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).