Методические рекомендации по практическому применению анолита нейтрального в условиях чрезвычайных ситуаций новогорск 2002

НЕЙТРАЛЬНОГО АНК

Электрохимически активированный анолит АНК обладает универ­сальным спектром действия, т.е. оказывает повреждающее влияние на все крупные систематические группы микробов (бактерии, вирусы и простей­шие), не причиняя вреда клеткам тканей человека других высших орга­низмов, т.е. соматическим животным клеткам в составе многоклеточной системы. Это обусловлено принципиальными отличиями в строении и ус­ловиях жизни клеток этих форм жизни.

Анолит нейтральный АНК уничтожает таких возбудителей, как зо­лотистый стафилококк, синегнойная и кишечная палочки, вирусы гепатита В, полиомиелита, ВИЧ, аденовирусы, возбудителей туберкулеза, сальмонеллеза, дерматомикоза и др. Получены положительные результаты по уничтожению растворами анолита АНК возбудителей чумы и сибирской язвы. Экспериментально подтверждена эффективность применения элек­трохимически активированных растворов для обработки боевой техники и снаряжения от отравляющих веществ с одновременной их дегазацией, а также от токсичных компонентов ракетного топлива с обеспечением рас­пада этих компонентов на простые нетоксичные соединения.

Клетки высших организмов в процессе жизнедеятельности, напри­мер, во время фагоцитоза при адгезии и обездвиживании микробных кле­ток продуцируют и используют целый ряд высокоактивных оксидантов, таких как О₂", О', 'О_:. Н₂О_:,НО₂, НО', СЮ" и др. Эти клетки обладают мощ­ной химической системой антиоксидантной защиты, предотвращающей токсическое воздействие подобных веществ на жизненно важные клеточ­ные структуры. Антиоксидантные свойства соматических клеток связаны с наличием мощной трехслойной липопротеидной оболочки, которая содер­жит элементы, обладающие электронодонорными свойствами. Микроорга­низмы не продуцируют таких веществ в процессе жизнедеятельности и не имеют мощных систем антиоксидантной защиты, поэтому электрохимиче­ски активированные биоцидные растворы являются для них высокоток­сичными. Биоцидные вещества в электрохимически активированном анолите АНК не являются токсичными для соматических клеток человека, по­скольку представлены оксидантами, подобными тем, которые продуциру­ют клетки высших организмов.

К дополнительным факторам высокой антимикробной активности анолита АНК относятся следующие: низкая минерализация анолита АНК и его повышенная гидратационная способность, способствующая увеличе­нию проницаемости клеточных стенок и мембран, создают условия для интенсивного осмотического и электроосмотического переноса оксидантов во внутриклеточную среду. Осмотический перенос оксидантов через обо­лочки мембраны микробных клеток намного интенсивнее, чем через мем­браны соматических клеток, ввиду существенного различия осмотического градиента этих типов клеток. Ускоренному электроосмотическому перено­су оксидантов внутрь бактериальных клеток способствуют многочислен­ные электрически заряженные микропузырьки электролизных газов, соз­дающие в зонах контакта с биополимерами мощные локальные электриче­ские поля с высокой степенью неоднородности.

Наличие в анолите различных по химическому строению и физиче­ским свойствам оксидантов лишает микроорганизмы даже частичной воз­можности адаптации и обеспечивает высокий биоцидный эффект даже при малых концентрациях.

Анолит АНК представляет собой бесцветную прозрачную жидкость. Анолиты АНК с содержанием хлорида натрия в исходном растворе более 4 г/л обладают легким запахом хлора, подобным запаху воды в плаватель­ных бассейнах, анолиты АНК с содержанием хлорида натрия в исходном растворе от 3 до 4 г/л имеют легкий запах хлорированной питьевой воды, анолиты АНК с содержанием хлорида натрия в исходном растворе менее 2

Анолиты с содержанием хлорида натрия в исходном растворе более 3 г/л по параметрам острой токсичности при введении в желудок и нанесе­нии на кожу относятся к 4 классу малоопасных веществ по ГОСТ 12.1.007. Анолиты АНК с содержанием хлорида натрия в исходном растворе менее 3 г/л по предварительным данным имеют весьма слабовыраженный ком­плекс свойств, определяющих параметры острой токсичности в сравнении с анолитами, приготовленными из более концентрированных исходных растворов.

В отличие от традиционных дезинфицирующих и стерилизующих растворов, таких как глутаровый альдегид, формальдегид, хлорамин, гипохлорит натрия, дихлоризоцианураты, надуксусная кислота, четвертичные аммониевые соединения (ЧАС), соединения тяжелых металлов и других синтетических биоцидных веществ, действующие компоненты анолита АНК не являются веществами-ксенобиотиками и не оказывают вредного воздействия на организм человека и теплокровных животных.

Антимикробные вещества в анолите АНК представлены биокаталитически активной низкоконцентрированной смесью компонентов активно­го хлора и неорганических метастабильных пероксидных соединений, ко­торые обычно синтезируются в организме человека и теплокровных жи­вотных, специализированными электрохимически активными ферментами клеток и участвуют в процессах нейтрализации вредных и чужеродных веществ в организме.

Метастабильная смесь оксидантов в анолите АНК является наиболее эффективным из всех известных средств уничтожения микроорганизмов, поскольку обладает множеством спонтанно реализующихся возможностей необратимого нарушения жизненно важных функций биополимеров мик­роорганизмов на уровне реакций передачи электронов.

По механизму биоцидного действия электрохимически активирован­ный раствор (анолит АНК) подобен газовой плазме, а продуктами его де­градации являются исходные вещества, то есть слабоминерализованная вода.

Активированным анолит АНК является только в период релаксации, т.е. все то время, в течение которого происходит самопроизвольное изме­нение его физико-химических параметров, каталитической и биокаталити­ческой активности. После окончания процесса релаксации, концентрация кислородных соединений хлора в анолите может сохраняться на уровне, близком к начальному, или в ряде случаев даже увеличиваться, однако этот показатель не является решающим для оценки степени метастабильности. Таким показателем для анолита АНК является его биоцидная актив­ность, обусловленная его каталитическими (биокаталитическими) свойст­вами и определяемая посредством известных микробиологических испы­таний.

Хранить анолит АНК следует в герметичной стеклянной или пласти­ковой таре любого объема при комнатной температуре в защищенном от прямых солнечных лучей месте. Хранение анолита АНК при пониженной температуре или в виде льда лишь незначительно увеличивает период его релаксации, удлиняя тем самым срок хранения его наивысшей биоцидной активности.

Время сохранения наивысшей активности анолита АНК с содержа­нием хлорида натрия в исходном растворе более 3 г/л составляет 5 суток, анолита АНК с содержанием хлорида натрия в исходном растворе от 2 до3 г/л - не более 3 дней и при содержании хлорида натрия в исходном рас­творе менее 2 г/л - не более 24 часов с момента получения.

При нагревании до 40°С биоцидная активность анолита АНК увели­чивается в среднем на 30-100 %, что связано с сочетанным действием хи­мических и температурных факторов, при дальнейшем нагревании до 80°С происходит некоторое снижение биоцидной активности анолита АНК, т.е. анолит АНК, нагретый до 80°С, обладает приблизительно таким же био-цидным действием, как свежеполученный анолит АНК с такой же концентрацией оксидантов при 20°С. При кипячении биоцидная активность ано­лита АНК быстро и практически полностью теряется.

Активация химических дезинфицирующих средств позволяет при минимальной концентрации действующих веществ сохранить или усилить бактерицидный эффект при одновременном уменьшении или полном ис­ключении коррозионной или деструктивной активности по отношению к материалам обрабатываемых изделий и значительном снижении токсиче­ского воздействия на человека. Время воздействия, концентрация, темпе­ратура и условия применения действующих веществ при этом играют важ­нейшую роль в процессе дезинфекции и являются основными параметрами любой практической методики.

Этим требованиям полностью отвечает электрохимически активиро­ванный раствор - анолит типа АНК для дезинфекции, предстерилизацион-ной очистки и стерилизация, технология получения и применения которо­го в медицине впервые была разработана в России. На сегодняшний день анолит нейтральный изучен как антимикробное, антимикозное, противо­воспалительное, ранозаживляющее средство. Механизм действия обуслов­лен действием свободного кислорода, кислородосодержащих и хлорсодержащих соединений, входящих в его состав.
1.5. Получение АНК

Распространение электрохимически активированных растворов для дезинфекции, мойки и стерилизации началось в 1990 году с организации в НПО "ЭКРАН" серийного производства установок СТЭЛ. За прошедшие годы были разработаны и освоены в производстве различные типы устано­вок СТЭЛ, вырабатывающие кислые анолиты типа А (с рН менее 5) и ще­лочные католиты типа К, а позднее - нейтральные анолиты типов АН и АНК (с рН около 7) - более совершенные по функциональным свойствам. Также были разработаны различные модификации приборов СТЭЛ в виде специализированных медицинских установок, например, ЭНДОСМЕТРИЛ для предстерилизационной очистки и стерилизации гибких эндоскопов, РЕНОФИЛЪТР для очистки и стерилизации диализаторов искусственной почки с целью их повторного использования.

Для того чтобы синтезировать электрохимически активированный раствор, необходимы специальные реакторы, состоящие из одиночных или объединенных в блоки проточных электрохимических модульных элемен­тов (рис.1). Этими реакторами оснащены все современные установки для синтеза анолита AНК.

I

Рис. 1 Схема эксплуатации установок СТЭЛ

Анолит нейтральный электрохимически активированный АНК про­изводится из исходного раствора хлорида натрия концентрацией от 0.5 до 5,0 г/л (0,05-0,5%), приготовленного на пресной питьевой воде с общей минерализацией в диапазоне от 0,005 до 0,5 г/л или на воде дистиллиро­ванной, деионизованной, обессоленной, очищенной для гемодиализа. Об­щая минерализация исходного раствора не должна превышать 5,5 г/л. При соблюдении этих условий влияние посторонних ионов, которые могут со­держаться в питьевой водопроводной воде, на свойства анолита несущест­венно.

В процессе синтеза анолита АНК образуется от 3 до 30% по объему католита К - высокоэффективного экологически чистого универсального моющего раствора, который может либо использоваться по назначению, либо сбрасываться в дренаж.

Технология получения анолита электрохимически активированного нейтрального АНК (далее - анолит АНК) в установках типа СТЭЛ включа­ет первоначальную обработку исходного раствора в катодной камере элек­трохимического реактора РПЭ (реактор проточный электрохимический), последующее отделение и удаление части газообразного водорода и не­большого количества (до 10%) исходного раствора, прошедшего катодную обработку (католита) с растворенным водородом в анодной камере реакто­ра РПЭ. Количество отбираемого и удаляемого католита определяется требуемыми значениями рН готового продукта - анолита нейтрального, ко­торое должно находиться в диапазоне 6,8-7,8 при значении окислительно-восстановительного потенциала в пределах от +500 до +900 мВ (относи- j тельно хлорсеребряного электрода сравнения - х.с.э.).

При получении анолита АНК скорость протока исходного раствора через электродную камеру единичного элемента должна быть в пределах от 10 до 25 л/ч, а сила тока, протекающего через единичный элемент - от 2 до 8 А. При этих условиях перенос основной доли тока через диафрагму элемента ПЭМ-3 как при катодной, так и при анодной обработке осущест­вляется преимущественно ионами натрия и хлора при небольшой доле пе­реноса тока ионами гидроксила и гидроксония. Это позволяет избежать непродуктивных затрат электроэнергии и обеспечивает получение анолита

АНК в метастабильном состоянии, т.е. в растворе оксидантов различной химической природы - гидроперекисных соединений (НСЬ"; НО₂; ОН ; Н₂О₂₎ синглетного кислорода ('0₂), озона (О₃) и кислородных соединений хлора (НСЮ; СЮ").

Получить анолит АНК, обладающий всем комплексом физико-химических и биоцидных свойств, в электрохимических устройствах с иными, помимо указанных выше, типами электрохимических реакторов или по иным технологическим схемам практически невозможно, поэтому для его производства необходимо использовать только установки типа СТЭЛ и другие технические электрохимические системы, сертифициро­ванные как устройства для получения анолита АНК.

Основные процессы, протекающие в электролизере

Анод:

Окисление воды 2Н₂О - 4 е —>-4Н^т +О₂.

Образование на аноде газообразного хлора 2С1 - 2 е —*• С1₂.

Образование в анодной камере высокоактивных окислителей: С1₂, О, C10_2j СЮ', НСЮ, С1, О₂, О₃, НО₂, ОН.

Восстановление на катоде 2Н₂О+ 2е —*• Н₂+ 2ОН".

Образование в катодной камере высокоактивных восстановителей: ОН, Н₂, Н0₂-, НО_:, 0₂", Н₃О_:".

1.6. Контроль физико-химических параметров, обозначение и хранение анолита АНК

Контролю подлежат следующие параметры анолита АНК:

1) содержание хлорида натрия в исходном растворе, которое в обычной практике можно принять соответствующим общей минерализации исход­ного раствора или собственно анолита АНК и оценивать либо исходя из процедуры приготовления исходного раствора (количество хлорида натрия в граммах на 1 литр воды с известной минерализацией), либо по показате­лю электропроводности с помощью кондуктометра любой известной системы, обеспечивающего опре­деление минерализации с точностью до 0,1 г/л;

2. 
   рН анолита, контролируемое потенциометрическим методом с помо­щью рН-метра любой известной системы с точностью до 0,1 ед. рН;
   
3. 
   концентрация оксидантов в анолите, мг/л.
   

Эти обозначения состоят из трех групп букв и цифр, разделенных тире. Первая группа букв - АНК - характеризует тип анолита, то есть элек­трохимически активированный анолит нейтральный, полученный в соот­ветствии с технологией, предусматривающей предварительную катодную обработку исходного раствора.

Вторая группа цифр обозначает концентрацию хлорида натрия в ис­ходном растворе (г/л), которая практически соответствует его общей ми­нерализации.

Третья группа цифр обозначает содержание оксидантов в анолите (мг/л).

Пример: анолит "АНК-2,5-250". Первая группа - "АНК" - тип аноли­та; вторая группа -"2,5" - концентрация хлорида натрия в исходном рас­творе (минерализация исходного раствора), г/л; третья группа - "250" -концентрация оксидантов, мг/л.

Оптимальный режим хранения анолита АНК - в плотно закрытой по­суде без прослойки воздуха сверху, в защищенном от света месте при тем­пературе от 10 до 25 °С.

Срок годности 5 суток. В герметично закрытой посуде - 15-20 суток.
1.7. Количественное определение (концентрации) активного остаточного хлора

Активный хлор определяют йодометрическим методом.

К 25-30 мл анализируемого раствора, в конической колбе, снабжен­ной притертой пробкой, добавляют 5 мл 10 % раствора йодида калия или 0,5 кристаллического йодида калия и 10 мл 10 % серной кислоты и ставят на 5 минут в темное место. Через 5 минут выделившийся йод титруют 0,1 моль/л раствором тиосульфата натрия до получения светло-желтой окра­ски. Титрование ведут на белом фоне. Затем добавляют 1 мл раствора крахмала и продолжают до исчезновения синего окрашивания. Содержа­ние "активного хлора" (X) в мг/л вычисляют по формуле:

х= а 3.55 К' 1000. Y

где а - объем 0,1 моль/л раствора тиосульфата натрия, израсходован­ного на титрование;

Y - объем анализируемой пробы;

3,55 - количество "активного хлора", соответствующее 1 мл 0,1 моль/л раствора тиосульфата натрия (35,45 - атомарный вес хлора);

К - поправочный коэффициент для приведения раствора тиосульфата натрия к 0,1 моль/л.

Содержание "активного хлора" в препарате должно быть не менее 30 мг/л.
1.8. Общие правила эксплуатации и технического обслуживания установок СТЭЛ

Установки СТЭЛ - это технические электрохимические системы для получения электрохимически активированных растворов - анолита и католита. Любая установка СТЭЛ содержит проточный электрохимический диафрагменный реактор, представленный либо одним проточным элек­трохимическим модульным элементом ПЭМ-3 (ТУ9451-021-44464879-00), либо блоком этих элементов (реактор РПЭ), гидравлическую систему для подачи исходного раствора в реактор и отвода продуктов электрохимического синтеза из реактора, а также источник питания. Кроме того, в зави­симости от модели и вида исполне­ния, установки СТЭЛ могут содержать систему приготовления концентрированного рас­твора хлорида натрия для последующего смешивания с пресной водой и получения исход­ного рас­твора, систему контроля и стабилизации заданных параметров работы, систему периодической промывки установки кислотным раствором, сис­тему контроля наполнения накопительной емкости и ряд других приспо­соблений и систем, определяющих степень технического оснащения уста­новки СТЭЛ.

В качестве исходного раствора для получения анолита чаще всего используется раствор поваренной соли пищевого качества в водопровод­ной питьевой воде. Однако исходный раствор для установок СТЭЛ можно приготавливать также из хлорида натрия более высокого качества на дис­тиллированной или очищенной для гемодиализа воде. При использовании установок СТЭЛ в полевых условиях допускается приготовление исходно­го раствора из природной пресной воды без добавок соли при содержании растворимых хлоридов свыше от 0,5 г/л или с добавками хлорида натрия в пределах от 0,5 до 5,0 г/л.

Наиболее типичным исходным раствором для установок СТЭЛ, эксплуатирующих­ся в лечебно-профилактических учреждениях, является рас­твор хлорида натрия в питьевой водопроводной воде с концентрацией от 2,5 до 3,5 г/л.

Наибольшее распространение в лечебно-профилактических учреж­дениях имеют установки СТЭЛ (рис.2), предназначенные для получения анолита типа АНК и небольшого количества (около 10 % от объема аноли­та АНК) католита типа К, который используется в качестве моющего рас­твора.

Рис.2 Фото одной из модификаций прибора СТЭЛ для изготовления ЭХА растворов.

Производительность серийно выпускаемых НПО "ЭКРАН" устано­вок СТЭЛ варьирует от 10 до 1000 л/ч (табл.1).

Установки СТЭЛ имеют небольшие габариты, вес, сравнительно ма­лое энергопотребление, неприхотливы в источниках электропитания, про­сты в техническом обслуживании. Например, электрохимический блок ус­тановки СТЭЛ производительностью 1000 л/ч (самой большой в настоящее время) имеет следующие габаритные размеры, мм: 500x400x600. Вес всей установки (с источником тока мощностью 3500 Вт) равен 25 кг. Такие раз­меры и вес позволяют легко разместить установку в любом удобном для эксплуатации месте, например, на лабораторном столе, специальной стой­ке или на кронштейнах, закрепленных на стене. Установки СТЭЛ, как пра­вило, допускают работу в круглосуточном режиме с двадцатиминутным перерывом для промывки реактора 1-2 %-ным раствором хлористоводо­родной кислоты с целью удаления катодных отложений. Продолжитель­ность службы установок СТЭЛ составляет не менее 5 лет при 8-часовом ежедневном режиме работы. Условия эксплуатации установок СТЭЛ опре­деляются температурой окружающего воздуха, температурой воды и относительной влажностью воздуха. Соответственно температура воздуха и воды должна варьировать в пределах от - 5 до + 40 С (воздух) и от + 10 до + 35 °С (воды), а относительная влажность воздуха должна быть до 80% при 25 °С.

Если в месте использования установки СТЭЛ отсутствует водопро­вод, в качестве источника воды можно использовать емкость с насосом, заполненную пресной водой, в том числе речной, озерной.

В процессе синтеза анолита АНК образуется от 3 до 10 % по объему католита К - высокоэффективного экологически безопасного универсаль­ного моющего раствора, который может либо использоваться по назначе­нию в соответствии с существующими методическими указаниями, либо сбрасываться в дренаж. Анолит АНК собирается в специальную емкость и используется в течение 5 дней.

Обычно, при длительной работе установок СТЭЛ в помещении специализирован­ного дезинфекционного кабинета может присутствовать лег­кий запах летучих окислителей. В целом возгонка летучих окислителей из растворов анолита незначительна даже при фор­сированном продувании струи воздуха (исследования проводились на базе СКТБ Электро­химии, Москва). Запах соединений хлора вблизи емкости с анолитом не превыша­ет по ин­тенсивности аналогичный запах над поверхностью плавательного бассейна. Требования к пожарной безопасности помещения обычные, до­полнительных мер пожаробезопасности не требуется.

Персонал может обучиться работе с установкой СТЭЛ самостоя­тельно по инструк­ции за 2-3 часа. При необходимости помощь может быть оказана специалистами фирмы, которая представляет завод-изготовитель (НПО "ЭКРАН") в данном регионе. Всего в Рос­сии и странах СНГ работа­ет более 40 представительств НПО "ЭКРАН".

Многолетний опыт работы с установками СТЭЛ показывает, что применение средств защиты органов дыхания (СИЗ) не требуется. Элек­трохимически активированный анолит 4 группы обладает четвертым (ми­нимальным) классом токсичности, анолиты АНК 1 -3 групп не токсичны.

В процессе эксплуатации установки СТЭЛ не требуют специального технического контроля. Их не требуется разбирать, осматривать изнутри, тестировать.

Гарантийный срок работы установок составляет 5 лет. При правиль­ной эксплуата­ции они могут работать гораздо дольше этого срока. Напри­мер, большая часть, выпущен­ных в НПО "ЭКРАН" установок находятся в рабочем состоянии с 1991 г. (всего с!991 года произведено более 25 000 установок СТЭЛ).

Необходимо регулярное промывание установок в соответствии с ин­струкцией для удаления катодных отложений. Необходимо следить, чтобы при обычном подпоре воды на входе в установку производительность ус­тановки по анолиту и католиту соответствовала бы номинальным значени­ям. Нарушение гидродинамики в установке свидетельствует о ее засоре­нии. Признаком нарушения работы установки является нестабильность ра­бочего тока или невозможность получения необходимых величин рабочего тока.

При эксплуатации, во избежание выхода установки из строя запре­щается:

• 
  при включенной в электрическую сеть установке проводить техническое обслуживание электрохимического блока;
  
• 
  пропускать через установку воду с механическими примесями;
  
• 
  включать установку при температуре воды на входе более 35 С;
  
• 
  хранить и транспортировать установку с остатками воды при темпе­ратуре ниже 0°С.
  

В сотрудничестве с учеными и специалистами Санкт-Петербурга (компания "Офферта-М") НПО "ЭКРАН" производит установки СТЭЛ в комплекте с центробежными генераторами тумана. Данная форма приме­нения анолита является весьма эффективной при обработке помещений -лечебных учреждений, в том числе операционных блоков, животноводче­ских помещений, овощей и фруктов, находящихся на складах в контейне­рах или ящиках.

Установка не содержит вредных, токсичных и взрывоопасных ве­ществ. Транспортировка установки может быть осуществлена любым ви­дом наземного или воздушного транспорта.

Установки этого типа предназначены для электрохимического син­теза активированных моющих, дезинфицирующих и стерилизующих рас­творов.

Установки могут применяться в лечебно-профилактических учреж­дениях, дезинфекционных станциях, домах отдыха, санаториях, предпри­ятиях общественного питания и коммунального хозяйства, школах, дет­ских садах, плавательных бассейнах, станциях водоподготовки, в полевых условиях для приготовления экологически безопасных и высокоэффектив­ных моющих, дезинфицирующих, стерилизующих растворов и анолита нейтрального АНК.

Основной частью установки является электрохимический реактор, который представляет собой блок гидравлически параллельно-последовательно соединенных электрохимических элементов ПЭМ-3, ка­ждый из которых является самостоятельным проточным электрохимическим реактором. Блок реакторов компактно размещен в корпусе установки вместе с преобразователем тока. В гидравлическую систему установки встроен водоструйный насос, выполняющий роль дозатора солевого рас­твора.

Таблица 1