Спосіб знезараження води і композиція для реалізації способу

1. Спосіб знезараження води шляхом її дезінфекції, при якій у воду вводять композицію, яка включає біоцидний реагент на основі гуанідинового полімеру, до ефективної концентрації у воді, яку знезаражують, який відрізняється тим, що композиція додатково включає щонайменше один потенціюючий реагент-окисник, який посилює альгіцидні, фунгіцидні та бактерицидні властивості біоцидного гуанідинового полімеру. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що як потенціюючий реагент-окисник використовують щонайменше одну сполуку, яку вибирають з ряду, що складається з перекису водню, озону, хлору, гіпохлориту кальцію, інших сполук хлору, які виділяють у воді вільний хлор, брому, йоду та їх сполук, які виділяють у воді вільний галоген, перекисних сполук - персульфатів, перкарбонатів, перборатів лужних та лужноземельних металів, інших сполук, здатних виділяти перекис водню або кисень при їх розчиненні у воді, або їх сумішей. 3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що потенціюючий реагент-окисник вводять у воду в концентраціях, достатніх для забезпечення концентрації перекису водню, вільного галогену або, відповідно, кисню в межах 0,05-1,0 мг/л. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що потенціюючий реагент-окисник використовують у вигляді газу, рідини або твердого тіла. 2 (19) 1 3 75335 4 10. Композиція за п. 7, яка відрізняється тим, що сполук - персульфатів, перкарбонатів, перборатів лужних та лужноземельних металів, інших сполук, як потенціюючий реагент-окисник вона містить здатних виділяти перекис водню або кисень при їх перборат натрію. 11. Композиція за п. 7, яка відрізняється тим, що розчиненні у воді, або їх сумішей. 9. Композиція за п. 7, яка відрізняється тим, що вона містить перборат натрію у вигляді пігулок. як потенціюючий реагент-окисник вона містить сполуку у вигляді газу, рідини або твердого тіла. Винахід відноситься до області медицини і санітарії і може бути використаний для очистки і знезараження води у відкритих і закритих ємностях, особливо води, що підігрівається та аерується, зокрема в басейнах, фонтанах, градирнях, бойлерних, водонапірних вежах, ємностях для зберігання води, танкерах, циркулюючих вод в системах охолодження, і т.п. Традиційним методом обробки води з метою її дезинфекції від патогенних мікроорганізмів, в тому числі грибків та водоростей, є хлорування води. Типовий реагент для хлорування води у вищевказаних ємностях та системах - гіпохлорит кальцію, див., наприклад, [Методические указания по проведению профилактической дезинфекции в спортивных плавательных бассейнах МЗ СССР от 31 03.80г. №28-2/6. -М., 1980] [1]. Однак, шкода, яку хлор та його сполуки завдають навколишньому середовищу та споживачам, прискорив пошук та використання інших речовин для обробки води. Недолік загальновідомого способу дезинфекції води полягає в тому, що при такій обробці води дезинфектант, а саме хлор, викидається в навколишнє середовище, чим завдається велика шкода не тільки навколишньому середовищу, але й споживачам. Особливо потрібна альтернатива хлору для обробки вод, які в процесі їх використання аеруються, наприклад, води в басейнах, градирнях, охолоджуючих вежах, промислових бойлерних, декоративних фонтанах і т. д. Перш за все це пов'язано з високою летючістю хлору, який при аерації води випаровується і "летить", тому вода потребує постійного введення хлору для підтримки його ефективної робочої концентрації у воді для її надійної дезинфекції. Особливі труднощі виникають при використанні хлору в басейнах, в тому числі в плавальних, де вода має підвищену температуру Троб=27 29°С, що сприяє значному випаровуванню з води хлору, який при цьому концентрується в зоні дихання плавців і наносить суттєву шкоду їх здоров'ю. Альтернативою хлоруванню води басейнів і інших вод є використання полімерних гуанідинових сполук, наприклад, полігексаметиленгуанідину (в подальшому тексті - ПГМГ) - див. наприклад, [О.Ф.Кузнецов и др. Способ обеззараживания лечебных бассейнов. Патент Росії № RU - 1799600, МПК5 A61L2/16, 07.03.1993, публікація в Б.И. №9] [2]. Перевагами згаданого альтернативного методу є те, що він повністю безхлорний, не проявляє подразнюючої дії, оброблена вода не має а ні за паху, а ні небажаного смаку. Гуанідинові сполуки, в тому числі полімерні гуанідини, добре відомі і широко використовуються в різних областях. На їх основі створено багато антисептичних препаратів, дезинфектантів, інгібіторів корозії, очисників для контактних лінз і т.д. і т.п. - див., наприклад, [Лулле И.Ж. и др. Фосфат полигексаметиленгуанидина, обладающий противоопухолевой активностью. - Авторское свидетельство СССР №944290А, МПК4 С07С129/12; A61K31/155, публикація в Б.И. №11, 1986] [3]; [Уфимцев A.B. и др. Применение полигексаметиленгуанидин фосфата в качестве ингибитора коррозии. - Патент Росії № RU - 94025102, МПК6 C23F11/00, 20.05.96] [4]; [Баранова Г.І. та інш. Склад для дезінфекції та зберігання м'яких контактних лінз. - Патент України № UA-17214A, МПК6 С11D1/825; С11D3/48, публікація 31.10.97, Бюл. №5] [5]. Відомий спосіб знезараження води лікувальних і плавальних басейнів, який по сукупності ознак та результату, який досягається, є технічним рішенням, найбільш близьким до заявленого нами - див., наприклад, [Ефимов K.M. и др. способ обеззараживания воды лечебных и плавательных бассейнов. - Патент Росії № RU-2145307, МПК7 C02F1/50; A61L2/16,2/18; A01N47/44, публікація 10.02.2000 - прототип] [6]. В згаданому способі воду в басейні дезінфікують шляхом обробки її фосфатом ПГМГ, фосфатом поліоксиалкіленгуанідина або фосфатом сополімерів ПГМГ з вищими моноамінами. При цьому воду басейна з проточною або рециркуляційною схемою водообміну обробляють вищевказаними полімерними гуанідинами в концентрації 0,5 1,5мг/л, а воду басейна з рециркуляційною схемою водообміну, крім того, пропускають через шар клиноптиноліта, обробленого гуанідиновими полімерами до їх вмісту 1 2мас.%. Така обробка задовольняє санітарним вимогам до плавальних басейнів і є досить ефективною. Однак, при деяких умовах (підвищена температура, аерація води, висока освітленість і т.д.) альгіцидна, фунгіцидна та бактерицидна дія гуанідинових полімерів у вказаних концентраціях недостатня і в таких умовах значно посилюється ріст водоростей, грибків та бактерій. Особливо стійким є симбіоз грибків та водоростей. Це викликає необхідність позачергового звільнення від води басейна, фонтана або ємності для зберігання води, посиленого механічного очищення стінок від біообростань з наступною дезинфекцією сильними дезінфектантами. Але така процедура дає тимчасовий ефект, тому що через деякий час ріст біоти 5 75335 6 поновлюється. рами для вказаних цілей є полігексаметиленгуаніДля запобігання біообростанню при викорисдин хлорид та полігексаметиленгуанідин фосфат, танні гуанідинових полімерів потрібне застосуванякі виробляються Науково-техногічним центром ня реагента, який підсилює біоцидні (альгіцидні, "Укрводбезпека" під торговою маркою Акватон. фунгіцидні, бактерицидні) властивості гуанідиновоПолігексаметиленгуанідин не леткий, не розкладаго полімеру. ється у воді, не має кольору, не надає воді запаху Нами встановлено, що в якості підсилюючих та смаку, не має подразнюючої дії, не токсичний, (потенціюючих) реагентів можуть виступати невестійкий та безпечний при використанні, транспорликі кількості сполук, що мають окислювальні влатуванні та зберіганні. стивості або виділяють у водному середовищі Акватон випускається у вигляді концентроваатомарний кисень, вільний галоген або перекис ного водного розчину, що містить 30% активнодіюводню. Як відомо, окисники самі по собі мають чої речовини (ПГМГ). При застосуванні для знезабіоцидні властивості. Однак, такі властивості, осораження води в басейні концентрація бливо альгіцидні, вони проявляють у достатньо гуанідинового полімера у воді повинна складати високих концентраціях, а саме 3,0 15,0мг/л, що не 0,5 1,5мг/л. При концентрації гуанідинового полізавжди прийнятно для практичного застосування. мера у воді на рівні, який нижче 0,5мг/л, вода не Нами встановлено, що введення в воду, яку обровідповідає санітарним вимогам щодо мікробіологібляють, речовин-окисників, які виділяють перекис чних показників. Підтримання концентрації гуаніводню, вільний галоген або кисень в концентрацідинового полімеру у воді на рівні, який перевищує 1,5мг/л, не бажане, тому що значно зростає ціноуях 0,05 1,0мг/л, тобто в тих концентраціях, при творення. яких практично не проявляються або ж слабко Потім воду обробляють підсилюючим (потенпроявляються їх особисті біоцидні властивості, ціюючим) реагентом. Концентрація підсилюючого разом з гуанідиновими полімерами, забезпечує реагенту у воді повинна складати 0,05-1,0мг/л. суттєвий біоцидний понадефект. Це дозволяє В якості потенціюючих реагентів можуть бути ефективно пригнічувати не тільки ріст мікробів, а й використані такі сполуки, які вибирають з ряду, водоростей та грибів у воді та на стінках басейнів, який складається з перекису водню, озону, хлору градирень, труб, фонтанів і т.п. (в концентраціях, в яких хлор використовується Заявлений спосіб здійснюють наступним чидля вказаних цілей, він не виявляє суттєвої шконом. ди), гіпохлориту кальцію та інших сполук хлору, які Воду в басейні, водонапірній вежі, фонтані або виділяють у воді вільний хлор, брому, йоду та їх іншій системі обробляють розчином гуанідинового сполук, які виділяють у воді вільний галоген, переполімеру, в якості якого використовують водорозкисних сполук (персолей) - персульфатів, перкарчинний полігексаметиленгуанідин загальної форбонатів, перборатів та їх сумішей. мули: Перевагу мають персолі лужних і лужноземельних металів, наприклад, натрію або калію перборат. Вказані перборати натрію або калію мають наступні переваги: вони доступні, недорогі і мають низьку токсичність щодо ссавців. де: R1 - кислотний залишок мінеральної або Потенціюючий реагент в залежності від його органічної кислоти; природи може бути використаний у газоподібному n=5-50, вигляді (хлор, бром, озон), у вигляді водного розабо: чину (перекис водню, розчини персолей та сполук сополімер полігексаметиленгуанідина с вищим галогенів), у вигляді порошку або у вигляді пігулок моноаміном загальної формули: (персолі, сполуки хлору, брому, йоду). При використанні персолей перевагу має форма пігулок, тому що пігулки зручно використовувати і швидкість їх розчинення легко контролювати. Швидкість розчинення пігулок, крім іншого, виде: значається їх щільністю, яка залежить від тиску R2 - кислотний залишок мінеральної або оргапри їх виготовленні шляхом пресування. Крім того, нічної кислоти; використання поліетиленгликолю в якості зв'язуючого агента дозволяє суттєво розширити діапазон швидкостей розчинення. m=30-40. або: поліоксиалкіленгуанідин загальШвидке розчинення пігулок необхідно для ної формули: створення ударних доз перекису водню в критичних ситуаціях із ростом біоти. В умовах, коли ріст водоростей та грибів зменшується (в басейнах - це звичайно зимовий період) швидкість розчинення пігулок може бути зменшеною. де: Пігулки натрію перборату безпечні при викоR3 - кислотний залишок мінеральної або оргаристанні, неотруйні, не мають запаху, смаку або нічної кислоти; неприємних випаровувань. k=4-50. На підтвердження наявності синергетичного Найбільш доступними гуанідиновими поліме 7 75335 8 дезинфікуючого понадефекту посилення біоцид16 0 1 0,63 них властивостей гуанідинового полімеру в присутності сполук-окисників наводимо експериментально визначені нами мінімальні бактерицидні Таблиця 4 концентрації розчинів гуанідинових полімерів, сполук-окисників та їх сумішей. Мінімальна бактериСпіввідношення комМінімальна бакцидна концентрація (далі по тексту - МБК) - це та понентів у розчині № приктерицидна конмінімальна концентрація препарату, яка повністю (ПГМГ+ реагент), мас. ладу центрація суміші, вбиває той чи інший мікроорганізм і є кількісною частки мкг/мл характеристикою біоцидної активності препаратів ПГМГ Перекис водню по відношенню до того чи іншого мікроорганізму. 17 1 0 0,09 Чим менша величина МБК, тим вища біоцидна 18 0,8 0,2 0,08 активність препарату. 19 0,6 0,4 0,06 Мінімальну бактерицидну концентрацію вод20 0,4 0,6 0,03 них розчинів гуанідинових полімерів, сполук21 0,2 0,8 0,29 окисників та їх сумішей визначали методом серій22 0 1 0,37 них розведень. В якості тест-мікроорганізму використали Е-соlі, одержаного з музею живих культур Аналіз даних; приведених в таблицях 1-4 поІнституту епідеміології та інфекційних хвороб ім. казує, що МБК композицій гуанідинового полімеру Л.В. Громашевського АМН України. та сполук-окисників (потенціюючих реагентів) не є Отримані експериментальні дані, наведені нирезультатом адитивного додавання МБК окремих жче в таблицях 1-4. компонентів, а має екстремальну залежність від їх вмісту (співвідношення). Як видно з таблиць 2-5, для кожної сполуки-окисника характерним є своє Таблиця 1 оптимальне співвідношення з гуанідиновим полімером, при якому проявляється значне зменшення Співвідношення компоМінімальна МБК, що свідчить про ріст біоцидної активності. нентів у розчині (ПГМГ + № прикбактерицидна Наприклад, для перборату натрію з гуанідиновим реагент), мас. частки ладу концентрація полімером оптимальним є співвідношення 4:1 Гіпохлорит насуміші, мкг/мл ПГМГ (приклад 15), для перекису водню - 3:1 (приклад трия 20), для гіпохлориту натрію та хлораміну -1:1 (при1 1 0 0,09 клади 3 та 8 відповідно). Передбачити це оптима2 0,75 0,25 0,045 льне співвідношення не можливо, воно не є оче3 0,5 0,5 0,023 видним і може бути встановлене тільки 4 0,25 0,75 0,1 експериментальним шляхом для кожної сполуки5 0 1 0,21 окисника окремо. Тобто воно і є нічим іншим, як винахідницьким кроком, а його значення характеризує винахідницький рівень . Таблиця 2 Механізм синергетичного ефекту, тобто ефекту підсилення біоцидних властивостей гуанідиноСпіввідношення компоМінімальна вих полімерів, криється, на наш погляд, в тому, що № прик- нентів у розчині (ПГМГ + бактерицидна одночасна присутність в розчині сполук-окисників реагент), мас. частки ладу концентрація та гуанідинового полімеру призводить до зміни суміші, мкг/мл ПГМГ Хлорамін механізму біоцидної дії гуанідинового полімеру на 6 1 0 0,09 мікроорганізми за рахунок утворення комплексу гуанідиновий полімер - сполука-окисник. На утво7 0,75 0,25 0,07 рення комплексу вказує також той факт, що най8 0,5 0,5 0,045 вища біоцидна активність розчинів проявляється 9 0,25 0,75 0,67 при певних співвідношеннях гуанідинового поліме10 0 1 0,81 ру та сполуки-окисника. Комплекси, що утворюють гуанідинові полімери зі сполуками-окисниками, на наш погляд, більш Таблиця 3 ефективно взаємодіють з клітинними мембранами мікроорганізмів, призводячи до швидшої їх загибеСпіввідношення комлі при менших концентраціях гуанідинового поліпонентів у розчині Мінімальна бакмеру. В цьому, можливо, криється механізм підси№ прик- (ПГМГ + реагент), мас. терицидна конлюючої дії потенціюючого реагенту на біоцидні частки ладу центрація суміші, властивості гуанідинових полімерів із створенням мкг/мл Перборат насинергетичного дезинфікуючого понадефекту. ПГМГ трію Винахід ілюструється наступними прикладами. 11 1 0 0,09 Приклад 1 (контроль). 12 0,8 0,2 0,10 Модельний басейн об'ємом 50л с прозорими 13 0,6 0,4 0,08 стінками заповнювали водопровідною водою. Воду 14 0,4 0,6 0,06 обробляли дезинфектантом ПГМГ в концентрації 15 0,2 0,8 0,03 1,0мг/л. Концентрацію ПГМГ підтримували на рівні 9 75335 10 0,5-1,0мг/л шляхом проведення аналітичного конттково обробляли газоподібним хлором, підтримуролю кожен день і у випадку необхідності провоючи концентрацію вільного хлору на рівні дили корекцію концентрації ПГМГ розрахунковою 0,05 0,3мг/л (оптимальне значення складає кількістю робочого розчину ПГМГ. За допомогою 0,1 0,2мг/л). Росту водоростей не виявлено (0 насосу вода циркулювала через піщаний фільтр і балів). аерувалась. Температуру води в басейні підтриПриклад 5. мували на рівні Троб=27 29°С. Басейн освітлювавПлавальний басейн об'ємом 350м3 води після ся денним світлом на протязі світлового дня. Біоосанітарної обробки заповнювали водопровідною бростання стінок басейну оцінювали за 4-бальною водою. Воду обробляли дезинфектантом ПГМГ до шкалою від 0 до 3: створення концентрації гуанідинового полімеру 0 - нема видимого росту біоти на стінках резе1мг/л. рвуару; В ванну басейну рівномірно по нижньому пе1 - невеликий видимий ріст; риметру один раз на тиждень прикріпляли таблет2 - середній видимий ріст; ки перборату натрію, які були виготовлені в умо3 - сильний видимий ріст. вах, вказаних у прикладі 3. Загальна маса Після безперервної роботи модельного басейтаблеток складала 1,4кг на 350м3 води. ну на протязі 3 тижнів на стінках басейну з'явились Басейн експлуатували за призначенням на зелені, буро-зелені водорості і слиз, що свідчило протязі 4-х літніх місяців з травня по серпень про виникнення симбіозу водоростей, бактерій та 2001р. включно. Температура води басейну колигрибків. Ріст був оцінений в 3 бали. валась в інтервалі Троб=25 29°С. Концентрацію Експерименти проводили в літні місяці 2000 ПГМГ підтримували на рівні 0,5-1,0мг/л шляхом року. проведення аналітичного контролю кожен день і у Приклад 2. випадку необхідності проводили корекцію конценВиконували умови прикладу 1, але воду додатрації ПГМГ розрахунковою кількістю робочого тково обробляли перекисом водню, підтримуючи розчину ПГМГ. Періодично проводили контроль концентрацію на рівні 0,05 1,0мг/л. Протягом 3-х епідеміологічної безпеки води басейну за такими місяців експерименту (червень-серпень 2001р.) санітарно-мікробіологічними показниками: візуально не було виявлено ніякого росту водоро- Загальне мікробне число; стей або грибків (0 балів). - Група кишкових паличок (колі-індекс); Приклад 3. - Синьогнійна паличка. Виконували умови прикладу 1, але воду додаРегулярно визначали фізико-хімічні показники тково обробляли натрію перборатом, розміщуючи води: 1 раз на тиждень у воді таблетку, яка містила 0,2г - Кольоровість; перборату натрію. - Каламутність; Таблетка була виготовлена шляхом пресуван- Значення pH; ня порошку перборату натрію при значенні тиску - Загальна жорсткість води; 5кГ/см2. При розчиненні таблетка забезпечувала Наявність або відсутність біообростання виконцентрацію перекису водню у воді басейну на значали візуально за 4-бальною системою (див. рівні 0,08 0,10мг/л. Протягом 3-х місяців експериПриклад 1). Дослідження показало, що за час менту не було виявлено росту водоростей і грибків всього дослідного періоду ріст біоти був відсутнім (0 балів). (0 балів). Приклад 4. Дослідні дані про аналітичні і мікробіологічні Виконували умови приклада 1, але воду додапоказники води басейну зведені в таблицю 5. Таблиця 5 Показники Кольоровість, градуси Каламутність, мг/дм3 Значення pH Загальна жорсткість води, мг-екв/дм3 Концентрація ПГМГ у воді, мг/дм3 Загальне мікробне число Колі-індекс Синьогнійна паличка Дати дослідження проб води, 2001р. Норматив, не більше 11.05 24.05 7.06 21.06 5.07 19.07 2.08 16.08 Фізико-хімічні показники 20 3 3 4 4 3 5 4 4 1,5 0,4 0,6 0,5 0,8 0,7 1,0 0,8 0,9 6,5-8,5 7,1 7,8 7,0 7,6 6,9 7,9 7,2 7,5 30.08 5 1,0 7,8 7,0 3,38 3,42 3,63 3,56 3,58 3,91 4,03 3,86 4,03 1,5 0,92 0,68 0,80 0,77 0,64 0,59 0,81 0,74 0,52 4