Биоцидный полимерный сорбент

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Государственное научное учреждение Институт химии новых материалов Национальной академии наук Беларуси Государственное научное учреждение Институт физико-органической химии Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Агабеков Владимир Енокович Тарасевич Владимир Александрович Кулевская Инна Владимировна Белясова Наталья Александровна Шункевич Александр Акимович Поликарпов Александр Петрович Иванова Надежда Аркадьевна Космачева Тамара Григорьевна Глоба Ирина Юрьевна(73) Патентообладатели Государственное научное учреждение Институт химии новых материалов Национальной академии наук Беларуси Государственное научное учреждение Институт физико-органической химии Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Биоцидный полимерный сорбент, включающий ионообменный волокнистый полимерный материал, на который нанесен модифицирующий биологически активный компонент, отличающийся тем, что в качестве ионообменного волокнистого полимерного материала содержит волокнистый сорбент Фибан, а в качестве модифицирующего компонента - полигексаметиленгуанидингидрохлорид или смесь четвертичных аммониевых солей в количестве 0,045-2,180 ммоль на 1 г сорбента Фибан. 2. Биоцидный полимерный сорбент по п. 1, отличающийся тем, что содержит катионит Фибан К-1, анионит Фибан АК-22, анионит Фибан А-1 или анионит Фибан А-6. 3. Биоцидный полимерный сорбент по п. 1, отличающийся тем, что содержит полигексаметиленгуанидингидрохлорид с молекулярной массой 900. 4. Биоцидный полимерный сорбент по п. 1, отличающийся тем, что содержит смесь четвертичных аммониевых солей, включающую ацетат триметилоктадециламмония, хлорид триметилоктадециламмония, йодид триметилоктадециламмония и дополнительно гидроокись триметилоктадециламмония при следующем соотношении компонентов, мас.ацетат триметилоктадециламмония 72-79 хлорид триметилоктадециламмония 10-15 йодид триметилоктадециламмония 1-3 гидроокись триметилоктадециламмония остальное. 16527 1 2012.12.30 Изобретение относится к области биоцидных полимерных сорбционных материалов для очистки и обеззараживания воздуха и водных сред и может быть использовано в промышленности и в быту. Известно получение полигалоидных анионообменных смол, применяемых для обеззараживания воды путем йодирования растворами йода в йодистом калии сильноосновных четвертичноаммониевых анионитов в хлоридной форме 1. Известен бактерицидный сорбент на основе композиционного материала, содержащего равномерно распределенные гранулы йодсодержащей ионообменной смолы и гранулированного активированного угля с серебросодержащим сорбентом между амфотерными волокнами. Однако серебро- и йодсодержащие вещества являются дорогими, а в больших концентрациях проявляют токсические свойства 2. Наиболее близким к заявляемому биоцидному сорбенту является сорбент, включающий подложку из пористого ионообменного полимерного материала с развитой поверхностью, на которую нанесен модифицирующий биоцидный компонент - гетероциклическое соединение каркасного типа - теотропин-1,3,6,8-тетраазотрицикло 4.4.1.13,8 додекан. Недостатком этого сорбента является его недостаточная активность 3. В Институте физико-органической химии НАН Беларуси разработан и выпускается ряд полимерных ионообменных волокнистых материалов, содержащих различные функциональные группы и предназначенных для очистки воды и воздуха от токсичных загрязнений типа -342- 2 2 2272-и т.п. в процессах промышленного производства и в быту. Характеристики волокнистых сорбентов Фибан приведены в табл. 1. Задачей заявляемого технического решения является создание биоцидного полимерного сорбента, обладающего повышенной биоцидной активностью и экологической безопасностью. Поставленная техническая задача решается тем, что предлагаемый биоцидный полимерный сорбент в качестве ионообменного волокнистого полимерного материала содержит Фибан, а в качестве модифицирующего биоцидного вещества - полигексаметиленгуанидин гидрохлорид (ПГМГГХ) или смесь четвертичных аммониевых солей (ЧАС) в количестве 0,045-2,18 ммоль на 1 г ионообменного волокнистого полимерного сорбента Фибан. Таблица 1 Характеристика волокнистых ионитов Фибан Оптимальная Функциональ- Ионная Полимерная Физическая Тип сорбента обменная п /п ные группы форма основа форма емкость,мгэкв./г ПолипропиНетканое игленовое волокно лопробивное Волокнистый Водо- с привитым со- полотно с по 1 сульфокатио 3,03 родная полимером сти- верхностной нит Фибан К-1 рола и дивиплотностью нилбензола 200-500 г/м 2 Нетканое иг- Не менее 3,5 (по Волокнистый ОсновПолиакрило- лопробивноеслабоосновная и нитрильное во- полотно с по- амино 2 2 ный анионит кислот- локно Нитрон верхностной группам) и Функциональ- Ионная Полимерная Физическая Тип сорбента обменная п /п ные группы форма основа форма емкость,мгэкв./г ПолипропиНетканое игленовое волокно лопробивное Волокнистый Хлорид- с привитым со- полотно с по 3 анионит 2,5 1 Волокнистый Нетканое игПолиакрилосильноос 1 анионит с Основлопробивное нитрильное новным 1 сильно- и сланая и полотно с по 4 промышленное группам 2 боосновными карбоверхностной волокно Нит 1,0 по слагруппами плотностью где 13 натная рон Д боос 22-2 Фибан А-6 200-1000 г/м 2 новным группам В качестве ионообменного волокнистого полимерного материала биоцидный полимерный сорбент содержит катионит Фибан К-1, анионит Фибан АК-22, анионит Фибан А-1 или анионит Фибан А-6. В качестве биологически активного модифицирующего вещества используют ПГМГГХ с молекулярной массой 900 - современный эффективный биоцид, находящий все более широкое применение, так как он является малоопасным для человека и среды его обитания. Этот препарат производится в достаточных количествах в России и в Беларуси (ЗАО Беласептика), он доступен по своей стоимости. В качестве второго биологически активного модифицирующего препарата используют смесь ЧАС, включающую ацетат триметилоктадециламмония, хлорид триметилоктадециламмония, йодид триметилоктадециламмония и дополнительно гидроокись триметилоктадециламмония при следующем соотношении компонентов, мас.ацетат триметилоктадециламмония 72-79 хлорид триметилоктадециламмония 10-15 йодид триметилоктадециламмония 1-3 гидроокись триметилоктадециламмония остальное. Преобладание в этой смеси ацетата определяет ее повышенную бактерицидную активность и экологическую безопасность. Смесь ЧАС синтезируют на первой стадии метилированием первичного октадециламина. Полученный диметилоктадециламин обрабатывают кватернизирующим агентом типа йодистого метила. Затем в присутствии анионита получают соединение следующей формулы 3 3 3 Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Пример 1 Образец весом 0,95 г высушенного в течение 6 ч при 80 С волокнистого анионита Фибан А-6 помещают в чашку Петри, вводят 25 мл 10 -ного водного раствора ПГМГГХ, 3 16527 1 2012.12.30 выдерживают в течение 24 ч при комнатной температуре. Содержимое чашки Петри переносят на фильтр Шотта, отделяют жидкую часть, образец на фильтре промывают дистиллированной водой до прекращения изменения веса образца Фибан (после сушки). Содержание ПГМГГХ в образце определяют гравиметрически. Экспериментальный привес - 0,285 г, что составляет 0,33 моля на 1 г сухого анионита. Примеры 2-7 В этих примерах биоцидный полимерный волокнистый сорбент получают по методике, описанной в примере 1. Количества модифицирующего агента, нанесенного на 1 г волокнистого полимерного сорбента Фибан, и тип волокнистого сорбента приведены в табл. 2. Все полученные образцы подвергают испытаниям на биоцидную активность. Тест-культуры бактерий..503 - молочнокислые бактерии, активно сквашивающие молоко и обусловливающие гомоферментативное молочнокислое брожение с образованием большого количества молочной кислоты. Адсорбционно-титрометрический метод. Суть метода заключается в определении количества молочной кислоты, образующейся в среде за счет жизнедеятельности адсорбированных на поверхности материала жизнеспособных клеток молочнокислых бактерий. В пробирки с суспензией молочнокислых бактерий .(104 КОЕ/дм 3) вносили подготовленные (одинакового размера) стерильные образцы Фибан (стерилизовали УФ в течение 2 ч) и инкубировали 12 ч при оптимальных условиях, при этом клетки делились и адсорбировались на поверхности волокна. Затем образцы трижды отмывали в физиологическом растворе от свободных и слабо прикрепившихся клеток, после чего к ним добавляли физиологический раствор и оставляли на 40 мин. Потом физиологический раствор сливали и вместо него в пробирки вносили питательную модифицированную пептоннодрожжевую средус низкой буферной емкостью. Инкубировали инокуляты при оптимальных условиях в течение 5 ч, после чего регистрировали в пробах содержание молочной кислоты. Наиболее простым и удобным способом определения количества накопившейся молочной кислоты является кислотно-основное титрование. Исследуемые пробы культуральной жидкости бактерий .осветляли центрифугированием. Осветленную после центрифугирования надосадочную жидкость оттитровывали щелочью(0,01 н ) по фенолфталеину до приобретения ею слабо-малинового оттенка. Концентрацию накопившейся молочной кислоты в культуральной жидкости С,ммоль/см 3, определяли по формуле (1)(12 ) где 1 - концентрация щелочи 10,01 моль/см 3 11 - объем щелочи, пошедшей на титрование анализируемой пробы, см 3 12 - объем щелочи, пошедшей на титрование питательной среды, см 3- объем пробы, равный 0,7 см 3. Таблица 2 Количество модифицирующего агента, нанесенного на 1 г волокнистого полимерного сорбента Фибанпри- Исходный волокнистый Нанесено ПГМГГХ, ммоль/г Нанесено ЧАС,мера сорбент сорбента ммоль/г сорбента 1 Фибан А-6 0,33 2 Фибан А-1 0,045 3 Фибан АК-22 0,050 4 Фибан А-1 0,30 5 Фибан АК-22 1,17 6 Фибан К-1 2,18 7 Фибан А-6 0,48 16527 1 2012.12.30 Таблица 3 Показатели метаболической активности.503 в присутствии биоцидного полимерного сорбента на основе ФибанприМодифицирующий Волокнистый сорбент мера агент Концентрация молочной кислоты в культуральной жидкости , ммоль/см 3 не образуется не образуется не образуется 0,41 0,18 0,68 1,12 Испытания проводят трижды. В табл. 3 приведены усредненные результаты исследования антибактериальных свойств образцов биоцидных полимерных сорбентов на основе материала Фибан по отношению к бактериям . . Как видно из табл. 3, наилучшими антибактериальными свойствами обладают образцы модифицированного полимерного волокнистого материала Фибан, полученные в примерах 1-3 в их присутствии вообще не произошло образования молочной кислоты. Минимальное количество молочной кислоты, не более 1,12 ммоль/см 3, образовалось в присутствии образцов, полученных в примерах 4-7. Источники информации Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.