CC BY
88
БУДАНОВА Елена Михайловна, кандидат химических наук, доцент кафедры инженерной экологии и химии Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии.
ОЛЕЙНИК Лариса Николаевна, доцент кафедры химической технологии органических веществ Омского государственного технического университета. НЕЛИН Анатолий Григорьевич, доцент кафедры химической технологии органических веществ Омского государственного технического университета.
МОЗГОВОЙ Евгений Иванович, аспирант кафедры химической технологии органических веществ Омского государственного технического университета. КОТЛУБАЕВ Денис Максимович, аспирант кафедры химической технологии органических веществ Омского государственного технического университета.
Дата поступления статьи в редакцию: 05.11.2008 г. © Скутин Е.Д., Буданова Е.М., Олейник Л.Н., Нелин А.Г., Мозговой Е.И., Котлубаев Д.М.
УДК 66 0877 С. С. БОЛОТОВА
Омский институт (филиал) Российского государственного торгово-экономического университета
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ, ОБУСЛОВЛИВАЮЩИЕ БЕЗОПАСНОСТЬ СОВРЕМЕННЫХ СТИРАЛЬНЫХ МАШИН
Статья посвящена физико-химическим технологиям ультразвука и ионизации водного раствора серебром в стиральных машинах и их влиянию на отстирывание и антибактериальную обработку тканей. Приводятся результаты испытаний.
Ключевые слова: физико-химическая технология, ультразвук, кавитация, ионизация, безопасность, антибактериальный эффект.
В современном мире, где разрабатываются и распространяются различные виды химического и бактериологического оружия, активно развивается генная инженерия, проблема микробиологической безопасности становится особенно актуальной. Наряду с этим, ведущие мировые производители электробытовой техники, такие как Samsung, Daewoo, LG, внедряют физико-химические технологии, оказывающие антибактериальный эффект, в производство техники последнего поколения. К данным технологиям можно отнести ультразвук и Nano Silver. Новейшая технология Nano Silver на сегодняшний день применяется в нескольких видах бытовой техники — в холодильниках, кондиционерах и стиральных машинах, тогда как ультразвуковая технология нашла применение только в стиральных машинах. Поэтому в данной статье мы рассмотрим влияние этих технологий на процесс стирки в стиральных машинах.
Стиральные машины, как и любой другой товар, обладают рядом потребительских свойств, к которым относят: свойства назначения, свойства надёжности, эргономические, эстетические, экономические, экологические, свойства безопасности.
Безопасность — широко трактуемое свойство многих объектов: товаров, процессов, услуг, а также окружающей среды. Поэтому в ст. 2 ФЗ «О техническом регулировании» дано обобщённое определение термина: «Безопасность продукции, процессов производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации — состояние, при котором отсутствует недопустимый риск, связанный с при-
чинением вреда жизни и здоровью граждан, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни или здоровью животных и растений» [1].
Безопасность товаров относится к обязательным требованиям и должна регламентироваться техническими регламентами.
Применительно к качеству потребительских товаров безопасность может быть определена как отсутствие недопустимого риска для жизни, здоровья и имущества потребителя при эксплуатации или потреблении товаров.
Безопасность — важнейшее свойство качества, которым должны обладать все потребительские товары. В отличие от других потребительских свойств, ухудшение или утрата которых приводит к потерям функционального или социального назначения, превышение допустимого уровня показателей безопасности переводит продукцию в категорию опасной [2].
В соответствии с классификацией, приведённой в [2], к общим требованиям безопасности относят санитарно-эпидемиологическую и химическую безопасность.
Применение ультразвука в процессе стирки и ионизация водного моющего раствора серебром обеспечивают данные виды безопасности в стиральных машинах.
Ультразвук — это упругие колебания и волны, частота которых превышает 15-20 тысяч Гц. Однако в настоящее время понятие «ультразвук» приобрело более широкий смысл, чем просто обозначение вы-
сокочастотной части спектра акустических волн. С этим понятием сегодня связаны целые области современной физики, промышленной технологии, информационной и измерительной техники, медицины и биологии.
Интерес к ультразвуку и ультразвуковой технике всё возрастает, благодаря его проникновению в самые различные области человеческой деятельности. В последнее десятилетие XX века ультразвуковые технологии стали входить в быт миллионов людей — были созданы ультразвуковые устройства для стирки, дезинфекции и дезодорации.
Все известные ранее способы стирки требовали механического воздействия на изделие во время стирки и удаляли загрязнения главным образом с поверхности изделия. Использование ультразвука не вызывает деформации и износа изделий, что особенно важно для трикотажных, кружевных, шерстяных и других тканей, требующих «деликатного» обращения, способствует восстановлению объёмной структуры волокон ткани, снимает полинявшие пигментные частицы краски, делая изделия более яркими. Обусловлено это тем, что размер пульсирующих пузырьков соизмерим с размером молекул, которые легко проникают не только между волокон, но и внутрь их, очищая нити ткани изнутри, обновляя всё изделие.
В зависимости от среды, в которой распространяется ультразвук, им порождаются различные физические явления.
Для генерирования ультразвуковых колебаний, в т.ч. в стиральных машинах, применяют разнообразные механические и электромеханические устройства [3]. В электромеханических устройствах ультразвуковая энергия получается преобразованием электрической, для чего используются главным образом различные пьезокерамические материалы. Пьезоэлектрический излучатель ультразвука представляет собой пластинку, стержень или кольцо из пьезокерамического материала с металлическими электродами, к которым прикладывается переменное электрическое напряжение определённой величины и формы, вырабатываемое специальным генератором. В устройствах (генераторах ультразвука) для стирки и дезинфекции величина напряжения на выходе генератора не превышает 12У и является безо-
пасной для человека при их эксплуатации.
При включении генератора в электрическую сеть, пьезокерамический излучатель начинает вибрировать с частотой 28000 Гц и, будучи помещённым в моющий раствор, создаёт в нём упругие волны, вызывающие явление кавитации, которое обеспечивает очистку (стирку), дезинфекцию и дезодорацию помещённых в моющий раствор изделий.
Кавитация представляет собой образование и разрушение огромного количества мельчайших полостей, или вакуумных пузырьков, в жидкости. Данная энергия производит чередующиеся волны высокого и низкого давления в жидкости, помещенной в резервуаре. Жидкость подвергается сжатию во время фазы высокого давления волнового цикла, и «растягивается» во время фазы низкого давления. Так как давление в жидкости снижается во время фазы низкого давления, размер полостей возрастает с микроскопических ядер до максимального критического диаметра. В ходе последующей фазы высокого давления они сжимаются и разрываются. При этом выделяется значительная энергия, которая, однако, является безопасной для материала, так как локализована в микроскопическом объёме. В результате вещество в кавитационной области подвергается интенсивным воздействиям.
Воздействием на вещество в зоне кавитации пользуются для уничтожения вредных микроорганизмов, т.е. для его дезинфекции. При этом за счёт возникающих в жидкости перепадов импульсов давления происходит разрыв поверхностных оболочек микроорганизмов и бактерий, находящихся в жидкости, подвергаемой действию ультразвука, что вызывает их гибель, а значит и обеззараживание стираемых изделий, исключает необходимость кипячения.
Захлопывание пузырьков в зоне кавитации сопровождается сильным локальным разогревом жидкости, а также выделением газа, содержащего атомарную и ионизованную компоненты, происходит ионизация газа и выделение озона (О3). Озон окисляет летучие органические вещества, обладающие неприятными запахами, придаёт стираемым изделиям запах после-дождевой свежести.
Акустические волны исполняют роль катализатора химических процессов — повышают активность стирального порошка в несколько раз.
Ещё одна относительно новая функциональная особенность современных стиральных машин, повышающая их гигиенические свойства, — технология Nano Silver.
На протяжении долгого времени человечество использовало антибактериальные свойства серебра при изготовлении предметов домашнего обихода. Благодаря его дезинфицирующему действию вода или молоко, хранящиеся в серебряных кувшинах, даже в жаркую погоду долго оставались свежими. Исследования, проведенные специалистами, подтвердили многовековой опыт использования серебра в борьбе с бактериями. В результате появилась революционная технология Nano Silver.
Свободные ионы серебра являются активным про-тивомикробным средством, поэтому был разработан способ получения раствора коллоидного серебра, состоящего из взвеси субмикроскопических частиц, содержащих ионы Ag+ (1~100 нм), которые могут легко проникать в клетки [4].
Принцип работы технологии Nano Silver заключается в следующем. В специальном отсеке стиральной машины находятся две пластины из серебра чистотой 99,99% (общий вес 27,2 г). В процессе электролиза выделяются положительно заряженные ионы серебра (около 400 миллионов), переносимые в барабан вместе с поступающей водой. Катионы серебра при стирке легко проникают в структуру ткани и нейтрализуют бактерии, имеющие отрицательный заряд.
Поэтапно этот процесс выглядит следующим образом:
1. При прохождении электрического тока через электроды образуются положительно заряженные ионы серебра Ag+ (рис. 1).
2. Водопроводная вода поступает в машину, и вместе с ней ионы Ag+ попадают в бак (рис. 2).
3. В процессе стирки и полоскания используется вода с ионами Ag + .
4. Ионы Ag+ дезинфицируют одежду.
5. Ионы Ag+ не дают бактериям остаться на чистой одежде и препятствуют их размножению внутри бака.
Ресурс работы ионогенератора рассчитан минимум на две тысячи циклов стирки, что сопоставимо с эксплуатацией машины на протяжении десяти лет, после чего электронную часть блока можно легко заменить.
Данная технология обеспечивает уничтожение 99,9% бактерий, причем бактерицидный эффект сохраняется до 30 дней. «Серебряная» стирка приводит к распаду микроорганизмов, вызывающих аллергию, что оказывает положительное воздействие на чувствительную кожу и предотвращает возникновение дерматитов.
В стиральных машинах с технологией Nano Silver эффект, аналогичный эффекту кипячения, достигается уже при 30еС. Это позволяет дезинфицировать тонкие ткани и сохранить яркость цветных вещей, оберегая их от воздействия высоких температур. Кипячение может повредить одежду из-за усадки, изменения цвета и т. п. Оно также увеличивает потребление электроэнергии и стоимость стирки, в то время как технология Nano Silver позволяет уничтожать все виды микроорганизмов без повреждения тканей.
Еще одно важное преимущество «серебряной» технологии — предотвращение появления неприятного запаха одежды и барабана машины, т. к. ионы серебра, сохраняющиеся после стирки, препятству-
ют размножению бактерий, вызывающих запах. Кроме того, стирка с применением Nano Silver экономична: по сравнению с кипячением энергопотребление сокращается в 9,5 раз [5].
Кроме того, состав, содержащий серебро, покрывает барабан и бак стиральной машины, поддерживая постоянную чистоту внутри, и значительно облегчает уход за ней.
Бактерицидные свойства технологии Silver Nano подтверждены сертификатами нескольких стран.
Стиральные машины с данной технологией имеют сертификат Корейского испытательного и исследовательского института химической промышленности за высокую дезинфекционную и антибактериальную эффективность. Сертификат Корейского потребительского научно-исследовательского центра подтвердил их нетоксичность. Кроме того, технология была сертифицирована ведущей немецкой лабораторией по тестированию бытовой техники SLG Pruf und zertifizierungs GmbH. В России сравнительные исследования были проведены государственным научно-исследовательским институтом эпидемиологии и микробиологии имени Н.Ф. Гамалеи РАМН. Исследования показали, что при стирке белья в стиральных машинах с технологией Nano Silver погибают более 650 видов болезнетворных бактерий, даже при заражении тканей их максимальными дозами, что соответствует высочайшему уровню стерильности.
Учитывая это важное свойство, модели стиральных машин с функцией Nano Silver были предложены для опробирования сразу нескольким медицинским учреждениям в разных регионах России:
• НИИ педиатрии и детской хирургии (Москва);
• Городская клиническая больница № 7, родильное отделение (Москва);
• Инфекционная больница № 23 (Нижний Новгород);
• Краевой перинатальный центр Городской больницы № 2 (Краснодар);
• Областная детская клиническая больница (Екатеринбург);
• Детская городская клиническая больница № 1 (Самара);
• Государственная областная клиническая больница (Новосибирск).
При эксплуатации стиральных машин с технологией Nano Silver в Краевом перинатальном центре г. Краснодара в результате исследования было выявлено, что после стирки пеленок с применением технологии Nano Silver последующее обсеменение микробами происходило в полтора раза медленнее, чем при стирке в обычных машинах [6].
В московском НИИ педиатрии и детской хирургии Минсоцздрава РФ была проведена масштабная научно-исследовательская работа по теме «Изучение влияния ионов серебра на обсемененность тканей бактериальными агентами». При обследовании образцов ткани, зараженных четырьмя видами микроорганизмов, обнаружено, что после стирки в машине с анализируемой функцией все тестируемые виды были эффективно уничтожены. Даже при заражении ткани максимальными дозами микроорганизмов стирка приводила к распаду бактериальных агентов. По заключению экспертов [6], Nano Silver обеспечивает не только стерильность ткани после стирки, но и отсутствие микроорганизмов в барабане стиральной машины и даже в сливных водах.
В нижегородской инфекционной больнице № 23 выстиранное в машинах с «серебряной» функцией
белье пациентов подвергалось бактериологическому исследованию с определением патогенных бактерий кишечной группы и на наличие микробов кокковой группы. В обоих случаях белье оказалось стерильным.
Специалисты Новосибирской областной клинической больницы в качестве «контрольного экземпляра» выбрали стиральную машину другой марки, не использующую электролиз серебра. Исследования показали, что технология Nano Silver действительно приводит к уничтожению четырех самых распространенных штаммов бактерий с любых типов ткани, что особенно важно при стирке тканей, не подвергающихся предварительной дезинфекции. Обычная стиральная машина справлялась с этой задачей значительно хуже.
Ультразвуковые стиральные машины представлены на рынке фирмами «Ретона» и «Volcano» [7].
Стиральные машины с функцией Nano Silver на российском рынке представляют несколько производителей, например, Samsung и LG — внедрили данную функцию в автоматические стиральные машины, а такие компании, как Daewoo и «Евго» используют эту технологию в двухбаковых полуавтоматических стиральных машинах (модели: Daewoo DW-500 MPS, «Евго» EWP 5020 N, «Евго» EWP 5221 N, «Евго» EWP 5522 N). В целях повышения конкурентоспособности полуавтоматических стиральных машин марки «Сибирь» регионального производителя ФГУП «ГКНПЦ им. Хруничева ПО «Полёт» рекомендуем внедрить функцию Nano Silver.
В заключение отметим, что анализируемые нами физико-химические технологии имеют явное преимущество по сравнению с обычными технологиями стирки — обеспечивают антибактериальный эффект, который ведёт к уничтожению в процессе стирки большинства видов бактерий, отрицательно воздействующих на человеческий организм. Таким образом, обеспечивается санитарно-эпидемиологическая безопасность населения. При этом данный эффект достигается при значительно меньших затратах электроэнергии по сравнению с обычными технологиями обработки белья, что, с одной стороны, является экономически выгодным для покупателя, с другой — ведёт к экологической безопасности.
Анализируемые в данной статье технологии были использованы как единичные показатели качества при разработке методики оценки качества полуавтоматических стиральных машин и предложены для внедрения в двухбаковых полуавтоматических стиральных машинах марки «Сибирь Evro» для повышения их конкурентоспособности.
Библиографический список
1. Федеральный закон от 27 декабря 2002 г. №184-ФЗ «О техническом регулировании».
2. Николаева М.А. Теоретические основы товароведения : учебник для вузов. — М. : Норма, 2006. — 448 с.
3. Балдев Р. Применения ультразвука / Балдев Р., Раджендран В.; Пер. с англ. А. Ширшова. — М. : Техносфера, 2006. — 576 с.
4. Мелихов И.В. Тенденции развития нанохимии / И.В. Мелихов // Российский химический журнал. — 2002, T.XLVI №5. - С. 7-14.
5. Егорова Е.М., Ревина А.А., Ростовщикова Т.Н., Киселёва О.И. Бактерицидные и каталитические свойства стабильных металлических наночастиц в обратных мицеллах / Е.М. Егорова, А.А. Ревина, Т.Н. Ростов-щикова, О.И. Киселёва // «Вестник Московского университета». Серия 2. Химия. — 2001, Т.42 №5. — С. 332-338.
6. www.gamaleya.ru [Электронный ресурс]: сайт ГУ НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи.
7. Сизова Л., Лычникова Д. Шибаева М. Новое поколение бытовых стиральных машин // Современная торговля. — 2007. — №4. — С. 22-39.
8. Крутяков Ю.А. Синтез, люминесцентные и антибактериальные свойства наночастиц серебра : автореф. дис.... к. хим. н. — М., 2008. — 26 с.
БОЛОТОВА Светлана Сергеевна, старший преподаватель кафедры торгового дела Омского института (филиала) Российского государственного торгово-экономического университета.
Дата поступления статьи в редакцию: 11.11.2008 г. © Болотова С.С.
Книжная полка
Технология переработки нефти и газа [Текст] : курс лекций: учеб. пособие для вузов по специальности 240401 «Химическая технология органических веществ» / И. В. Мозговой [и др.] ; ОмГТУ. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2007. - 303 с. : рис., табл. - Библиогр.: с. 299-300. - ISBN 5-8149-0394-5.
Рассматриваются процессы подготовки нефти и газа на нефте- и газовых промыслах и процессы первичной переработки нефти на НПЗ, а также диструктивные процессы очистки и подготовки промежуточных товарных нефтепродуктов.
