Спосіб одержання дезінфікуючого розчину – аноліту

Реферат: Спосіб одержання дезінфікуючого розчину - аноліту включає подачу прісної води, подачу концентрованого розчину хлориду лужного металу. Після обробляють отриманий вихідний розчин послідовно в катодній і анодній камерах електрохімічного реактора. Здійснюють сепарацію для поділу газової й рідкої фази католіту у флотаційному реакторі та відводять дезінфікуючий розчин в дренаж.. При цьому перед подачею прісну воду послідовно пропускають через фільтр, стабілізатор тиску й датчик протоку. Розчин оксидантів одержують змішуванням очищеного католіту й продуктів окислювання. Здійснюють змішування розчину оксидантів з католітом. Здійснюють постійний контроль сили струму і напруги та підтримують постійні витрати води. UA 67977 U (54) СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ ДЕЗІНФІКУЮЧОГО РОЗЧИНУ - АНОЛІТУ UA 67977 U UA 67977 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до прикладної електрохімії, зокрема способів одержання екологічно чистих і безпечних для людини й теплокровних тварин дезінфікуючих розчинів, що мають миючі властивості, застосовуються для дезінфекції, попереднього стерилізаційного очищення і стерилізації виробів медичного призначення в лікувально-профілактичних установах охорони здоров'я, у технології виробництва фармацевтичних препаратів, для дезінфекції й мийки різних об'єктів на підприємствах харчової промисловості, комунального господарства, у ветеринарії й тваринництві, а також як антисептичний засіб для обробки гнійних ран людини й тварин. Відомим є вибраний найближчим аналогом за технічною суттю й результатом, що досягається, спосіб одержання дезінфікуючого розчину - аноліту, описаний у патенті США № 5628888, С25В 9/00, 1997 "Установка для одержання водяного розчину оксидантів". У найближчому аналогу описана установка, що містить діафрагмений електрохімічний реактор, електроди якого розділені мілкопористою діафрагмою на анодну й катодну камери із входами й виходами, сепаратор для поділу газової й рідкої фази католіту із входом у середній частині й виходами у верхній і нижній частинах, причому вихід катодної камери з'єднаний із входом сепаратора. Установка також містить лінію подачі прісної води, лінію подачі концентрованого розчину хлориду лужного металу, вузол для змішування прісної води й концентрованого розчину хлориду лужного металу, лінію відводу водного розчину аноліту й лінію виводу в дренаж із установленим на ній регулювальним вентилем, з'єднану з верхнім виводом сепаратора. Водний розчин аноліту одержують шляхом насичення попередньо обробленого в катодній камері електрохімічного реактора розчину хлориду натрію оксидантами. Насичення ведуть шляхом обробки розчину в анодній камері того ж реактора. Вузол для змішування прісної води й концентрованого розчину хлориду лужного металу з'єднаний з лінією подачі прісної води й з лінією подачі концентрованого розчину хлориду лужного металу. Після змішування отриманий вихідний розчин надходить у катодну камеру реактора, де після обробки виводиться в сепаратор для поділу рідкої й газової фаз католіту. З верхньої частини сепаратора відбирається водень, тобто газова фаза зі шламом, що являє собою виділені в катодній камері нерозчинні гідроксиди важких металів. З нижньої частини сепаратора відводиться очищений католіт і надходить на обробку в анодну камеру, у якій розчин насичується оксидантами продуктами електродних реакцій і окислювально-відновних реакцій в об'ємі розчину. Отриманий водний розчин аноліту з анодної камери направляється споживачеві. Передбачено регулювання властивостей одержуваного розчину за рахунок можливості відбору із сепаратора частини католіту, тобто зменшення об'єму оброблюваного аноліту в порівнянні з об'ємом католіту. Цей процес регулюється вентилем, установленим на лінії відводу в дренаж. Установка виконана по модульному принципу, що дозволяє порівняно легко збирати електрохімічні системи (установки) великої продуктивності й одержувати продукти у вигляді електрохімічно активованих розчинів, що мають порівняно високу концентрацію оксидантів при нейтральному, або близькому до нього значенні рН. Ознаками найближчого аналога, що збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, є наявність у способі одержання дезінфікуючого розчину - аноліту подачі прісної води, подачі концентрованого розчину хлориду лужного металу, приготування вихідного розчину змішанням у вузлі змішування прісної води з концентрованим розчином хлориду лужного металу електроліту, обробки отриманого вихідного розчину послідовно в катодній і анодній камерах електрохімічного реактора, електроди якого розділені мілкопористою діафрагмою на анодну й катодну камери із входами й виходами, сепарації для поділу газової й рідкої фази католіту, відводу дезінфікуючого розчину в дренаж. Недоліком найближчого аналога є недостатній вихід по струму цільових продуктів за рахунок низького ступеня перетворення використовуваного вихідного електроліту - хлориду лужного металу, як правило, хлориду натрію, що обумовлено технологічною схемою одержання розчину оксидантів і, відповідно, хімізмом процесу. Перенесення струму через діафрагму у відомому рішенні здійснюється не тільки катіонами, але й аніонами, зокрема іонами хлору. Це приводить до зниження виходу по струму цільових продуктів. Крім того, у кінцевому продукті розчині оксидантів - містяться значні кількості хлорид-іонів, що приводить до зниження активності розчинів і скорочення їхнього строку придатності. Технічним результатом, що досягається при використанні заявленої корисної моделі, є поліпшення ефективності способу за рахунок підвищення ступеня електрохімічного перетворення хлориду натрію, за рахунок більш глибокого очищення розчину оксидантів від іонів важких металів, а також забезпечення можливості одержання розчинів оксидантів з поліпшеними функціональними властивостями - посиленою антимікробною здатністю, кращими миючими властивостями, зниженою корозійною активністю, більшим строком зберігання. Всі ці 1 UA 67977 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 нові якості розчину оксидантів обумовлені можливістю синтезу розчину з високою концентрацією оксидантів при низькій загальній мінералізації розчину. Також досягається підвищення надійності здійснення способу в стабільному режимі без необхідності контролювання великої кількості параметрів і збільшення проміжку часу між необхідними технологічними процедурами промивання кислотою катодних камер з метою видалення катодних відкладень, чим забезпечується зниження трудовитрат. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу одержання дезінфікуючого розчину - аноліту. Аноліт - електроліт, що дотикається з анодом і відділений від катода пористою перегородкою - діафрагмою. У цьому випадку - це бактерицидний високоефективний засіб боротьби з усіма видами мікроорганізмів, що не має шкідливої дії на організм людини й інших живих організмів, а навпаки має величезний спектр взаємодії й лікування. Це прозора рідина, без осаду, кисла на смак, злегка в'язка. Якщо у вихідній водопровідній воді Redox-Потенціал не більше 200-300 мВ, то в аноліті - до 1000 мВ. Насичений протонами він працює вже на клітинному рівні. Аноліт - рідина без механічних домішок з рН 6,0-8,0; водний розчин має лужну реакцію; масова концентрація активного хлору - 0,05 %. Склад дезінфікуючого засобу й вміст діючих і допоміжних речовин, наприклад: хлорнуватиста кислота, високоактивні сполуки хлору, вільні радикали хлору, кисню - НСl; Сl2; Сl ; О3; Н3О О2; Н3О; О2; Сl ; NaCl. Поставлена технічна задача вирішена тим, що в способі одержання дезінфікуючого розчину - аноліту, що включає подачу прісної води, подачу концентрованого розчину хлориду лужного металу, готування вихідного розчину змішанням у вузлі змішування прісної води з концентрованим розчином хлориду лужного металу - електроліту, обробку отриманого вихідного розчину послідовно в катодній і анодній камерах електрохімічного реактора, електроди якого розділені мілкопористою діафрагмою на анодну й катодну камери із входами й виходами, сепарацію для поділу газової й рідкої фази католіту, відвід дезінфікуючого розчину в дренаж, згідно з корисною моделлю, прісну воду й розчин подають таким чином, щоб об'єм розчину, що протікає в анодній камері був меншим, ніж об'єм розчину, що протікає в катодній камері за однаковий час; перед подачею прісну воду послідовно пропускають через фільтр, стабілізатор тиску й датчик протоку; сепарацію для поділу газової й рідкої фази католіту виконують у флотаційному реакторі, об'єм якого становить від двох до семи об'ємів катодної камери реактора, розчин оксидантів одержують змішуванням очищеного католіту й продуктів окислювання з анодної камери; здійснюють змішування розчину оксидантів з католітом у пристосуванні для змішування, перед входом у яке установлений оптичний індикатор; здійснюють постійний контроль сили струму й напруги на електрохімічному реакторі, підтримуючи при цьому постійні витрати води, при зменшенні сили струму й/або збільшенні напруги на електродах електрохімічного реактора збільшують подачу дози розчину хлориду лужного металу або збільшують концентрацію вихідного розчину хлориду лужного металу при збереженні незмінної дози, або видаляють катодні відкладення з електрохімічного реактора промиванням розчином кислоти. Спосіб здійснюється таким чином. Катодну камеру, а також флотаційний реактор заповнюють прісною водою (це, наприклад, вода дистильована, вода очищена для гемодіалізу, вода питна водопровідна ГОСТ 2874, ДСанПіН 2.2. 4-171. За допомогою стабілізатора тиску й регулятора витрати встановлюють необхідний тиск і витрати прісної води в системі. У вузол змішування дозовано роздільно подають розчин хлориду лужного металу, наприклад хлориду натрію марок "ХЧ" або "Ч" за ГОСТ 4233-77, або солі харчової за ДСТУ 3583, ГОСТ 13830-84 і прісну воду таким чином, щоб об'єм розчину, що протікає, в анодній камері був меншим ніж об'єм розчину, що протікає в катодній камері, за однаковий час. На електроди реактора подають напругу, католіт із флотаційного реактора подають у прісну воду, що надходить у катодну камеру. При проведенні процесу електролізу в анодній і в катодної камерах на електродах виділяються електролізні гази. Отриманий в анодній камері розчин оксидантів у вигляді газорідинної суміші з піноподібною структурою надходить у пристосування для змішування католіту й розчину оксидантів. Процес контролюють і регулюють співвідношення потоків в електродних камерах оптичним індикатором. У катодну камеру при проведенні процесу електролізу через мілкопористу діафрагму надходять іони лужного металу й на катоді виділяється електролізний газ - переважно водень. Католіт у вигляді газорідинної суміші надходить на вхід флотаційного реактора, з верхньої частини якого виходить газ і захоплений ним шлам, що утворився в результаті збільшення значення рН католіту в процесі електролізу. Залежно від витрат може бути виведена із процесу обробки й частина католіту. Очищений католіт виводять із флотаційного реактора й подають у пристосування для змішування католіту й розчину 2 UA 67977 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 оксидантів. Отриманий продукт - водний розчин оксидантів виводиться й подається споживачеві. При здійсненні способу необхідно контролювати наступні параметри: силу струму й напругу на електрохімічному реакторі, підтримуючи при цьому постійні витрати води. Зменшення сили струму й/або збільшення напруги на електродах електрохімічного реактора свідчить про необхідність збільшити подачу дози сольового розчину або про необхідність збільшити концентрацію вихідного сольового розчину при збереженні незмінної дози, або про необхідність видалити катодні відкладення з електрохімічного реактора промиванням розчином кислоти. Електрохімічний реактор виконаний з однієї або з декількох електрохімічних осередків, з'єднаних гідравлічно паралельно, і вічка-осередки містять циліндричні, коаксіально встановлені електроди, простір між якими розділено коаксіальною мілкопористою діафрагмою з кераміки на основі модифікованого оксиду цирконію, При здійсненні способу використаний, наприклад, реактор, що містить чотири вічка-осередки елемента проточного електрохімічного модульного, анод і катод кожного з яких установлені з між електродною відстанню 3 мм. Зовнішній діаметр анода елемента проточного електрохімічного становить 8 мм, внутрішній діаметр катода дорівнює 14 мм, довжина катода рівняється 200 мм, товщина стінок діафрагми становить 0,6 мм. В елементі встановлена ультрафільтраційна діафрагма з кераміки на основі оксиду цирконію з добавками оксидів алюмінію й ітрію. Флотаційний реактор був виконаний об'ємом 80 мл, що становило 2 сумарних об'єми катодних камер. Після заповнення прісною водою здійснювалася подача прісної води з постійною витратою 35 л/годину. Через анодні камери здійснювали проток води близько 4 літрів у годину. Ця вода розбавляла сольовий розчин концентрацією 200 г/л у пристрої для змішування до концентрації 10 г/л, після чого цей розчин з витратою близько 4 літрів у годину подавався в анодні камери реактора, що візуально контролювалося по оптичному індикатору швидкості протоку газорідинної суміші оксидантів. Подачу електроживлення на реактор здійснювали при подачі частини католіту на вхід катодної камери реактора таким чином, щоб сумарний струм, що протікає між електродами, становив величину 40 ампер при напрузі 15 вольт. При здійсненні способу після виходу на режим (протягом 2 хвилин) безупинно протягом 30 годин (3 дні по 10 годин) при струмі 40 ампер і напрузі 15 вольт було отримано 1200 літрів аноліту - розчину оксидантів. Солевміст водного розчину становив 1,2 г/л, окисна активність, визначена по кількості оксидантів становила 700 мг/л при рН, 7,0-7,1. Спороцидна активність розчину оксидантів зберігалася протягом 8 днів, час для стерилізації стоматологічних інструментів, контамінованих музейним штамом стафілокока золотавого, становив 1 хвилину на початку строку зберігання й 4 хвилини на восьмий день зберігання. У порівнянні з відомими дезінфікуючими розчинами аналогічне значення концентрації оксидантів можна одержати тільки у випадку, якщо загальний солевміст розчину оксидантів не менш 5 грамів в 1 літрі. У порівнянні з найближчим аналогом не було потрібне регулювання в процесі роботи протягом 30 годин, у той час як при здійсненні способу за найближчим аналогом коректування режиму роботи здійснювалося 12 разів за той же час при одному промиванні катодної камери реактора розчином соляної кислоти концентрацією 5 %. Розчин, вироблений установкою, описаною у найближчому аналогу, мав загальну мінералізацію 4,2-4,5 г/л при концентрації оксидантів 450-500 мг/л і рН у межах 6, 8-7,8 при значенні окислювальновідновного потенціалу в межах від +500 до +900 мВ (відносно хлорсрібного електроду порівняння). Сила струму при здійсненні способу за найближчим аналогом становила 43-45 ампер при напрузі від 25 до 27 вольт. Спороцидна активність розчину оксидантів, отриманого способом - найближчим аналогом, зберігалася протягом 5 днів, час для стерилізації стоматологічних інструментів, контамінованих музейним штамом стафілокока золотавого, становив 3 хвилини на початку строку зберігання й 12 хвилин на п'ятий день зберігання. При одержанні аноліту запропонованим способом швидкість протоку вихідного розчину через електродну камеру одиничного елемента проточного електрохімічного модульного була в межах від 10 до 25 л/ч, а сила струму, що протікає через одиничний елемент, від 2 до 8 А. При цих умовах перенос основної частки струму через діафрагму одиничного елемента як при катодній, так і при анодній обробці здійснюється переважно іонами натрію й хлору при невеликій частці переносу струму іонами гідроксилу й гідроксонію. Це дозволяє уникнути непродуктивних витрат електроенергії й забезпечує одержання аноліту в метастабільному стані, тобто в стані відносно стійкого одночасного існування в розчині оксидантів різної хімічної + 1 природи - гідропероксидних сполук (НО 2; НО ) синглетного кисню ( О2), озону (О3) і кисневих сполук хлору (НСlO; СlO2; Сl ). У процесі одержання аноліту при катодній обробці початкового розчину протікають реакції: + 2Н2О + 2Na + 2е2NaOH+H2; 3 UA 67977 U 2НО + 2е  Н2+2ОН . В анодній камері реактора, протікають реакції, у ході яких утворюються біоцидні компоненти - оксиданти, : 2Сl - 2еСl2; + 2Н2О - 4е4Н +О2; Сl2+Н2ОНСl+ НСl; НСl+NaOH NaCl +H2; -1 -1 Сl +2ОН - 2е  Сl +Н2О; -1 Сl +4ОН - 5е СlO2+2Н2О; О2+2ОН - 3е  О2+Н2О; НО2-e  НО 2; + ОН - e  НО ; 1 СlO + Н2О2  О2 + Сl + Н2О. Виконання сепаратора для поділу рідкої й газової фази католіту у вигляді флотаційного реактора, об'єм якого становить не менше двох об'ємів катодної камери реактора, дозволяє підвищити ступінь очищення обробленої в катодній камері води від іонів важких металів, що знижує мінералізацію розчину й підвищує строк зберігання продукту - електрохімічно активованого розчину оксидантів. Виконання флотаційного реактора з об'ємом, меншим, ніж двократний об'єм катодної камери, не дозволяє забезпечити необхідний ступінь очищення, тому що не забезпечує необхідний час флотації. Верхня межа визначається конструктивними особливостями установки залежно від умов поставленої задачі. Недоцільно збільшувати об'єм флотаційного реактора понад семиразовий об'єм катодної камери, тому що це порушить гідравлічний режим роботи системи й необґрунтовано збільшить матеріалоємність установки. Фільтр необхідний для очищення води, що поступає, від зважених домішок. Стабілізатор тиску дозволяє забезпечити необхідний гідравлічний режим і сталість тиску у всіх вузлах установки. Електрохімічний реактор може бути виконаний з одним або декількома електрохімічними вічками-осередками, з'єднаними гідравлічно паралельно. Вічка-осередки містять циліндричні, коаксиально встановлені електроди, простір між якими розділено коаксіальною мілкодисперсною мілкопористою діафрагмою з кераміки, на основі модифікованого оксиду цирконію. У таких вічках-середках виключаються застійні зони й забезпечується ефективна обробка розчинів. Керамічні діафрагми є стійкими, не змінюють своїх характеристик у процесі електролізу, що дозволяє підтримувати процес у стаціонарному режимі, при цьому об'єм флотаційного реактора установки повинен бути не менше чим у два рази більше сумарного об'єму катодних камер осередків. Розчин оксидантів одержують змішуванням очищеного католіту й продуктів окислювання з анодної камери. Це дозволяє одержати розчин з мінімальною мінералізацією, насичений розчиненим воднем, що не містить іонів солей жорсткості й важких металів, при цьому такий, що має високу активність. Оптичний індикатор, установлений на вході пристосування для змішування розчину оксидантів з католітом дозволяє по зовнішньому вигляду характеру протоку газорідинного середовища контролювати процес шляхом регулювання витрат розчину через анодну камеру. Корисна модель дозволяє підвищити ефективність й ступінь електрохімічного перетворення хлориду натрію за рахунок більш глибокого очищення розчину оксидантів від іонів важких металів, за рахунок подовження ресурсу роботи анодних покриттів електрохімічного реактора, за рахунок збільшення проміжку часу між необхідними технологічними процедурами промивання кислотою катодних камер з метою видалення катодних відкладень, а також забезпечує можливість одержання розчинів оксидантів з поліпшеними функціональними властивостями - посиленою антимікробною здатністю, кращими миючими властивостями, зниженою корозійною активністю, більшим строком зберігання. Також забезпечується можливість розведення розчину оксидантів водою при пропорційній зміні активності, можливість уведення різних хімічних добавок, що поліпшують функціональні властивості. Також досягається підвищення надійності способу в стабільному режимі без необхідності контролювання великої кількості параметрів і забезпечується зниження експлуатаційних трудовитрат. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 Спосіб одержання дезінфікуючого розчину - аноліту, що включає подачу прісної води, подачу концентрованого розчину хлориду лужного металу, готування вихідного розчину змішанням у вузлі змішування прісної води з концентрованим розчином хлориду лужного металу 4 UA 67977 U 5 10 15 електроліту, обробку отриманого вихідного розчину послідовно в катодній і анодній камерах електрохімічного реактора, електроди якого розділені мікропористою діафрагмою на анодну й катодну камери із входами й виходами, сепарацію для поділу газової й рідкої фази католіту, відвід дезінфікуючого розчину в дренаж, який відрізняється тим, що прісну воду й розчин подають таким чином, щоб об'єм розчину, що протікає в анодній камері був меншим, ніж об'єм розчину, що протікає в катодній камері за однаковий час; перед подачею прісну воду послідовно пропускають через фільтр, стабілізатор тиску й датчик протоку; сепарацію для поділу газової й рідкої фази католіту виконують у флотаційному реакторі, об'єм якого становить від двох до семи об'ємів катодної камери реактора, розчин оксидантів одержують змішуванням очищеного католіту й продуктів окислювання з анодної камери; здійснюють змішування розчину оксидантів з католітом у пристосуванні для змішування, перед входом у яке установлений оптичний індикатор; здійснюють постійний контроль сили струму й напруги на електрохімічному реакторі, підтримуючи при цьому постійні витрати води, при зменшенні сили струму й/або збільшенні напруги на електродах електрохімічного реактора збільшують подачу дози розчину хлориду лужного металу або збільшують концентрацію вихідного розчину хлориду лужного металу при збереженні незмінної дози, або видаляють катодні відкладення з електрохімічного реактора промиванням розчином кислоти. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5