Бифункциональная рецептура окислительно-нуклеофильного действия

 

Использование: касается дегазации отравляющих веществ и дезинфекции бактериальных средств, а также проблемы уничтожения химического оружия. Сущность: бифункциональная рецептура окислительно-нуклеофильного действия для дегазации и дезинфекции техники, содержащая водный раствор неорганического окислителя, отличающаяся тем, что в качестве неорганического окислителя она содержит дифторид ксенона, дополнительно содержит трехзамещенный фосфат натрия и водный раствор ацетонитрила в качестве растворителя при следующем соотношении компонентов: дифторид ксенона 0,5-1 мас.%, трехзамещенный фосфат натрия 1-1,6 мас. %, растворитель, представляющий собой 40% (об.) раствор ацетонитрила в воде - остальное. 2 табл., 4 ил.

Изобретение относится к области дегазации отравляющих веществ (ОВ) и дезинфекции бактериальных (биологических) средств, а также к проблеме химического оружия /1 4/.

На снабжении Российской Армии в настоящее время состоят два типа рецептур (растворов) для дегазации вооружения и военной техники (ВВТ): окислительно-хлорирующего действия (водные суспензии гипохлорита кальция (ГК)), раствор дихлорамидов бензолсульфокислот (дегазирующий раствор N 1) /1/; нуклеофильного действия (сольвентные (неводные) алкоголятные рецепторы РД-2) /1/, РД /5/, СОА /6/, водно-щелочной (водно-аммиачно-щелочной) растворы N 2 бщ (2 ащ) /1, 5, 6/.

Большинство из них (суспензии ГК, рецептура СОА, раствор N 1) обладают одновременно и определенной дезинфицирующей эффективностью /1, 6/. Перечисленные рецептуры (растворы) подразделяются на водные (суспензии ГК, рецептура СОА, растворы N 2 бщ (2 ащ) и неводные (рецептуры РД-2, РД, СОА и раствор N 1). Одновременно некоторые из них (суспензии ГК, рецептуры РД-2, РД, СОА) являются полидегазирующими (ПДР), а рецептура на основе многокомпонентного препарата СОА для обработки только авиационной техники - полифункциональной.

Преимуществами и недостатками известных рецептур являются следующие их специальные и эксплуатационные свойства.

Водные ПДР могут готовиться непосредственно перед применением (экстемпорально), они доступны для использования в войсковых (полевых) условиях и сравнительно дешев. Однако нормы их расхода довольно большие (1,5 л/м² и более), что приводит к увеличению объема перевозок (подвозок) и приготовления, а температура окружающей среды ограничивает диапазон их применения (плюс 5^oC и выше; в отдельных случаях минус 15^oC и выше) /1, 6/. Плохая экстрагирующая способность водных рецептур обусловливает невозможность использовать метод орошения для дегазации объектов ВВТ; орошение зараженной поверхности с одновременным протиранием щеткой увеличивает трудозатраты и время на обработку, то есть уменьшает темп обработки /1, гл. 3; 5, п. 20.6; 6, гл. 3/.

Неводные (сольвентные) ПДР обеспечивают дегазацию объекта с малыми нормами расхода (0,4.0,5 л/м²) в широком интервале температур (±40^oC). Однако они не обладают сколь-нибудь выраженными дезинфицирующими свойствами, готовятся только в заводских условиях, разрушают лакокрасочные покрытия (ЛКП) техники (особенно основная на сегодняшний день рецептура РД-2) и практически не дегазируют иприт /1, 6/.

В этой связи проблема разработки и совершенствования единой рецептуры для дегазации и дезинфекции, то есть бифункциональной полидегазирующей и полидезинфицирующей рецептуры является актуальной и сегодня.

Наиболее близкой к предлагаемой является рецептура на основе водного раствора технического продукта гипохлорита кальция (ДТС, ГК, НГК или ГКСщ) - 1-1,5% -ная по массе водная суспензия ГК. Она предназначена для дегазации и дезинфекции ВВТ и средств индивидуальной защиты кожи, зараженных фосфорорганическими отравляющими веществами (ФОВ), ипритом и неспорообразующими формами микробов /1/.

Применяется из автомобильных газожидкостных комплектов типа ДК-4 и БКСО, тепловых машин с авиационными двигателями ТМС-65(М), автомобильных разливочных станций АРС-15(М) при температуре от плюс 40^oC до минус 15^oC, а из комплектов для дезактивации, дегазации и дезинфекции наземных ВВТ (типа ДКВ) и авиационной техники (АЛДК), станций АРС-14(К) при температуре от плюс 40^oC до плюс 5^oC. Норма расхода при дегазации составляет не менее 1,5 л/м², а при дезинфекции 2,5-3 л/м² /1, 6/.

Недостатки известной рецептуры заключаются в следующем: большие нормы расхода при дегазации и дезинфекции объектов ВВТ; возможность применения только способом орошения с одновременным протиранием зараженной поверхности щеткой; необходимость эксплуатации личным составом объектов, зараженных ФОВ и ипритом, в течение 1-2 суток после обработки с соблюдением требований безопасности, избегая длительного контакта открытого кожного покрова с продегазированными поверхностями и используют для этого защитные перчатки (статья 267 в руководстве /1/); невысокая спороцидная активность 1-1,5% -ной суспензии, что вынуждает увеличивать содержание технического продукта ГК до 5-7,5 мас. а норму расхода до 4-4,5 л/м² и затрудняет применение таких высококонцентрированных водных суспензий ГК из большинства технических средств специальной обработки (ТССО, например АРС, ДКВ, АЛДК, БКСО и ДК-4); ухудшение маскирующих свойств табельного ЛКП наземных объектов ВВТ.

Цель изобретения заключается в улучшении дегазирующей и дезинфицирующей эффективности, расширении температурного интервала применения и снижении нормы расхода бифункциональной рецептуры окислительно-нуклеофильного действия при ее экстемпоральном приготовлении.

Поставленная цель достигается тем, что бифункциональная рецептура окислительно-нуклеофильного действия на основе водного раствора неорганического окислителя, согласно изобретению, содержит следующие компоненты, мас.

Дифторид ксенона 0,5-1 Трехзамещенный фосфат натрия 1-1,6 Растворитель, представляющий собой 40% (об.) раствор ацетонитрила в воде
Остальное
В работе /7/ показана принципиальная возможность использования окислителей нового поколения кислород- и фторсодержащих соединений ксенона /8/ для разложения различных субстратов, а в работе /9/ в качестве химически активного компонента (агента) для водных и неводных ПДР. Наиболее доступным в получении, стабильным при хранении, имеющим высокую реакционную способность в широком диапазоне условий в отношении различных органических субстратов является дифторид ксенона (XeF₂) /7 9/.

Экспериментально установлено, что оптимальной реакционной способностью в отношении ОВ обладают водные растворы дифторида ксенона при pH больше 9, а в качестве буфера для поддержания pH системы предложено использовать трехзамещенный фосфат натрия (Nа₃PO₄). В растворе дифторид ксенона обладает амбифункциональными свойствами, то есть при растворении он генерирует химически активные как окислительные, так и нуклеофильные частиц в отношении ОВ /9/.

На фиг.1 показана экстрагирующая способность водно-ацетонитрильных смесей в отношении иприта из табельного ЛКП на основе эмали ХВ-518 в стандартных условиях эксперимента.

На фиг.2 показана экстрагирующая способность водно-ацетонитрильных смесей с отношении имитатора тиолового эфира метилфосфоновой кислоты из табельного ЛКП на основе эмали ХВ-518 в стандартных условиях эксперимента (обозначения согласно фиг. 1).

На фиг. 3 показано разложение дифторида ксенона в водно-ацетонитрильных смесях при температуре 25^oC.

На фиг.4 приведена температура замерзания водно-ацетонитрильных смесей и растворов в них окислителя.

Для придания модельной рецептуре лучшей экстрагирующей способности в отношении ОВ из табельного ЛКП (фиг. 1 и 2) и снижения температуры замерзания в качестве неводного растворителя выбран ацетонитрил /10/. Его выбор основан на том, что он, являясь полупродуктом многотоннажного химического производства, относительно недорог, хорошо растворяет как окислитель, так и ОВ, не разрушает ЛКП, имеет достаточно низкие температуру вспышки (плюс 6^oC) и замерзания (минус 45,2^oC) /10/. Оптимальное содержание ацетонитрила (AN) в воде с точки зрения реакционной способности полидегазирующей рецептуры /9/ и ее эксплуатационных характеристик (фиг. 3 и 4) составляет 40% (об.) или 0,18 мольных долей (м.д.).

На основании экспериментальных данных оценен оптимальный состав модельной рецептуры, мас.

Дтифторид ксенона 0,5-1
Трехзамещенный фосфат натрия 1-1,6
Растворитель, представляющий собой 40% (об.) раствор ацетонитрила в воде
Остальное
В табл. 1 представлено сравнение времени снижения концентрации ОВ в 10 раз существующими ПДР и модельной рецептурой.

Из табл. 1 следует, что оптимальный состав модельной рецептуры по реакционной способности значительно превосходит 1%-ный водный раствор ДТС ГК по скорости дегазации ФОВ-1 и рецептуры РД-2 и СОА по скорости разложения иприта. Реакционная способность всех исследованных ПДР в отношении ФОВ-2 находится на одном уровне.

Модельная рецептура обладает сильно выраженным биоцидным действием. Особенно сильные антимикробные свойства дифторида ксенона по сравнению с гипохлоритом кальция и перекисью водорода проявляются на наиболее устойчивых споровых формах микроорганизмов типа "Сибирской язвы" (табл. 2).

Таким образом, дифторид ксенона полностью уничтожает споровые микроорганизмы Bac Subtilis уже через 5 мин. В то время как для гипохлорита кальция (при концентрации в 2 раза выше модельного раствора дезинфектанта) полного уничтожения культуры не наблюдается и через 120 мин. Водный раствор перекиси водорода (его концентрация выше в 450 раз) эффективен лишь после 30 мин воздействия.

Экстемпорально приготовленная рецептура устойчива в течение времени (фиг. 3), достаточном для обработки типового объекта ВВТ методом орошения /1, приложение 3/, температура ее замерзания составляет не выше минус 20^oC (фиг. 4). Наряду с высокой реакционной способностью (табл. 1) 40%-ный раствор ацетонитрила в воде обладает хорошей экстрагирующей способностью в отношении основных ОВ, заражающих объекты ВВТ (фиг. 1 и 2), что способствует их удовлетворительной дегазирующей эффективности (смотрите "Акт испытаний") табельного ЛКП. Как показали лабораторные и полевые испытания, модельная рецептура не нарушает маскирующих свойств ЛКП объектов наземных ВВТ. Кроме того, тонкий слой фосфатов не обрабатываемых металлических поверхностях после испарения растворителей может служить хорошей защитой от коррозии /11/.

Данная рецептура готовится непосредственно перед применением по назначению (экстемпорально) путем разбавления устойчивого во времени высококонцентрированного раствора дифторида ксенона в аценитриле в 0,1 М раствора трехзмещенного фосфата натрия в 40% (об.) водном ацетонитриле до получения 0,5-1 мас. раствора по окислителю. Она может использоваться из перспективного образца ТОСО, предусматривающего раздельное хранение ее компонентов.

Формула изобретения

Бифункциональная рецептура окислительно-нуклеофильного действия для дегазации и дезинфекции техники, содержащая водный раствор неорганического окислителя, отличающаяся тем, что в качестве неорганического окислителя она содержит дифторид ксенона, дополнительно содержит трехзамещенный фосфат натрия и водный раствор ацетонитрила в качестве растворителя при следующем соотношении компонентов, мас.

Дифторид ксенона 0,5 1
Трехзамещенный фосфат натрия 1 1,6
Растворитель, представляющий собой 40%-ный раствор ацетонитрила в воде - Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5