RU2312705C1 - Biocidal polymeric sorbent for disinfecting aqueous media - Google Patents
Biocidal polymeric sorbent for disinfecting aqueous media Download PDFInfo
- Publication number
- RU2312705C1 RU2312705C1 RU2006124874/15A RU2006124874A RU2312705C1 RU 2312705 C1 RU2312705 C1 RU 2312705C1 RU 2006124874/15 A RU2006124874/15 A RU 2006124874/15A RU 2006124874 A RU2006124874 A RU 2006124874A RU 2312705 C1 RU2312705 C1 RU 2312705C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sorbent
- biocidal
- theotropin
- aqueous media
- ion
- Prior art date
Links
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 title abstract description 14
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 title abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 16
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 claims abstract description 8
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 claims description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 2
- SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N dodecane Chemical compound CCCCCCCCCCCC SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 claims 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 abstract description 2
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 abstract description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 2
- 150000002391 heterocyclic compounds Chemical class 0.000 abstract description 2
- YHNNUDUEGSHVGJ-UHFFFAOYSA-N 1,3,6,8-tetraazatricyclo[4,4,1,1(3,8)]dodecane Chemical compound C1N(C2)CCN3CN2CCN1C3 YHNNUDUEGSHVGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 13
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 10
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 10
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 6
- 230000003253 viricidal effect Effects 0.000 description 6
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 241000193738 Bacillus anthracis Species 0.000 description 5
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 5
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000003330 sporicidal effect Effects 0.000 description 5
- 239000002676 xenobiotic agent Substances 0.000 description 5
- MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 1,2-Divinylbenzene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1C=C MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 4
- 230000000855 fungicidal effect Effects 0.000 description 4
- 238000003918 potentiometric titration Methods 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 208000035473 Communicable disease Diseases 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 description 3
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 3
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N 7H-purine Chemical compound N1=CNC2=NC=NC2=C1 KDCGOANMDULRCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 2
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000000645 desinfectant Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 231100000676 disease causative agent Toxicity 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 2
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 2
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 231100000636 lethal dose Toxicity 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 235000013372 meat Nutrition 0.000 description 2
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- -1 silver ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000003307 slaughter Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 210000002784 stomach Anatomy 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 230000003612 virological effect Effects 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000003508 Botulism Diseases 0.000 description 1
- 206010069747 Burkholderia mallei infection Diseases 0.000 description 1
- 241000192125 Firmicutes Species 0.000 description 1
- 230000005526 G1 to G0 transition Effects 0.000 description 1
- 201000003641 Glanders Diseases 0.000 description 1
- 206010053759 Growth retardation Diseases 0.000 description 1
- 206010061192 Haemorrhagic fever Diseases 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 241001430197 Mollicutes Species 0.000 description 1
- 206010035148 Plague Diseases 0.000 description 1
- CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N Pyrimidine Chemical compound C1=CN=CN=C1 CZPWVGJYEJSRLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000034784 Tularaemia Diseases 0.000 description 1
- 241000700647 Variola virus Species 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 241000607479 Yersinia pestis Species 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 239000003899 bactericide agent Substances 0.000 description 1
- 239000003139 biocide Substances 0.000 description 1
- 239000003124 biologic agent Substances 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 206010014599 encephalitis Diseases 0.000 description 1
- 208000028104 epidemic louse-borne typhus Diseases 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000002538 fungal effect Effects 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052631 glauconite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000009036 growth inhibition Effects 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 231100000171 higher toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 206010022000 influenza Diseases 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 235000013622 meat product Nutrition 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 210000004400 mucous membrane Anatomy 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 1
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 1
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 1
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 1
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 229940100890 silver compound Drugs 0.000 description 1
- 150000003379 silver compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000001647 sporostatic effect Effects 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 230000002110 toxicologic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000759 toxicological effect Toxicity 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 206010061393 typhus Diseases 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 1
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области разработки сорбционных материалов для очистки и обеззараживания воды и водных сред, в том числе биологических жидкостей организма.The invention relates to the field of development of sorption materials for the purification and disinfection of water and aqueous media, including biological body fluids.
Потребность в таких разработках связана с возросшей необходимостью борьбы с возбудителями опасных инфекционных болезней, в особенности в связи с вероятностью их использования в террористических целях.The need for such developments is associated with the increased need to combat pathogens of dangerous infectious diseases, especially in connection with the likelihood of their use for terrorist purposes.
К группе возбудителей опасных инфекционных болезней, вероятность использования которых в террористических целях велика (1-я группа опасности), относится сравнительно большое число биологических агентов как вирусной, так и бактериальной природы. В первую очередь, к их числу относят возбудителей сибирской язвы, туляремии, чумы, ботулизма, натуральной оспы, геморрагических лихорадок, гриппа, сапа, сыпного тифа и венесуэльского энцефалита. Проблема очистки и обеззараживания воды и водных сред от данных агентов в этой связи приобретает особое значение.The group of causative agents of dangerous infectious diseases, the likelihood of using them for terrorist purposes is high (danger group 1), includes a relatively large number of biological agents of both viral and bacterial nature. First of all, they include causative agents of anthrax, tularemia, plague, botulism, smallpox, hemorrhagic fevers, influenza, glanders, typhus and Venezuelan encephalitis. The problem of cleaning and disinfecting water and aqueous media from these agents in this regard is of particular importance.
Одним из наиболее безвредных для человека и животных способов обеззараживания воды является ее пропускание (фильтрация) через колонку с биоцидным сорбентом, то есть сорбентом, обладающим бактерицидными, спороцидными, вирулицидными и фунгицидными свойствами. При таком способе контакт микроорганизмов, находящихся в воде, с дезинфицирующим агентом происходит на поверхности неподвижной фазы, а сам агент не растворяется в водной среде. Так как дезинфектанты представляют собой химически активные и далеко не безвредные для организма вещества, переход на сорбционные методы обеззараживания является более предпочтительным.One of the most harmless methods for water disinfection for humans and animals is its passage (filtration) through a column with a biocidal sorbent, that is, a sorbent with bactericidal, sporocidal, virucidal and fungicidal properties. With this method, the contact of microorganisms in water with a disinfecting agent occurs on the surface of the stationary phase, and the agent itself does not dissolve in the aqueous medium. Since disinfectants are chemically active and far from harmless to the body substances, the transition to sorption methods of disinfection is more preferable.
Большинство существующих в настоящее время биоцидных сорбционных материалов получают в основном путем модифицирования органических или неорганических сорбентов серебром, реже йодом.Most of the currently existing biocidal sorption materials are obtained mainly by modifying organic or inorganic sorbents with silver, less often iodine.
Например, известен бактерицидный сорбент (патент RU 2221641, B01J 20/26, B01J 20/20, C02F 1/50, 20/01/2004), используемый в безнапорных и напорных фильтрах для обеззараживания и очистки воды из водопровода и пресноводных источников. В качестве основы (подложки) сорбента используется углеродсодержащий материал, в качестве бактерицидной добавки - иодсодержащий и серебросодержащий ионнообменные компоненты. Известно (RU 2172720, C02F 1/50, 27.08.2001) использование для обеззараживания воды композиционных материалов, содержащих в различных сочетаниях равномерно распределенные гранулы йодсодержащей анионообменной смолы, гранулированного активированного угля, катионообменной смолы и анионообменной смолы с серебросодержащим сорбентом между амфотерными волокнами. Описана композиция (RU 2191163, C02F 1/50, C02F 1/28, 20.10.2002), предназначенная преимущественно для дезинфекционной обработки природных и сточных вод, питьевой воды из открытых пресных водоемов (рек, озер), подземных источников (артезианского водозабора) и хозяйственно-питьевого водоснабжения. Композиция содержит в качестве биоцидной добавки серебросодержащий препарат, включающий или раствор йода, или перекиси водорода, или перманганата калия, а в качестве сорбента - глауконит или активированный уголь.For example, a bactericidal sorbent is known (patent RU 2221641, B01J 20/26, B01J 20/20, C02F 1/50, 20/01/2004) used in pressureless and pressure filters for disinfection and purification of water from a water supply and freshwater sources. A carbon-containing material is used as the basis (substrate) of the sorbent, and iodine-containing and silver-containing ion-exchange components are used as a bactericidal additive. It is known (RU 2172720, C02F 1/50, 08/27/2001) the use of composite materials for water disinfection containing uniformly distributed granules of iodine-containing anion-exchange resin, granular activated carbon, cation-exchange resin and anion-exchange resin with a silver-containing sorbent between amphoteric fibers in various combinations. The composition is described (RU 2191163, C02F 1/50, C02F 1/28, 10.20.2002), intended primarily for the disinfection of natural and waste water, drinking water from open fresh water bodies (rivers, lakes), underground sources (artesian water intake) and drinking water supply. The composition contains a silver-containing preparation as a biocidal additive, including either a solution of iodine, or hydrogen peroxide, or potassium permanganate, and glauconite or activated carbon as a sorbent.
В таких материалах серебро (или йод) находится на поверхности сорбента либо в виде изолированных ионов, либо в виде комплексных соединений с органическими молекулами. Однако серебро- и йодсодержащие вещества ограничены в диапазоне своего применения только бактерицидными и в значительно меньшей степени - вирулицидными свойствами, и их действие не распространяется на биологически активные вещества грибковых и споровых форм.In such materials, silver (or iodine) is located on the surface of the sorbent either in the form of isolated ions or in the form of complex compounds with organic molecules. However, silver and iodine-containing substances are limited in their application range to only bactericidal and to a much lesser extent virucidal properties, and their effect does not apply to biologically active substances of fungal and spore forms.
Кроме того, известно, что вода, содержащая ионы серебра, оказывает токсикологическое воздействие на организм человека, так как по степени вредного воздействия на высшие организмы серебро относится ко 2-му классу опасности, то есть к высокоопасным веществам согласно ГОСТ 12.1.007-76. Это означает, что средняя смертельная доза при введении в желудок находится в пределах 15-150 мг/кг. Согласно санитарным нормам ПДК серебра в питьевой воде составляет 0,05 мг/л, что сопоставимо с такими токсичными веществами, как свинец (ПДК 0,03 мг/л). Кроме того, серебро может накапливаться в организме.In addition, it is known that water containing silver ions has a toxicological effect on the human body, since silver belongs to the 2nd hazard class, that is, to highly hazardous substances according to GOST 12.1.007-76 by the degree of harmful effects on higher organisms. This means that the average lethal dose when introduced into the stomach is in the range of 15-150 mg / kg. According to sanitary standards, the maximum concentration of silver in drinking water is 0.05 mg / l, which is comparable to toxic substances such as lead (maximum concentration of 0.03 mg / l). In addition, silver can accumulate in the body.
Наиболее близким к заявляемому сорбенту является сорбционный материал с бактерицидными свойствами на основе оксида алюминия (RU 2254163, B01J 20/08, 20/02, 20/06, 20.06.2005). Сорбционный материал представляет собой матрицу окиси алюминия с мезо- и макропористой структурой, поверхность которой модифицирована комплексом серебра с поливинилпирролидоном.Closest to the claimed sorbent is a sorption material with bactericidal properties based on aluminum oxide (RU 2254163, B01J 20/08, 20/02, 20/06, 06/20/2005). The sorption material is an alumina matrix with a meso- and macroporous structure, the surface of which is modified by a complex of silver with polyvinylpyrrolidone.
Недостатками данного сорбционного материала являются низкая вирулицидность и полное отсутствие спороцидных и фунгицидных свойств, что характерно для соединений серебра, использующихся в качестве бактерицидов, и повышенная токсичность, возникающая в водной среде при ее пропускании (фильтрации) через сорбент вследствие того, что на поверхности сорбента находится легкодесорбирующийся комплекс серебра. Недостатком является также использование в качестве подложки сорбента оксида алюминия, обладающего низкой адсорбционной селективностью по отношению к большинству приоритетных ксенобиотиков.The disadvantages of this sorption material are low virucidal and the complete absence of sporocidal and fungicidal properties, which is typical for silver compounds used as bactericides, and increased toxicity that occurs in the aqueous medium when it is passed (filtered) through the sorbent due to the fact that it is on the surface of the sorbent highly desorbable silver complex. A disadvantage is the use of alumina as a sorbent substrate, which has low adsorption selectivity with respect to most priority xenobiotics.
Задачей изобретения является создание биоцидного сорбента, обладающего полным набором бактерицидных, вирулицидных, спороцидных и фунгицидных свойств и безвредного для высших организмов, предназначенного для обеззараживания водных сред, в том числе биологических, путем их пропускания (фильтрации) через сорбент. Подложка сорбента должна обладать свойствами повышенной селективности по отношению к основным группам ксенобиотиков и метаболитов экзо- и эндогенного происхождения. В процессе фильтрации не должно наблюдаться вымывания биологически активного компонента в водную среду.The objective of the invention is the creation of a biocidal sorbent with a complete set of bactericidal, virucidal, sporocidal and fungicidal properties and harmless to higher organisms, designed to disinfect aqueous media, including biological ones, by passing them (filtering) through the sorbent. The sorbent substrate should have the properties of increased selectivity with respect to the main groups of xenobiotics and metabolites of exo- and endogenous origin. During the filtration process, leaching of the biologically active component into the aquatic environment should not be observed.
Решение поставленной задачи достигается предлагаемым биологически активным сорбентом, включающим подложку из пористого сорбционного материала, на которую нанесен модифицирующий биологически активный компонент, в котором подложка из пористого сорбционного материала представляет собой ионообменный полимерный материал с развитой поверхностью, и который в качестве биологически активного компонента содержит гетероциклическое соединение каркасного типа теотропин - 1,3,6,8-тетраазатрицикло[4.4.1.13,8]додекан (тетраметилендиэтилентетрамин), обладающее биоцидными свойствами широкого спектра действия и безвредное для высших организмов, в количестве 1,5-4 ммоль на 1 г ионообменного полимерного материала.The solution of this problem is achieved by the proposed biologically active sorbent, including a substrate of porous sorption material, on which a modifying biologically active component is deposited, in which the substrate of porous sorption material is an ion-exchange polymer material with a developed surface, and which contains a heterocyclic compound as a biologically active component frame type theotropin - 1,3,6,8-tetraazatricyclo [4.4.1.1 3,8 ] dodecane (tetramethylene diethylenetetramine), possessing biocidal properties of a wide spectrum of activity and harmless to higher organisms, in the amount of 1.5-4 mmol per 1 g of ion-exchange polymer material.
Предлагаемый сорбент в качестве ионообменного полимерного материала может содержать катионообменный гранульный или нетканый материал.The proposed sorbent as an ion-exchange polymer material may contain cation-exchange granular or non-woven material.
Выбор действующего начала для предлагаемого сорбента был обусловлен требованием полного набора биоцидных свойств и отсутствием токсичности. Таким требованиям отвечает теотропин, так как известно, что теотропин обладает широким спектром вирусоцидного и бактерицидного действия в отношении грамотрицательных, грамположителных бактерий, включая споровые формы и микоплазмы. Дезинфицирующая активность теотропина обусловлена его способностью проникать в бактериальные клетки и вирусы, взаимодействовать с аминогруппами пуриновых и пиримидиновых оснований нуклеиновых кислот, блокируя их матрично-генетическую функцию.The choice of the active principle for the proposed sorbent was due to the requirement of a complete set of biocidal properties and the absence of toxicity. Theotropin meets these requirements, since theotropin is known to have a wide spectrum of virucidal and bactericidal action against gram-negative, gram-positive bacteria, including spore forms and mycoplasmas. The disinfecting activity of theotropin is due to its ability to penetrate bacterial cells and viruses, interact with the amino groups of purine and pyrimidine bases of nucleic acids, blocking their matrix genetic function.
По степени вредного воздействия на высшие организмы теотропин относится к 4-му классу опасности, то есть малоопасным веществам согласно ГОСТ 12.1.007-76. Это означает, что средняя смертельная доза при введении в желудок должна составлять более 5000 мг/кг, что в 30-300 раз больше, чем для серебра. Препарат не обладает кумулятивным и кожно-резорбтивным свойствами. В рекомендуемых для применения концентрациях не вызывает раздражения кожи и слизистых оболочек глаз (Временное наставление по применению теотропина для дезинфекции в ветеринарии. №13-7-2/1227 от 07 мая 1998 г. Министерство сельского хозяйства РФ. Главное управление ветеринарии).By the degree of harmful effects on higher organisms, theotropin belongs to the 4th hazard class, that is, low-hazard substances according to GOST 12.1.007-76. This means that the average lethal dose when introduced into the stomach should be more than 5000 mg / kg, which is 30-300 times more than for silver. The drug does not have cumulative and skin-resorptive properties. At recommended concentrations for use, it does not irritate the skin and mucous membranes of the eyes (Temporary instruction on the use of theotropin for disinfection in veterinary medicine. No. 13-7-2 / 1227 of May 7, 1998, the Ministry of Agriculture of the Russian Federation. General Directorate of Veterinary Medicine).
Теотропин используется в агропромышленной сфере для дезинфекции объектов санитарного надзора (производственных, бытовых и вспомогательных помещений, оборудования, посуды, инструментов, приборов и пр.) в животноводческих и птицеводческих хозяйствах, на предприятиях мясной промышленности, убойных цехах птицефабрик, санитарно-убойных пунктах, на автомобильном транспорте, используемом для перевозки мяса и мясопродуктов, а также для вынужденной дезинфекции названных объектов при инфекционных болезнях бактериальной и вирусной этиологии, при споровых инфекциях (RU 2123337, А61К 31/645, A61L 2/16, A61L 2/18, 20.12.1998).Theotropin is used in the agricultural sector for the disinfection of sanitary surveillance facilities (production, domestic and auxiliary facilities, equipment, utensils, tools, instruments, etc.) in livestock and poultry farms, in meat industry enterprises, slaughter houses of poultry farms, sanitary slaughter centers, at road transport used for transportation of meat and meat products, as well as for the forced disinfection of these objects in infectious diseases of bacterial and viral etiology, for spore infections (RU 2123337, A61K 31/645, A61L 2/16, A61L 2/18, 12/20/1998).
Выбор сорбционного материала для подложки определялся химическими свойствами теотропина и поставленной задачей. Проведенные нами экспериментальные исследования показали, что неорганические сорбенты, например оксид алюминия, углеродминеральные сорбенты и активированный уголь, не способны сорбировать и прочно удерживать достаточное количество теотропина для обеспечения высокой эффективности процесса обеззараживания водных сред. Кроме того, указанные сорбенты характеризуются низкой адсорбционной селективностью по отношению к большинству приоритетных ксенобиотиков. При исследовании полимерных анионитов было установлено, что молекулы теотропина образуют с функциональными ионообменными группами полимера сильные связи полярной и/или донорно-акцепторной природы и не переходят в жидкую фазу в процессе пропускания водных сред через сорбент. В полимерном сорбционном материале легко регулируется размер пор и величина их удельной поверхности. Полимерная подложка обладает свойствами повышенной селективности по отношению к основным группам ксенобиотиков.The choice of sorption material for the substrate was determined by the chemical properties of theotropin and the task. Our experimental studies have shown that inorganic sorbents, such as alumina, carbon mineral sorbents and activated carbon, are not able to sorb and firmly hold a sufficient amount of theotropin to ensure high efficiency of the process of disinfection of aqueous media. In addition, these sorbents are characterized by low adsorption selectivity with respect to most priority xenobiotics. In the study of polymer anion exchangers, it was found that theotropin molecules form strong bonds of a polar and / or donor-acceptor nature with the functional ion-exchange groups of the polymer and do not transfer to the liquid phase during the passage of aqueous media through the sorbent. In the polymer sorption material, the pore size and their specific surface area are easily controlled. The polymer substrate has the properties of increased selectivity with respect to the main groups of xenobiotics.
При обеззараживании водных сред, загрязненных примесями металлов, предпочтительнее использовать в качестве сорбционной подложки катиониты.When disinfecting aqueous media contaminated with metal impurities, it is preferable to use cation exchangers as a sorption substrate.
Предлагаемый биоцидный сорбент получают следующим образом.The proposed biocidal sorbent is prepared as follows.
Полимерный анионит выдерживают в течение одной недели в водном растворе теотропина с исходной концентрацией 10 мг/мл. После этого разделяют на фильтре Шотта жидкую и твердую фазы. В жидкой фазе определяют оставшуюся концентрацию теотропина методом потенциометрического титрования. Твердую фазу промывают на фильтре Шотта дистиллированной водой, содержание теотропина в промывной воде контролируют потенциометрическим титрованием (анализируют по показателю рН). Промывку прекращают после того, как теотропин на выходе из фильтра не регистрируется.The polymer anion exchange resin is incubated for one week in an aqueous solution of theotropin with an initial concentration of 10 mg / ml. After that, the liquid and solid phases are separated on a Schott filter. In the liquid phase, the remaining concentration of theotropin is determined by potentiometric titration. The solid phase is washed on a Schott filter with distilled water, theotropin content in the wash water is controlled by potentiometric titration (analyzed by pH). Washing is stopped after theotropin is not detected at the outlet of the filter.
Затем полученный сорбент промывают ацетоном и сушат на воздухе. Содержание теотропина в твердой фазе определяют гравиметрическим методом по привесу, с учетом процента влажности в полимере.Then the resulting sorbent is washed with acetone and dried in air. The content of theotropin in the solid phase is determined by gravimetric weight gain, taking into account the percentage of moisture in the polymer.
Изобретение иллюстрируется примерами и таблицами.The invention is illustrated by examples and tables.
Пример 1. Навеску воздушно-сухого сульфокатионита в Н+-форме (на основе сополимера стирола и дивинилбензола гелевой структуры) 0,460 г помещают в плоскодонную колбу объемом 150 мл, вносят 50 мл водного раствора теотропина (М=168) с исходной концентрацией 10 мг/мл и выдерживают в течение одной недели. После этого содержимое колбы разделяют на фильтре Шотта на жидкую и твердую фазы. В жидкой фазе определяют оставшуюся концентрацию теотропина методом потенциометрического титрования. Твердую фазу промывают на фильтре Шотта дистиллированной водой до полного исчезновения следов теотропина на выходе из фильтра, затем пятью мл ацетона и сушат на воздухе. Содержание теотропина в твердой фазе определяют гравиметрическим методом. Экспериментальный привес - 0,65 г на 1 г сухого катионита; нанесено теотропина - 3,87 ммоль/г (сухого катионита).Example 1. A portion of air-dry sulfocationionite in the H + form (based on a copolymer of styrene and divinylbenzene gel structure) 0.460 g is placed in a flat-bottomed flask with a volume of 150 ml, 50 ml of an aqueous solution of theotropin (M = 168) with an initial concentration of 10 mg / ml and incubated for one week. After that, the contents of the flask are separated on a Schott filter into liquid and solid phases. In the liquid phase, the remaining concentration of theotropin is determined by potentiometric titration. The solid phase is washed on a Schott filter with distilled water until the traces of theotropin completely disappear at the outlet of the filter, then with five ml of acetone and dried in air. The content of theotropin in the solid phase is determined by the gravimetric method. Experimental gain - 0.65 g per 1 g of dry cation exchanger; deposited theotropin - 3.87 mmol / g (dry cation exchanger).
Пример 2. Навеску воздушно-сухого карбоксильного катионита в Н+-форме (на основе сополимера акрилонитрила и дивинилбензола гелевой структуры) 0,456 г помещают в плоскодонную колбу объемом 150 мл, вносят 50 мл водного раствора теотропина с исходной концентрацией 10 мг/мл и выдерживают в течение одной недели. После этого содержимое колбы разделяют на фильтре Шотта на жидкую и твердую фазы. В жидкой фазе определяют оставшуюся концентрацию теотропина методом потенциометрического титрования. Твердую фазу промывают на фильтре Шотта дистиллированной водой (до достижения отсутствия теотропина на выходе из фильтра), затем пятью мл ацетона и сушат на воздухе. Содержание теотропина в твердой фазе определяют гравиметрическим методом. Экспериментальный привес 0,52 г/г сухого катионита, нанесено теотропина 3,10 ммоль/г сухого катионита.Example 2. A portion of an air-dry carboxylic cation exchanger in the H + form (based on a copolymer of acrylonitrile and divinylbenzene gel structure) 0.456 g is placed in a 150 ml flat-bottomed flask, 50 ml of anotropin aqueous solution with an initial concentration of 10 mg / ml are introduced and kept in for one week. After that, the contents of the flask are separated on a Schott filter into liquid and solid phases. In the liquid phase, the remaining concentration of theotropin is determined by potentiometric titration. The solid phase is washed on a Schott filter with distilled water (until theotropin is removed from the filter), then with five ml of acetone and dried in air. The content of theotropin in the solid phase is determined by the gravimetric method. An experimental gain of 0.52 g / g dry cation exchanger, theotropin 3.10 mmol / g dry cation exchanger was applied.
Аналогичным образом были синтезированы остальные образцы биоцидных полимерных сорбентов, условия синтеза которых и количество нанесенного биоцида приведены в таблице 1.Similarly, the remaining samples of biocidal polymer sorbents were synthesized, the synthesis conditions of which and the amount of applied biocide are shown in table 1.
Для проверки прочности связывания теотропина в предлагаемом биоцидном сорбенте - отсутствия его вымывания водной средой в динамическом режиме - образцы полученных сорбентов помещали в колонку и пропускали через сорбент дистиллированную воду и водные растворы с различным значением рН. Экспериментально (время контакта 3 суток) было показано, что теотропин практически не вымывается в кислой и в нейтральной средах. Из зависимости количества вымытого теотропина от концентрации гидроксида натрия в растворе (0,01-0,1 н.) следует, что вымывание теотропина начинается только при рН 12.To check the binding strength of theotropin in the proposed biocidal sorbent — the absence of dynamic washing of the aqueous medium — samples of the obtained sorbents were placed in a column and distilled water and aqueous solutions with different pH values were passed through the sorbent. Experimentally (contact time 3 days) it was shown that theotropin is practically not washed out in acidic and neutral environments. From the dependence of the amount of washed theotropin on the concentration of sodium hydroxide in solution (0.01-0.1 N), it follows that leaching of theotropin begins only at pH 12.
Из таблицы 1 видно, что количество нанесенного теотропина, отнесенное к весу анионитной подложки, зависит от условий синтеза: времени зарядки полимерного сорбента и концентрации теотропина в используемом для зарядки растворе. Из общих соображений ясно, что степень эффективности биоцидного действия будет тем выше, чем больше биоцидного компонента нанесено на подложку. Таким образом, появляется возможность оптимизировать условия синтеза с целью регулирования биоцидных свойств сорбента.From table 1 it can be seen that the amount of theotropin deposited, referred to the weight of the anionite substrate, depends on the synthesis conditions: the charging time of the polymer sorbent and the concentration of theotropin in the solution used for charging. From general considerations, it is clear that the degree of effectiveness of the biocidal action will be the higher, the more the biocidal component is deposited on the substrate. Thus, it becomes possible to optimize the synthesis conditions in order to regulate the biocidal properties of the sorbent.
С целью оценки биоцидных свойств синтезированных сорбентов была изучена антимикробная активность нескольких образцов, а именно образцов, соответствующих примерам 1 (шифр СБТ-3), 2 (шифр СБТ 4), 7 (шифр СБТ 2) и 9 (шифр СБТ 1).In order to assess the biocidal properties of the synthesized sorbents, the antimicrobial activity of several samples was studied, namely, the samples corresponding to examples 1 (code SBT-3), 2 (code SBT 4), 7 (code SBT 2) and 9 (code SBT 1).
Были оценены бактерицидное, споростатическое и спороцидное действие этих образцов в отношении грамположительных и грамотрицательных микроорганизмов, а именно в отношении к стандартной тест-культуре Е. coli (кишечная палочка), а также к S. aureus (золотистый стафилококк) и к В. anthracis (сибирская язва) с помощью обычного луночного метода. Исследовалось подавление роста биоматериала вокруг проб сорбента круглой формы с радиусом Rпроб, помещенных на поверхность чашки Петри, на которой находился штамм культуры. Экспериментальные данные представлены в таблице 2 и на чертеже, содержащем фотоснимки чашек Петри: а), б), в) и схематическое изображение одной пробы: г). Измерялся радиус наблюдаемой зоны подавления роста Rзоны=Rобщ-Rпроб, где Rобщ - общий радиус наблюдаемого пятна подавления (см. схему г) на чертеже). На фотоснимке а) показана чашка Петри с культурой кишечной палочки, на фотоснимке б) - чашка Петри с культурой сибирской язвы. В скобках рядом с шифром образца биоцидного сорбента указана его доза (навеска в мг). На фотоснимке в), где показаны чашки Петри с культурой золотистого стафилококка, доза сорбента (навеска 5 или 10 мг) указана в знаменателе обозначения, в числителе приведены номера образцов, которые соответствуют следующим их шифрам: 2 - СБТ-1; 3 - СБТ-3; 4 - СБТ-4; 5 - СБТ-2.The bactericidal, sporostatic and sporocidal action of these samples against gram-positive and gram-negative microorganisms was evaluated, namely in relation to the standard test culture of E. coli (E. coli), as well as to S. aureus (Staphylococcus aureus) and B. anthracis ( anthrax) using the usual hole method. We studied the suppression of the growth of biomaterial around samples of a round sorbent with a radius R of samples placed on the surface of the Petri dish on which the culture strain was located. The experimental data are presented in table 2 and in the drawing containing photographs of Petri dishes: a), b), c) and a schematic representation of one sample: d). The radius of the observed growth suppression zone R zones = R total -R samples was measured, where R total is the total radius of the observed suppression spot (see diagram d) in the drawing). Photo a) shows a Petri dish with E. coli culture, and photo b) shows a Petri dish with anthrax culture. In parentheses next to the code of the biocidal sorbent sample is its dose (weight in mg). In photograph c), which shows Petri dishes with a culture of Staphylococcus aureus, the dose of sorbent (5 or 10 mg sample) is indicated in the denominator of the designation, the numerator shows the numbers of the samples that correspond to their following codes: 2 - SBT-1; 3 - SBT-3; 4 - SBT-4; 5 - SBT-2.
Таким образом, предложен биоцидный сорбент для обеззараживания водных сред, пористая полимерная подложка которого имеет развитую поверхность, что позволяет закреплять на ней биологически активный компонент - теотропин - в эффективном количестве. Теотропин не вымывается с полимерной подложки водными средами в динамическом режиме. Предложенный биологически активный сорбент обладает полным набором бактерицидных, вирулицидных, спороцидных и фунгицидных свойств и безвреден для высших организмов. Сорбент обладает свойствами повышенной селективности по отношению к основным группам ксенобиотиков и метаболитов экзо- и эндогенного происхождения.Thus, a biocidal sorbent for disinfecting aqueous media has been proposed, the porous polymer substrate of which has a developed surface, which allows fixing the biologically active component - theotropin - in an effective amount. Theotropin is not washed from the polymer substrate with aqueous media in a dynamic mode. The proposed biologically active sorbent has a complete set of bactericidal, virucidal, sporocidal and fungicidal properties and is harmless to higher organisms. The sorbent has properties of increased selectivity with respect to the main groups of xenobiotics and metabolites of exo- and endogenous origin.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006124874/15A RU2312705C1 (en) | 2006-07-12 | 2006-07-12 | Biocidal polymeric sorbent for disinfecting aqueous media |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006124874/15A RU2312705C1 (en) | 2006-07-12 | 2006-07-12 | Biocidal polymeric sorbent for disinfecting aqueous media |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2312705C1 true RU2312705C1 (en) | 2007-12-20 |
Family
ID=38917103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006124874/15A RU2312705C1 (en) | 2006-07-12 | 2006-07-12 | Biocidal polymeric sorbent for disinfecting aqueous media |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2312705C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2604307C2 (en) * | 2014-01-15 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО Астраханский ГМУ Минздрава России) | Water receiving-cleaning device |
| RU2645137C1 (en) * | 2016-12-15 | 2018-02-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский технологический университет" | Bioicide sorbent based on chlormethylated styrene copolymers |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2045510C1 (en) * | 1991-10-08 | 1995-10-10 | Хаймонт Инкорпорейтед | PROCESS FOR CLEARING α-OLEFINS AND SATURATED HYDROCARBONS OF CARBON MONOXIDE |
| RU2254163C1 (en) * | 2003-10-29 | 2005-06-20 | Иванов Александр Павлович | Alumina-based sorption material with bactericidal properties |
-
2006
- 2006-07-12 RU RU2006124874/15A patent/RU2312705C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2045510C1 (en) * | 1991-10-08 | 1995-10-10 | Хаймонт Инкорпорейтед | PROCESS FOR CLEARING α-OLEFINS AND SATURATED HYDROCARBONS OF CARBON MONOXIDE |
| RU2254163C1 (en) * | 2003-10-29 | 2005-06-20 | Иванов Александр Павлович | Alumina-based sorption material with bactericidal properties |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2604307C2 (en) * | 2014-01-15 | 2016-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Астраханский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО Астраханский ГМУ Минздрава России) | Water receiving-cleaning device |
| RU2645137C1 (en) * | 2016-12-15 | 2018-02-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский технологический университет" | Bioicide sorbent based on chlormethylated styrene copolymers |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8951574B2 (en) | Sterilisation and conservation of liquids | |
| US4076622A (en) | Microbiocidal macroreticular ion exchange resins, their method of preparation and use | |
| US10238115B2 (en) | Antimicrobial material and uses thereof | |
| Colella | A critical reconsideration of biomedical and veterinary applications of natural zeolites | |
| US6165485A (en) | Biocidal organoclay | |
| US20160360745A1 (en) | Compositions for Purification | |
| CN102427720A (en) | Nanostructured Compositions of Biocides | |
| Nikolov et al. | Natural and modified zeolite clinoptilolite with antimicrobial properties: A review | |
| ES2530591B1 (en) | PROCEDURE FOR THE ELIMINATION OF MICROORGANISMS IN WATER BY FILTRATION | |
| WO2021202139A1 (en) | Microbicidal system | |
| RU2312705C1 (en) | Biocidal polymeric sorbent for disinfecting aqueous media | |
| RU2069641C1 (en) | Method for purification of drinking water and method for production of bactericidal agent for purification of water (its variants) | |
| US7449119B2 (en) | Methods for controlling Mycobacterium chelonae and removing bacterial cell membrane fragments from turbulent waters | |
| Salim et al. | Review of modified Zeolites by surfactant and Silver as antibacterial agents | |
| US20070163964A1 (en) | Methods and compositions for filtration media | |
| US20160361675A1 (en) | Commodity water purifier | |
| Marchin et al. | Contact and demand‐release disinfectants | |
| US20170312732A1 (en) | Copper Nanoparticle Based Formulations for Sterilization and Purification | |
| US20140202964A1 (en) | Antimicrobial polycationic sand filter for water disinfection | |
| JP3651992B2 (en) | Antibacterial agent | |
| JP2020138952A (en) | Iodine-supported activated carbon | |
| RU2645137C1 (en) | Bioicide sorbent based on chlormethylated styrene copolymers | |
| US9403702B1 (en) | Commodity water purifier | |
| RU2331470C2 (en) | Method of obtaining composition for cleaning and disinfection of water | |
| US20100260869A1 (en) | Biocidal materials |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130713 |