ГЕЛЬ ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ДЕКОНТАМИНАЦИИ И СПОСОБ ДЕКОНТАМИНАЦИИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПОСРЕДСТВОМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭТОГО ГЕЛЯ
GEL FOR BIOLOGICAL DECONTAMINATION AND METHOD OF SURFACE DECONTAMINATION BY APPLICATION THEREOF

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Цель настоящего изобретения заключается в геле для биологической деконтаминации, который можно использовать для деконтаминации поверхностей.
Настоящее изобретение дополнительно относится к способу деконтаминации поверхностей посредством использования этого геля.
Изобретение применимо для деконтаминации поверхностей, загрязненных, контаминированных, биологическими средствами.
Способ в соответствии с изобретением можно применять к любому типу поверхностей, таких как металлические поверхности, поверхности из пластмассовых материалов, поверхности из стеклянных материалов.
Изобретение более конкретно применимо к поверхностям пористых материалов, таких как цементные матрицы, материалы, такие как суспензии, цементные растворы и бетоны; кирпичи; штукатурки и камень.
Техническую область изобретения, таким образом, можно в целом определить как область деконтаминации поверхностей с точки зрения удаления с них загрязнителей, контаминантов, которые находятся на них и присутствие которых на этих поверхностях не является желательным.
Более конкретно, техническая область изобретения относится к биологической деконтаминации контаминированных поверхностей, в частности, контаминированных токсичными биологическими видами, такими как, например, эндоспоры, токсины, вирусы.
СОСТОЯНИЕ ИЗВЕСТНОГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
В течение приблизительно десяти лет ряд химических и позже биологических террористических актов, например, атака с использованием газа зарина в токийском метро в 1995, террористическая атака на башни-близнецы в Нью-Йорке в 2001, сибирская язва в отправлениях почтовой службы США в США в 2001, и атаки с применением взрывчатки на железнодорожных вокзалах Мадрида в 2004, побудили многие страны на создание больших исследовательских программ для обеспечения эффективными средствами борьбы с террористическими угрозами.
В начале XX века проводились разработки факторов угрозы по существу химической природы в направлении оружия с более сильным воздействием, более простым применением, и в частности, не поддающимся обнаружению до появления первых симптомов в организме.
Следовательно, в настоящее время опасения сосредоточены на террористических атаках биологического типа, которые, в частности, передаются перорально. Токсичные биологические виды, такие как Bacillus anthracis (сибирская язва), или кроме того токсин Botulinum, рассматривают в качестве оружия, для которого вероятность использования является наивысшей.
В случае биологической деконтаминации возникают две задачи:
- первая состоит в том, чтобы инактивировать биологические, биологически токсичные контаминанты во время длительного контакта между биоцидным средством (в целом сильно окисляющие химические частицы) и патогенным средством. Эта фаза ингибирования требует времени контакта, которое может достигать нескольких часов, в зависимости от используемого состава,
- вторая состоит в том, чтобы наиболее часто пытаться перенести контаминирующие частицы в твердую или жидкую фазу, позволяющую удалять инактивированные частицы с обработанного материала.
В целом, способы очистки материалов, контаминированных биологической контаминацией, состоят в приведении жидкости, содержащей биоцидное средство, в контакт с контаминированными поверхностями. Нанесения биоцидного раствора в целом достигают посредством распыления или посредством промывания, либо связанного, либо нет с механическим действием, таким как чистка щеткой.
Таким образом, в документе [1] описана чистящая композиция для удаления антибактериальных средств и других средств, используемая в деконтаминации после биологической атаки. Эта композиция, в частности, содержит этанол, изопропанол, н-гексиловый эфир этиленгликоля, бромид и хлорид.
В документе [2] описан способ крупномасштабной деконтаминации, в котором твердую стабильную надкислоту или твердый стабильный источник надкислоты приводят в контакт с контаминированной поверхностью.
Совсем недавно, с использованием новых способов увлажнения посредством распыления или посредством выброса пены, стало возможно снижать используемое количество биоцидных растворов и, следовательно, объем образуемых химических выбросов. В этом отношении можно дать ссылку на документы [3] и [4].
В других способах используют биоцидные средства в газообразной форме, такие как пероксид водорода или, кроме того, озон, как в случае со способом, описанным в документе [5].
Однако основной недостаток, связанный с этими способами, заключается в риске диссеминации токсичных средств в окружающую среду, будь то биологические и химические токсичные средства, в случае способа с распылением жидкости, или еще химические токсичные средства в случае способа применения биоцидных средств в газообразной форме.
Кроме того, способ, в котором применяют биоцидные средства в газообразной форме, является исключительно эффективным, когда его применяют в закрытых пространствах.
Для того чтобы решить проблему избавления от контаминации, совсем недавно разработали третью категорию способов.
В этих способах перенос контаминации выполняют на твердый материал носителя, способный захватывать и/или разрушать токсичные биологические виды. Таким образом получаемые отходы затем также находятся в твердой форме. Получение твердых отходов представляет особый интерес для того, чтобы ограничивать риски распространения токсичных средств в окружающей среде, а также чтобы облегчать управление и обработку получаемых отходов.
В настоящее время уже разработаны различные технологии, в которых применяют твердый материал носителя. Они представляют собой: прежде всего, так называемую технологию "пылевой перчатки", предназначенную для деконтаминации персистирующих токсичных жидкостей, найденных на коже или на единицах оборудования.
В этой перчатке деконтаминирующее средство представляет собой порошковый абсорбент, в основном фуллерову землю. Последний высыпают на контаминированное место посредством постукивания, он абсорбирует токсичную жидкость и затем его сметают губчатой стороной перчатки [6].
Композиция перчатки может в определенных случаях содержать окислитель, окисляющее средство, способное инактивировать контаминацию, захваченную фуллеровой землей. Этот способ, в частности, подходящий для индивидуального ухода, остается тем не менее ограниченным малым масштабом обработки контаминаций жидкостями.
Другие деконтаминационные продукты, которые представляют собой гель, образуют твердые отходы и, таким образом, дают возможность выполнения без использования жидких растворов для очистки помещений с большими поверхностями и со сложной геометрией.
Эти гели в целом наносят посредством распыления их на поверхности, подлежащие деконтаминации.
По истечении времени контакта геля с поверхностью, подлежащей деконтаминации, эквивалентного времени испарения растворителя, получаемые сухие отходы удаляют посредством обработки щеткой и/или всасывания. Основное преимущество этих способов состоит в их способности обрабатывать большие поверхности и поверхности неровной геометрии.
Таким образом, в документе [7] описана гелевая композиция, содержащая окисляющие средства для химической или биологической деконтаминации контаминированных областей. Эти композиции получают посредством добавления загустителей или гелеобразующих средств в форме коллоидов в раствор окисляющего средства для того, чтобы сформировать вязкий коллоидный гель.
Этот раствор может представлять собой водный или органический раствор.
Загустители или гелеобразующие средства можно выбирать из диоксида кремния, оксида алюминия, алюмосиликатов, смесей диоксида кремния и оксида алюминия, и глин, таких как смектит.
Окисляющие средства, в частности, представляют собой гипохлорит натрия, персульфат аммония или пероксид водорода.
Указано, что эти гели можно использовать для удаления биологических агентов, таких как микроорганизмы, такие как бактерии, грибы, вирусы и споры, или химических средств, таких как нейротоксические газы.
Затем гели распыляют на поверхности, подлежащие обработке, и затем собирают посредством всасывания после высыхания.

Указано, что окисляющий гель, содержащий пероксимоносульфат калия и 15% диоксида кремния Cab-O-Sif EH-5 в качестве гелеобразующего средства, разрушает химические средства "иприт", "VX" и "GD" в пределах времени, необходимого для того, чтобы довести гель до высыхания, и что этот гель также частично разрушает Bacillus globigii (BG), моделирующий сибирскую язву.
Гелеобразные составы, разработанные в Lawrence Livermore National Laboratory под названиями L-Gel 115, и L-Gel 200, похожи на составы, разработанные в документе [7], и их применяют с использованием так называемого способа "L-Gel". Этот способ, похоже, имеет некоторую эффективность в отношении биологической контаминации, такой как контаминация спорами Bacillus globigii [8].
Эти гели формулируют из растворов окисляющих кислот, в которые добавляют органические растворители и наполнитель диоксид кремния. Затем гели распыляют на поверхности, подлежащие обработке, и затем собирают посредством всасывания после высыхания. Среди ключевых точек этого способа, первой представляется присутствие мощных окисляющих средств, химическая стабильность которых часто очень ограничена во времени.
Кроме того, в документе [7], чтобы избежать стекания, в частности, когда гель наносят на стены или потолки, последний наносят в форме очень тонких пленок с толщиной, которая не превышает 125 мкм. Результатом этого являются порошкообразные сухие отходы, которые могут служить причиной, если эффективность обработки не является полной, диссеминации биологически токсичных и химических частиц, таких как окисляющие соединения, в атмосферу.
7
8
2
Характеристики способа, определяемые в отношении контаминации сибирской язвой, в форме аэрозоля (10 и 10 спор на образец 0,16 м), показывают, что он не позволяет снизить контаминацию больше чем на 4 порядка [8].
Кроме того, в случае ядерной деконтаминации, гелеобразные составы, при использовании которых возможно решить проблемы, связанные с порошкообразными свойствами сухих отходов, и увеличить эффективность гелевого способа, являются темой документов [9] и [10]. Гелевые составы, которые описаны в этих документах, дают возможность разрешения, посредством низкой эрозии несущего материала, контаминации в форме частиц. Затем контаминант находят захваченным в сухом остатке геля [9], [10].
Эти гели, в частности, предназначены для радиоактивной деконтаминации и никаким образом не адаптированы или не способны к адаптации к биологической деконтаминации поверхностей.
Кроме того, описанные выше гели не дают возможности деконтаминации в глубине пористого материала.
Следовательно, в отношении указанного выше, существует потребность в геле для биологической деконтаминации, который образует сухие отходы, которые можно легко удалять без диссеминации биологических контаминантов, с использованием которого возможно обрабатывать с такой же эффективностью большой спектр поверхностей независимо от их формы, их геометрии, их размера и их свойств.
В частности, существует потребность в геле для биологической деконтаминации, который делает возможной эффективную деконтаминацию пористых поверхностей, в частности, минеральных поверхностей, и который гарантирует деконтаминацию в глубине таких поверхностей на глубине, которая может достигать, например, нескольких миллиметров.
Дополнительно существует потребность в геле для деконтаминации, который не вызывает каких-либо химических, механических или физических изменений обрабатываемых поверхностей.
Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить гель для биологической деконтаминации, который среди прочего удовлетворяет эту потребность.
Цель настоящего изобретения дополнительно состоит в том, чтобы предоставить гель для деконтаминации, который не имеет недостатков, дефектов, ограничений и изъянов гелей для деконтаминации известного уровня техники и который решает проблемы гелей для деконтаминации известного уровня техники.
ОБСУЖДЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Эту цель и, кроме того, другие цели достигают в соответствии с изобретением с использованием геля для биологической деконтаминации, состоящего из коллоидного раствора, содержащего, предпочтительно состоящего из:
- от 5 до 30% по массе, предпочтительно от 5 до 25% по массе, еще более предпочтительно от 8 до 20% по массе, основываясь на массе геля, по меньшей мере одного неорганического увеличителя вязкости;
- от 0,5 до 10 моль/л геля, предпочтительно от 1 до 10 моль/л геля, по меньшей мере одного активного средства для биологической деконтаминации;
- от 0,05 до 5% по массе, предпочтительно от 0,05 до 2% по массе, основываясь на массе геля, по меньшей мере одного суперабсорбирующего полимера;
- от 0,1 до 2% по массе, основываясь на массе геля, по меньшей мере одного поверхностно-активного вещества;
- и оставшуюся часть растворителя.
Гели в соответствии с изобретением никогда не были описаны в известном уровне техники.
В частности, включение суперабсорбирующего полимера в гель для деконтаминации и a fortiori комбинации в такой гель такого суперабсорбирующего полимера со средством для биологической деконтаминации никогда не было описано в известном уровне техники, в частности, как представлено документами, указанными выше.
Гели в соответствии с изобретением удовлетворяют всем потребностям, указанным выше, они не имеют изъянов, дефектов, ограничений и недостатков гелей известного уровня техники, таких как те, что описаны в документах, указанных выше.
Гели в соответствии с изобретением решают проблемы, представленные гелями для биологической деконтаминации известного уровня техники, не обладая их изъянами, при этом сохраняя все известные благоприятные свойства этих гелей.
Гель в соответствии с изобретением представляет собой коллоидный раствор, что обозначает, что гель в соответствии с изобретением содержит минеральные, неорганические, твердые частицы увеличителя вязкости, основные элементарные частицы которого имеют размер в целом от 2 до 200 нм.
По причине применения в целом исключительно неорганического увеличителя вязкости, без использования какого-либо органического увеличителя вязкости, содержание органического материала в геле в соответствии с изобретением в целом составляет меньше чем 4% по массе, предпочтительно меньше чем 2% по массе, что дополнительно представляет собой другое преимущество гелей в соответствии с изобретением.
Эти неорганические, минеральные, твердые частицы играют роль увеличителя вязкости, чтобы позволить раствору, например водному раствору, образовать гель и, таким образом, прилипать к поверхностям, подлежащим обработке, деконтаминации, независимо от их геометрии, их формы, их размера и того, где обнаруживают контаминанты, подлежащие удалению.
Благоприятно, неорганический увеличитель вязкости можно выбирать из оксидов алюминия, диоксидов кремния, алюмосиликатов, глин, таких как смектит, и их смесей.
2
3
2
В частности, неорганический увеличитель вязкости можно выбирать из оксидов алюминия (AlO) и диоксидов кремния (SiO).
2
2
2
3
2
3
2
2
3
Неорганический увеличитель вязкости может содержать только один единственный диоксид кремния или оксид алюминия или смесь последнего, т.е. смесь двух или более различных диоксидов кремния (смесь SiO/SiO), смесь двух или более различных оксидов алюминия (смесь AlO/AlO) или дополнительно смесь одного или нескольких диоксидов кремния с одним или несколькими оксидами алюминия (смесь SiO/AlO).
Благоприятно, неорганический увеличитель вязкости можно выбирать из пирогенизированных диоксидов кремния, преципитированных диоксидов кремния, гидрофильных диоксидов кремния, гидрофобных диоксидов кремния, кислых диоксидов кремния, основных диоксидов кремния, таких как диоксид кремния Tixosil 73 (торговое название), поставляемый на рынок компанией Rhodia, и их смесей.
Среди кислых диоксидов кремния, в частности, можно отметить пирогенизированные или коллоидальные двуокиси кремния "Cab-O-SH" M5, H5 или EH5 (торговые названия), поставляемые на рынок компанией CABOT, и пирогенизированные диоксиды кремния, поставляемые на рынок компанией DEGUSSA под названием AEROSIL (торговые названия).
2
Среди этих пирогенизированных диоксидов кремния, дополнительно предпочтительным будет диоксид кремния AEROSIL 380 (торговое название) с удельной площадью поверхности 380 м/г, который обеспечивает максимальные загущающие свойства при минимальной минеральной нагрузке.
2
Используемый диоксид кремния также может представлять собой так называемый преципитированный диоксид кремния, получаемый, например, влажным путем посредством смешивания раствора силиката натрия и кислоты. Предпочтительные преципитированные диоксиды кремния поставляет на рынок компания DEGUSSA под названиями SIPERNAT 22 LS и FK 310 (товарные знаки) или, кроме того, компания Rhodia под названием TIXOSIL 331 (товарный знак), последний представляет собой преципитированный диоксид кремния, для которого средняя удельная площадь поверхности находится между 170 и 200 м/г.
Благоприятно, неорганический увеличитель вязкости состоит из смеси преципитированного диоксида кремния и пирогенизированного диоксида кремния.
Оксид алюминия можно выбирать из кальцинированных оксидов алюминия, молотых обожженных оксидов алюминия и их смесей.
В качестве примера можно упомянуть продукт, продаваемый компанией DEGUSSA под торговым названием "Aeroxide Alumine С", который представляет собой мелкодисперсный пирогенизированный оксид алюминия.
Благоприятно, в соответствии с изобретением, увеличитель вязкости состоит из одного или нескольких оксидов алюминия, в целом представляющих от 5 до 30% по массе, основываясь на массе геля.
В этом случае оксид алюминия предпочтительно присутствует в концентрации от 8 до 17% по массе, основываясь на общей массе геля, для того, чтобы обеспечить высыхание геля при температуре, находящейся между 20°C и 50°C, и при относительной влажности, находящейся между 20 и 60%, в течение в среднем от 30 минут до 5 часов.
Природа минерального увеличителя вязкости, в частности, когда он состоит из одного или нескольких оксидов алюминия, неожиданно влияет на высыхание геля в соответствии с изобретением и размер гранул получаемого остатка.
В действительности, высушенный гель выглядит как частицы с контролируемым размером, более конкретно, миллиметровые твердые пластинки, размер которых в целом будет варьировать от 1 до 10 мм, предпочтительно от 2 до 5 мм, в частности, в связи с использованием указанных выше композиций по настоящему изобретению, в частности, когда увеличитель вязкости состоит из одного или нескольких оксидов алюминия.
Следует точно определить, что размер частиц в целом соответствует их наибольшему размеру.
Гель в соответствии с изобретением содержит активное средство для биологической деконтаминации.
Под средством для биологической деконтаминации, которое также может быть описано как биоцидное средство, понимают какое-либо средство, которое, когда его приводят в контакт с биологическими видами, и частности с токсичными биологическими видами, способно инактивировать или уничтожать последние.
Под биологическими видами понимают микроорганизм какого-либо типа, такой как бактерии, грибы, дрожжи, вирусы, токсины, споры, в частности споры Bacillus Anthracis, и простейших.
Биологические виды, которые удаляют, уничтожают, инактивируют посредством геля в соответствии с изобретением, по существу представляют собой биологически токсичные виды, такие как патогенные споры, подобные, например, спорам Bacillus Anthracis, токсины, такие как, например, токсин Botulinum, и вирусы.
Активное средство для биологической деконтаминации можно выбирать из оснований, таких как гидроксид натрия, гидроксид калия, и их смесей; кислот, таких как азотная кислота, фосфорная кислота, соляная кислота, серная кислота и их смесей; окисляющие средства, такие как пероксиды, перманганаты, персульфаты, озон, гипохлориты и их смеси; четвертичные аммониевые соли, такие как соли гексацетилпиридиния, такие как гексацетилпиридиния хлорид; и их смеси (см., в частности, примеры 1 и 2).
Определенные активные средства для деконтаминации можно разделить на несколько категорий, определенных выше.
Таким образом, азотная кислота представляет собой кислоту, а также окисляющее средство.
Активное средство для деконтаминации, такое как биоцидное средство, в целом используют в концентрации, находящейся между 0,5 и 10 моль/л геля, и предпочтительно от 1 до 10 моль/л геля, для того, чтобы гарантировать действие, ингибирующее биологические виды, в частности, действие, ингибирующее биологически токсичные виды, совместимое с временем высыхания геля, и для того, чтобы обеспечить, например, высыхание геля при температуре, находящейся между 20°C и 50°C, и при относительной влажности, находящейся между 20 и 60%, в течение в среднем в пределах от 30 минут до 5 часов.
Активное средство для деконтаминации может представлять собой кислоту или смесь кислот. Эти кислоты в целом выбирают из неорганических кислот, таких как соляная кислота, азотная кислота, серная кислота и фосфорная кислота.
Особенно предпочтительным биологическим деконтаминирующим средством является азотная кислота.
В действительности, было полной неожиданностью, что азотная кислота уничтожает, инактивирует, биологические, в частности, биологически токсичные, виды.
В частности, к удивлению показано, что азотная кислота гарантирует разрушение, инактивацию спор, таких как споры Bacillus thuringiensis, которые представляют собой особенно устойчивые виды.
Кислота(ы) предпочтительно присутствует в концентрация от 0,5 до 10 моль/л, еще более предпочтительно от 1 до 10 моль/л, для того, чтобы обеспечить высыхание геля в целом при температуре, находящейся между 20°C и 50°C, и при относительной влажности, находящейся между 20 и 60%, в течение в среднем в пределах от 30 минут до 5 часов.
Для этого типа кислого геля, неорганический увеличитель вязкости предпочтительно представляет собой диоксид кремния или смесь диоксидов кремния.
Или еще, активное средство для биологической деконтаминации может представлять собой основание, предпочтительно минеральное основание, предпочтительно выбранное из карбоната натрия, карбоната калия и их смесей.
В случае такого основного гелевого состава, гель в соответствии с изобретением имеет обезжиривающее действие в дополнение к деконтаминирующему действию.
Для того чтобы достичь полной эффективности, в том числе при наиболее неблагоприятных погодных условиях в отношении времени высыхания геля, гель в соответствии с изобретением может иметь широкий диапазон концентраций основного средства(в) для деконтаминации.
В действительности, увеличение концентрации основных средств для деконтаминации, таких как NaOH или KOH, в целом играющих роль биоцидного средства, дает возможность значительно увеличить скорости ингибирования биологических видов, как это продемонстрировано для спор Bacillus thuringiensis (пример 2).
Основание благоприятно присутствует в концентрации менее чем 10 моль/л, предпочтительно между 0,5 и 7 моль/л, еще более предпочтительно между 1 и 5 моль/л для того, чтобы обеспечить высыхание геля при температуре, находящейся между 20°C и 50°C, и при относительной влажности, находящейся между 20 и 60%, в течение в среднем в пределах от 30 минут до 5 часов.
Для этого типа щелочного, основного, геля, неорганический увеличитель вязкости предпочтительно представляет собой оксид алюминия или смесь оксидов алюминия.
Для того чтобы иметь результатом максимальную эффективность в широком диапазоне материалов, при этом гарантируя безвредность обработки, средство для биологической деконтаминации предпочтительно представляет собой гидроксид натрия или гидроксид калия.
В случае обработки цементной матрицы, основной pH геля, который обусловлен карбонатом натрия или карбонатом калия, дает возможность избежать реакций кислот и оснований между материалом, подлежащим деконтаминации, и гелем, которые причиняют вред целостности геля на поверхности и, следовательно, эффективности способа.
Гигроскопичность гидроксида натрия или гидроксида калия также вносит существенный вклад в замедление феномена высыхания геля. Затем обнаружено, что значительно увеличено время контакта между гелем в соответствии с изобретением, например, содержащим биоцидный раствор, и биологической контаминацией.
В действительности, конкуренция между процессом испарения водной фазы и процессом накопления воды кристаллами гидроксида натрия или гидроксида калия благоприятно модифицирует кинетику высыхания геля (пример 3).
В отношении кинетики для ингибирования спор (пример 2) и времени высыхания гелей в зависимости от температуры (пример 4), биоцидное средство предпочтительно будет представлять собой гидроксид натрия в концентрации, находящейся между 1 и 5 моль/л.
Гель в соответствии с изобретением дополнительно содержит, в качестве основной составляющей, суперабсорбирующий полимер.
Под "суперабсорбирующим полимером", также обозначаемым как "SAP", в целом понимают полимер, способный в сухом виде, состоянии, спонтанно абсорбировать водную жидкость, в частности воду, и в частности дистиллированную воду, по меньшей мере в 10 раз больше, предпочтительно по меньшей мере в 20 раз больше своей массы.
Некоторые "SAP" могут абсорбировать жидкость в количестве вплоть до и даже больше 1000 раз относительно их собственного веса.
Такие суперабсорбирующие полимеры, в частности, описаны в книге "Absorbent Polymer Technology, Studies in Polymer Science 8", L. BRANNON-PAPPAS and R. HARLAND, Elsevier editions, 1990, на которую можно дать ссылку.
Под спонтанной абсорбцией понимают время абсорбции, варьирующее вплоть до приблизительно одного часа.
Суперабсорбирующий полимер может иметь способность к абсорбции воды, в диапазоне от 10 до 2000 раз превышающей его собственную массу, предпочтительно от 20 до 2000 раз превышающей его собственную массу (т.е. от 20 г до 2000 г воды, абсорбируемой граммом абсорбирующего полимера), еще более предпочтительно от 30 до 1500 раз, и в частности, от 50 до 1000 раз.
Подразумевается, что эти характеристики абсорбции воды соответствуют нормальным условиям температуры (25°C) и давления (760 мм рт.ст., т.е. 100000 Па) и для дистиллированной воды.
SAP геля для биологической деконтаминации в соответствии с изобретением можно выбирать из поли(мет)акрилатов натрия, крахмалов с привитым (мет)акриловым полимером, гидролизованных крахмалов с привитым (мет)акриловым полимером; полимеров на основе производных крахмала, камеди и целлюлозы; и их смесей.
Более конкретно, SAP, который можно использовать в геле в соответствии с изобретением, например, можно выбирать из:
- полимеров, получаемых в результате полимеризации с частичным сшиванием водорастворимых мономеров с этиленовой ненасыщенностью, таких как акриловые, метакриловые полимеры (в частности, происходящие из полимеризации акриловой и/или метакриловой кислоты и/или акрилатных и/или метакрилатных мономеров) или виниловые полимеры, в частности сшитые и нейтрализованные поли(мет)акрилаты, в частности, в виде геля; и соли, в частности щелочные соли, такие как соли натрия или калия этих полимеров;
- крахмалов с привитыми полиакрилатами;
- сополимеров акриламида/акриловой кислоты, в частности, в форме солей натрия или калия;
- крахмалов с привитым акриламидом/акриловой кислотой, в частности, в форме солей натрия или калия;
- солей натрия или калия карбоксиметилцеллюлозы;
- солей, в частности щелочных солей, сшитых полиаспарагиновых кислот;
- солей, в частности щелочных солей сшитых полиглутаминовых кислот.
В частности, в качестве "SAP" можно использовать соединение, выбранное из:
- сшитых полиакрилатов натрия или калия, продаваемых под названиями SALSORB CL 10, SALSORB CL 20, FSA тип 101, FSA тип 102 (Allied Colloids); ARASORB S-310 (Arakawa Chemical); ASAP 2000, Aridall 1460 (Chemdal); KI-GEL 201-K (Siber Hegner); AQUALIC CA W3, AQUALIC CA W7, AQUALIC CA W10; (Nippon Shokuba); AQUA KEEP D 50, AQUA KEEP D 60, AQUA KEEP D 65, AQUA KEEP S 30, AQUA KEEP S 35, AQUA KEEP S 45, AQUA KEEP A1 M1, AQUA KEEP A1 M3, AQUA KEEP HP 200, NORSOCRYL S 35, NORSOCRYL FX 007 (Arkema); AQUA KEEP 10SH-NF, AQUA KEEP J-550 (Kobo); LUQUASORB CF, LUQUASORB MA 1110, LUQUASORB MR 1600, HYSORB C3746-5 (BASF); COVAGEL (Sensient technologies), SANWET IM-5000D (Hoechst Celanese);
- полиакрилатов с привитым крахмалом, продаваемых под названиями SANWET IM-100, SANWET IM-3900, SANWET IM-5000S (Hoechst);
- сополимеров акриламида/акриловой кислоты с привитым крахмалом в форме соли натрия или калия, продаваемых под названиями WATERLOCK A-100, WATERLOCK A-200, WATERLOCK C-200, WATERLOCK D-200, WATERLOCK B-204 (Grain Processing Corporation);
- сополимеров акриламида/акриловой кислоты в форме солей натрия, продаваемых под названием WATERLOCK G-400 (Grain Processing Corporation);
- карбоксиметилцеллюлозы, продаваемой под названиями AQUASORB A250 (Aqualon);
- сшитого полиглутамата натрия, продаваемого под названием GELPROTEIN (Idemitsu Technofine).
Суперабсорбирующие полимеры, в частности суперабсорбирующие полимеры (полиэлектролиты), которые содержат ионы щелочных металлов, такие как ионы натрия или калия, например, типа поли(мет)акрилата натрия или калия, придают множество свойств гелям для деконтаминации.
Прежде всего, они влияют на реологию продукта, в частности, на его порог течения. С точки зрения применения способа, интерес заключается в том, чтобы гарантировать, что гель превосходно удерживается на обработанных материалах, в частности, на вертикальных поверхностях и потолках, когда толщина распыляемого геля составляет больше чем 1 мм.
В пределах объема способа биологической деконтаминации посредством геля, суперабсорбирующий полимер представляет особый интерес, поскольку он абсорбирует через водородную связь часть раствора, например биоцидного раствора, содержащегося в геле. Поскольку число водородных связей, формируемых между раствором, например биоцидным раствором, геля и суперабсорбирующим полимером, таким как полиакрилат натрия, зависит от солевой нагрузки, феномены абсорбции/десорбции возникают, когда модифицируют солевую нагрузку геля для деконтаминации.
В таком случае этот механизм представляет особый интерес, когда вопрос заключается в деконтаминации минеральных и пористых материалов, например, таких как цементные матрицы.
+
2+
В действительности, при контакте с материалом происходит увеличение солевой нагрузки геля по причине присутствия минеральных частиц, очень часто основанных на кальции. В суперабсорбирующем полимере, таком как полиакрилат натрия, замещение противоиона Na на Ca из кальция мгновенно создает феномен деминерализации раствора, например биоцидного раствора, по причине более значимого стерического затруднения иона кальция.
Тогда количество биоцидного раствора, высвобождаемого суперабсорбирующим полимером, таким как полиакрилат натрия, может мгновенно диффундировать внутрь пористости материала и проникать вглубь него.
Феномен диффузии средства для деконтаминации, например биоцидного средства в направлении ядра материала, значительно больше ограничен в случае геля, не содержащего какой-либо суперабсорбирующий полимер (см. пример 6).
Посредством добавления суперабсорбирующего полимера в гель в соответствии с изобретением, следовательно, возможно значительно увеличить эффективность геля и способа в соответствии с изобретением в присутствие пористых материалов, контаминированных в толще на глубине от одного до нескольких миллиметров, например вплоть до 2, 5, 10, 20 или даже 100 миллиметров (пример 6).
Суперабсорбирующий полимер предпочтительно может быть выбран из ассортимента серий Aquakeep или Norsocryl, поставляемых на рынок компанией ARKEMA.
Гель также может содержать поверхностно-активное вещество или смесь поверхностно-активных веществ, предпочтительно выбранных из семейства неионных поверхностно-активных веществ, таких как блок-сополимеры, такие как блок-сополимеры этиленоксида и пропиленоксида, и этоксилированные жирные кислоты и их смеси.
Для геля этого типа поверхностно-активные вещества предпочтительно представляют собой блок-сополимеры, поставляемые на рынок компанией BASF под названием "PLURONIC".
"Pluronic" представляют собой блок-сополимеры этиленоксида и пропиленоксида.
Эти поверхностно-активные вещества влияют на реологические свойства геля, в частности тиксотропные свойства продукта и время восстановления, для того, чтобы сделать его поддающимся распылению на полы, стены или потолки также посредством избегания возникновения стекания.
Кроме того, с использованием поверхностно-активных веществ возможно контролировать адгезию сухих отходов (пример 7) и контролировать размер пластинок сухого остатка для того, чтобы обеспечить непульверизуемость отходов (пример 8).
Растворитель в соответствии с изобретением в целом выбирают из воды, органических растворителей и их смесей.
Предпочтительный растворитель представляет собой воду, и следовательно в этом случае растворитель, состоящий из воды, содержит 100% воды.
Изобретение дополнительно относится к способу биологической деконтаминации поверхности твердого субстрата, контаминированного посредством по меньшей мере одного из биологических видов, найденных на указанной поверхности и, возможно, под указанной поверхностью в глубине субстрата, в котором осуществляют по меньшей мере один цикл, содержащий следующие последовательные стадии:
a) гель в соответствии с изобретением, как описано выше, наносят на указанную поверхность;
b) гель удерживают на поверхности по меньшей мере в течение достаточного времени с тем, чтобы гель разрушил и/или инактивировал и/или абсорбировал биологические виды, и с тем, чтобы гель высох и сформировал сухой и твердый остаток, содержащий указанные биологические виды;
c) сухой и твердый остаток, содержащий указанные биологические виды, удаляют.
Следует отметить, что в случае непористой поверхности, "инактивированную" биологическую контаминацию извлекают посредством пластинок сухого геля.
С другой стороны, в случае глубокой контаминации, как в случае пористых материалов, таких как цементные матрицы, сухой гель будет содержать только остаток от контаминации поверхности.
Глубокая, внутренняя, контаминация, "инактивированная" in situ после действия суперабсорбирующего геля, будет оставаться в ядре субстрата, материале.
Предпочтительно, твердый субстрат представляет собой пористый субстрат, предпочтительно пористый минеральный субстрат.
Однако эффективность геля и способа в соответствии с изобретением также высока как в присутствие непористой и/или неминеральной поверхности.
Предпочтительно, субстрат выполняют по меньшей мере из одного материала, выбранного из металлов, таких как нержавеющая сталь; полимеров, таких как пластмассовые материалы или резины, такие как поливинилхлориды, или PVC, полипропилены, или PP, полиэтилены, или PE, в частности полиэтилены высокой плотности, или HDPE, поли(метилметакрилат)ы, или PMMA, поли(винилиденфторид)ы, или PVDF, поликарбонаты, или PC; стекло; цемент; цементные растворы и бетоны; гипс; кирпич; природный или искусственный камень; керамика.
Предпочтительно, биологические виды выбирают из токсичных биологических видов, уже перечисленных выше.
2
2
2
Предпочтительно, гель наносят на поверхности, подлежащие деконтаминации, в количестве от 100 г до 2000 г геля на м поверхности, предпочтительно от 500 до 1500 г геля на м поверхности, еще более предпочтительно от 600 до 1000 г на м поверхности, которое в целом соответствует толщине геля, нанесенного на поверхность, составляющей от 0,5 мм до 2 мм.
Предпочтительно, гель наносят на твердую поверхность посредством распыления, кистью или лопаткой.
Предпочтительно (во время стадии b)), высыхания достигают при температуре от 1°C до 50°C, предпочтительно от 15°C до 25°C, и при относительной влажности от 20% до 80%, предпочтительно от 20% до 70%.
Предпочтительно, гель удерживают на поверхности в течение от 2 до 72 часов, предпочтительно от 2 до 48 часов, еще более предпочтительно от 5 до 24 часов.
Предпочтительно, сухой и твердый остаток выглядит как частицы, например, пластинки, размером от 1 до 10 мм, предпочтительно от 2 до 5 мм.
Предпочтительно, сухой и твердый остаток удаляют с твердой поверхности посредством чистки щеткой и/или всасывания.
Предпочтительно, описанный выше цикл можно повторять, например, от 1 до 10 раз посредством использования одного и того же геля во время всех циклов или посредством использования различных гелей во время одного или нескольких циклов.
Предпочтительно, во время стадии b) гель, перед полным высыханием, повторно увлажняют раствором средства для биологической деконтаминации, предпочтительно раствором биологического активного средства из геля, нанесенного во время стадии a), в растворителе из этого геля.
Во время стадии b) гель, перед полным высыханием, можно повторно увлажнять биоцидным раствором, содержащимся в геле для биологической деконтаминации, уже описанным выше, что в таком случае в целом позволяет избежать повторения нанесения геля на поверхность и обуславливает экономию реагентов и ограниченное количество отходов. Эту операцию повторного увлажнения можно повторять.
В качестве краткого изложения, способ и гель в соответствии с изобретением, среди прочего, имеют следующие благоприятные свойства:
- нанесение геля посредством распыления,
- прилипание к стенам,
- достижение максимальной эффективности деконтаминации в конце фазы высыхания геля, включая ситуацию проникающей контаминации, в частности, в случае пористых поверхностей.
В целом, обеспечивают, что время высыхания превышает или равно времени, необходимому для инактивации. В случае глубокой инактивации, в целом прибегают к повторному увлажнению.
- обработка очень широкого диапазона материалов,
- отсутствие каких-либо механических или физических изменений материалов в конце обработки,
- применение способа в вариабельных климатических условиях,
- снижение объема отходов,
- легкость сбора сухих отходов.
Другие признаки и преимущества изобретения будут более очевидны при прочтении нижеследующего подробного описания, это описание выполнено в качестве иллюстрации, а не в качестве ограничения, применительно к приложенным чертежам.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 (A, B) представлены схематические виды в разрезе, иллюстрирующие основные стадии способа в соответствии с изобретением для деконтаминации твердого материала.
На фиг.2 (А, В, С) представлены схематические виды в разрезе, показывающие способ действия геля без какого-либо суперабсорбирующего полимера на цементном материале, контаминированном в глубине посредством контаминации в жидкой форме.
На фиг.3 (А, В, С) представлены схематические виды в разрезе, показывающие способ действия геля, содержащего суперабсорбирующий полимер, на цементном материале, контаминированном в глубине посредством контаминации в жидкой форме.
3

На фиг.4 представлен график, который иллюстрирует кинетику для ингибирования спор Bacillus thuringiensis в различных жидких биоцидных растворах, содержащих различные активные средства для деконтаминации в различных концентрациях, т.е.: 4,8% NaOCl, 1M NaOH, 0,5M HNO и 2% HPC (гексадецил-пиридиний хлорид); также тестируют сравнительные растворы, содержащие 1% поверхностно-активного вещества Pluronic P 8020 или 1% поверхностно-активного вещества KR8 (этоксилированная жирная кислота). Число оставшихся спор дано для каждого из биоцидных растворов при времени контакта 1 час и 24 часа.
На фиг.5 представлен график, который иллюстрирует кинетику для ингибирования спор Bacillus thuringiensis, в различных жидких биоцидных растворах, содержащих различные основания в различных концентрациях, т.е.: 0,5M NaOH, 1M NaOH, 5M NaOH, 0,5M KОН, 1М KOH и 5M KOH. Время оставшихся спор дано для каждого из биоцидных растворов во время контакта, длительностью 1 час, 2 часа, 3 часа, 4 часа и 5 часов.
На фиг.6 представлен график, который иллюстрирует влияние концентрации гидроксида натрия в геле на время высыхания.
Потеря массы геля в % отложена по ординате, а время высыхания геля в сутках отложено по абсциссе.
Кривые А, В, С и D, соответственно, иллюстрируют высыхание геля без NaOH (только с водой), и с концентрациями NaOH 1M, 5M и 10M.
На фиг.7 представлен график, который иллюстрирует влияние температуры на кинетику высыхания геля на основе 1M NaOH; и кинетику высыхания геля на основе 1M KOH.
Потеря массы геля в % отложена по ординате, а время высыхания геля в минутах отложено по абсциссе.
Кривая A иллюстрирует высыхание геля на основе 1M NaOH при 22°C и при относительной влажности 40%, кривая В иллюстрирует высыхание геля на основе 1M KOH при 22°C и при относительной влажности 40%, кривая С иллюстрирует высыхание геля на основе 1M KOH при 50°C и при относительной влажности 40%.
На фиг.8 представлен график, который иллюстрирует влияние толщины нанесенного геля на кинетику высыхания геля на основе 1M NaOH.
Потеря массы геля в % отложена по ординате, а время высыхания геля в минутах отложено по абсциссе.
Кривая A иллюстрирует высыхание геля, нанесенного толщиной 1 мм, и кривая В иллюстрирует высыхание геля, нанесенного толщиной 2 мм.
На фиг.9 представлен график, который иллюстрирует влияние суперабсорбирующего полимера на эффективность биологической деконтаминации цементного раствора, выраженную посредством числа спор Bacillus thuringiensis на образце цементного раствора.
Для каждого геля, левые столбцы (бледно-серые A и B) представляют контаминацию образцов цементного раствора до обработки, и правые столбцы (темно-серые С и D) иллюстрируют остаточную контаминацию образцов цементного раствора после сбора сухого геля.
На графике показаны две отдельные обработки гелем, первая (левая часть графика, столбцы A и С, распложенные бок о бок в левой части графика) в присутствии биоцидного геля, не содержащего какой-либо суперабсорбирующий полимер, вторая (правая часть графика, столбцы В и D, расположенные бок о бок в правой части графика) в присутствии того же биоцидного геля, в который добавляли суперабсорбирующий полимер.

На фиг.10 представлен график, который представляет влияние концентрации поверхностно-активного вещества (Pluronic) на силу адгезии пластинок сухого геля.
2
2
Общая площадь адгезии (мм/см) отложена по ординате, и концентрация поверхностно-активного вещества (г/л) отложена по абсциссе.

На фиг.11 представлен график, который иллюстрирует влияние концентрации поверхностно-активного вещества (Pluronic) на число сформированных пластинок сухого геля.
2
Число пластинок/см отложено по ординате, а концентрация поверхностно-активного вещества (г/л) отложена по абсциссе.
На фиг.12 представлен график, который иллюстрирует эффективность геля в соответствии с изобретением в зависимости от свойств обработанного материала.
Число спор Bacillus thuringiensis отложено по ординате.
Для каждого материала левые столбцы (светло-серые) представляют контаминацию до обработки гелем в соответствии с изобретением, а правые столбцы (черные) представляют остаточную контаминацию после сбора геля.
ПОДРОБНОЕ ОБСУЖДЕНИЕ КОНКРЕТНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Гель в соответствии с изобретением можно легко получать при комнатной температуре.
Например, гель в соответствии с изобретением можно получать посредством добавления, предпочтительно постепенно, неорганического увеличителя(ей) вязкости, например, оксида(ов) алюминия и/или диоксида(ов) кремния, в раствор, содержащий активное средство(а) для биологической деконтаминации, поверхностно-активное вещество(а) и суперабсорбирующий полимер(ы).
Это добавление можно осуществлять просто посредством выливания увеличителя(ей) вязкости в указанный раствор. После добавления неорганического увеличителя(ей) вязкости, раствор, содержащий активное средство(а) для биологической деконтаминации, поверхностно-активное вещество(а) и суперабсорбирующий полимер(ы), в целом поддерживают при механическом перемешивании. Это перемешивание, например, можно создавать посредством механической мешалки, оборудованной трехлопастным пропеллером.
Скорость перемешивания в целом находится между 600 и 800 оборотами в минуту.
После окончания добавления минерального увеличителя(ей) вязкости, перемешивание дополнительно продолжают, например, в течение от 2 до 5 минут, с тем, чтобы получить превосходно гомогенный гель.
Вполне очевидно, что другие процедуры для получения гелей в соответствии с изобретением можно применять с добавлением компонентов геля в порядке, отличном от указанного выше.
-1
В целом, гель в соответствии с изобретением должен иметь вязкость меньше чем 200 мПа·с при сдвиге 1000 с, с тем, чтобы сделать возможным распыление на поверхность, подлежащую деконтаминации, на расстоянии (например, на расстоянии от 1 до 5 м) или ближе (например, на расстоянии меньше чем 1 м, предпочтительно от 50 до 80 см). Время восстановления вязкости должно в целом составлять меньше одной секунды, и вязкость при низком сдвиге должна быть больше 10 Па·с с тем, чтобы не течь по стене.
Следует отметить, что поверхностно-активное вещество геля в соответствии с изобретением благоприятно и исключительно влияет на реологические свойства геля в соответствии с изобретением. Это поверхностно-активное вещество, в частности, дает возможность того, что гель в соответствии с изобретением можно наносить посредством распыления, и избегает рисков распространения или стекания, когда обрабатывают вертикальные поверхности и потолки.
Тогда таким образом полученный гель в соответствии с изобретением наносят (1) (фиг.1) на твердую поверхность (2), подлежащую деконтаминации субстрата, выполненного из твердого материала (3), другими словами на поверхность (2), подвергнутую воздействию биологической контаминации (4); эта биологическая контаминация (4) может состоять из одного или нескольких биологических видов, уже определенных выше.
Как уже указано выше, активное средство для биологической деконтаминации выбирают в зависимости от биологических видов, подлежащих удалению, разрушению или инактивации.
Возможно, за исключением легких металлических сплавов алюминиевого типа, в случае, когда применяют основные или кислые гели, ограничение в отношении материала, который составляет поверхность (2), подлежащую деконтаминации, отсутствует, в действительности гель в соответствии с изобретением допускает обработку без какого-либо повреждения всех типов материалов, даже хрупких материалов.
Гель в соответствии с изобретением не вызывает каких-либо изменений, эрозии, химического, механического или физического воздействия на обработанный материал. Гель в соответствии с изобретением следовательно никаким образом не причиняет ущерба целостности обработанных материалов и даже позволяет использовать их повторно. Таким образом, сохраняют чувствительное оборудование, такое как военное оборудование, и после деконтаминации его можно повторно использовать, тогда как крупные объекты, обработанные гелем в соответствии с изобретением, абсолютно не разрушаются и их визуальная и структурная целостность оказывается сохраненной.
Этот материал субстрата (3), следовательно, может быть выбран из металлов, таких как нержавеющая сталь, из полимеров, таких как пластмассовые материалы или резины, среди которых можно отметить PVC, PP, PE, в частности, HDPE, PMMA, PVDF, PC, стекла, цементов, цементных растворов и бетонов, гипсов, кирпичей, природного или искусственного камня, керамики.
В любом случае (см. пример 9 и фиг.12), независимо от материала, эффективность деконтаминации посредством геля в соответствии с изобретением является полной.
Обрабатываемая поверхность может быть или не быть крашеной.
Особенно удивительным образом обнаружено, что гель в соответствии с изобретением обладал эффективностью, в частности, на пористых материалах, таких как цементные матрицы, такие как суспензии, цементные растворы и бетоны, кирпичи, гипсы, или кроме того природный или искусственный камень.
В действительности, присутствие в геле в соответствии с изобретением суперабсорбирующего полимера делает возможной деконтаминацию пористого материала на значительно большей глубине, чем при использовании эквивалентного геля без какого-либо суперабсорбирующего полимера.
Другими словами, присутствие суперабсорбирующего полимера в геле в соответствии с изобретением облегчает диффузию активного средства для деконтаминации, например, биоцидного средства вглубь материала, когда вопрос заключается в обработке пористых субстратов, в частности, пористых минеральных субстратов.
Эффективность обработки гелем в соответствии с изобретением в целом является полной, включая материалы, контаминированные на глубине в несколько миллиметров.
Также не существует каких-либо ограничений в отношении формы, геометрии и размера поверхности, подлежащей деконтаминации, гель в соответствии с изобретением и способ его применения делает возможной обработку поверхностей большого размера, поверхностей со сложной геометрией, например, имеющих углубления, выступающие углы, вогнутые углы.
Гель в соответствии с изобретением обеспечивает эффективную обработку не только горизонтальных поверхностей, таких как полы, но также вертикальных поверхностей, таких как стены, или поверхностей с положительным или отрицательным уклоном, таких как потолки.
По сравнению с существующими способами биологической деконтаминации, в которых применяют жидкости, такие как растворы, способ деконтаминации в соответствии с изобретением, в котором применяют гель, является особенно благоприятным для обработки материалов с большой площадью поверхности, которые нельзя транспортировать и которые установлены на улице. В действительности, способ в соответствии с изобретением по причине применения геля делает возможной деконтаминацию in situ, при этом избегая распространения химических растворов в окружающую среду и рассеивания контаминирующих частиц.
Гель в соответствии с изобретением можно наносить на поверхности, подлежащие обработке всеми способами нанесения, известными специалистам в данной области.
Стандартные способы представляют собой распыление, например, с использованием пушки, или нанесение кистью или лопаткой.
5
Для нанесения геля в соответствии с изобретением посредством распыления его на поверхность, подлежащую обработке, коллоидный раствор можно переносить, например, посредством насоса низкого давления, например, насоса, который прикладывает давление, меньшее или равное 7 барам, т.е. приблизительно 7×10 Па.
Взрыв струи геля на поверхности, например, можно получить посредством плоского струйного сопла или круглого струйного сопла.
Расстояние между насосом и соплом может представлять собой любое расстояние, например, оно может составлять от 1 до 50 м, в частности от 1 до 25 м.
Достаточно короткое время для восстановления вязкости гелей в соответствии с изобретением позволяет распыляемым гелям прилипать ко всем поверхностям, например, к стенам.
2
2
2
Количество геля, наносимого на поверхность, подлежащую обработке, в целом составляет от 100 до 2000 г/м, предпочтительно от 500 до 1500 г/м, еще более предпочтительно от 600 до 1000 г/м.
Количество геля, наносимого на единицу поверхности, и, следовательно, толщина наносимого геля имеют влияние на скорость высыхания.
Таким образом, когда пленку, слой геля толщиной от 0,5 мм до 2 мм, распыляют на поверхность, подлежащую обработке, тогда эффективное время контакта между гелем и материалом эквивалентно его времени высыхания, периоду, во время которого активный ингредиент, содержащийся в геле, будет взаимодействовать с контаминацией.
В случае пористых субстратов, например, цементных матриц, время действия биоцидного раствора, проникшего внутрь ядра материала после действия суперабсорбирующего полимера, может быть больше, чем время высыхания геля, и в этом случае в целом необходимо либо осуществлять повторное увлажнение биоцидным раствором, либо повторять распыление геля.
2
2
2
Кроме того, к удивлению обнаружено, что нанесенное количество геля, когда оно находится в указанных выше диапазонах, и в частности, когда оно составляет более чем 500 г/м, и в частности, в диапазоне от 500 до 1500 г/м, который соответствует минимальной толщине нанесенного геля, например, более чем 500 мкм, для количества нанесенного геля более чем 500 г/м, позволяет получить, после высыхания геля, частицы геля в форме миллиметровых пластинок, например, размером от 1 до 10 мм, предпочтительно от 2 до 5 мм, которые можно всасывать.
2
Количество нанесенного геля и, следовательно, толщина нанесенного геля предпочтительно более чем 500 г/м, т.е. 500 мкм, представляет собой основной параметр, который влияет на размер сухого остатка, формируемого после высыхания геля, и который таким образом гарантирует образование сухого остатка миллиметровых размеров и не порошкообразного остатка, такие остатки легко удаляются механическим способом и предпочтительно всасыванием.
Однако, также следует отметить, что за счет низкой концентрации поверхностно-активного вещества, высыхание геля улучшено и ведет к феномену гомогенного разламывания с монодисперсным размером сухого остатка и увеличенной способность сухого остатка открепляться от основы.
Затем гель удерживают на поверхности, подлежащей обработке, в течение всего времени, необходимого для его высыхания. Во время этой стадии высыхания, которую можно рассматривать для формирования активной фазы способа в соответствии с изобретением, растворитель, содержащийся в геле, т.е. в целом вода, содержащаяся в геле, испаряется до тех пор, пока не будет получен сухой и твердый остаток.
Время высыхания зависит от композиции геля в диапазонах концентраций его составляющих, приведенных выше, а также, как это уже точно определено, от количества нанесенного геля на единицу поверхности, т.е. от толщины нанесенного геля.
Время высыхания также зависит от погодных условий, т.е. от температуры и относительной влажности атмосферы, в которой находится твердая поверхность.
Способ в соответствии с изобретением можно применять в чрезвычайно широких диапазонах погодных условий, т.е. при температуре T от 1°C до 50°C и при относительной влажности HR от 20% до 80%.
Время высыхания геля в соответствии с изобретением следовательно в целом составляет от 1 часа до 24 часов при температуре T от 1°C до 50°C и при относительной влажности HR от 20% до 80%.

Следует отметить, что состав геля в соответствии с изобретением по существу по причине присутствия поверхностно-активных веществ, таких как "Pluronic", в целом обеспечивает время высыхания, которое по существу эквивалентно времени контакта (между средством для деконтаминации, таким как биоцидное средство, и биологическими, в частности, биологически токсичными видами, подлежащими удалению), которое необходимо, требуется для инактивации и/или абсорбции контаминирующих частиц, загрязняющих материал. Другими словами, состав геля обеспечивает время высыхания, которое представляет собой не что иное, как время инактивации биологических контаминирующих видов, и которое совместимо с кинетикой для ингибирования биологической контаминации.
2
2
2
Обычно используемая удельная площадь поверхности минерального наполнителя в целом составляет от 50 м/г до 300 м/г, предпочтительно от 100 м/г, и абсорбционная способность геля в соответствии с изобретением дает возможность захвата неустойчивой (поверхностной) контаминации материала, составляющего поверхность, подлежащую обработке.
В случае необходимости, инактивация контаминирующих биологических видов происходит в гелеобразной фазе. После высыхания геля инактивированную контаминацию удаляют во время сбора сухого остатка геля, как описано ниже.
В конце высыхания геля, гель ломается гомогенным образом с тем, чтобы давать миллиметровый твердый сухой остаток, например, размером от 1 до 10 мм, предпочтительно от 2 до 5 мм, непорошкообразный, в целом в форме твердых пластинок (5).
Сухой остаток может содержать инактивированные контаминирующие частицы (6).
Сухие остатки, такие как пластинки (5), получаемые в конце высыхания, имеют слабое прилипание к поверхности (2) деконтаминированного материала. Следовательно, сухой остаток, получаемый после высыхания геля можно легко получать посредством простой чистки щеткой и/или всасывания. Однако сухие остатки также можно эвакуировать посредством газовой струи, например, струи сжатого воздуха.
Таким образом, ополаскивания не требуется, и способ в соответствии с изобретением не образует каких-либо вторичных выбросов.
Следовательно, таким образом, способ в соответствии с изобретением прежде всего дает значительную экономию химических реактивов по сравнению со способом деконтаминации посредством промывания раствором. Затем, поскольку получают отходы в форме сухого остатка, которые можно непосредственно засасывать, избегают операции ополаскивания водой или жидкостью. Конечно результатом этого является снижение количества образуемых выбросов, а также значительное упрощение обработки водостока; водослива очистного сооружения.
В связи с преимущественно в основном минеральной композицией геля в соответствии с изобретением и с маленькими количествами получаемых отходов, сухие отходы можно хранить или направлять в канал разгрузочного устройства без какой-либо предварительной обработки.
2
2
В качестве примера, в обычном случае, когда наносят 1000 г геля на м обрабатываемой поверхности, получаемая массах сухих отходов составляет меньше 300 г на м.
На фиг.2 проиллюстрирована деконтаминация пористого субстрата (21), контаминированного спорами в водном растворе (22), с использованием геля, не согласующегося с изобретением, не содержащего какого-либо суперабсорбирующего полимера. Фронт (23) контаминации простирается вглубь субстрата (фиг.2A). Когда биоцидный гель (24) наносят на поверхность (25) субстрата, фронт (26) диффузии биоцидного средства простирается совсем немного вглубь субстрата и остается позади, до фронта (23) контаминации (фиг.2B). Следовательно, когда гель удаляют (фиг.2C), очищенная область (27) простирается совсем немного вглубь и в пористом субстрате (21) сохраняется остаточная контаминация (28).
На фиг.3 проиллюстрирована деконтаминация пористого субстрата (31), контаминированного спорами в водном растворе (32), гелем в соответствии с изобретением, содержащим суперабсорбирующий полимер. Фронт (33) контаминации простирается вглубь субстрата (фиг.3А). Когда биоцидный гель, содержащий суперабсорбирующий полимер (34), наносят на поверхность (35) субстрата, фронт (36) диффузии биоцидного средства простирается вглубь субстрата и идет вне фронта контаминации (фиг.3B). Следовательно, очищенная область (37) простирается вглубь (P), и в пористом субстрате более не сохраняется какой-либо остаточной контаминации.
Далее изобретение описано со ссылкой на следующие примеры, приведенные в качестве иллюстрации, а не в качестве ограничения.
ПРИМЕРЫ
Пример 1:
3

В этом примере изучают кинетику ингибирования спор Bacillus thurmgiensis, в различных жидких биоцидных растворах, содержащих различные активные средства для деконтаминации в различных концентрациях, т. е.: 4,8% NaOCl, 1M NaOH; 0,5 HNO, 2% HPC (гексадецилпиридиний хлорид). Также использовали сравнительные растворы, содержащие поверхностно-активное вещество Pluronic P 8020 в концентрации 1%, или поверхностно-активное вещество KR8 (этоксилированный жирный спирт) в концентрации 1%.
Экспериментальная процедура:
6
Эксперимент состоит из приведения, при перемешивании, 2×l0 спор в контакт с 1 мл жидкого биоцидного раствора.
В конце 1 часа и 24 часов перемешивания брали образцы для того, чтобы выявить биологическую активность смеси. В таком случае развитие, раскрытие состоит в нанесении капли смеси на питательную среду (агаровый гель) и подсчете, в конце периода инкубации 16 часов при 30°C, числа образованных колоний. Каждая из колоний является результатом инактивированной споры.
Результаты тестов приведены на фиг.4, где число оставшихся спор дано для каждого из биоцидных растворов и сравнительных растворов при времени контакта 1 час и 24 часа.

На фиг.4, в частности, представлено, что Pluronic P 8020 и поверхностно-активное вещество KR8 не имеют какого-либо действия на споры.
Пример 2:
В этом примере изучают кинетику ингибирования спор Bacillus thuringiensis в различных жидких биоцидных растворах, содержащих различные основания в различных концентрациях, т.е. 0,5M NaOH, 1M NaOH; 5M NaOH, 0,5M KOH, 1M KOH и 5M KOH.
Используемая экспериментальная процедура схожа с описанной выше в примере 1. Только увеличено число заборов образцов смеси (1 час, 2 часа, 3 часа, 4 часа, 5 часов) с тем, чтобы определить кинетику ингибирования спор в соответствующей биоцидной среде.
Результаты тестов приведены на фиг.5, где число оставшихся спор дано для каждого из биоцидных растворов при времени контакта 1 час, 2 часа, 3 часа, 4 часа, 5 часов.
На фиг.5 представлено, что увеличение концентрации биоцидного средства дает возможность значительного увеличения скоростей ингибирования спор Bacillus thuringiensis.
Пример 3:
В этом примере изучают влияние концентрации гидроксида натрия на время высыхания в геле по настоящему изобретению.
Гель имеет следующую композицию в массовых процентных долях:
- Оксид алюминия: 14%
- Раствор гидроксида натрия (вариабельная концентрация): 85%

- Поверхностно-активное вещество (Pluronic P8020): 0,7%

- Суперабсорбирующий полимер: полиакрилат натрия Norsocryl S35: 0,3%.
Экспериментальная процедура:
Гели с вариабельной концентрацией гидроксида натрия (0 M, 1 M, 5 M и 10 M) распределяют на инертной металлической основе с контролируемой толщиной 1 мм. Затем металлическую основу, содержащую гелевую пленку, помещают в погодную, климатическую, камеру, оборудованную прецизионными весами, которые обеспечивают отслеживание потери массы геля с течением времени. В погодной камере поддерживают температуру 22°C и относительную влажность 60%.
Кривые на фиг.6 показывают, что гигроскопичность гидроксида натрия (а также гидроксида калия) замедляет феномен высыхания геля. Следовательно, значительно увеличивают время контакта между средством для деконтаминации, т.е. биоцидным раствором, и биологической контаминацией.
Пример 4:
В этом примере изучают влияние температуры на кинетику высыхания геля на основе 1M NaOH; и на кинетику высыхания геля на основе 1M KOH. Гели имеют следующие композиции в массовых процентных долях:
- Оксид алюминия: 14%
- Раствор гидроксида натрия (1M): 85%

- Поверхностно-активное вещество (Pluronic P8020): 0,7%
- Суперабсорбирующий полимер: полиакрилат натрия Norsocryl S35: 0,3%.
Или еще:
- Оксид алюминия: 14%
- Гидроксид калия раствор (1M): 85%

- Поверхностно-активное вещество (Pluronic P8020): 0,7%

- Суперабсорбирующий полимер: полиакрилат натрия Norsocryl S35: 0,3%.
Используемая экспериментальная процедура схожа с описанной выше в примере 3. В одном случае в погодной камере поддерживают температуру 22°C и относительную влажность 40% (гель с 1 M NaOH, гель с KOH 1 M), в другом случае температуру 50°C и относительную влажность 40% (гель с 1 M NaOH, левая кривая C).
Кривые на фиг.7 показывают, что время высыхания геля на основе 1M NaOH при 22°C слегка больше, чем время высыхания геля на основе 1M KOH при той же температуре, тогда как время высыхания геля с 1M NaOH при 50°C значительно снижено.
Пример 5:
В этом примере изучают влияние толщины нанесенного геля на кинетику высыхания геля по настоящему изобретению на основе 1M NaOH.
Гель имеет следующую композицию в массовых процентных долях:
- Оксид алюминия: 14%
- Раствор гидроксида натрия (1M): 85%
- Поверхностно-активное вещество (Pluronic P8020): 0,7%

- Суперабсорбирующий полимер: полиакрилат натрия Norsocryl S35: 0,3%.
Используемая экспериментальная процедура схожа с описанной выше в примере 3. В этом случае в погодной камере поддерживают температуру 22°C и относительную влажность 40%. Только толщина геля, нанесенного на металлическую основу, варьирует от 1 мм до 2 мм.
Кривые на фиг.8 показывают, что время высыхания явно увеличивается при переходе от толщины нанесенного геля 1 мм (кривая A) к толщине нанесенного геля 2 мм (кривая B).
Пример 6:
В этом примере изучают влияние суперабсорбирующего полимера на эффективность биологической деконтаминации цементного раствора, выраженную посредством числа спор Bacillus thuringiensis на образце цементного раствора.
Экспериментальная процедура:
7
Образцы цементного раствора контаминируют посредством нанесения капли воды объемом 100 мкл, содержащей 2×10 спор Bacillus thuringiensis.
2
После диффузии контаминирующего раствора вглубь цементного материала, биоцидные гели для деконтаминации распределяют на контаминированной стороне образцов цементного раствора. Количество нанесенного геля равно 1000 г/м.
В конце 24 часов высыхания сформированные пластинки сухого геля удаляют с образца цементного раствора. Затем последний погружают в питательный раствор бульона Лурия, поддерживаемый при перемешивании в течение 3 часов при температуре 37°C.
В таком случае развитие, раскрытие остаточной биологической активности образцов цементного раствора состоит из отбора образцов питательного раствора бульона Лурия известного объема, в которых мочили образцы цементного раствора, и нанесения их на агарозный гель. После 24 часов инкубации, посредством подсчета колоний бактерий возможно выявить число спор, не инактивированных посредством биоцидного геля для деконтаминации.
Гель, свободно содержащий суперабсорбирующий полимер, имеет следующую композицию в массовых процентных долях:
- Оксид алюминия: 14%
- Раствор гидроксида натрия (1M): 85%

- Поверхностно-активное вещество (Pluronic P8020): 0,7%

- Суперабсорбирующий полимер: полиакрилат натрия Norsocryl S35: 0,3%
Гель, не содержащий абсорбирующий полимер, имеет такую же композицию, за исключением того, что суперабсорбирующий полимер не включен.
На графике на фиг.9 показано, что добавление суперабсорбирующего полимера дает возможность значительного увеличения эффективности деконтаминации пористого материала, такого как цементный раствор, который контаминируют вглубь на толщину в несколько миллиметров.
Пример 7:

В этом примере изучают влияние концентрации поверхностно-активного вещества Pluronic P 8020 на адгезионный потенциал пластинок сухого геля.
Экспериментальная процедура:
11
Гель наносят на гибкий лист нержавеющей стали (калиброванная пластина из Outillage francilien), для которой известны механические свойства (толщина 25 мкм, длина 2 см, ширина 1 см и модуль Юнга 2×10 Па), один из концов фиксируют, а другой оставляют свободным. Поверхность слоя геля выравнивают подходящим скребком с тем, чтобы нанести на нее постоянную толщину 1 мм.
Добавляют две камеры, одна камера, расположенная над слоем геля, дает возможность наблюдать возникновение разломов, а другая, расположенная сбоку, дает возможность измерять изменение толщины слоя геля с течением времени. Адгезию пластинок изучают посредством анализа изображений, получаемых посредством обоих камер.
Исследованный гель представляет собой гель без какого-либо суперабсорбирующего полимера, в котором варьирует концентрация поверхностно-активного вещества. Массовое содержание других соединений сохраняют равными таковым в примере 6.
Концентрации поверхностно-активных веществ составляют 0,10 г/л и 50 г/л.

График на фиг.10 показывает, что в диапазоне концентраций, которые представляют интерес для авторов изобретения (<10 г/л), увеличение концентрации Pluronic создает снижение адгезии пластинок. Затем обнаруживают, что облегчен сбор сухих отходов геля посредством чистки щеткой и/или всасывания.
Пример 8:

В этом примере изучают влияние концентрации поверхностно-активного вещества, т.е. Pluronic P 8020, на число сформированных пластинок сухого геля.
Изучаемый гель представляет собой гель из примера 7, в котором варьирует концентрация поверхностно-активного вещества.
Концентрации поверхностно-активного вещества составляют 0,10 г/л и 50 г/л.
Используемая экспериментальная процедура строго идентична используемой в примере 7.

На графике на фиг.11 показано, что добавление Pluronic в состав геля создает снижение числа пластинок. Добавление Pluronic дает возможность улучшить прочность гелеобразной матрицы на разламывание, вызываемое высыханием: гель будет ломаться более трудно, число разломов будет меньше и число пластинок, таким образом, будет меньше. Что касается способа деконтаминации, снижение числа пластинок представляет собой преимущество: поскольку пластинки крупнее, отходы будут не порошкообразными во время фазы сбора отходов посредством чистки щеткой и/или всасывания.
Пример 9:
В этом примере эффективность геля для обработки в соответствии с изобретением для контаминации спорами Bacillus thuringiensis изучают в соответствии со свойствами обработанного материала.
Изучаемый гель представляет собой гель, содержащий абсорбирующий полимер из примера 6.
Экспериментальная процедура идентична таковой из примера 6. Поскольку изучаемые материалы представляют собой непористые материалы, последние обрабатывают гелем после 30 минут фазы испарения контаминирующей капли. Эта фаза испарения соответствует желанию обработать высохшую контаминацию, a priori наиболее опасную для способа по изобретению, покрывающую поверхность материалов.
График на фиг.12 показывает, что после сбора геля, независимо от обработанного материала (нержавеющая сталь, окрашенная сталь, стекло, PVC, PP, PMMA, HDPE, PVDF, PC), деконтаминация является полной, без изменения материала.
Этот пример показывает эффективность и универсальность геля в соответствии с изобретением.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
[1] JENEVEIN. E, "Cleaning composition for neutralizing biological and chemical weapons removal agents", US-B2-7,026,274.
[2] SCHILLING. A, HODGE. R "Peracid-based large area decontamination", Patent No. US-A1-2006/0073067.
[3] CONERLY. L, EHNTHOLT. D, LOUIE. A, WHELAN. R "Chemical and/or biological decontamination system", US-A1-2003/0109017.
[4] TUCKER. M, COMSTOCK. R "Decontamination formulation with sorbent additive", US-A1-2004/0022867.
[5] ROGERS. J.V, SABOURIN. C.L.K, CHOI. Y.W "Decontamination assessment of bacillus subtilis, and Geobacillus stearothermophilus spores on indoor surfaces using a hydrogen peroxide gas generator", 2005.
[6] JOSSE. D, BOUDRY. I, NAUD. N "Decontamination cutanee vis-a-vis des agents organophosphores et de I'yperite au soufre: Bilan et perspectives", Medecine et armees, Vol. 34, No.l, pages 33-36, 2006.
[7] HOFFMAN. D, Me GUIRE. R "Oxidizer gels for detoxification of chemical and biological agents", US-B1-6,455,751.
[8] HARPER. B, LARSEN. L "A comparison of decontamination technologies for biological agents on selected commercial surface materials", Biological weapons improved response program, April 2001.
[9] FAURE. S, FOURNEL. B, FUENTES. P, LALLOT. Y. "Procede de traitement d'une surface par un gel de traitement, et gel de traitement", FR-A1-2 827 530.
[10] FAURE. S, FUENTES. P, LALLOT. Y. "Gel aspirable pour la decontamination de surfaces et utilisation", FR-A1-2 891 470.