Способ консервации мочи, как источника питьевой воды

Изобретение относится к биотехнологии. Способ консервации мочи, как источника питьевой воды путем сбора мочи, консервации ее с помощью добавления к свежесобранной моче консерванта, содержащего окисляющие агенты, в том числе 11% раствор окисла хрома CrО3 в кислоте с последующей физико-химической очисткой полученной смеси, причем к моче добавляют консервирующую композицию в соотношении, равном 200:1, при этом композиция в качестве консерванта содержит 0,5% раствор плюмбагина в трихлоруксусной кислоте С2 HCl3O2, а в качестве окисляющего агента 11% раствор окиси хрома (CrО3) в серной кислоте H2SO4, причем в композиции консервант с окисляющим агентом находится в соотношении, равном 1:9. Изобретение позволяет повысить эффективность процесса консервации мочи, как источника питьевой воды. 4 табл.

 

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к способу консервации мочи (урины) для последующего использования в качестве регенерируемого источника питьевой воды в системах водообеспечения длительно функционирующих автономных гермозамкнутых космических и наземных обитаемых объектов.

Одним из условий жизнеобеспечения и сохранения работоспособности человека, в том числе и в космическом полете, является наличие достаточного количества доброкачественной питьевой воды. Особое значение приобретает дефицит воды в организме человека, находящегося в условиях космического полета. Воздействие ускорений, вибрации, невесомости, огромный психологический стресс вызывают повышенные скорости выведения воды из организма человека. Чижов С.В., Синяк Ю.Е. 1973.

Создание запасов воды в условиях длительных космических полетов может быть затруднительным из-за весовых ограничений. Одним из источников воды является моча (урина). Ее выделяется от одного человека в среднем 1,2-1,3 литра. Однако при этом моча по своему химическому составу является одним из самых сложных источников воды, поступающих на регенерацию. Моча образуется на стадии ультрафильтрации плазмы крови и является очень сложным по своему составу метаболитом (Altaian P.J., DittnerD.S., 1961).

Как правило, свежая моча имеет слабокислую реакцию, хотя и отмечены колебания рН от 4,5 до 8,4. Такие колебания рН вызваны составом принимаемой пищи. Под действием факторов космического полета количество солей, выводимых с мочой, также может меняться.

Пребывание человека в условиях орбитальных полетов приводит к усиленному выведению из организма таких элементов как кальций, фосфор, магний, калий, натрий (N.M. Samsonov, L.S. Bobe, N.S. Farafonov et al., 2004).

Влагосодержащие продукты жизнедеятельности человека являются благоприятной средой для размножения различного рода микроорганизмов. При пребывании людей в герметичном помещении наблюдается выраженное повышение содержания микробов в воздухе, коррелирующее с увеличением длительности изоляции (Лыков И.Н., 2003).

В связи с тем, что в условиях невесомости сбор отходов жизнедеятельности человека осуществляется путем их транспортирования скоростным потоком атмосферного воздуха пилотируемого объекта, вероятность загрязнения мочи различными микроорганизмами увеличивается. В процессе жизнедеятельности микроорганизмов происходит разложение органических и неорганических компонентов с образованием новых классов соединений. Так при щелочном брожении моча приобретает резко аммиачный запах, обусловленный жизнедеятельностью уробактерий, а также гнилостных бактерий, которые вызывают процесс разложения мочевины урины до аммиака и углекислого газа. Выделившийся аммиак сдвигает рН в щелочную сторону, что приводит к выпадению в осадок солей кальция, магния и т.д. Бродильные процессы могут привести к образованию в моче различных летучих соединений, например, уксусной, масляной кислот и т.д. (Газенко О.Г. и др., 1990; Сычев В.Н. и др, 1999).

В мировой практике известны физические, биологические и химические методы консервации и обеззараживания продуктов жизнедеятельности человека. К физическим методам можно отнести воздействие высоких температур, ультрафиолетовое облучение, обработку ультразвуком, воздействие ионизирующей радиацией, обработку магнитным и электрическими полями (Лыков И.Н., Шестакова Г.А., 2014). Перечисленным физическим методам обеззараживания отходов присущ общий недостаток - отсутствие эффекта после действия. После обработки отходов этими методами случайно попавшие микроорганизмы могут в еще большей степени развиваться и изменять химический состав среды. По-видимому, наиболее оптимальным решением задачи обеззараживания в настоящее время являются химические методы.

При эксплуатации системы регенерации воды из мочи неизбежно ее хранение в сборниках до начала технологического процесса. В этот период моча подвергается разложению, что вызывает необходимость консервации ее с целью:

- снижения общей микробной обсемененности и прекращения жизнедеятельности микроорганизмов, находящихся в моче, также обеззараживания в случае попадания патогенной флоры;

- связывания некоторых компонентов мочи в прочные химические соединения (мочевина, аммиак и т.д.);

- поддержания определенной рН консервируемой мочи.

- предупреждение образования осадка.

В качестве консервантов мочи, подлежащей использованию с целью извлечения из нее воды, предложен ряд химических соединений, обладающих бактерицидными свойствами. К ним относятся кислоты, ионы тяжелых металлов (меди, железа, серебра, кобальта, ртути и др.) и окислители (трехокись хрома, перекись водорода, гипохлорит, хлорноватистый натрий и др. Однако многие из них обладают наряду с положительными и некоторыми отрицательными свойствами. Так, хлорсодержащие препараты в большинстве своем токсичны, имеют резкий запах, коррозируют металлы, выпадают в осадок; при хранении теряют бактерицидную активность.

Борщенко В.В. (1971) с целью консервации мочи в кабине космических кораблей был изучен ряд веществ таких как бензилфенол, бензилхлорфенол, фенилтрихлорацетат, гексахлорофен, резорцин, жидкость СТ-2 и ПНФ. Все эти препараты не коррозируют металлы, не дают осадков и малотоксичны для теплокровных. Но они имеют запах, что в условиях гермообъекта крайне нежелательно.

Рогатиной Л.Н. (1971) было предложено пять рецептур: сернокислая медь и пергидроль, смесь хромового ангидрида и концентрированной серной кислоты, концентрированная серная кислота и пергидроль, паранитрофенол, формалин и едкий калий. В США для консервации урины рекомендована смесь серной кислоты, трехокиси хрома, сульфата меди. Предпочтение отдано трехокиси хрома в связи с тем, что помимо бактерицидных свойств, она в смеси с серной кислотой препятствует образованию осадка, который может вывести из строя систему регенерации воды.

Все перечисленные консерванты оказывали в испытанных дозировках бактерицидное действие на микроорганизмы мочи. Однако конденсат, полученный в испарительной установке при применении в качестве консервантов вышеперечисленных веществ, содержал повышенные количества аммиака.

Известен способ консервации урины с помощью серной кислоты и добавления различных химических реагентов (Putam D.F., Tomas Е.Е. 1969). Однако этот способ не предотвращает выпадения осадка и способствует миграции аммиака в систему регенерации воды.

Известен «Способ регенерации воды из мочи на борту космического летательного аппарата», заключающийся в приеме и консервации мочи путем дозированной подачи консерванта при использовании смывной воды, сепарации мочи от воздуха, извлечении воды путем испарения при атмосферном давлении из нагретой до температуры не выше 60°С мочи при помощи капиллярно-пористых полимерных мембран, сорбционно-каталитической очистке извлеченной воды, соленасыщении ее, обеззараживании и консервировании для использования в качестве питьевой воды, отличающийся тем, что на каждую дозу консерванта при консервации мочи подают две дозы смывной воды, при этом первую дозу смывной воды подают с консервантом, а вторую без консерванта, испарение мочи в процессе дистилляции ведут при циркуляции ее в замкнутом контуре, производя после процесса испарения фильтрование мочи одновременно с сепарацией выделяющегося при нагреве газа, при этом испарение извлеченной из мочи воды с поверхности капиллярно-пористой мембраны производят в цикуляционный замкнутый поток воздуха, образующиеся в этом контуре пары воды с воздухом сепарируют от жидкости по двухступенчатой схеме до и после их конденсации, используя часть конденсата в качестве смывной воды, неконденсированные газы после сорбционной очистки выбрасывают в атмосферу объекта.

Патент РФ на изобретение №2046080, МПК: B64G 01/60 д. публ.27.01.98 г. Наиболее близким к изобретению является «Способ регенерации воды из мочи путем сбора мочи, консервации ее с помощью добавления к свежесобранной моче консерванта, содержащего окисляющие агенты с последующей физико-химической очисткой полученной смеси, отличающийся тем, что в качестве консерванта к моче добавляют водный раствор ортофосфорной кислоты (Н3РO4), содержащий окисляющие агенты до рН от 3 до 5, причем консервантом являются водные растворы следующего состава: 44,3% Н3РО4 и 11% окиси хрома (CrO3), или 37% Н3РО4 и 13% бихромата калия (K2Сr2O7), или 37,5% Н3РO4 и 2,5% калия марганцовокислого (KMnO4); очистку содержащей консервант мочи осуществляют путем помещения полученной смеси в поток воздуха низкотемпературного испарителя при температуре +60°С и сбора целевого продукта в виде конденсата.

Патент РФ на изобретение №2659201, МПК: G01N 33/48, д. публ. 28.06.2018 г. Однако этот способ требует большого количества опасных реактивов.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности процесса консервации мочи, как источника питьевой воды, путем использования консервирующей композиции, содержащей 0,5% раствор плюмбагина в трихлоруксусной кислоте С2 HCl3O2, а в качестве окисляющего агента 11% раствор окиси хрома (CrО3), в серной кислоте H2SO4.

При этом раствор плюмбагина, который является вытяжкой из растений, то есть натуральным компонентом, обладает значительным антибактериальным действием в отношении грамположительных бактерий, подавляя, например, стафилококки, стрептококки и пневмококки.

Плюмбагин содержится в растениях Plumbago europea, Р.(свинцовка) и в Drosera rotundifolia.

Достижение указанного результата обеспечивается за счет того, что Способ консервации мочи, как источника питьевой воды, осуществляют путем сбора мочи и консервации ее с помощью добавления к свежесобранной моче консервирующей композиции, содержащего окисляющие агенты, в том числе 11% раствор окисла хрома CrО3 в кислоте с последующей физико-химической очисткой полученной смеси. При этом к моче добавляют консервирующую композицию в соотношении, равном 200:1, а сама консервирующая композиция в качестве консерванта содержит 0,5% раствор плюмбагина в трихлоруксусной кислоте С2 HCl3O2, а в качестве окисляющего агента 11% раствор окиси хрома (CrO3), в серной кислоте H2SO4. Причем в композиции консервант с окисляющим агентом находится в соотношении, равном 1:9.

Исследования эффективности консервации мочи указанными консервантами показали, что 11% раствор хромового ангидрида в серной кислоте (РХАСК) обеспечивает консервацию мочи по микробиологическим показателям только в течение 15 суток (табл. 2). После 15 суточного хранения из урины, консервированной (РХАСК), высеваются плесневые грибы. При более длительном хранении рост наблюдался уже на поверхности мочи. При консервации мочи консервирующей композицией 5% раствора плюмбагина в трихлоруксусной кислоте (ПТХУ) и (РХАСК) микроорганизмы из мочи не высевались.

По своим химическим и бактериологическим показателям моча, законсервированная композицией с антимикробным составом (ПТХУ + РХАСК) в соотношении 1:9), соответствовала предъявляемым требованиям в течение всего срока ее хранения (табл. 3).

Исследования показали, что в течение всего срока хранения консервированной мочи в ней не наблюдалось выпадение осадка. Вода, регенерированная из мочи (конденсат) в различные сроки ее хранения также имела стабильные удовлетворительные бактериологические и химические показатели (табл. 4).

Таким образом, получена и исследована консервирующая композиция с антимикробным составом, включающая раствор плюмбагина в трихлоруксусной кислоте и раствор хромового ангидрида в серной кислоте в соотношении 1:9, обеспечивающая консервирующую композицию эффективную консервацию мочи в течение 360 суточного хранения без выпадения осадка при дозировке консервирующей композиции 5 и 10 мл на литр мочи, то есть 1 к 200 или 1 к 100. Поскольку результаты исследование при дозировке консервирующей композиции 5 и 10 мл на литр мочи идентичны, оптимальной принята дозировка 5 мл на литр мочи, то есть принято соотношение мочи к консервирующей композиции 200:1. Это позволяет использовать меньшее количество консервирующей композиции. Следовательно применение предложенной технологии позволяет повысить эффективность процесса консервации мочи, как источника питьевой воды.

Способ консервации мочи, как источника питьевой воды путем сбора мочи, консервации ее с помощью добавления к свежесобранной моче консерванта, содержащего окисляющие агенты, в том числе 11% раствор окисла хрома CrО3 в кислоте с последующей физико-химической очисткой полученной смеси, отличающийся тем, что к моче добавляют консервирующую композицию в соотношении, равном 200:1, при этом композиция в качестве консерванта содержит 0,5% раствор плюмбагина в трихлоруксусной кислоте С2 HCl3O2, а в качестве окисляющего агента 11% раствор окиси хрома (CrО3) в серной кислоте H2SO4, причем в композиции консервант с окисляющим агентом находится в соотношении, равном 1:9.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области медицины, в частности, к оториноларингологии, патологической анатомии. Для прогнозирования рецидива холестеатомы среднего уха у детей, перенесших санирующие операции на среднем ухе по поводу хронического гнойного среднего отита с холестеатомой, исследуют наличие нейтрофильных лейкоцитов в гистологическом интраоперационном материале.
Изобретение относится к области медицины, в частности, к оториноларингологии, патологической анатомии. Для прогнозирования рецидива холестеатомы среднего уха у детей, перенесших санирующие операции на среднем ухе по поводу хронического гнойного среднего отита с холестеатомой, исследуют наличие нейтрофильных лейкоцитов в гистологическом интраоперационном материале.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к устройству и способу анализа упругости воспринимающей поверхности на различных линейных участках. Устройство содержит держатель и конструкцию из трех или более элементов взаимодействия с поверхностью.

Изобретение относится к медицине, а именно к лабораторной диагностике, и может быть использовано для определения концентрации противовирусных препаратов в биоматериалах лабораторных животных. Проводят подготовку и анализ биоматериала из органов или тканей лабораторных животных, получавших указанные противовирусные препараты, с использованием приборного анализатора.

Изобретение относится к медицине, а именно к патологической анатомии, и раскрывает способ морфологической диагностики гестационной зрелости миокарда недоношенных новорожденных, родившихся в сроке гестации 22-27 недель. Сущность способа заключается в том, что в миокарде левого желудочка недоношенных новорожденных определяют индекс экспрессии сердечного тропонина Т, и при его значении в пределах от 0,93 до 1,62 условных единиц структура миокарда соответствует 22-24 неделям гестации, а при значении в пределах от 1,63 до 1,71 условных единиц - 25-27 неделям гестации.
Изобретение относится к медицине и касается способа прогнозирования развития новообразований толстой кишки у пациентов с гастроэнтерологическими патологиями, характеризующегося тем, что исследуют состояние пристеночного муцина слизистой толстой кишки путем верификации индикаторных микроорганизмов, а именно бактерий рода бифидобактерий, энтеробактерий, стафилококков, клостридий и грибов рода кандида, и при обнаружении замещения бифидобактерий энтеробактериями в концентрации 106 КОЕ/г биоптата и более в пристеночном муцине слизистой толстой кишки прогнозируют высокий риск онкотрансформации, при выявлении повышенного содержания бифидобактерий в концентрации 108 КОЕ/г биоптата и выше с одновременным присутствием стафилококков в концентрации 104 КОЕ/г биоптата и более прогнозируют высокий риск полипоза, при выявлении замещения бифидобактерий энтеробактериями, клостридиями и кандидами в концентрации 104 КОЕ/г биоптата и выше прогнозируют высокий риск развития воспалительной реакции слизистой толстой кишки.

Изобретение относится к области интерферометрии фазовых динамических объектов. Способ определения частоты и амплитуды модуляции фазы волнового фронта, создаваемого колебаниями мембраны клетки, включает разделение излучения когерентного источника на два пучка, один из которых проходит через исследуемый объект и отображается на регистраторе, а второй проходит по опорному каналу и также попадает на регистратор, где оба пучка интерферируют, и по изменению интерференционной картины судят об изменениях фазы волнового фронта.

Изобретение относится к области интерферометрии фазовых динамических объектов. Способ определения частоты и амплитуды модуляции фазы волнового фронта, создаваемого колебаниями мембраны клетки, включает разделение излучения когерентного источника на два пучка, один из которых проходит через исследуемый объект и отображается на регистраторе, а второй проходит по опорному каналу и также попадает на регистратор, где оба пучка интерферируют, и по изменению интерференционной картины судят об изменениях фазы волнового фронта.

Группа изобретений относится к области отбору и получения антител. Способ определения пригодности раствора антитела для включения в фармацевтическую композицию включает установление верхнего предела вязкости; расчет, исходя из информации о первичной структуре структурной информации об антителе в растворе, общего заряда и зарядовой асимметрии.

Изобретение относится к биологии, экологии, медицине. Способ подготовки пробы для газохроматографического определения хлорорганических соединений в биоматериале включает отбор биоматериала, в качестве которого используют биологические жидкости или придатки кожи, из которых получают измельченные гомогенизированные образцы, увлажненные бидистиллированной водой до влажности не менее 80% и двукратно криоденатурированные, отбирают пробу образца в количестве, достаточном для получения не более 0,5 г сухого липофильного экстракта, при этом в навеску пробы образца, которую принимают за 5 частей по массе, вносят 3 см3 1%-ного раствора бикарбоната натрия, и после интенсивного встряхивания добавляют экстрагент, в качестве которого используют смесь трихлорметан : метиловый спирт : гексан, причем на 5 частей навески пробы образца в г берут 6 частей трихлорметана в см3, 3 части метилового спирта в см3 и 5 частей n-гексана в см3, интенсивно встряхивают 5 минут и проводят экстракцию в течение 25 мин, липофильный экстракт хлорорганического соединения отстаивают до разделения фаз, после чего водно-спиртовой слой удаляют, а экстракт фильтруют через безводный сульфат натрия, выпаривают и затем очищают концентрированной серной кислотой.
Изобретение относится к области медицины, в частности к акушерству, и предназначено для прогнозирования угрозы прерывания беременности ранних сроков при обострении цитомегаловирусной инфекции. В сыворотке крови флюорометрическим методом определяют α-токоферол, методом капиллярной газожидкостной хроматографии определяют содержание эйкозапентаеновой (ЭПК) и докозагексаеновой (ДГК) жирных кислот.
Наверх