Чистящее и дезинфицирующее средство

006856 Для чистки и дезинфекции в настоящее время в большей степени применяют хлор. При этом в водном растворе образуются соединения хлора, такие как хлорноватистая кислота (НОСl) или соляная кислота (НСl), на которых в конечном счете, вместе с образующимся при этом кислородом, и основывается сильно окисляющее, а потому и дезинфицирующее действие водных растворов хлора. В то же время дезинфицирующим действием обладают хлорамины, которые образуются при реакции хлора с азотсодержащими соединениями и воспринимаются многими как сильнопахнущие и раздражающие глаза вещества. Критическими побочными продуктами дезинфекции с хлором являются, наконец, хлорпроизводные углеводороды. Они образуются при реакции хлора с органическим материалом и в больших концентрациях могут быть вредными для здоровья. Поэтому для чистки и дезинфекции хлор всегда пытаются заменить другими химическими реактивами, но при этом не достигают той скорости уничтожения бактерий, какая присуща хлору. Другой проблемой при использовании хлора для чистки и дезинфекции является транспортировка и хранение, так как использование этого высокореактивного вещества требует специальных мер предосторожности. Целью изобретения является, таким образом, чистящее и дезинфицирующее средство, использование которого устраняет эти недостатки при сохранении того же окислительного и дезинфицирующего эффекта. Настоящее изобретение касается чистящего и дезинфицирующего средства, содержащего растворимый в воде перманганат и помимо растворимого в воде перманганата, который предусмотрен для инициирования окисления органических веществ, дополнительно содержащего средство для обеспечения щелочной среды с показателем концентрации ионов водорода рН, равным по меньшей мере 10, предпочтительно по меньшей мере 12, и его применяют в сочетании по меньшей мере с одним другим окислителем, окислительный потенциал которого превышает окислительный потенциал от марганца VII до марганца VI, предпочтительно от НО 2- до ОН-. В качестве другого окислителя применяют пероксодисульфаты. Для достижения щелочной среды применяют гидроокиси щелочных металлов. Перманганат калия (KМnО 4) является сильным окислителем, бактерицидное действие которого известно уже давно. В сильно щелочной среде оно основывается прежде всего на понижении валентности марганца с семи до ступени окисления +6. Однако по разным причинам его никогда не удается использовать в чистящих и дезинфицирующих средствах. Так, перманганат калия из-за своего сильного окислительного действия оказался, например, несовместимым с другими необходимыми компонентами чистящего средства. Кроме того при высоком окислительном потенциале перманганата калия вода действует как восстановитель, так что возникают проблемы, связанные с устойчивостью чистящего средства в водном растворе. В патенте GB 1510452 А раскрыто чистящее средство для унитаза, состоящее из перманганата калия и алкилсульфата натрия для уменьшения поверхностного натяжения. Других окислителей, в частности в сочетании с перманганатом калия, не предусмотрено. В пригодности средства следует основательно усомниться, так как не принято никаких мер для обеспечения щелочной среды. Щелочные условия,разумеется, необходимы для предотвращения осаждения труднорастворимой двуокиси марганца (Мn IV,пиролюзит) и кроме этого благоприятно воздействуют на бактерицидную способность перманганата калия. В предложенном изобретении к перманганату добавляют окислитель, окислительный потенциал которого выше окислительного потенциала перманганата. Согласно изобретению это достигается путем добавления пероксодисульфатов, предпочтительно пероксодисульфата натрия. Как описывается более точно, благодаря их взаимодействию возникают реакции радикалов, в результате которых получается эффективное окисление органических веществ. Благодаря использованию гидроокси щелочных металлов, предпочтительно NaOH, достигается увеличение скорости бактерицидного действия перманганата, так как окисление органических соединений ускоряется в щелочной среде. Применение в качестве стабилизаторов жсткости неокисляющихся полифосфатов, предпочтительно триполифосфатов калия обеспечивает устойчивость применяемых стабилизаторов жесткости (комплексообразователей) к пероксодисульфатам. Кроме того следует принять защитные меры против коррозии цветных металлов и пластмасс. Преимущества выгодных условий для транспортировки и хранения чистящего и дезинфицирующего средства могут быть реализованы благодаря композиции: 20-35% 50%-ного KОН, предпочтительно 28, 5-25% 50%-ного триполифосфата калия, предпочтительно 15, 25-35% гипохлорита натрия, предпочтительно 30%, по меньшей мере 0,01% KМnО 4. Чистящее или дезинфицирующее средство в такой композиции может использоваться в 3% -ном водном растворе. Реакции, существенные для эффективности заявленного чистящего и дезинфицирующего средства, подробно описываются при помощи диаграммы Пурбаха(фиг. 1; для 25 С, атмосферного давления 1 бар и эффективности электролита 1 моль/л). Сначала готовят сильный окислитель в заявленной форме и концентрации, причем речь идет пред-1 006856 почтительно о пероксодисульфате щелочного металла. Хотя пероксодисульфат щелочного металла является сильным окислителем, он медленно реагирует с органическими соединениями при комнатной температуре и в отсутствии соответствующих катализаторов. Эффективное и окончательное окисление органических веществ происходит, напротив, с помощью перманганата калия. Органический углерод окисляется при этом до получения оксалата. Для ускорения кинетики реакции между перманганатом калия и органическими веществами добавляют гидроокись щелочного металла, предпочтительно NaOH, для обеспечения щелочной среды. При применении изобретения чистящее и дезинфицирующее средство, предложенное в виде порошка, быстро и без остатка растворяют сначала в воде. Благодаря заявленному составу принимается во внимание при этом, что растворение стабилизатора жесткости происходит быстро во избежание осаждения карбонатов и гидроокисей щелочно-земельных металлов из-за возрастающей щелочности раствора,что является наиболее решающим моментом при высокой жесткости воды. При растворении заявленного порошка в воде сначала происходит окисление ионов гидроокиси, и именно, с одной стороны, благодаря пероксодисульфату (уравнение 1), а с другой стороны, также благодаря перманганату (уравнение 2),причем семивалентный марганец становится марганцем с окислительным числом +6. При этом происходит выделение кислорода. Уравнение 1: 3 ОН- + S2O82- = HO2 - + 2 SO42- + Н 2O Уравнение 2: 4 ОН- + 4 МnО 4- = O2+ 4 МnО 42- + 2 Н 2O Ион перекиси водорода, образующийся при окислении ионов гидроокиси при помощи пероксодисульфата, может, конечно, вызвать вторичное окисление Mn(VI) с получением Мn(VII) (уравнение 3): Уравнение 3: НO2- + 2 МnО 42- + Н 2O = 3 ОН- + 2 МnО 4 Если скорость разложения пероксодисульфата нельзя сохранять такой же, как у перманганата, хотя бы потому, что на разложение перманганата благоприятно влияет высокая концентрация и/или хорошая окисляемость органического вещества, то это приводит к дополнительному образованию Мn(VI). Преобладание шестивалентного марганца приводит к окрашиванию раствора в зеленый цвет, в отличие от первоначальной фиолетовой окраски, обусловленной воздействием марганца VII. Окисление органических соединений (обозначенных здесь как СН 2 О", что стоит везде вместо углерода окислительной ступени 0 и в особенности вместо углевода) до получения оксалата с помощью Мn VII и тем самым разложение перманганата происходит быстро, так как высокий показатель концентрации ионов водорода рН способствует образованию анионов у многочисленных органических веществ, что облегчает воздействие анионных окислителей. Окисление органических веществ марганцем VII включает в себя при этом также МnO43-, где марганец имеет окислительное число +5 (уравнение 4), однако благодаря перманганату окисляется снова до шестивалентного марганца (уравнение 5). Уравнение 4: 2 СН 2 О + 3 МnО 4- + 2 Н 2O = С 2 О 42- + 3 МnО 43- + 8H+ Уравнение 5: MnO43- + MnO4- = 2 MnO42 Воздействие перманганата на органические вещества согласно уравнению 4 не обусловливает, разумеется, высокую эффективность заявленного порошка. Быстрое и эффективное окисление органических веществ вызывается, скорее, начинающимися реакциями радикалов. Отправной точкой при этом является радикал SO4-, который образуется из пероксодисульфата. Этот радикал может образовываться сначала в результате гомолитического расщепления пероксодисульфата (уравнение 6) или в результате его реакции с органическими соединениями (уравнение 7): Уравнение 6: S2O82- = 2 SO4 Уравнение 7: 2S2O82- +2 СН 2 О + 2 Н 2O = 2SO42- + 2SO4- + С+1 - R + 4 Н+ При этом в уравнении 7 С+1 - R обозначает радикал с углеродом в ступени окисления +1, например формально Н 2C2O32-, при котором между атомами углерода существует двойная связь. Соединения, выделенные жирным шрифтом, обозначают радикалы или ионы радикалов. Как показали результаты исследований, SO4- возникает конечно в первую очередь в результате взаимодействия с имеющимися соединениями марганца. Можно предположить, что соединения марганца VI или марганца V оказывают радикалообразующее действие на пероксодисульфат согласно реакциям 8 и 9: Уравнение 8: MnO42- + C2O42- + 2 Н 2O = MnO43- + 2 СО 32- + 4 Н+ Уравнение 9: МnО 43- + S2O82- = MnO42- + SO42- + SO4 Теперь начинается каскад реакций радикалов, из которых далее можно назвать лишь наиболее существенные. Так, радикал SO4- вызывает образование радикалов ОН- (уравнение 10). Этот радикал относится известным образом к соединениям, способным реагировать, и окисляет органические вещества(уравнение 11), причем в дальнейшем снова могут образоваться радикалы SO4- (уравнение 12): Уравнение 10: SO4- + Н 2 О = HSO4- + ОНУравнение 11: 2 ОН- + 2CH2O + Н 2O = 2 ОН- + С+1 - R + 4 Н+ Уравнение 12: С+1 - R + 4S2O82- + Н 2O = 4SO42- + 4SО 4- + С 2 О 42- + 4 Н+ Радикал гидроокиси после своего образования согласно уравнению 10 может, разумеется, также реагировать с оксалатом (уравнение 13), причем в дальнейшем радикал сульфата образуется снова через-2 006856 пероксодисульфат (уравнение 14): Уравнение 13: ОH- + С 2 О 42- = ОН- + С 2O4 Уравнение 14: C2O4- + S2O82- + 2 Н 2O = 2 СО 32- + SO42- + SO42- + 4 Н+ Другой путь реакций для окисления органических соединений включает в себя сам радикал сульфата. Радикал сульфата окисляет органические соединения (уравнение 15) и может, наконец, быть дополнительно получен с помощью пероксодисульфата (уравнение 16): Уравнение 15: 2SO4- + 2 СН 2 О + Н 2O = 2SO42- + С+1 - R + 4 Н+ Уравнение 16: С+1 - R + 4S2O82- + Н 2O = 4SO42- + 4SO4- + С 2 О 42- + 4 Н+ Радикал сульфата также может реагировать с оксалатом (уравнение 17), причем его снова можно получить дополнительно при помощи молекулы пероксодисульфата (уравнение 18): Уравнение 17: SO4- + С 2 О 42- = SO42- + С 2 О 4 Уравнение 18: С 2 О 4- + S2O82- + 2 Н 2 О = 2 СО 32- + SO42- + SO4- + 4 Н+ Таким образом видно, что в результате реакций 10-18 происходит эффективное окисление, которому способствовали радикалы и которое происходит с помощью соединений марганца различных ступеней окисления и поддерживается с помощью пероксодисульфата. Рекомбинационные реакции между радикалами ведут в результате к обрыву цепных реакций 10-18(уравнения 19-24): Уравнение 19: SO4- + SO4- = S2O82 Уравнение 20: SO4- + ОН- = HSO5- (нестабильно) Уравнение 21: 4SO4- + С+1 - R + Н 2 О = 4SO42- + С 2 О 42- + 4H+ Уравнение 22: ОН- + ОН- = Н 2 О 2 Уравнение 23: 4 ОH- + С+1 - R + Н 2 О = 4 ОН- + C2O42- + 4H+ Уравнение 24: 3 С+1 - R + 3 Н 2 О = С 2 О 42- + 4 СН 2 О + 4 ОН(диспропорционирование, например Н 2 С 2 О 32-) Так как манганат (VI) ведет себя в воде нестабильно с точки зрения термодинамики, то в дальнейшем это приводит к преобладанию марганца II (уравнение 25): Уравнение 25: МnО 42- + Н 2O = O2 + НМnО 2- + ОНЖелтый цвет раствора показывает наличие марганца II, который образует комплексы оксалата, и тем самым также завершение процесса глубокой очистки и дезинфекции. Во время общего завершения цепных реакций 10-25 происходит выделение кислорода и перекиси водорода (уравнение 1, 2, 16 и 25), что дополнительно поддерживает процесс чистки и дезинфекции. В качестве дополнительного сильного окислителя нужно использовать не только соединения пероксодисульфата. Речь идет и о других окислителях, окислительный потенциал которых выше окислительного потенциала от марганца VII до марганца VI (линия MnO4-/MnO4 на диаграмме Пурбаха фиг. 1),предпочтительно выше от НО 2- до ОН- (линия НО 2-/ОН- на диаграмме Пурбаха фиг. 1). В отношении линии MnO4-/MnO4 для этого могла бы подойти также соль йодной кислоты (периодат), которая в рамках модифицированного химизма отвечает за повторное окисление манганата V или VI до получения перманганата. Применение пероксодифосфата и озона хотя теоретически и возможно, однако технически едва ли осуществимо. В настоящее время пероксодифосфата нет в наличии в достаточном количестве, а озон из-за своей высокой реактивности очень быстро разлагается, по этой причине, во-видимому, их нет в качестве чистящих и дезинфицирующих средств в торговле. Гипохлорит хотя и был бы достаточно стабилен в водном растворе, однако электрохимический перевес окислительно-восстановительной пары СlO- /Сl- должен также обеспечить образование ионов НО 2- при более длительном хранении. Все компоненты заявленного чистящего и дезинфицирующего средства предложены при этом в виде порошка, что, несмотря на эффективное и быстрое окисление органических веществ, является также крайне выгодным для хранения и транспортировки средства. Примеры, представленные ниже, должны подтвердить многообразие возможностей применения заявленного чистящего и дезинфицирующего средства и их не следует понимать в смысле ограничения. Пример 1. Заявленное чистящее и дезинфицирующее средство может быть целенаправленно использовано в установках для спиртных напитков. Соответствующая порошковая смесь содержит 58% NaOH (комочками), 27,10% триполифосфата калия, 14,75% пероксодисульфата натрия и 0,15% перманганата калия. Применяется в концентрации примерно 8 г порошкового продукта на 1 л, причем растворение в воде происходит быстро и без остатка. Выделение радикалов сульфата, гидроокиси и других, а также высокая щелочность благоприятно влияют на процесс очистки и дезинфекции. Резкое изменение цвета с фиолетового (преобладание марганца (VII на зеленый (преобладание марганца (VI, а затем на желтый (преобладание марганца (II/IV позволяет визуально оценить прогресс чистки. Пример 2. Заявленное чистящее и дезинфицирующее средство можно также применять для чистки бутылок. В настоящее время грязные бутылки погружают в ванны для щелока. В этих ваннах содержатся в основномNaOH и присадки для уменьшения поверхностного натяжения, ванны нужно нагревать по меньшей мере до 70 С для возможности проведения процесса очистки. Благодаря заявленному чистящему и дезинфи-3 006856 цирующему средству уничтожить микробы можно и при комнатной температуре, что снижает технические и финансовые затраты. Бутылки лишь обрызгивают заявленной порошковой смесью, растворенной в воде, или двумя компонентами в жидкой форме - NaOH/триполифосфат и пероксодисульфат/перманганат. Через некоторое время воздействия, которое можно легко сделать оптимальным благодаря резкому изменению цвета, продезинфицированные бутылки обрабатывают водой. Пример 3. Неорганические отложения на овоще- и картофелеперерабатывающих предприятиях или на пивоваренных заводах, как правило, трудно растворимы, так как состоят из смеси солей, которые плохо растворяются как с помощью минеральных солей, так и в щелоке. Речь идет, например, об оксалатах кальция, фосфатах магния и аммония или силикатах. Заявленное чистящее и дезинфицирующее средство,напротив, позволяет удалять такие отложения почти полностью. С помощью заявленной рецептуры готовят примерно 10%-ный водный раствор и обрабатывают им подлежащие очистке поверхности. Менее чем через 1 ч их легко можно обработать водой. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Чистящее и дезинфицирующее средство, содержащее растворимый в воде перманганат, отличающееся тем, что средство, помимо растворимого в воде перманганата, который предусмотрен для инициирования окисления органических веществ, дополнительно содержит средство для обеспечения щелочной среды с показателем концентрации ионов водорода рН, равным по меньшей мере 10, предпочтительно по меньшей мере 12, и его применяют в сочетании по меньшей мере с одним другим окислителем, окислительный потенциал которого превышает окислительный потенциал от марганца VII до марганца VI, предпочтительно от НО 2- до ОН-. 2. Чистящее и дезинфицирующее средство по п.1, отличающееся тем, что в качестве другого окислителя применяют пероксодисульфаты, предпочтительно пероксодисульфат натрия. 3. Чистящее и дезинфицирующее средство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что в качестве перманганата применяют перманганат калия. 4. Чистящее и дезинфицирующее средство по пп.1-3, отличающееся тем, что для достижения щелочной среды применяют гидроокиси щелочных металлов, предпочтительно NaOH. 5. Чистящее и дезинфицирующее средство по пп.1-4, отличающееся тем, что в качестве стабилизаторов жесткости используют неокисляющиеся полифосфаты, предпочтительно триполифосфат калия. 6. Чистящее и дезинфицирующее средство по одному из пп.1-5, отличающееся тем, что имеет следующий состав: 50-70% NaOH, предпочтительно 58%,20-35% триполифосфата калия, предпочтительно 27%,10-20% Nа 2S2 О 8, предпочтительно 15%,по меньшей мере 0,01% KМnО 4. 7. Чистящее и дезинфицирующее средство по одному из пп.1-6, отличающееся тем, что все без исключения компоненты представлены в виде порошка. 8. Чистящее и дезинфицирующее средство по одному из пп.1-7, отличающееся тем, что в 1 л чистящего и дезинфицирующего раствора содержится 7-8 г чистящего и дезинфицирующего средства. 9. Чистящее и дезинфицирующее средство по п.1, отличающееся тем, что его применяют в следующем составе: 20-35% 50%-ного KОН, предпочтительно 28%,5-25% 50%-ного триполифосфата калия, предпочтительно 15%,25-35% гипохлорита натрия, предпочтительно 30%,по меньшей мере 0,01% KМnО 4.