PL203372B1 - Sposób wytwarzania zasadniczo bezchlorynowego, stabilnego, wodnego roztworu chlorotlenowego oraz sposób uzdatniania wody - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania zasadniczo bezchlorynowego, stabilnego, wodnego roztworu chlorotlenowego oraz sposób uzdatniania wody, zwłaszcza wody do picia, albo dezynfekcji wody dla pływalni lub dla kąpieli.

Zwłaszcza w dziedzinie uzdatniania wody, tak jak np. w przypadku pływalni, trzeba ściśle przestrzegać odpowiednich norm, wytycznych i przepisów. Przy tym, muszą być zagwarantowane możliwie proste, energooszczędne i chroniące środowisko warunki graniczne. Toteż, istnieje zapotrzebowanie na odpowiednio zmodyfikowane nośniki tlenu w postaci układów zawierających chlor, odpowiednich do stosowania we wspomnianym przeznaczeniu, ale niewydzielających wolnego chloru. Wolny chlor ma liczne wady, ponieważ jest substancją bardzo agresywną i wchodzi w reakcje uboczne, prowadzące do tworzenia się związków chloru i azotu, chlorowanych węglowodorów itp. Oprócz aspektów toksykologicznych związanych z tworzonymi w ten sposób produktami ubocznymi, określoną rolę odgrywa także i to, że z powodu zachodzenia reakcji ubocznych traci się chlor, który w wyniku tego nie będzie już mógł być użyty do zamierzonej sterylizacji względnie dezynfekcji.

Tak, więc, utleniające właściwości związków powinny umożliwiać skuteczne stosowania w dziedzinie zapewnienia wody dla pływalni, na przykład, jako środków do uzdatniania wody. Produktami tego rodzaju są zawierające chlorowiec kompleksy tlenowe, przy czym tworzą się częściowo skomplikowane struktury przenoszące ładunek, dotychczas szczegółowo nieprzeanalizowane z uwagi na to, że wyodrębnianie takich kompleksów jest nadzwyczaj trudne. Jednym z takich znanych kompleksów anionowych jest „dekatlenek tetrachloru (niem. Tetrachlorodekaoxid), zawierający stabilizowany aktywny tlen w matrycy jonów chlorynowych razem z ditlenkiem chloru.

W dotychczasowym stanie techniki podawane są już dla tego rodzaju układów pewne propozycje. I tak, dokumenty patentowe EP 0 200 155 B1, EO 0 200 156 B1 i EP 0 200 157 B1 odnoszą się do chemicznie stabilizowanych wodnych roztworów matrycy chlorynowej, przeznaczonych do dożylnego i okołooperacyjnego aplikowania w określonych stężeniach, względnie do użycia wodnego roztworu do wytworzenia leku przeznaczonego do dożylnego stosowania w stanach zakaźnych, spowodowanych przez pasożyty, grzyby, bakterie lub mikoplazmy, względnie do leczenia nowotworów. W takim przypadku, na pierwszy plan wysuwa się wyłącznie lek, jak również rozmaite sposoby leczenia.

Jak wiadomo, w dokumencie patentowym DE 34 38 966 A1 opisano preparat złożony z kombinacji stabilizowanych matryc chlorynowych, zwłaszcza z dekatlenku tetrachloru (TCDO) i, korzystnie, użytego w ilościach równomolowych związku żelazoporfirynowego, przy czym obie te części składowe łączy się wpierw ze sobą tuż przed użyciem. Preparat ten znajduje zastosowanie jak środek bakteriobójczy przeznaczony do dezynfekcji, leczenia ran, do stosowania miejscowego lub dożylnego, do konserwacji i wyjaławiania powierzchni.

W dokumentach patentowych DE 34 03 631 C2 i EP 0 136 309 B1 zastrzeżono sposób wytwarzania roztworu chlorynowego, polegającego na tym, że do zawierającego jony siarczanowe wodnego roztworu o wartości pH <3 dodaje się użyty w niewielkim stężeniu związek nadtlenkowy, który w produkcie końcowym wykazuje stężenie około 0,001 - 0,01 mola, po czym dodaje się alkaliczny wodny roztwór chloryny w takiej ilości, aby wartość pH ustaliła się na poziomie powyżej 7,0, zwłaszcza w zakresie 7,5 - 8,0. Omawiane tam wodne roztwory chlorynowe znajdują zastosowanie, jako środki biobójcze w leczeniu chorób skóry i podrażnień skóry, jak również jako środki do uzdatniania wody.

Oprócz tego, z dokumentu patentowego US-A-2 358 866 (z 1944 roku) znany jest, doprowadzony do kwaśnego zakresu wartości pH, stabilny roztwór chlorynowy, którego trwałość osiągnięta została przez włączenie, przykładowo, stechiometrycznych ilości nadtlenku wodoru, przy wartościach pH w zakresie 2 - 7, w temperaturze 80°C. Dzięki dodaniu nadtlenku wodoru zostaje stłumione tworzenie się ditlenku chloru, który działa korodująco i wykazuje liczne niekorzyści. Szczególnie korzystne wyniki uzyskuje się w przypadku wartości pH mieszczących się w zakresie 5 - 7.

Patent Stanów Zjednoczonych Ameryki 4 296 103 odnosi się do roztworów tlenków chloru stabilizowanych peroksoboranem, zawierających 4 - 15 części wagowych peroksoboranu sodu lub peroksoboranu potasu/litr wody i przy dodaniu nadtlenku lub peroksooctanu nadających się do użycia w celach terapeutycznych do stosowania doustnego. Roztwory są złożone z chlorynu sodu lub chlorynu potasu, podchlorynu sodu, kwasu solnego, kwasu siarkowego, peroksoboranu sodu lub peroksoboranu potasu, jak również nadtlenku sodu. Zwłaszcza zasadnicze znaczenia ma włączenie peroksoboranów.

Zadaniem leżącym u podstaw wynalazku jest oddanie do dyspozycji stabilnego roztworu chlorotlenowego, spełniającego wymagania odnoszące się do uzdatniania wody, zwłaszcza wody dla płyPL 203 372 B1 walni, to znaczy pod względem toksykologicznym nienasuwającego obaw, środowiskowo przyjaznego, ekonomicznie dostępnego i z technicznego punktu widzenia nadającego się do wytwarzania w duż ej skali.

Zadanie powyższe zostało rozwiązane przez opracowanie sposobu wytwarzania zasadniczo bezchlorynowego, stabilnego, wodnego roztworu chlorotlenowego, przy czym w trakcie prowadzenia reakcji w kwaśnym środowisku wodnym wprowadza się związek nadtlenkowy i wodny roztwór chlorynu, który to sposób polega według wynalazku na tym, że obejmuje następujące etapy (1)-(4):

(1) rozpuszcza się w wodzie wodorosiarczan;

(2) wprowadza się do wodnego, zawierającego wodorosiarczan roztworu, kwas użyty w takiej ilości, aby wartość pH w docelowym produkcie końcowym, stanowiącym zasadniczo bezchlorynowy, stabilny, wodny roztwór chlorotlenkowy, utrzymywała się w zakresie około 3 - 5;

(3) dodaje się związek nadtlenkowy;

(4) wkrapla się wodny roztwór chlorynu w ilości około 60-90% molowych chlorynu w odniesieniu do stężenia związku nadtlenkowego.

Przewidziany do zastosowania w etapie (1) wodorosiarczan najpierw rozpuszcza się w wodzie. Jako wodorosiarczan w etapie (1) stosuje się korzystnie wodorosiarczan metalu alkalicznego lub wodorosiarczan metalu ziemi alkalicznej. W korzystnym sposobie wykonania wynalazku, wodorosiarczan stosuje się w ilości mieszczącej się w zakresie około 5-20, zwłaszcza 5-10% molowych w odniesieniu do stężenia nadtlenku. Przez zakwaszenie roztworu wodnego kwasem mineralnym w etapie (2) nastawia się odpowiednią wartość pH. Zgodnie z korzystnym sposobem wykonania wynalazku w etapie (2) stosuje się rozcieńczony kwas siarkowy, zwłaszcza około 1,0-10 N kwas siarkowy.

We wspomnianym kwaśnym roztworze wodnym jako nadtlenek w etapie (3) stosuje się nadtlenek wybrany z grupy obejmującej nadtlenek wodoru lub nadtlenek metalu alkalicznego lub metali ziemi alkalicznej. Specjaliście w tej dziedzinie techniki znane są, jako właściwe w zakresie niniejszego wynalazku, także i inne nadtlenki. Jest zrozumiałe samo przez się, że w grę wchodzą tu także mieszaniny nadtlenków. Związki nadtlenkowe stosowane w sposobie według wynalazku służą przede wszystkim do stabilizowania otrzymanego układu.

Korzystnie w etapie (4) jako chloryn stosuje się chloryn sodu. Zgodnie ze szczególnie korzystnym sposobem realizacji sposobu według wynalazku, etap (4) prowadzi się w ciągu około 1/4-1/2 h, co oznacza, że wkroplenie wodnego roztworu chlorynu powinno zamknąć się w tym przedziale czasu. Ma to na celu umożliwienie kontrolowanego, powolnego przebiegu reakcji.

Podczas procesu wytwarzania barwa roztworu ulega zmianie od brązowej do żółto-zielonej. Przyjmuje się, że przyjmowane przez roztwór zabarwienie brązowe należy odnieść do tworzenia się przenoszącego ładunki kompleksu Cl4O10^2-, po czym powstaje zabarwienie żółto-zielone, które już się utrzymuje. Tak więc, obecny jest kompleks zawierający aktywny tlen, przy czym charakterystyczne dla dekatlenku tetrachloru jasne żółto-zielone zabarwienie roztworu podobne jest do żółto-zielonego zabarwienia roztworu chlorotlenowego według wynalazku.

Wytworzony sposobem według wynalazku roztwór chlorotlenowy może być składowany całymi miesiącami bez utraty działania utleniającego i wykazuje w tym czasie zwłaszcza następujące zalety: jest łatwy w dawkowaniu i manipulowaniu, pod względem toksykologicznym nie nasuwa żadnych obaw, jest przyjazny dla środowiska, ekonomicznie dostępny, ponieważ możliwe jest korzystne, jeśli chodzi o koszty, wytwarzanie go w dużej skali, w przeznaczeniu do uzdatniania wody. Dalszymi zaletami są, przykładowo, możliwość stosowania do dezynfekcji powierzchni, również użycia jako podstawowego surowca dla leków przeznaczonych do leczenia skóry, a także wykorzystania we wszelkich innych zastosowaniach.

Sposób uzdatniania wody, zwłaszcza wody do picia, albo dezynfekcji wody dla pływalni lub dla kąpieli, polega według wynalazku na tym, że obejmuje etapy 1) i 2):

1) wytwarza się zasadniczo bezchlorynowy, stabilny, wodny roztwór chlorotlenowy na drodze etapów (1)-(4):

(1) rozpuszcza się w wodzie wodorosiarczan;

(2) wprowadza się do wodnego, zawierającego wodorosiarczan roztworu, kwas użyty w takiej ilości, aby wartość pH w docelowym produkcie końcowym stanowiącym zasadniczo bezchlorynowy, stabilny, wodny roztwór chlorotlenowy utrzymywała się w zakresie około 3-5, (3) dodaje się związek nadtlenkowy, i (4) wkrapla się wodny roztwór chlorynu w ilości około 60-90% molowych chlorynu, w odniesieniu do stężenia związku nadtlenkowego, oraz

PL 203 372 B1

2) wodę zadaje się skuteczną ilością zasadniczo bezchlorynowego, stabilnego, wodnego roztworu chlorotlenowego.

Na 1 litr uzdatnianej wody stosuje się korzystnie około 0,1-0,3% molowych, zwłaszcza około 0,1-0,15% molowych chlorynu jako substancji wyjściowej.

Wynalazek szczegółowo objaśniono w niżej podanym przykładzie, nieograniczającym zakresu wynalazku. Dla specjalisty w tej dziedzinie techniki oczywiste będą dalsze przykłady sposobów wykonania wynalazku, mieszczące się w zakresie ujawnienia niniejszego wynalazku.

P r z y k ł a d

W 18 ml wody rozpuszcza się 0,2 g wodorosiarczanu sodu, po czym dodaje się 1,2 ml 10 N kwasu siarkowego, a następnie, przy mieszaniu, wprowadza się ostrożnie 3,8 ml 30% roztworu nadtlenku wodoru. Do tak otrzymanego roztworu wkrapla się, w ciągu 15 minut, 15,7 ml 25% roztworu chlorynu sodu. Roztwór zabarwia się wpierw na brązowo, a potem przybiera barwę żółto-zieloną i taki już trwale pozostaje.

Claims (9)

Zastrzeżenia patentowe
1. (1) rozpuszcza się w wodzie wodorosiarczan;

   1) wytwarza się zasadniczo bezchlorynowy, stabilny, wodny roztwór chlorotlenowy na drodze etapów (1)-(4):

   (1) rozpuszcza się w wodzie wodorosiarczan, (2) wprowadza się do wodnego, zawierającego wodorosiarczan roztworu, kwas użyty w takiej ilości, aby wartość pH w docelowym produkcie końcowym stanowiącym zasadniczo bezchlorynowy, stabilny wodny roztwór chlorotlenowy utrzymywała się w zakresie około 3-5, (3) dodaje się związek nadtlenkowy, (4) wkrapla się wodny roztwór chlorynu w ilości około 60-90% molowych chlorynu, w odniesieniu do stężenia związku nadtlenkowego.

   1. Sposób wytwarzania zasadniczo bezchlorynowego, stabilnego, wodnego roztworu chlorotlenowego, przy czym w trakcie prowadzenia reakcji w kwaśnym środowisku wodnym, wprowadza się związek nadtlenkowy i wodny roztwór chlorynu, znamienny tym, że obejmuje on następujące etapy (1)-(4):
2. 2) wodę zadaje się skuteczną ilością zasadniczo bezchlorynowego, stabilnego, wodnego roztworu chlorotlenowego.

   (2) wprowadza się do wodnego, zawierającego wodorosiarczan roztworu, kwas użyty w takiej ilości, aby wartość pH w docelowym produkcie końcowym stanowiącym zasadniczo bezchlorynowy, stabilny, wodny roztwór chlorotlenowy utrzymywała się w zakresie około 3-5, (3) dodaje się zwią zek nadtlenkowy, i (4) wkrapla się wodny roztwór chlorynu w ilości około 60-90% molowych chlorynu, w odniesieniu do stężenia związku nadtlenkowego, oraz

   2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako wodorosiarczan w etapie (1) stosuje się wodorosiarczan metalu alkalicznego lub metalu ziemi alkalicznej.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że wodorosiarczan w etapie (1) stosuje się w iloś ci okoł o 5-20% molowych, w odniesieniu do stężenia nadtlenku.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako kwas w etapie (2) stosuje się rozcieńczony kwas siarkowy, zwłaszcza około 0,1-10 N kwas siarkowy.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako nadtlenek w etapie (3) stosuje się nadtlenek wybrany z grupy obejmującej nadtlenek wodoru lub nadtlenek metalu alkalicznego lub metalu ziemi alkalicznej.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako chloryn w etapie (4) stosuje się chloryn sodu.
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etap (4) prowadzi się w ciągu około 1/4-1/2 h.
8. 8. Sposób uzdatniania wody, zwłaszcza wody do picia, albo dezynfekcji wody dla pływalni lub dla kąpieli, znamienny tym, że obejmuje etapy 1) i 2):
9. 9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że około 0,1-0,3% molowych chlorynu jako substancji wyjściowej stosuje się na 1 litr uzdatnianej wody.