shkolakz.ru 1
Электрохимическая активация растворов


Технология электрохимической активации водных растворов основана на процессе электролиза в диафрагменном электролизере с пористой керамической мембраной, в результате которого водный раствор NaCl разделяется на два потока – щелочной и кислый.

Электрическое поле, создаваемое между двумя полюсами, больше, чем энергия водородных связей воды. Хлорид натрия, который действует как электролит и увеличивает эффективность электролиза воды, диссоциирует на Na+ и Cl-. Керамическая мембрана обеспечивает проникновение ионов к соответствующей области электролизера и концентрирует Na+ и Н+ в отрицательной области, а ионы O2-, Cl-, а также их соединения в положительной области. Щелочной раствор (католит) содержит соединения натрия в то время как анолитный раствор представляет собой смесь неустойчивых соединений кислорода и хлора. В анодной зоне электролизера протекают следующие реакции:

2H2O + 2Na+ + 2e http://www.bakhir.ru/_img/arrow.gif 2NaOH + H2 (образование гидроксида натрия);

2H2O + 2e http://www.bakhir.ru/_img/arrow.gif H2 + 2OHhttp://www.bakhir.ru/_img/upminus.gif (образование свободных анионов гидроксила);

О2 + Н2О + 2е http://www.bakhir.ru/_img/arrow.gif НО2http://www.bakhir.ru/_img/upminus.gif + ОНhttp://www.bakhir.ru/_img/upminus.gif (образование аниона пероксида с участием растворенного в воде кислорода);


О2 + 2Н2 + 2е http://www.bakhir.ru/_img/arrow.gif Н2О2 + 2ОНhttp://www.bakhir.ru/_img/upminus.gif (образование пероксида водорода с участием растворенного в воде кислорода);

2Clhttp://www.bakhir.ru/_img/upminus.gif - 2e http://www.bakhir.ru/_img/arrow.gif Cl2 (образование молекулярного хлора, который немедленно вступает в реакции взаимодействия с компонентами приэлектродной среды):

Cl2 + H2http://www.bakhir.ru/_img/arrow2.gif HClO + HCl;

HCl + NaOH http://www.bakhir.ru/_img/arrow.gif NaCl + H2O;

2H2O - 4e http://www.bakhir.ru/_img/arrow.gif 4H+ + O2 (образование кислорода и ионов оксония);

OHhttp://www.bakhir.ru/_img/upminus.gif + Clhttp://www.bakhir.ru/_img/upminus.gif - 2e http://www.bakhir.ru/_img/arrow.gif HClO (прямой синтез хлорноватистой кислоты);

Clhttp://www.bakhir.ru/_img/upminus.gif + 2OHhttp://www.bakhir.ru/_img/upminus.gif - 2e http://www.bakhir.ru/_img/arrow.gif ClOhttp://www.bakhir.ru/_img/upminus.gif + H2O (прямой синтез гипохлорит-аниона);


3OHhttp://www.bakhir.ru/_img/upminus.gif - 2e http://www.bakhir.ru/_img/arrow.gif HO2http://www.bakhir.ru/_img/upminus.gif + H2O (образование аниона пероксида);

HO2http://www.bakhir.ru/_img/upminus.gif - e http://www.bakhir.ru/_img/arrow.gif HO2 (образование супероксида водорода);

OHhttp://www.bakhir.ru/_img/upminus.gif - e http://www.bakhir.ru/_img/arrow.gif HOhttp://www.bakhir.ru/_img/uppoint.gif (образование радикала гидроксила);

Clhttp://www.bakhir.ru/_img/upminus.gif + 4 OHhttp://www.bakhir.ru/_img/upminus.gif - 5 e http://www.bakhir.ru/_img/arrow.gif ClO2 + 2H2O (образование диоксида хлора);

O2 + 2 OHhttp://www.bakhir.ru/_img/upminus.gif - 3 e http://www.bakhir.ru/_img/arrow.gif O3 + H2O (образование озона);


H2O - 2e http://www.bakhir.ru/_img/arrow.gif 2 H+ + Ohttp://www.bakhir.ru/_img/uppoint.gif (образование атомарного кислорода).

Кроме того, в объеме анодного раствора уже после его приготовления протекают реакции, в результате которых образуются другие биоцидные соединения, в частности, синглетный молекулярный кислород (1О2), молекулярный анион-радикал озона (O3http://www.bakhir.ru/_img/upminus.gif); гипохлорит-радикал (ClOhttp://www.bakhir.ru/_img/uppoint.gif); атомарный хлор (Clhttp://www.bakhir.ru/_img/uppoint.gif); хлорит- анион (СlO2http://www.bakhir.ru/_img/upminus.gif) и другие. 

Сопоставление перечня микробоцидных соединений, участвующих в процессах фагоцитоза в клетках теплокровных животных и содержащихся в анодном растворе выявляет практически полную их идентичность.

Метастабильная смесь соединений, образующаяся в процессе фагоцитоза (а наиболее близкий промышленный аналог этой смеси – электроактивированные растворы), является весьма эффективным средством уничтожения микроорганизмов, поскольку обладает множеством спонтанно реализующихся возможностей изменения (необратимого нарушения) жизненно важных функций биополимеров микроорганизмов на уровне реакций передачи электронов. Метастабильные частицы с различными значениями электрохимического потенциала способны оказывать повреждающее действие на все крупные систематические группы микроорганизмов (бактерии, микобактерии, вирусы, грибы, споры), не причиняя вреда клеткам тканей человека и других высших организмов, т.е. соматическим животным клеткам в составе многоклеточной системы.


Это обусловлено принципиальными отличиями в строении и условиях жизни клеток этих форм жизни. Клетки высших организмов в процессе жизнедеятельности продуцируют и используют целый ряд высокоактивных оксидантов. Эти клетки обладают мощной химической системой антиоксидантной защиты, предотвращающей токсическое воздействие подобных веществ на жизненно важные клеточные структуры. Антиоксидантные свойства соматических клеток связаны с наличием мощной трехслойной липопротеидной оболочки, которая содержит обладающие электрондонорными свойствами диеновые конъюгаты (–С=С–) и сульфгидрильные группы (SH). Микроорганизмы не имеют мощных систем антиоксидантной защиты с участием указанных химических групп.

Функции трофики животных клеток подчиняются закону взаимозаменяемости. Если трофика одной отдельной клетки нарушена, то это нарушение может быть скорректировано нейротрофическими регуляциями, эндокринными регуляциями, функцией соседних клеток, репаративными процессами, нутритивной функцией крови и т.д.

Все микробные клетки являются автотрофами, и их питание зависит от их собственной энергетической активности, т.е. если ферментные процессы внутри микробной клетки подавлены, то это влечет за собой ее гибель, поскольку компенсаторные механизмы отсутствуют. Микробная клетка обеспечивает все свои трофические функции только за счет ферментных реакций. Взаимодействие между микробными клетками в среде их обитания не является компенсаторным, т.е. уязвимое место микробной клетки - это ее автономизм.

Источники:


  1. Vladimir Vinogradov, Antonio Cuevas, Dmitrii Vinogradov. Activación eletroquímica de soluciones acuosas (ECAS). Ingeniería Química, #498, Octubre 2011.

  2. В.М.Бахир, В.И.Вторенко, Б.И.Леонов, С.А.Паничева, В.И.Прилуцкий, Н.Ю.Шомовская. Эффективность и безопасность химических средств для дезинфекции, предстерилизационной очистки и стерилизации // "Дезинфекционное дело", №1, 2003г