СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА ИОННОГО СЕРЕБРА
METHOD FOR OBTAINING IONIC SILVER SOLUTION

Изобретение относится к способам получения растворов ионного серебра и может быть использовано при производстве высокоэффективных препаратов для медицины и ветеринарии, имеющих низкую токсичность и аллергенность, а также надежную воспроизводимость физико-химических характеристик.
Известен способ получения растворов ионного серебра с использованием оксида серебра (см. патент RU №2368570 с приоритетом от 26.05.2008 г.). Недостатком указанного способа является низкое качество оксида серебра и соответственно ионных растворов, загрязненных нитратами, а также слабая щелочность получаемых ионных растворов(рН 7.0-7.1), понижающая бактерицидный эффект, что существенно ограничивает его применение. Известен способ получения водных медно-серебряных композиций с использованием оксида серебра(см.заявку №2009124506 с приоритетом от 26.06.2009 г.). Недостатком указанного способа является также низкое качество оксида серебра и как следствие загрязненность растворов нитратами, присутствие токсичных ионов двухвалентной меди.
Известен способ получения раствора ионного серебра(см.патент RU №2389496 с приоритетом от 29.10.2007 г.). Недостатком указанного способа является сложное производство, связанное с горячими водными растворами, работой в темноте и без доступа воздуха.
Известен способ получения концентрата оксидов серебра (см. патент RU №2390583 с приоритетом от 08.08.2008 г.).
Сущность способа заключается в том, что дистиллированную воду, подогретую до 80°С, наливают в химически чистую стеклянную посуду, затем в воду погружают кассету ионатора серебра, подключают в цепь постоянного тока, после появления электрической проводимости, регистрируемой миллиамперметром, перемешивают раствор. Перемешивание повторяют несколько раз до появления избыточных концентраций ионов серебра в виде буреющего, затем чернеющего коллоидного раствора, после падения электрической проводимости процесс останавливают, счищают окислы серебра с электродов в приготовляемый раствор. Затем охлажденный до комнатной температуры отстоявшийся раствор разделяют на центрифуге, очищенный раствор вновь пускают в оборот, а осадок с небольшим количеством воды сливают в емкости из темного стекла для последующего хранения. Концентрат может быть использован для получения раствора ионного серебра посредством растворения в дистиллированной воде и фильтрации нерастворимых окислов серебра.
Указанное техническое решение как наиболее близкий аналог может быть принято в качестве прототипа способа.
Недостатком прототипа является сложное химическое производство, связанное с горячими водными растворами применением специального освещения(красный, оранжевый свет), загрязненность прочими окислами серебра. Техническим результатом заявленного изобретения является:
1) упрощение процесса производства и увеличение производительности;
2) получение более качественного концентрата;
3) получение на основе концентрата группы серебросодержащих препаратов, воспроизводимых единой технологией в одном месте.
Первый заявленный результат достигается за счет снижения температуры воды до комнатной. Для этого применяется своеобразная электрохимическая ячейка, состоящая из лабораторного стакана и двух электродов, изготовленных из металлического серебра идентичной формы. Предпочтительна большая площадь электродов прямоугольной формы, обеспечивающая максимальную рабочую поверхность окисления. В прототипе кассета ионатора выполняет роль электрохимической ячейки, в которой образуется электролит, затем выгружается в общий объем раствора, тем самым обогащая раствор. Назначение кассеты оправдано только в начале технологического процесса в дистилляте, при работе же в электролите ее назначение теряет смысл, а применение осложняет технологический процесс из-за загрязнения самой кассеты. Гидроокись серебра AgOH нестойкое соединение, разлагается под воздействием света на кристаллогидрат оксида серебра(1) и воду, при этом вода, входящая в кристаллическую структуру оксида, не теряется, она теряется при высушивании или при прокаливании. По этой причине осуществление технологического процесса в условиях естественной освещенности вполне приемлемо.
В прототипе субстанцией для получения концентрата является пересыщенный коллоидный раствор с примесями окислов и металлического серебра, образующихся на электродах, соответственно получить концентрат в виде компактной взвеси можно, только используя центрифугу. Омагничивание электролита позволяет значительно увеличить производительность. Для омагниченного электролита характерны следующие свойства (см. Классен В.И. Омагничивание водных систем. М., 1982 г.):
а) ускорение растворения твердых тел;
б) убыстрение процесса коагуляции, при этом скорость слипания мелких взвешенных частиц возрастает в несколько раз;
в) образование кристаллов не на стенках посуды, а в объеме.
В омагниченном электролите взвесь металлического серебра коагулирует с кристаллогидратом оксида серебра (I), слипшиеся укрупненные частицы оседают в придонную часть раствора, образуя рыхлую черную взвесь. Тем самым создается эффект самоочищения электролита, что позволяет значительно поднять производительность. Слабое перемешивание с применением магнитной мешалки также существенно влияет на производительность. В процессе электрохимического растворения в электролите (по закону Фарадея) идет также процесс осаждения металлического серебра на катоде. Благодаря постоянному перемешиванию, губчатого налета серебра, ведущего к падению тока и снижению эффективности технологического процесса, не происходит. Особенность омагниченного электролита в образовании кристаллов не на стенках, а в объеме также положительная сторона, стенки посуды остаются чистыми, что свидетельствует об эстетике производства. Второй заявленный результат достигается за счет как омагничивания электролита, так и за счет осуществления слабого перемешивания. Самоочищение электролита в результате коагуляции и постоянное перемешивание исключают выстраивание цепочки металлического серебра в межэлектродном пространстве (возникновение мостика), соответственно исключается риск короткого замыкания между электродами, приводящего к образованию оксида серебра(II). Получается концентрат с меньшим количеством нейтрального наполнителя, что существенно влияет на качество. Доказательством тому является сравнение щелочности, в прототипе после моляризации раствора рН 8.0, а в заявленном после моляризации рН 9.0, соответственно бактерицидность ионных растворов значительно выше. На сегодняшний день актуальна задача создания группы серебросодержащих препаратов для медицины, различных по своим физико-химическим параметрам, с различным лечебным эффектом, но воспроизводимые единой технологией в одном месте.
Третий заявленный результат достигается получением из раствора ионного серебра, являющегося электролитом, католитового и анолитового растворов ионного серебра. Электролит дополнительно обрабатывают электролизом с применением серебряных электродов и изоляцией анода емкостью из ионопроницаемого материала. Готовый анолитовый раствор ионного серебра бесцветен, прозрачен.
Концентрация серебра после фильтрации 35 мг/л, рН 9.0. Раствор является хорошим антисептиком, слаботоксичен. Готовый католитовый раствор ионного серебра бесцветен, прозрачен. Концентрация серебра после фильтрации 120 мг/л, рН 11.0. Раствор имеет прижигающий эффект, токсичен, перспективен как противоопухолевый препарат.
p-p
мeт
p-p
2p-p
мeт
Заявленный результат достигается также получением водного раствора одновалентной меди. Водный раствор одновалентной меди может быть получен только в результате помещения в раствор ионного серебра с рН 9.0 металлической меди. В щелочной среде происходит реакция замещения, т.к медь в электрохимическом ряду активности металлов стоит левее серебра. AgOH+Cu=CuOH+Cu(OH)+Ag. Содержание меди(I) в получаемом растворе находится в прямой зависимости от исходного содержания серебра. Примесь гидроокиси меди(II) незначительна, не выше 0,5 мг/л. Серебро полностью выпадает в осадок. Полнота осаждения серебра в растворе контролируется помещением в контрольную пробу чистой, отмытой от окислов металлической пластины меди. В случае некачественного осаждения пластина чернеет. Гидроокиси имеют различную молекулярную массу, по этой причине основная масса гидроокиси меди(II) после обработки на центрифуге удаляется из раствора вместе с придонной частью раствора и осадком. Полученный раствор одновалентной меди характеризуется следующими свойствами. Он бесцветен и прозрачен. Не происходит посинение раствора или выпадение синего осадка при реакции с аммиаком, характерной для двухвалентной меди. Качественная реакция глюкозы отрицательна. Реакция на алкины положительна. При выпаривании раствора одновалентной меди раствор приобретает характерный для СuОН желтый цвет. Готовый раствор стабилен, хранится, не меняя своих свойств в течение месяца. При контакте с металлическим железом медь вытесняется в осадок. По этой причине процесс приготовления и хранения допустим только с использованием инертных материалов, предпочтительно стекла. Медь является жизненно важным элементом, который входит в состав многих витаминов, гормонов, ферментов, дыхательных пигментов, участвует в процессах обмена веществ, в тканевом дыхании и т.д. Водный раствор одновалентной меди обладает меньшими токсическими свойствами в сравнении с известными препаратами и дозированно применим для перорального употребления. Общеизвестно, что медь многократно усиливает бактерицидные свойства растворов ионного серебра. Водный раствор одновалентной меди рекомендуется использовать для приготовления медно-серебряных композиций как для наружного, так и для перорального употребления. Технический результат в данном случае дополнительно выражается снижением токсичности серебросодержащего препарата.
Поставленная задача по достижению технического результата, предложенному в рамках настоящей заявки на изобретение, решается новым режимом выполнения операций. Получение концентрата осуществляется следующим образом.
1. Дистиллированную воду комнатной температуры наливают в чистую стеклянную посуду, к примеру в лабораторный стакан емкостью 1 л.
2. В воду погружают электроды ионатора серебра без кассеты.
3. Подключают в цепь постоянного тока.
В результате анодного окисления на электроде образуется пленка окисла серебра, которая, в свою очередь, самопроизвольно растворяется в воде с диссоциацией на ионы серебра и гидроксил, давая начало электропроводности раствора и постепенному превращению воды в электролит, при этом скорость образования электролита прямо пропорцианальна площади электродов. Процесс образования электролита четко контролируется показаниями миллиамперметра цепи и визуально образованием коллоидного раствора (замутнением раствора).
4. После образования электролита процесс растворения приостанавливают, электролит сливают и омагничивают. Омагничивание серебряного электролита производится путем пропускания его через стеклянную трубку, проходящую через магнитное поле постоянного магнита (магнитный зазор), силой 1 Тл.
5. Омагниченный электролит наливают в лабораторный стакан, установленный на магнитную мешалку, процесс растворения металлического серебра возобновляют при слабом перемешивании раствора. Электролиз и перемешивание раствора продолжают и после появления избыточных концентраций в виде буреющего, а затем чернеющего под воздействием естественной освещенности коллоидного раствора.
6. Насыщение раствора серебром до черной слабопросвечивающей взвеси свидетельствует о готовности концентрата. Процесс останавливают.
7. Окислы с электродов счищают в приготовляемый концентрат.
2
2
2
8. Концентрат сливают в отдельную емкость для естественного отстоя и окончательной кристаллизации кристаллогидрата оксида серебра (I) примерно на 12 часов. Водная часть концентрата представляет собой основание средней силы с рН 9,5. Во время отстаивания идет процесс моляризации раствора: 2AgOH=AgO·HO или [AgOH]. Этот процесс контролируется снижением и стабилизацией рН 9.0. Недопустима сушка концентрата до порошка, ввиду того что вода входит в кристаллическую структуру оксида серебра(I). Просушенный концентрат превращается в оксид серебра(I) с потерей ценных щелочных свойств.
9. Концентрат после отстоя разделяют. Очищенный электролит дополнительно омагничивают и вновь пускают в оборот. Осадок, представляющий собой смесь кристаллогидрата оксида серебра(I), примеси металлического серебра и небольшого количества воды используют для приготовления серебросодержащих препаратов.
10. Концентрат кристаллогидрата оксида серебра(I) используют для получения раствора ионного серебра, при котором растворяют кристаллогидрат в дистиллированной воде. Омагничивают в магнитном поле. Используя таблицу растворимости оксида серебра(табл.№1), фильтруют при определенной температуре раствор от взвеси. Сливают в стеклянные флаконы из темного стекла с минимальной воздушной прослойкой для последующего хранения.
Достоинство предложенного способа - это точная дозировка серебра в лечебных растворах. С понижением температуры раствора непременно образуется коллоидный раствор, который при повышении температуры раствора вновь становится ионным, при этом исходное содержание серебра в растворе остается постоянным.
11. Раствор ионного серебра используют для получения католитового и анолитового растворов ионного серебра: раствор ионного серебра дополнительно обрабатывают электролизом с применением серебряных электродов и изоляцией анода емкостью из ионопроницаемого материала.
Для этого в стеклянную посуду, к примеру лабораторный стакан емкостью 1 л, помещают небольшой керамический стакан емкостью 0,2 л.
В оба объема наливается приготовленный электролит с таким расчетом, чтобы жидкости не смешивались. Вставляются электроды ионатора: анод в керамический внутренний стаканчик, а катод снаружи керамического стаканчика (см. чертеж).Подключают источник постоянного тока, к примеру напряжением 70 В. Примерно через 2 часа в катодной емкости образуется серебряный коллоидный раствор с концентрацией серебра до 300 мг/л и рН 12.0 - так называемый католит. А в анодной емкости (керамическом стаканчике) анолит-коллоидный раствор серебра с концентрацией 50 мг/л и рН 9.0. Измерения концентрации серебра производят солемером, а рН соответственно рН метром. По окончании электролитического процесса растворы не смешивая разделяют. Растворы фильтруют, используя вакуумную фильтрацию. Фильтрованные католитовый раствор ионного серебра с концентрацией серебра 120 мг/л, рН 11.0 и анолитовый раствор ионного серебра с концентрацией серебра 35 мг/л, рН 9.0 по отдельности сливают во флаконы из темного стекла для последующего хранения. Весь процесс приготовления и консервации растворов осуществляется на свету.
12. Раствор ионного серебра используют для получения водного раствора одновалентной меди. В раствор ионного серебра добавляют металлическую медь с избытком, превышающим содержание серебра в растворе. Количество рассчитывается по уравнению реакции. Периодически перемешивают раствор, освобождая поверхность меди от налета металлического серебра. После окончания реакции замещения раствор разделяют на центрифуге, осадок и придонную часть раствора удаляют, дополнительно фильтруют раствор. Фильтрованный водный раствор одновалентной меди сливают в стеклянные флаконы из темного стекла для последующего хранения.
Способ получения раствора ионного серебра применим в рецептурных отделах производственных аптек при наличии утвержденных рецептов. Для осуществления способа необходимо простое доступное оборудование и инвентарь: ионатор серебра, устройство постоянного магнита с магнитным зазором 1 Тл, магнитная мешалка, устройство для вакуумной фильтрации, центрифуга, лабораторный стакан емкостью 1 л, керамический стакан емкостью 0,2 л, солемер, рН-метр. Из расходных материалов необходима дистиллированная вода, гранулы металлической меди, фильтры.
Заключение: Предложенный способ получения раствора ионного серебра с точной дозировкой серебра в лечебных растворах значительно расширяет сферу применения серебряных препаратов в медицине и ветеринарии.
Табл.№1
Растворимость Ag<sub>2</sub>O в граммах безводного вещества на 100 мл воды
Т, °С
S
10
0,7·10<sup>-3</sup>
20
1,7·10<sup>-3</sup>
25
2,2·10<sup>-3</sup>
30
2,7·10<sup>-3</sup>
50
4,2·10<sup>-3</sup>
80
5,5·10<sup>-3</sup>