию гипохлорита натрия (не ниже 14,4 мас.%), что, в свою очередь, негативно скажется на дезинфицирующих свойствах раствора. Экспериментально установлено, что в случае использования водного раствора гидроксида калия с концентрацией более 30% или твердого гидроксида калия в чистом виде, при его добавлении в дезинфицирующее средство имело место нагревание раствора, что, как известно, приводит к распаду гипохлорита натрия и, как следствие, негативно влияет на дезинфицирующие свойства раствора.
Для сравнения свойств дезинфицирующего средства-прототипа и заявленного дезинфицирующего средства были проведены экспериментальные исследования, в ходе которых оценивали потери активного хлора и температуру кристаллизации указанных дезинфицирующих средств. Результаты исследований приведены в табл. 2.
Из данных табл. 2 следует, что потери активного хлора дезинфицирующего средства-прототипа значительно больше по сравнению с потерями активного хлора заявленного дезинфицирующего средства. При этом предложенное дезинфицирующее средство обладает более низкой по сравнению с прототипом температурой кристаллизации.
Отсутствие в заявленном дезинфицирующем средстве хлоридов, которые повышают склонность к образованию осадков гидратов и способствуют коррозийной агрессивности среды, обуславливает высокие эксплуатационные характеристики раствора.
Отсутствие в заявленном дезинфицирующем средстве хлоридов исключает возможность образования осадков гидратов и создания коррозийно-агрессивной среды, что обуславливает высокие эксплуатационные характеристики раствора.
Заявленное изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1.
Загрязненная вода содержала активную тест-культуру Escherichia coli. Пробу выдерживали при 25°C. К воде добавляли дезинфицирующее средство, содержащее гипохлорит натрия 14,5 мас.%, гидроксид натрия 0,9 мас.%, гидроксид калия 0,4 мас.% и воду до 100 мас.%. Средство разбавляли так, что содержание гипохлорита находилось на уровне 0,25 мас.%. Через тридцать минут и час времени экспозиции анализ показал, что типовая тест-культура, присутствовавшая в воде, была полностью нейтрализована. При повторном анализе через три дня биологической активности также не обнаружено.
Пример 2.
Загрязненная вода содержала активную тест-культуру Staphylococcus aureus. Пробу выдерживали при 25°C. К воде добавляли дезинфицирующее средство, содержащее гипохлорит натрия 14,5 мас.%, гидроксид натрия 0,9 мас.%, гидроксид калия 0,6 мас.% и воду до 100 мас.%. Средство разбавляли так, что содержание гипохлорита находилось на уровне 0,25 мас.%. Через тридцать минут и час времени экспозиции анализ показал, что типовая тест-культура, присутствовавшая в воде, была полностью нейтрализована. При повторном анализе через три дня биологической активности также не обнаружено.
Пример 3.
Загрязненная вода содержала активную тест-культуру Candida albicans. Пробу выдерживали при 25°C. К воде добавляли дезинфицирующее средство, содержащее гипохлорит натрия 14,4 мас.%, гидроксид натрия 0,8 мас.%, гидроксид калия 0,8 мас.% и воду до 100 мас.%. Средство разбавляли так, что содержание гипохлорита находилось на уровне 0,25 мас.%. Через тридцать минут и час времени экспозиции анализ показал, что типовая тест-культура, присутствовавшая в воде, была полностью нейтрализована. При повторном анализе через три дня биологической активности также не обнаружено.
Таким образом, при использовании заявленного изобретения обеспечивается повышение стабильности раствора за счет снижения потерь активного хлора и температуры кристаллизации при сохранении дезинфицирующих свойств и при минимизации склонности к образованию осадков гидратов.