ПОЛУЧЕНИЕ АНОЛИТА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЕГО БИОЦИДНОГО ДЕЙСТВИЯ

Лукьяненко О.И., Перевозников В.Н., к.т.н.

(ОАО «Управляющая компания холдинга «Бобруйскагромаш»)

Лазюк В.А. (ГП «Белагромаш»)

ВВЕДЕНИЕ

ГП «Белагромаш» и ОАО «Управляющая компания холдинга «Бобруйскагромаш» ведут разработку  оборудования для получения анолита  путем электрохимической активации  водно-солевых растворов с целью  применения в сельскохозяйственном производстве. В результате выполнения работы изготовлен и проходит испытания  опытный образец электрохимической установки УЭХ 60-120 (рисунок 1), техническая характеристика которого приведены в таблице 1.

 

 

Рисунок 1. Общий вид опытного образца установки электрохимической 
УЭХ 60-120

Таблица 1. Характеристика электрохимической установки  УЭХ 60-120

Наименование показателя

Значение показателя

Максимальная производительность, л/мин, не более:

 

- суммарная

2,0

- по анолиту

1,9

Рабочие параметры электропитания:

 

- напряжение питания сети, В

220±10

- напряжение активации раствора, В

60±5

- сила  тока, А, не более

15

Номинальная мощность, потребляемая установкой, Вт

900

Общая минерализация  исходного раствора (NaCl), г/л

от 100  до 200

Расход  поваренной соли на получение 1л анолита, г/л

от 3 до 20

Габаритные размеры электрохимического модуля, мм, не более:

 

- длина

220

- ширина

530

- высота

510

Масса (с выпрямителем электрического тока), кг, не более

33

 

Установка УЭХ60-120 (рисунок 2) работает следующим образом. В сеть переменного тока включают выпрямитель электрического тока 2. Открывают вентили 14 и 15 выхода из реактора 1анолита и католита  соответственно. Контролируя по ротаметру 8 вентилем 10 «ВОДА» регулируют требуемый расход  проточной воды. В соответствии с требованиям режимно-технологической карты (РТК)  вентилями 14 и 15 регулируем расход воды через анодную и катодную камеры реактора 1 (таблица 2). Включают выпрямитель электрического тока 2  и вентилем 11 регулируют  подачу минерализованного раствора (20%-ный раствор NaCl) из емкости 12, который  через эжектор 7 смешивается с проточной водой. Далее раствор поступает через тройник 13 и гибкие рукава 18 в анодную и катодную камеры реактора 1.  Контролируя показания амперметра выпрямителя 2,  устанавливают рабочий ток в зависимости от требуемых свойств синтезированного на установке анолита (анолит кислый – pH до (3,0 ±1,5), анолит нейтральный - pH до (7,0 ±1,5)). Когда процесс активации стабилизируется (стрелка амперметра зафиксируется согласно значению таблицы 2), рукава выхода активированного раствора из камер реактора направляют в емкости  для сбора анолита 16 и  католита 17 (pH - 11,0 ±2,0) при получении кислого анолита. Для получения нейтрального анолита, рукав выхода католита следует поместить в дренаж либо в емкость для сбора католита 17 для дальнейшей утилизации. При получении нейтрального анолита выход католита составляет не более 2л/ч.

Емкости для сбора и хранения получаемых активированных растворов должны быть  изготовлены из инертных материалов (пластмасс, стекло и т.п.) с герметичной крышкой для предотвращения разложения и улетучивания оксидантов (Cl2O, ClO2, Cl). При хранении в металлических емкостях, по данным литературных источников, полученный раствор анолита  через 3-4 часа теряет свои свойства.

 После окончания работы выпрямитель электрического тока отключают от сети, установку промывают проточной водой в соответствии с требованиями руководства по эксплуатации.

Показатели получаемых активированных растворов приведены в таблице 3.

 Таблица 2.  Режимно-технологическая карта функционирования
установки УЭХ 60-120

Режим работы

Напряжение, В

Сила тока, A

Производитель ность, л/ч

Концентрация активного хлора, %

Кислотность,

рН

Окислительно-востановительный потенциал,

мВ

анолит

католит

анолит

католит

анолит

католит

Анолит кислый

1

60

3

60

60

0,01

2,2-3,0

11-12,2

1000-1190

минус 800-900

2

60

6

60

60

0,03

2,2-3,0

11-12,2

1000-1190

минус 800-900

3

60

10

60

60

0,05

2,2-3,0

11-12,2

1000-1190

минус 800-900

Анолит нейтральный

1

60

6

118

2

0,01

5,0-7,0

нет

900-1000

нет

2

60

10

118

2

0,02

5,0-7,0

нет

900-1000

нет

3

60

12

118

2

0,04

5,0-7,0

нет

900-1000

нет

 

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Активация водно-солевого раствора хлорида натрия (поваренная соль) проходит в УЭХ60-120 электрохимически контактно в проточном диафрагмальном электролизерном  реакторе.  Под действием электрического тока из минерализованного раствора, с концентрацией от 3 до 20 г/л, получают электорохимически-активированные растворы - анолит кислый и католит или анолит нейтральный. По данным  литературных  источников они находят применение в качестве дезинфицирующих средств преимущественно в  ветеринарной санитарии для профилактической дезинфекции, а в некоторых случаях и для консервирования объемистых и концентрированных кормов. В связи с этим была поставлена цель - исследовать биоцидное  действие анолита, полученного  на установке УЭХ 60-120,  например, при необходимости проведения дезинфекции на крупных животноводческих и птицеводческих фермах-комплексах.

В ходе исследований решались следующие задачи:

1)       получить анолит  на опытном образце установки УЭХ60-120;

2)       исследовать биоцидное действия анолита на тест-культурах.

 

 

 Рисунок 2. Схема принципиальная

электрохимической установки УЭХ 60-120

1 – реактор; 2 – выпрямитель электрического тока; 3, 4 – контакты; 5 – мембраны; 6 – электроды; 7 – эжектор; 8 – ротаметр; 9 – фильтр; 10 – вентиль «ВОДА»; 11 – вентиль раствора; 12 – емкость с минерализованным раствором; 13 – тройник; 14 – вентиль анолита; 15 – вентиль католита; 16 – емкость «Анолит»; 17 – емкость «Католит»; 18 – гибкие рукава

 

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Для исследований на опытном  образце УЭХ60-120 были получены два  нативные образцы анолита: анолит кислый АНК400 и анолит нейтральный АНН300. Характеристики отобранных  для исследований образцов анолита приведены в таблице 3.

Анолит кислый был получен согласно  режима 2 РТК «Анолит кислый»  (таблица 2). Анолит нейтральный был получен согласно 2 РТК режима «Анолит нейтральный».

Определение концентрации активного хлора в анолите определяли экспресс-методами:

- с помощью индикаторной бумаги миллихлор;

- с добавлением кристаллического калия йодида путем сравнивания с цветной шкалой.

         За результат анализа принимали среднее арифметическое двух параллельных определений.

Определение величины окислительно-востановительного потенциала (ОВП) анолита  проводили с использованием ионометра И-120.1, кислотности  - прибора рН-150М в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

До начала исследований отобранные образцы анолита хранились 24 часа в полиэтиленовых емкостях при температуре 20 0С.

Таблица 3. Характеристика исследуемых  образцов анолита

Наименование образца анолита

Обозначение

анолита (марка)

Cодержание активного хлора, %

Кислотность, рН

Анолит кислый

АНК400

0,04

2,3-2,4

Анолит нейтральный

АНН300

0,03

7,0

 Антимикробную активность изучаемых образцов анолита исследовали в соответствии с требованиями методики [1] на трех  тест-культурах: E. coli (кишечная палочка), Staphylococcus aureus (стафилококк золотистый)  и Baccilus subtilis (сенная палочка).

Для измерения мутности суспензии бактерий  использовали денситометр DEN-1. Количество тест-суспензии в среднем составляло
 (1,1 х 109)клеток/мл.

После экспозиций соответствующего образца с культурой в течение 30 мин. проводили посев на соответствующие среды (на каждый образец по 2 чашки Петри) и помещали в термостат при температуре 370С. Учет вели через 48 часов термостатирования.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В опыте по изучению антимикробной активности анолита в количественном суспензионном тесте в исследуемых режимах установлено, что при обработке образцами анолитов АНК400, АНН300  и экспозиции 30 минут все испытуемые тест-культуры были чувствительны как с белковой нагрузкой в форме лошадиной сыворотки, так и без белковой нагрузки. Фактор редукции RF(lg)  во всех опытах был выше 5 (lg) за  исключением с белковой нагрузкой на культуру Bacillus subtilis (таблица 4).

Таблица 4. Микробиологические показатели эффективности анолита на тест-культурах

Обозначение образца анолита

Наименование тест-культуры

Bacillus subtillis

Staphylococcus aureus (штамм АТСС 6538)

E. coli (штамм АТCC 11229)

Эффективность обеззараживания - снижение коли-

чества тест-микробов, RF(lg)

АНК400

7,5 

6,9

7,1

АНК400 + ЛС

5,0

5,7

6,3

АНН300

7,2

5,1

7,1

АНН300 + ЛС

4,0

5,0

6,3

ЛС- лошадиная сыворотка

Заключение

Как показали проведенные исследования, образцы кислого анолита с содержанием активного хлора 0,04% и нейтрального анолита с содержанием активного хлора 0,03% обладают достаточным уровнем бактерицидной эффективности и соответствуют требованиям  СанПиН 21-119-99 [2], как дезинфицирующие средства со свойствами   для обеззараживания поверхностей в помещениях, санитарно-технического оборудования, транспортных средств, выделений и других объектов окружающей среды.

В тоже время в опытах с белковой нагрузкой в форме лошадиной сыворотки на культуру Bacillus subtilis    уровень   антимикробной активности исследованных образцов анолита  оказался недостаточен.

Авторы статьи выражают благодарность за проделанную работу заведующей лабораторией экологии и ветсанитарии РУП  «Институт экспериментальной ветеринарии  им. С.Н.Вышелевского»  кандидату ветеринарных наук Т.Н.Каменскай, сотрудникам лаборатории С.А.Лукьянчик, Л.Д.Шешко и В.М.Шпыро.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Методы испытания противомикробной активности дезинфицирующих средств: временная инструкция. Утверждены заместителем министра здравоохранения, главным государственным санитарным врачом Республики Беларусь 24 декабря 1998г.  Рег. № 4718// Минск, 1998.   

2. СанПиН 21-112-99 «Нормативные показатели безопасности и эффективности дезинфекционных средств» (в ред. постановления Министерства здравоохранения Республики Беларусь от 04.02.2009г. № 12).