СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОЙ КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ ГИДРОКСИДА НАТРИЯ
METHOD OF PRODUCING SODIUM HYDROXIDE BASED POROUS COMPOSITION

Изобретение относится к химической технологии, в частности, к технологии получения новых композиционных моюще-дезинфицирующих средств, применяемых для обеззараживания помещений, санитарно-технического оборудования, предметов ухода за больными, производственных помещений, хозяйственно-бытовых нужд и т.д.
Моюще-дезинфицирующее средство, как правило, представляет собой композицию на основе сбалансированной формулы, включающей одно или несколько активно действующих веществ в соотношениях, позволяющих добиться максимального синергизма в отношении наиболее устойчивых микроорганизмов, а также содержащие в этой основе функциональные добавки, целенаправленно изменяющие их свойства и учитывающие области и способы применения.
Гидроксид натрия, применяемый, и как компонент моюще-дезинфицирующих составов, и в качестве самостоятельного дезинфицирующего средства, представляет собой белую кристаллическую массу, хорошо растворяющуюся в воде с выделением тепла. Крупнотоннажное получение едкого натра осуществляется тремя способами: путем электролиза раствора хлорида натрия (NaCl) с образованием гидроксида натрия и хлора на установках диафрагменного или мембранного электролиза, либо с помощью электролиза с ртутным катодом, но этот метод наносит значительный вред окружающей среде в результате испарения и утечек металлической ртути (www.wikipedia.org/wiki/Едкий_натр). Гидроксид натрия выпускается в виде раствора с содержанием не менее 42% активно действующего вещества или в твердом виде с содержанием 92-95% NaOH. Гидроксид натрия - активнодействующее вещество второго класса опасности, предполагает использование защитных мер, таких как костюм из хлопчатобумажной ткани, резиновые сапоги, резиновые перчатки, защитные очки, фильтрующий промышленный противогаз по ГОСТ 12.4.121, марки БКФ (ГОСТ 2263-79), для предупреждения ожогов кожного покрова и слизистых оболочек. Поэтому целесообразно использовать моюще-дезинфицирующие средства высокой эффективности, исключающие возможные ожоги и обеспечивающие защиту кожных покровов при контакте с частицами дезинфицирующего средства.
Существует ряд описанных технических решений, посвященных получению моюще-дезинфицирующих средств на основе гидроксида натрия.
Так, описано (RU 2209236 С1) моющее и дезинфицирующее средство следующего состава, мас.%: гидроокись натрия 11,5-12,5, алкилдиметилбензиламмоний хлорид 0,9-1,1, динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты 0,1-0,2, пентакалийтрифосфат (триполифосфат калия) 2,8-3,2, стекло натриевое жидкое 3,8-4,8, воду до 100. Средство готовят следующим образом: в реактор загружают воду, затем расчетное количество гидроксида натрия, после чего жидкое стекло, фосфаты, динатриевую соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (комплексообразователь) и в последнюю очередь катамин АБ при указанных соотношениях. Приготовление средства проводят при температуре 30-35°С и постоянном перемешивании, затем средство отстаивают и фасуют.
Описана (RU 2145237, С1) технология получения дезинфицирующего водного раствора, содержащего гипохлорит натрия, дополнительно включающий примесь трибутилфосфата (ТБФ), полученный непосредственным взаимодействием хлорноватистой кислоты, растворенной в ТБФ, с водным раствором гидроксида натрия. Первичный водный раствор гипохлорита натрия получают с определенной концентрацией электролизом водного раствора хлорида натрия. Проводят экстракцию полученной хлорноватистой кислоты ТБФ, затем в полученной смеси осуществляют взаимодействие хлорноватистой кислоты с водным раствором гидроксида натрия, который предварительно охлаждают.
Известно щелочное пенное средство с дезинфекционным эффектом немецкой фирмы "FINKTEC" - FINK-FC 30 для использования на всех пищевых предприятиях и предприятиях по производству напитков. Ингредиентами средства являются гидроксид щелочного металла, силикаты, фосфаты, неионные и амфотерные ПАВ, органические комплексообразующие вещества, противомикробные вещества.
Выпускная форма указанных моюще-дезинфицирующих средств (водный раствор) требует специальной упаковки и специальных контейнеров для транспортирования и нестабильна в процессе хранения.
Используется множество моюще-дезинфицирующих средств, имеющих в своем составе четвертичные аммониевые соединения (ЧАС) и смеси различных ЧАС, рекомендованных к применению в составах технических моюще-дезинфицирующих средств, где нет непосредственного контакта с пищевыми продуктами или имеется возможность достаточного ополаскивания, они обладают значительным дезинфицирующим эффектом. Так, широко применяется дезинфицирующее средство с моющим действием РИК-Д, предназначенное для: дезинфекции поверхностей в помещениях, посуды, белья, санитарно-технического оборудования, уборочного материала при инфекциях бактериальной (включая туберкулез) этиологии, кандидозах и дерматофитиях в лечебно-профилактических учреждениях; дезинфекции вышеперечисленных объектов при особо опасных инфекциях (чума, холера, туляремия, сап, мелиоидоз, сибирская язва); для предстерилизационной очистки изделий медицинского назначения в лечебно-профилактических учреждениях. Сырьем для приготовления средства РИК-Д являются следующие соединения: алкилдиметилбензиаммоний хлорид (катамин АБ), гидроксид натрия, углекислый натрий, триполифосфат натрия, метасиликат натрия, неонол АФ-9-10 - смесь полиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов, относящихся к группе неионогенных ПАВ.
Недостатком способа получения всех названных моюще-дезинфицирующих средств является получение продукта с местно-раздражающим действием на кожу при контакте с кожными покровами, а также с выраженным раздражающим действием на слизистые оболочки.
Наиболее близким к заявляемому способу, выбранному за прототип, является способ получения моюще-дезинфицирующей композиции, описанной в патенте RU №2306330, имеющей следующий состав, (об.%):
N-метилпирролидон
1-10
синтанол или неонол
1-20
бутилцеллозольв
1-16
едкий натр (в пересчете на чистое активное вещество)
1-9
трилон Б
0,4-0,6
тимолфталеин
0,04-0,06
вода питьевая
остальное
Технология получения композиции включает подготовку сырья, дозирование его в реактор-смеситель в определенной очередности, растворение компонентов и гомогенизацию при 18-25°С, расфасовку. Недостатком предлагаемой композиции является получение продукта с местно-раздражающим действием, а также ограничение хранения композиции на воздухе, жидкая товарная форма приводит к ограничениям при транспортировке.
Задача данного изобретения заключается в создании нового способа получения моюще-дезинфицирующего средства на основе гидроксида натрия, пригодного как для непосредственного использования в виде водных растворов, так и в качестве компонента моюще-дезинфицирующих составов, отличающегося длительным периодом хранения, меньшим едким воздействием, а также большей безопасностью и гигиеничностью его использования. Данный способ получения дезинфицирующего средства позволяет производить продукт с новыми физико-химическими характеристиками - минимальным взаимодействием с компонентами окружающей среды и не вызывающим химические ожоги при попадании на кожу и слизистые оболочки.
Техническим результатом изобретения является структура пористой композиции, которая в совокупности с обработкой поверхностно-активным веществом, приводит к появлению новых свойств - минимальной хемосорбции и отсутствию раздражающего действия на эпителиальные ткани и слизистые оболочки, вследствие уменьшения площади контактирующей поверхности.
Технический результат достигается заявляемым способом получения новой моющее-дезинфицирующей пористой композиции путем смешения гидроксида натрия с раствором поверхностно-активного вещества, причем в качестве поверхностно-активного вещества используют четвертичное аммониевое соединение, гидроксид натрия предварительно измельчают совместно с порообразователем в массовом соотношении (50 - 70):1, с дальнейшим нагреванием смеси до температуры разложения порообразователя.
В качестве порообразователя могут выступать производные азонитросоединения, ароматические сульфонилгидрозиды.
В результате целевой продукт представляет собой шарообразную форму преимущественно одного размера, состоящий из мелкодисперсных частиц гидроксида натрия с высокой степенью упаковки, свободное пространство которого заполнено продуктами распада порообразователя, и содержащее на поверхности частицы поверхностно-активного вещества.
Пример 1.
В мельницу-дезинтегратор через шнековые червячные питатели погружают смесь гидроксида натрия (едкий натр по ГОСТ 2263-79) с используемым в качестве порообразователя модифицированным 4,4-оксибис (бензолсульфонилгидразид) (OBSH), торговая марка РЕФОВЕР Г505-12 в массовом соотношении 50:1 (100 кг на 2 кг) соответственно. После измельчения в течение 5 минут полученный дисперсный порошок направляют в бункер, где накапливается размолотая гомогенизированная смесь гидроксида натрия с OBSH. Указанную смесь подают с воздушным потоком в камеру смешения, поддерживая в ней температуру 140-160°С, навстречу организуют встречный поток водно-воздушной взвеси водного раствора поверхностно-активного вещества, в качестве которого используют четвертичную аммонийное соединение (ЧАС) додецилдиметилбензиламоний хлорид - Катамин АБ по ТУ 9392-003-48482528-99.
Далее с помощью червячного механизма смесь подается в шнековый экструдер с нагревательным элементом для поддержания температуры в экструдере 140-160°С. Пластичная подвижная масса выдавливается червячным механизмом через головку экструдера.
Полученное моюще-дезинфицирующее средство на основе пористой композиции гидроксида натрия с ПАВ в результате представляет собой шарообразные гранулы, объем которых представлен агрегированными частицами гидроксида натрия, полости между которыми заполнены ПАВом и газом. Выход целевого продукта составляет 96.3%.
Физико-химические свойства пористой композиции на основе гидроксида натрия, полученной по примеру 1, представлены в таблице 1.
Определение дезинфицирующих свойств полученного по данному примеру моюще-дезинфицирующего средства на основе пористой композиции гидроксида натрия описано в примере 4.
Таблица 1
Наименование показателя
Норма
1. Внешний вид
гранулы шарообразной формы, белого или желтоватого цвета
2. Показатель активности 10% водного раствора, в ед. рН
13±1
3. Диаметр гранул, мм
1-10
4. Насыпной вес, г/л
80-100
5. Массовая доля ЧАС, %
1,2±0.5
6. Массовая доля гидроксида натрия, %
96.8±0.5
7. Прочие компоненты входящие в состав композиции, %
2.0±0.5
Пример 2.
Пористую композицию получают согласно примеру 1, но в качестве порообразователя используют ПОРОФОР-100 (азоизобутиронитрил) производства ОАО «НИИХИМПОЛИМЕР» в соотношении 1.5 мас.% от загружаемого гидроксида натрия (1,5 кг на 100 кг соответственно), а в качестве поверхностно-активного вещества используют четвертичное аммонийное соединение (ЧАС) додецилдиметилбензиламоний хлорид (Arquad MCB-50), а температуру в экструдере поддерживают в диапазоне 100-120°С.
Выход целевого продукта составляет 96.9%.
Физико-химические свойства пористой композиции на основе гидроксида натрия, полученной по примеру 2, представлены в таблице 2.
Таблица 2
Наименование показателя
Норма
1. Внешний вид
гранулы шарообразной формы, белого или желтоватого цвета
2. Показатель активности 10% водного раствора, в ед. рН
13±0.8
3. Диаметр гранул, мм
1-10
4. Насыпной вес, г/л
80-100
5. Массовая доля ЧАС, %
1.4±1.0
6. Массовая доля гидроксида натрия, %
96.6±1.0
7. Прочие компоненты входящие в состав композиции, %
2.0±0.5
Пример 3.
Дезинфицирующие свойства гидроксида натрия промышленного производства и полученных заявляемым способом пористых композиций на основе гидроксида натрия по примеру 1 и 2 проверяют методикой орошения («Методы испытаний дезинфекционных средств для оценки их безопасности и эффективности», МЗ РФ, Москва, 1998). Для этого предварительно готовят 40% водные растворы перечисленных дезинфицирующих средств.
Результаты испытаний представлены в таблице 3.
Таблица 3
Результаты исследования дезинфицирующих свойств методом орошения (общая экспозиция - 30 мин, микробная нагрузка 2 млрд. в 1 мл, тест-поверхность - кафель).
Образец №
Процент обеззараживания
Shigella flexneri
Proteus vulgaris
Pseudomonas aerujiuosa
Klebsiella pneumonie
Salmonella typhimurium
Candida albicaus
Trichophiton rubrum
1
100
99.99
100
100
99.99
99.99
100
2
100
99.99
99.99
100
99.99
100
100
3
100
100
100
100
99.99
100
100
где:
- образец 1 - раствор гидроксида натрия, произведенного промышленно по ГОСТ 2263-79;
- образец 2 - раствор пористой композиции, полученной по примеру 1;
- образец 3 - раствор пористой композиции, полученной по примеру 2.
Сравнение результатов биологических испытаний показывает, что растворы пористых композиций на основе гидроксида натрия не уступают по дезинфицирующим свойствам гидроксиду натрия промышленного изготовления.
Пример 4.
Изучение степени воздействия пористой композиции на основе гидроксида натрия на кожные покровы.
Степень воздействия пористой композиции на основе гидроксида натрия, полученной по примеру 1, изучают при кратковременном и длительном контакте с кожей рук. Степень воздействия различают по следующим категориям: (1) отсутствие воздействия - на эпителии нет видимых признаков изменения; (2) слабое воздействие - легкое покраснение кожи; (3) умеренное воздействие - значительное покраснение; (4) сильное воздействие - значительное покраснение, сопровождающееся зудом, отслоением верхних слоев эпителия; (5) очень сильное воздействие - химический ожог. Пористая композиция была протестирована на 86 добровольцах при непосредственном контакте гранул с кожей рук в течение 1 и 20 минут соответственно.
Результаты испытаний представлены в таблице 4, показан процент от общего количества людей, получивших воздействие, соответствующее данному классу опасности.
Таблица 4
Результаты исследований степени воздействия пористой композиции на основе гидроксида натрия на эпителиальные ткани человека.
Степень воздействия
φ, в течение 1 минуты, %
φ, в течение 20 минут, %
5
0
0
4
0
0
3
2.30
5.80
2
5.80
10.50
1
91.90
83.70
где φ - отношение числа волонтеров со степенью воздействия к общему количеству участвовавших.
Согласно полученным экспериментальным данным, у более 90% волонтеров не возникает видимых последствий контактирования с пористой композицией на основе гидроксида натрия при времени экспозиции не более 1 минуты. При более длительном контакте продукта, полученного данной методикой, с кожными покровами наблюдается увеличение раздражающего воздействия на кожу. Более 80% человек не обнаружили видимых признаков изменения эпителия рук при 20-минутном воздействии пористой композиции на основе гидроксида натрия. Данный эффект наблюдается вследствие наличия пористой структуры композиции на основе гидроксида натрия за счет значительного уменьшения площади контактной поверхности с кожными покровами, а также частичного обволакивания гранул ПАВом.
Изучение степени воздействия пористой композиции на основе гидроксида натрия, полученной по примеру 2, показало аналогичные результаты.
Уникальность методики получения пористой композиции на основе гидроксида натрия заключается еще и в том, что получаемый продукт характеризуется меньшей адсорбцией, что позволяет увеличивать гарантийные сроки хранения пористой композиции на основе гидроксида натрия до 24 месяцев в самом минимальном приближении. Например, гидроксид натрия, произведенный в промышленности, сильно гигроскопичен, его хранение сопровождается быстрым поглощением углекислоты из воздуха и постепенным превращением в углекислый натрий (ГОСТ 2263-79). Пористая композиция на основе гидроксида натрия, использующаяся в тех же целях, что и гидроксид натрия, произведенный в промышленности, отличается сильным замедлением процесса поглощения влаги воздуха. Так, привес массы едкого натра по ГОСТ 2263-79 за месяц составляет 16%, в то время как привес массы продукта, произведенного по данной методике, за месяц составляет всего 2.3%.
Предложен способ получения пористой моюще-дезинфицирующей композиции на основе гидроксида натрия, отличающийся тем, что продукт, полученный данным способом, проявляет не меньшие моюще-дезинфицирующие свойства по сравнению с гидроксидом натрия промышленного производства, отличается низкой гигроскопичностью, обеспечивающей длительное хранение, и обладает значительно меньшим воздействием на кожные покровы.