Способ генерирования диоксида хлора

Авторы патента:

A61L2/22 - веществ в определенной фазе, например дыма, аэрозолей

A61L2/16 - с использованием химических веществ

A61L101/06 - Способы и устройства для стерилизации материалов и предметов вообще; дезинфекция, стерилизация или дезодорация воздуха; химические аспекты, относящиеся к бандажам, перевязочным средствам, впитывающим прокладкам, а также к хирургическим приспособлениям; материалы для бандажей, перевязочных средств, впитывающих прокладок или хирургических приспособлений (консервирование тел людей или животных или дезинфекция, характеризуемые применяемыми для этого веществами A01N; консервирование, например стерилизация пищевых продуктов A23; препараты и прочие средства для медицинских, стоматологических или гигиенических целей A61K; получение озона C01B 13/10).

Владельцы патента RU 2657432:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области медицины, конкретно к дезинфекции, и может быть применено для дезинфекции изделий медицинского назначения, помещений, предметов ухода за больными, лабораторной посуды при инфекциях бактериальной, вирусной и грибковой этиологии в учреждениях лечебного профиля, на предприятиях общественного питания, коммунальных объектах. Описан диоксид хлора, который благодаря своим уникальным дезинфицирующим свойствам и хорошей растворимости в воде, используется для обеззараживания питьевой воды. Описан способ генерирования диоксида хлора, который основан на взаимодействии растворов хлорита натрия и лимонной кислоты в присутствии 2,2'-дипиридила и ацетилацетоната ванадила (IV). Способ генерирования диоксида хлора является более простым в техническом отношении, экономически более эффективным. 5 пр.

Изобретение относится к области дезинфекции и может быть применено для дезинфекции изделий медицинского назначения, помещений, предметов ухода за больными, лабораторной посуды при инфекциях бактериальной, вирусной и грибковой этиологии в учреждениях лечебного профиля, на предприятиях общественного питания, коммунальных объектах.

Диоксид хлора, благодаря своим уникальным дезинфицирующим свойствам и хорошей растворимости в воде, используется для обеззараживания питьевой воды в составе дезинфицирующих средств для обработки медицинских приборов и помещений. При этом, в отличие от использования хлора, при обработке воды не образуется токсичных продуктов хлорирования [С. Baird, М. Cann, EnvironmentalChemistry, 3rd ed., NewYork, 2005].

Существующие методы генерирования диоксида хлора можно классифицировать по использованию исходных неорганических солей на хлоратный и хлоритный методы.

В основе хлоратного метода генерирования лежит использование водного раствора хлората натрия. Диоксид хлора может быть получен из хлората натрия с использованием различных восстанавливающих реагентов. Например, в патентах RU 2268241, WO 20060624554, WO 2007117205, US 20070237708, US 20050084429, US 5091166, US 5091167, US 5366714, RU 2527513, RU 2477255, RU 2519087, RU 2562997, RU 2304558 генерирование диоксида хлора осуществляется под действием перекиси водорода и серной кислоты согласно следующему уравнению реакции:

6NaClO₃+3H₂O₂+4H₂SO₄=6ClO₂+2Na₃H(SO₄)₂+2H₂O+O₂

Согласно патентным источникам ЕР 0057145, ЕР 0746770, RU 2188791, RU 2069167, генерирование диоксида хлора осуществляется взаимодействием хлората натрия, хлорида натрия и серной кислоты:

2NaClO₃+2NaCl+2H₂SO₄=2ClO₂+2Na₂SO₄+2H₂O+Cl₂

В качестве восстановителя также может быть использован хлороводород (патенты ЕР 0057145, ЕР 0515767):

2NaClO₃+4HCl=2ClO₂+2NaCl+2H₂O+Cl₂

Существенным недостатком хлоратного метода генерирования является использование агрессивных реагентов. Данные методы широко распространены в промышленном производстве диоксида хлора.

Генерирование диоксида хлора из водных растворов хлорита натрия возможно несколькими способами:

- действием газообразного хлора;

- взаимодействием с гипохлоритом натрия и соляной кислотой;

- под действием органических и неорганических кислот;

- взаимодействием с персульфатом натрия и др.

Метод генерирования диоксида хлора под действием газообразного хлора описывается уравнением:

2NaClO₂+Cl₂=2ClO₂+2NaCl

Данный способ относится к промышленным методам генерирования (патенты AU 68569, ЕР 0519152, ЕР 1370715, US 2043284, US 4590057).

В патентах US 2010135894, US 4247531, US 5616347, US 20150065403 генерирование диоксида хлора осуществляется взаимодействием хлорита натрия с гипохлоритом натрия и соляной кислотой. Первоначально протекает реакция ионного обмена между соляной кислотой и гипохлоритом натрия с образованием хлорноватистой кислоты и хлорида натрия:

NaClO+HCl=HClO+NaCl

Образовавшаяся хлорноватистая кислота далее взаимодействует с хлоритом натрия с образованием диоксида хлора:

HClO+HCl+2NaClO₂=2ClO₂+2NaCl+H₂O

Общее уравнение реакции выглядит следующим образом:

HCl+NaClO+2NaClO₂=2ClO₂+3NaCl+H₂O

Имеется большое количество публикаций по генерированию диоксида хлора под действием органических и неорганических кислот. В качестве неорганических кислот широко используется соляная кислота (патенты US 2010135894, US 4292292, US 4247531, ЕР 0519152, ЕР 0119686, WO 2010126548) и серная кислота (US 7407642, WO 2010126548, US 2012183469, KR 20120105477, US 2007212292, RU 2519108), реже ортофосфорная кислота (US 2009324746) и азотная кислота (US 6284152). При этом в случае ортофосфорной кислоты реакцию проводят в присутствии тиосульфата натрия. Общая схема реакции выглядит следующим образом:

4Н⁺+5NaClO₂=4ClO₂+NaCl+2H₂O+Na⁺

^{В качестве органических кислот чаще всего используют лимонную кислоту (US 4689169, WO 2006068743, WO 2005104703, US 2010074813, US 2008067470, KR 20120094226, EP 1817100, EP 2262372, US 6479037, US 2006216223). В ряде патентных источников указано, что генерирование диоксида хлора может быть осуществлено сразу под действием нескольких кислот, например, в патенте KR 20090132993 используется смесь уксусной, лимонной и молочной кислот. В патенте ЕР 1644051 генерирование осуществляется смесью лимонной, сорбиновой и борной кислотами. Имеются данные по сочетанному использованию (одновременно) органической и неорганической кислот - ортофосфорной и аскорбиновой, лимонной и гликолевой (патент US 20090324746).}

В большом количестве вышеупомянутых патентных источников имеются данные об использовании широкого спектра органических кислот для генерирования диоксида, таких как муравьиная, борная, винная, уксусная, малеиновая, адипиновая, малоновая, глутаровая, валериановая, щавелевая, изовалериановая, энантовая, пеларгоновая и другие кислоты. Имеются фрагментарные данные об использовании молочной кислоты (патент СА 959238) и сульфоновых кислот (патент ЕР 287074). В патенте US 20060216223 имеются данные о возможном использовании аминосульфоновой, щавелевой, бромуксусной, хлоруксусной, малеиновой, винной и дихлоризоциануровой кислот. Еще одним способом получения диоксида хлора является взаимодействие хлорита натрия с октановой кислотой (патент WO 2009117581).

Диоксид хлора может быть генерирован из хлорита натрия под действием уксусного ангидрида.

2NaClO₂+Ac₂O+H₂O=ClO₂+NaCl+AcOH+AcO^-Na⁺

В патенте US 4504442 диоксид хлора получают взаимодействием хлорита натрия и персульфата калия. Реакцию проводят в инертной атмосфере. Похожий способ представлен в патенте US 2006216223; для генерирования используют также персульфат натрия:

2NaClO₂+K₂S₂O₈=2ClO₂+2K₂SO₄

2NaClO₂+Na₂S₂O₈=2ClO₂+2Na₂SO₄

В этом же патенте указан способ получения диоксида хлора из гидросульфата натрия, либо гидросульфата калия:

5NaClO₂+KHSO₄=4ClO₂+2K₂SO₄+2Na₂SO₄+NaCl+2H₂O

5NaClO₂+NaHSO₄=4ClO₂+4Na₂SO₄+NaCl+2H₂O

В патенте US 2011024367 диоксид хлора генерируют из хлорита натрия под действием персульфата натрия и перекиси водорода.

Метод генерирования диоксида хлора, описанный в патенте US 2007081919, основан на смешении хлорита натрия, натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты, бисульфита натрия, хлорида магния и хлорида натрия. Смесь твердых продуктов растворяют в воде и наблюдают образование диоксида хлора с помощью УФ-спектрометрии.

Диоксид хлора также может быть генерирован электролизом водных растворов хлорита и хлорида натрия (патент JP 1866). Электрохимические методы используют прямое окисление хлорит-аниона в диоксид хлора в результате одноэлектронного процесса и требуют значительных затрат электрической энергии.

По стоимостным характеристикам хлорит натрия уступает хлорату натрия, при этом хлорат натрия зачастую используется в качестве предшественника для генерирования диоксида хлора в крупномасштабном производстве, например, в бумажной промышленности для беления и делигнификации целлюлозы. Хлорит натрия, несмотря на его более высокую стоимость, также достаточно часто используется в качестве предшественника для генерирования диоксида хлора из-за относительной легкости преобразования.

Задачей настоящего изобретения является усовершенствование существующих методов генерирования диоксида хлора.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу методом является пример генерирования диоксида хлора из хлорита натрия под действием смеси растворов молибдата натрия, лимонной, борной и сорбиновой кислот, а также компонентов, обеспечивающих постоянство pH системы (патент US 20100314267). Существенными недостатками этого способа являются необходимость использования смеси трех кислот, что существенно увеличивает стоимостные характеристики продукции. При этом концентрация образующегося диоксида хлора в водном растворе составляет 200-300 мг/л.

Технический результат изобретения является более простым в техническом отношении, экономически более эффективным методом генерирования диоксида хлора.

Технический результат достигается тем, что генерирование диоксида хлора осуществляется путем смешения растворов хлорита натрия и лимонной кислоты в присутствии 2,2'-дипиридила в растворе хлорита натрия в массовом соотношении 0,10-1,00% и ацетилацетоната ванадила в растворе лимонной кислоты в массовом соотношении 0,10-1,00%.

Концентрация образующегося диоксида хлора в водном растворе составляет 300-350 мг/л.

Растворы включают ингредиенты в следующих массовых соотношениях:

Раствор хлорита натрия:

хлорит натрия - 2,10

2,2'-дипиридил - 0,10-1,00

вода - остальное.

Раствор лимонной кислоты:

лимонная кислота - 5,00

ацетилацетонат ванадила - 0,10-1,00

ортофосфорная кислота - 1,70

глицерин - 0,80

бензотриазол - 0,16

Основные отличительные признаки предлагаемого способа можно сформулировать следующим образом:

1. Увеличение концентрации образующегося диоксида хлора в водном растворе по сравнению с прототипом.

2. Малая экологическая нагрузка. Продукт является биологически разлагающимся.

Выполнение способа

Рабочий раствор диоксида хлора готовят в емкости из любого материала путем смешивания растворов хлорита натрия и лимонной кислоты. После смешения образующийся раствор приобретает желтый цвет.

Определение массовой доли диоксида хлора в рабочем растворе

В мерную колбу объемом 50 мл добавить 10 мл 10%-ной серной кислоты. Добавить 1 мл 10%-ного водного раствора йодида калия в колбу с серной кислотой и перемешать. К полученной смеси добавить 2 мл приготовленного рабочего раствора диоксида хлора - раствор должен стать коричневым. В бюретку добавить 0.1 N раствор тиосульфата натрия. Титровать полученный раствор тиосульфатом натрия до точки обесцвечивания.

Массовую долю диоксида хлора (X) вычисляют по формуле:

где

V₁ - объем раствора тиосульфата натрия, пошедшего на титрование, мл;

1,35 - коэффициент пересчета;

V₂ - объем тестируемого средства, мл.

Результат рассчитывают в мг диоксида хлора на литр, который эквивалентен 1 ppm.

Пример 1

Раствор хлорита натрия - объем 10 мл

Массовая доля хлорита натрия - 2,10%

Массовая доля 2,2'-дипиридила - 1,00%

Раствор лимонной кислоты - объем 10 мл

Массовая доля лимонной кислоты - 5,00%

Массовая доля ацетилацетоната ванадила - 1,00%

Массовая доля фосфорной кислоты - 1,70%

Массовая доля глицерина - 0,80%

Массовая доля бензотриазола - 0,16%

Концентрация диоксида хлора в рабочем растворе составляет 320-330 ppm.

Пример 2

Раствор хлорита натрия - объем 10 мл

Массовая доля хлорита натрия - 2,10%

Массовая доля 2,2'-дипиридила - 0,50%

Раствор лимонной кислоты - объем 10 мл

Массовая доля лимонной кислоты - 5,00%

Массовая доля ацетилацетоната ванадила - 0,50%

Массовая доля фосфорной кислоты - 1,70%

Массовая доля глицерина - 0,80%

Массовая доля бензотриазола - 0,16%

Концентрация диоксида хлора в рабочем растворе составляет 340-350 ppm.

Пример 3

Раствор хлорита натрия - объем 10 мл

Массовая доля хлорита натрия - 2,10%

Массовая доля 2,2'-дипиридила - 0,75%

Раствор лимонной кислоты - объем 10 мл

Массовая доля лимонной кислоты - 5,00%

Массовая доля ацетилацетоната ванадила - 0,75%

Массовая доля фосфорной кислоты - 1,70%

Массовая доля глицерина - 0,80%

Массовая доля бензотриазола - 0,16%

Концентрация диоксида хлора в рабочем растворе составляет 330-340 ppm.

Пример 4

Раствор хлорита натрия - объем 10 мл

Массовая доля хлорита натрия - 2,10%

Массовая доля 2,2'-дипиридила - 0,25%

Раствор лимонной кислоты - объем 10 мл

Массовая доля лимонной кислоты - 5,00%

Массовая доля ацетилацетоната ванадила - 0,25%

Массовая доля фосфорной кислоты - 1,70%

Массовая доля глицерина - 0,80%

Массовая доля бензотриазола - 0,16%

Концентрация диоксида хлора в рабочем растворе составляет 320-330 ppm.

Пример 5

Раствор хлорита натрия - объем 10 мл

Массовая доля хлорита натрия - 2,10%

Массовая доля 2,2'-дипиридила - 0,10%

Раствор лимонной кислоты - объем 10 мл

Массовая доля лимонной кислоты - 5,00%

Массовая доля ацетилацетоната ванадила - 0,10%

Массовая доля фосфорной кислоты - 1,70%

Массовая доля глицерина - 0,80%

Массовая доля бензотриазола - 0,16%

Концентрация диоксида хлора в рабочем растворе составляет 300-310 ppm.

Способ генерирования диоксида хлора, заключающийся в смешении водного раствора хлорита натрия, взятого в количестве 2,10 мас.%, содержащего 2,2-дипиридил, взятый в количестве 0,10-1,00 мас.%, и раствора лимонной кислоты, взятой в количестве 5,00 мас.%, содержащего ацетилацетонат ванадила, взятый в количестве 0,10-1,00 мас.%, ортофосфорную кислоту, взятую в количестве 1,70 мас.%, глицерин, взятый в количестве 0,80 мас.%, бензотриазол, взятый в количестве 0,16 мас.%, вода - остальное.

Изобретение относится к области ветеринарии, медицинской техники и сельского хозяйства и может быть использовано для вакцинации животных. Техническим результатом является обеспечение регулирования размера получаемых частиц.

Способ дезинфекции систем вентиляции // 2625748

Изобретение относится к области медицины, а именно к дезинфектологии, и предназначено для профилактики вспышек инфекционных заболеваний. Для дезинфекции систем вентиляции вначале в отсутствие притока воздуха аэрозоль дезинфицирующего средства нагнетают в технологические отверстия вентиляционных каналов в расчетном количестве.

Способ аэрозольной дезинфекции замкнутых пространств, включая воздушную среду, оборудование и строительные конструкции // 2587063

Изобретение относится к области санитарной обработки помещений, оборудования, инвентаря и окружающей объекты воздушной среды. Способ аэрозольной дезинфекции замкнутых пространств осуществляют аэрозольным распылением дезинфицирующего раствора, в качестве которого используют перекись водорода, сжатым воздухом при скорости аэрозольных частиц не менее 150 м/сек, обеспечивая режим формирования «холодного пара» аэрозоля дезинфицирующего раствора с дисперсностью менее 5,0 мкм.

Дезинфицирующее средство // 2581120

Изобретение относится к области санитарии и предназначено для применения в виде жидкости или аэрозоли для обработки поверхностей объектов. Дезинфицирующее средство содержит четвертичную аммонийную соль, воду, алкилдиметилбензиламмонийхлорид, щелочной агент и спирт этиловый (96%).

Способ интенсификации метаболизма растений через газообмен с окружающей средой и одновременно защиты растений от патогенов грибной и бактериальной этиологии в условиях закрытого грунта и пиротехнический состав для его осуществления // 2548177

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при выращивании растений в условиях закрытого грунта. Способ интенсификации метаболизма в растениях через газообмен с окружающей средой основан на применении регулируемой газовой среды специального состава.

Способ дезинфекции систем приточной вентиляции и кондиционирования воздуха и вентиляционная система для осуществления способа // 2519668

Группа изобретений относится к области дезинфекции систем приточной вентиляции и кондиционирования воздуха с помощью аэрозолей дезинфицирующих средств. Способ дезинфекции систем приточной вентиляции и кондиционирования воздуха включает подачу дезинфицирующих средств в виде аэрозоля в выходы приточной системы вентиляции, причем на время проведения санитарной обработки приточную систему вентиляции целиком переводят в режим работы вытяжной вентиляции за счет изменения направления вращения крыльчатки вентилятора, либо за счет изменения мест подключения на вентиляторе всасывающего и нагнетающего патрубков, либо за счет использования переносных вакуумных установок с заглушками, а аэрозоль дезинфицирующего средства подают в выходы системы вентиляции.

Способ и устройство для стерилизации сосудов // 2440827

Изобретение относится к способу стерилизации сосудов и к устройству для стерилизации сосудов. .

Устройство для получения сухого аэрозоля // 2421244

Изобретение относится к устройствам для производства сухого солевого аэрозоля и может быть наиболее широко использовано для асептики помещений и для безлекарственного лечения бронхиальной астмы.

Способ профилактической обработки животных и птиц // 2399385

Изобретение относится к области ветеринарии. .

Способ аэрозольной дезинфекции закрытых помещений // 2379058

Изобретение относится к области дезинфекции материалов и помещений и может быть использовано в сельском хозяйстве, медицине, ветеринарии, текстильной и строительной индустрии, а также смежных отраслях производства.

Способ обеззараживания предметов и инструментов, предназначенных для профилактических и лечебных манипуляций // 2657421

Изобретение относится к ветеринарной медицине, а именно к ветеринарной санитарии, и предназначено для обеззараживания предметов и инструментов. Для осуществления изобретения выполняют обработку озоно-воздушной смесью с концентрацией озона в воздухе 0,15 мкг/л в течение 30-70 минут.

Неводный способ очистки для удаления поверхностных загрязнений с ортопедических конструкций // 2655525

Изобретение относится к области медицины, а именно к стоматологии, и предназначено для очистки загрязнений конструкций, таких как печатные платы или коронки, от жиров и цементов.

Устройство для обеззараживания рук // 2655306

Изобретение относится к области санитарии и гигиены, а именно к устройствам для обеззараживания или дезинфекции рук. Устройство для обеззараживания рук содержит снабженный отверстиями для ввода рук корпус с дезинфекционной камерой, в которой размещены средства для распыления дезинфектанта и средства подачи потока сушильного агента для сушки рук.

Стабилизированный антибактериальный состав широкого спектра действия // 2655300

Изобретение относится к области бытовой химии, а именно к дезинфектологии, и предназначено для обеспечения высокого антибактериального действия. Дезинфицирующее моющее средство содержит пероксид водорода в качестве дезинфицирующего агента; поверхностно-активное вещество (ПАВ), выбираемое из анионных ПАВ, катионных ПАВ, неионогенных ПАВ или их смесей; ацетофенон в качестве стабилизатора; и воду.

Устройство для обеззараживания рук // 2651759

Изобретение относится к области дезинфектологии и может быть использовано в медицинских и санитарно-профилактических учреждениях, на предприятиях пищевой и перерабатывающей промышленности в качестве устройства для обеззараживания рук.

Способ определения чувствительности микроорганизмов к дезинфицирующим средствам // 2650760

Изобретение относится к микробиологии и дезинфектологии и может быть использовано для оценки чувствительности микроорганизмов к дезинфицирующим средствам. Способ предусматривает нанесение дозатором взвеси тестируемых микроорганизмов на поверхность чашки Петри и досушивание взвеси микроорганизмов.

Дезинфицирующее средство для заправки бытовых аэрозольных баллончиков для обеззараживания воздушной среды и поверхностей в помещениях // 2646816

Изобретение относится к области медицины, а именно санитарии и дезинфектологии, и предназначено для обеззараживания воздушной среды и поверхностей в помещениях аэрозолированием.

Способ синтеза гидрогелей на основе полигексаметиленгуанидин гидрохлорида // 2645551

Изобретение относится к области синтеза сшитых полимеров полигуанидинового ряда и может быть использовано в качестве основы для создания новых лекарственных форм.

Ферменты, пригодные для получения перкислот // 2645257

Группа изобретений относится к биотехнологии, а именно к многокомпонентным системам для образования перкислот, содержащим ацетилксиланэстеразы и их варианты, обладающие пергидролитической активностью, и способу получения пероксикарбоновых кислот.

Способ дезинфекции объектов ветеринарного надзора // 2645078

Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно санитарии и дезинфекции, и предназначено для дезинфекции объектов ветеринарного надзора. Способ дезинфекции объектов ветеринарного надзора включает их обработку дезинфицирующим средством при расходе дезинфицирующего средства 0,03-0,05 л/м2.