MXPA03003189A - Detergente y desinfectante. - Google Patents

Abstract

Un detergente y desinfectante en donde los permanganatos solubles en agua se usan en una solucion alcalina a fin de iniciar la oxidacion de sustancias organicas y simultaneamente se usa un oxidante quimico, de preferencia un peroxodisulfato, que es capaz de producir reacciones de radicales con asistencia de catalizadores a traves de manganatos que se originan del permanganato suministrado, cuyas reacciones producen la oxidacion de las sustancias organicas. Todos los componentes estan presentes en forma de polvo y una mezcla de polvo respectiva puede disolverse con rapidez y sin residuos en el agua. De ese modo representa un detergente y desinfectante universalmente aplicable y de gran eficiencia.

Description

Detergente y Desinfectante En la actualidad, el cloro se utiliza especialmente para limpieza y desinfección. Los compuestos del cloro tal como el ácido hipocloroso (H0C1) o el ácido clorhídrico (HC1) se forman en una solución hidratada, en la cual, al final, junto con el oxígeno producido, el efecto hiperoxidante y por lo tanto desinfectante de las soluciones de cloro hidratado tiene su base. Un efecto desinfectante de manera similar es producido por las cloraminas que se origina durante la reacción del cloro con compuestos de nitrógeno, pero que son percibidas por muchas personas como odoríferas e irritantes a los ojos. Productos derivados importantes de la desinfección con cloro son finalmente los hidrocarburos clorados. Estos se presentan en la reacción del cloro con el material orgánico y pueden ser peligrosos en concentraciones elevadas. Por lo tanto, de manera regular se han hecho esfuerzos para sustituir el cloro por otras sustancias químicas para limpiar y desinfectar sin obtener la velocidad germicida del cloro. Otro problema en el uso del cloro para la limpieza y desinfección es el transporte y almacenamiento, ya que debe tenerse especial cuidado con respecto a esta sustancia altamente reactiva." De ese modo, el objetivo de la presente invención es un detergente y desinfectante que evita las desventajas mencionadas mientras mantiene un efecto similar oxidante y desinfectante . Esto se logra de acuerdo con la invención a través de las funciones características de la reivindicación 1. El permanganato de potasio (KMn04) es un fuerte oxidante cuyo efecto germicida ha sido conocido desde hace mucho tiempo. En el ambiente hiperalcalino tiene como base en particular la reducción del manganeso septivalente para el número de oxidación +6. Sin embargo, por diferentes razones, el uso en detergentes y desinfectantes nunca se obtuvo. Debido a su fuerte efecto de oxidación, el permanganato de potasio demostró ser incompatible con otros ingredientes necesarios de un detergente por ejemplo. Además, el agua actúa como un reductor en la superficie del elevado potencial de oxidación del permanganato de potasio, conduciendo de ese modo a problemas de estabilidad de los detergentes en una solución hidratada. GB 1 510 452 ? revela un detergente para excusados de baño que consta de permanganato de potasio y un sulfato de alquilo sódico para reducir la tensión superficial. No se proporciona otro oxidante, en especial en colaboración con el permanganato de potasio. La idoneidad del agente debe dudarse en general debido a que no se toman medidas a fin de asegurar el ambiente alcalino. Sin embargo, las condiciones alcalinas son necesarias para prevenir la precipitación del dióxido de manganeso (Mn IV "gres de construcción") que muestra una solubilidad baja al agua) . Además, fomentan el efecto germicida del permanganato de potasio. En la presente invención, se agrega un oxidante al permanganato cuya potencial de oxidación supera la del permanganato. En conformidad con la invención esto se logra agregando peroxodisulfatos , de preferencia peroxodisulfato de sodio. Como se explicará con mas detalle a continuación, las reacciones de radicales se inician a través de su colaboración, como resultado de lo que hay una oxidación eficiente de las sustancias orgánicas. Como resultado de las medidas según la reivindicación 5, se obtiene un aumento en la velocidad germicida del permanganato debido a que la oxidación de los compuestos orgánicos se acelera bajo condiciones alcalinas. La reivindicación 6 asegura que los estabilizadores de dureza aplicados (agentes complej antes ) sean resistentes a los peroxodisulfatos . Además, cierto efecto de protección contra la corrosión de metales no ferrosos y plásticos puede asumirse . La reivindicación 9 establece condiciones ventajosas para el transporte y almacenamiento de un desinfectante y detergente como es el resultado del método. Las reacciones que son relevantes para la eficiencia del detergente y desinfectante de acuerdo con la invención se describen en detalle haciendo referencia a un diagrama de Pourbaix (fig. 1; para 25°C, 1 bar de presión atmosférica y una actividad de electrolitos de 1 mol/L) . Al principio, un fuerte oxidante se proporciona en la forma y concentración según la invención, que de preferencia refiere a un peroxodisulfato alcalino. Aunque el peroxodisulfato alcalino es un oxidante fuerte, reacciona solamente despacio con compuestos orgánicos a temperatura ambiente y bajo la ausencia de los catalizadores respectivos. La oxidación eficiente y completa de las sustancias orgánicas se inicia más bien por el permanganato de potasio. El carbono orgánico se oxida en oxalato . Con el fin de acelerar la cinética de la reacción entre el permanganato de potasio y las sustancias orgánicas, se agrega un hidróxido alcalino, de preferencia NaOH, a fin de garantizar asi un ambiente alcalino. En la aplicación de la invención, el detergente y desinfectante que tiene forma de polvo se disuelve al principio de manera rápida en agua sin dejar residuos. Como resultado de la composición en conformidad con la invención se observa que la disolución del estabilizador de dureza ocurre lo suficientemente rápido a fin de prevenir la precipitación de los carbonatos de tierra alcalina y los hidróxidos como resultado de la alcalinidad en aumento de la solución, que es decisiva particularmente en el caso de dureza elevada del agua. Durante la disolución del polvo de acuerdo con la invención en agua, al principio se da la oxidación de los iones de hidróxido, principalmente por el peroxodisulfato (ec. 1) por un lado, y también por el permanganato (ec. 2) por el otro, con reducción del manganeso septivalente a manganeso con oxidación número +6. Una liberación de oxigeno también ocurre. Ec. 1: 3 OH" + S2082 " = H02~ + 2 S042" + H20 Ec. 2: 4 OH" + 4 Mn04~ = 02† + 4 Mn042" + 2 H20 El ión del peróxido de hidrógeno que surge durante la oxidación de los iones de hidróxido por el peroxodisulfato puede producir una reoxidación del Mn(VI) a Mn(VII) (ec. 3) :' Ec. 3: H02~ + 2 Mn042~ + H20 = 3 OH" + 2 Mn04" Cuando el índice de descomposición del peroxodisulfato no puede mantenerse arriba con el del permanganato (por ejemplo debido a que la descomposición del permanganato es fomentado por una alta concentración y/o oxidabilidad favorable de la' sustancia orgánica) , ocurrirá un aumento en la formación de Mn(VI). El dominio de la especie del manganeso hexavalente conduce a una coloración verde de la solución, que es producida en contraste con la coloración inicial púrpura por el manganeso VII. La oxidación de los compuestos orgánicos (nombrados en el presente con "CH20", que generalmente indica carbono de oxidación número 0 y en particular hidrocarburo) en oxalato por Mn VII y la descomposición asi concomitante del permanganato ocurre rápidamente ya que el valor elevado de pH actúa en una manera anionizante sobre numerosos materias orgánicas, lo que facilita el ataque de los oxidantes aniónicos . La oxidación de las sustancias orgánicas por Mn VII también incluye Mn043~, donde el manganeso está presente con el número de oxidación +5 (ec. 4), pero se oxida de nuevo en manganeso hexavalente por medio del permanganato (ec. 5). Ec. 4: 2 {CH20} + 3 Mn04~ + 2 H20 = C2042~ + 3 Mn043~ + 8 H+ Ec. 5: Mn03" + ??? = 2 Mn02~ El ataque del permanganato sobre las sustancias orgánicas de acuerdo con la ec. 4 no conduce a la alta eficiencia del polvo de acuerdo con la invención. La oxidación rápida y eficiente de las sustancias orgánicas se produce más bien por las reacciones radicales que empiezan ahora. El punto de partida es un radical S04~ que surge del peroxodisulfato . Este radical puede producirse en principio por rotura hemolitica del peroxodisulfato (ec. 6) o por su reacción con los compuestos orgánicos (ec. 7) : Ec. 6: S2082~ = 2 S04~ Ec. 7: 2S2082~ + 2{C¾0} + 2H20 = 2S042~ + 2S04~ + {C+1 -R} + 4H+ En la ecuación 7, {C+1 -R} designa un radical con carbono en el número de oxidación +1, por ejemplo formalmente {H2C2O3}2", en donde hay un enlace doble entre los átomos de carbono. Los compuestos en negrita designan radicales o iones de radicales. Como lo demuestran los resultados del examen, S0~ parece ser producto principalmente de la colaboración con los compuestos de manganeso existentes. Se puede suponer que los compuestos del manganeso VI o el manganeso V tienen un efecto formador de radicales sobre el peroxodisulfato en conformidad con las reacciones 8 y 9: Ec. 8: Mn042~ + C2042" + 2 H20 = Mn043" + 2 C032~ + 4 H+ Ec. 9: n043" + S2082~ = Mn02" + S042" + S04~ Una cascada de reacciones de radicales se inicia, de las cuales solamente las más importantes se mencionarán a continuación. De ese modo, el radical S04" produce la formación de los radicales de OH (ec. 10). Este radical pertenece, como se sabe comúnmente, a los compuestos más reactivos y oxida sustancias orgánicas (ec. 11) . Los radicales de S04~ pueden posteriormente producirse de nuevo (ec. 12) : Ec. 10: S0~ + H20 = HS04~ + OH- Ec. 11: 2 OH- + 2 {CH20} + H20 = 2 OH" + {G+1-R} + 4 H+ Ec. 12: {C+1-R} + 4S2082" + H20 - 4S042~ + 4S04" + C2042" + 4H+ Después de su formación en conformidad con la ec. 10, el radical de hidróxido también puede reaccionar con oxalato (ec. 13) . El radical de sulfato se produce de nuevo posteriormente a través del peroxodisulfato (ec. 14) : Ec. 13: OH- + C2042~ = OH" + C20" Ec. 14: C204" + S2082~ + 2 H20 = 2 C032" + S02~ + S04" + 4 H+ Otro canal de reacción para la oxidación de compuestos orgánicos comprende el radical del sulfato mismo. El radical de sulfato oxida compuestos orgánicos (ec. 15) y finalmente puede volver a ser suministrado por peroxodisulfato (ec. 16) : Ec. 15: 2 S04~ + 2 {C¾0} + H20 = 2 S042~ + {C+1-R} + 4 H+ Ec. 16: {C+1-R} + 4S2082~ + H20 = 4 S042~ + 4S04" + C2042~ + 4H+ El radical del sulfato también puede reaccionar con oxalato (ec. 17), siendo de nuevo reabastecido por medio de una molécula de peroxodisulfato (ec. 18): Ec. 17: S04" + C2042~ = S042" + C204~ Ec. 18: C20" + S2082~ + 2 H20 = 2 CO32" + S042~ + S04" + 4 H+ De ese modo se puede observar que en el curso del progreso de las reacciones 10 a 18 una oxidación eficiente de los compuestos orgánicos ocurre, cuya oxidación es eficiente a través de la iniciación de los radicales y se inicia a través de los compuestos de manganeso de diferente número de oxidación y es mantenida por el peroxodisulfato . Las reacciones de recombinación entre los radicales finalmente conducen las reacciones en cadena 10 a 18 a un alto final (ec. 19 a 24): Ec. 19: S04" + S04" = S2082~ Ec. 20: S0" + OH- = HS05~ (inestable) Ec. 21: 4 S04" + {C^-R} + H20 = 4 S042" + C2042~ + 4 H4 Ec. 22: ??· + ??· = ?202 Ec. 23: 4 OH- + {C+1-R} + H20 = 4 OH" C202" + 4 H+ Ec. 24: 3 {C+1-R} + 3 H20 = C2042" + 4 {CH20} + 4 OH" (desproporción de por ejemplo {H2C2O3} ) Como el manganato (VI) actúa termodinámicamente inestable en el agua, un dominio del manganeso II (ec. 25) ocurre subsecuentemente: Ec. 25: Mn042" + H20 = 02† + HMn02~ + OH" Una coloración amarilla de la solución muestra la presencia del manganeso (II) que forma complejos de oxalato y de ese modo también la terminación esencial del proceso de limpieza y desinfección. Durante todo el proceso de las reacciones en cadena 10 a 25 hay una liberación de oxigeno y peróxido de hidrógeno (ec. 1, 2, 16 y 25), que asiste adicionalmente al proceso de limpieza y desinfección. No es necesario utilizar de manera exclusiva compuestos de peroxodisulfato como oxidantes fuertes adicionales. Otros oxidantes cuyo potencial de oxidación supera el del manganeso VII al manganeso VI (linea Mn04~/ Mn0_~ en el diagrama de Pourbaix de la fig. 1) y de preferencia el de H02" a OH" (linea H02"/OH" en el diagrama de Pourbaix de la fig. 1), son candidatos potenciales. El periodato sería adecuado con respecto a la línea Mn04"/ Mn04~", que asegura un reoxidación del manganato V o VI en permanganato dentro del alcance de un quimismo ligeramente modificado. Aunque el uso de peroxodifosfato y el ozono teóricamente es posible, difícilmente puede llevarse a cabo desde un punto de vista técnico. En la actualidad el peroxodifosfato no está disponible en grandes cantidades y el ozono se descompone con rapidez debido a su elevada reactividad, como resultado de lo cual no parece ser adecuado para detergentes y desinfectantes comerciales. Aunque el hipoclorito sería suficientemente estable en una solución hidratada, sería necesario asegurar el dominio electroquímico del par de reducción-oxidación C10"/Cl~ para la formación de iones de ?02~ aún en el caso de almacenamiento durante largos periodos de tiempo. Todos los componentes del detergente y desinfectante en conformidad con la invención están presentes en forma de polvo, un factor que aparte de la oxidación eficiente y rápida de las sustancias orgánicas es extremadamente ventajosa para almacenar y transportar el agente . Los siguientes ejemplos, deben documentar la versatilidad de las posibilidades para uso del detergente y desinfectante y no deberá entenderse que son limitantes en forma alguna. Ejemplo 1: El detergente y desinfectante de acuerdo con la invención se puede usar especialmente en forma apropiada para sistemas distribuidores de bebidas. La mezcla de polvo respectiva contiene 58% NaOH (tratado para hacerlo fluido) , 27.10% tripolifosfato de potasio, 14.75% peroxodisulfato de sodio y 0.15% permanganato de potasio. La aplicación ocurre en una concentración de aproximadamente 8 g del producto en polvo por litro, ocurriendo la disolución en agua de manera rápida y libre de residuos. La liberación del sulfato, el hidróxido y los demás radicales asi como la alcalinidad fomenta el proceso de limpieza y desinfección. El cambio de color de púrpura (dominio de la especie manganeso (VII) ) a verde (dominio del manganeso (II/IV) ) permite una evaluación visual del progreso de limpieza. Ejemplo 2: El detergente y desinfectante en conformidad con la invención también se puede usar para limpiar botellas. Actualmente las botellas manchadas se sumergen en baños de lejía. Estos baños sustancialmente contienen NaOH y aditivos para reducir la tensión superficial y necesitan calentarse a por lo menos 70°C a fin de permitir un proceso de limpieza. Con el detergente y desinfectante en conformidad con la invención es posible lograr también la esterilización deseada a temperatura ambiente, que reduce la maquinaria obligatoria y mejora el costo. Las botellas tan solo se rocían con la mezcla de polvo de acuerdo con la invención que se disuelve en agua o con los dos componentes NaOH/tripolifosfato de potasio y peroxodisulfato/permanganato que están presentes en forma liquida. Después de un tiempo de exposición que puede optimizarse con facilidad debido al cambio de color, las botellas esterilizadas se enjuagan rodándolas con agua. Ejemplo 3: Los recubrimientos inorgánicos en plantas procesadoras de vegetales o papas o cervecerías normalmente son difíciles de disolver muy bien ya sea por ácido minerales o en soluciones alcalinas. Afectan oxalatos de potasio, fosfatos amónicos magnésicos o silicatos. El detergente y desinfectante de acuerdo con la invención permite la remoción casi libre de residuos de dichas precipitaciones. Una solución hidratada de aproximadamente 10% se produce con la receta de acuerdo con la invención y las superficies que van a ser limpiadas son tratadas con la misma. Después de un tiempo de exposición de menos de una hora los recubrimientos pueden ser enjuagados fácilmente con agua.

Claims (10)

Reivindicaciones

1. Un detergente y desinfectante que contiene permanganato soluble en agua, que se caracteriza porque además del permanganato soluble en agua que se proporciona para iniciar la oxidación de sustancias orgánicas el agente adicionalmente comprende un agente para asegurar un ambiente alcalino con un valor de pH de por lo menos 10, de preferencia por lo menos 12, y se usa en combinación con por lo menos otro oxidante cuyo potencial de oxidación es mayor al del manganeso VII al manganeso VI, de preferencia superior al de H02" a OH".

2. Un detergente o desinfectante según la reivindicación 1, que se caracteriza en que los peroxodisulfatos, de preferencia peroxodxsulfato de sodio, se usan como el otro oxidante.

3. Un detergente o desinfectante según las reivindicaciones 1 y 2, que se caracteriza en que el permanganato de potasio se usa como permanganato.

4. Un detergente o desinfectante según las reivindicaciones 1 a 3, que se caracteriza en que los hidróxidos alcalinos, de preferencia NaOH, se usan para obtener el ambiente alcalino.

5. Un detergente o desinfectante según las reivindicaciones 1 a 4, que se caracteriza en que los polifosfatos resistentes a oxidación se usan como estabilizadores de dureza, de preferencia tripolifosfato de potasio .

6. Un detergente o desinfectante según las reivindicaciones 1 a 5, que se caracteriza en que se usa en la siguiente composición: 50% - 70% NaOH, de preferencia 58% 20% - 35% tripolifosfato de potasio, de preferencia 27% 10% - 20% Na2S20B, de preferencia 15% por lo menos 0.01% de K n04

7. Un detergente o desinfectante según una de las reivindicaciones l a 6, que se caracteriza en que todos los componentes están presentes en forma de polvo.

8. Un detergente o desinfectante según una de las reivindicaciones 1 a 7, que se caracteriza en que 7 a 8 gramos del detergente y desinfectante se disuelven por litro de la solución de detergente o desinfectante.

9. Un detergente o desinfectante según una de las reivindicaciones 1 a 5, que se caracteriza en que se usa en la siguiente composición: 20% - 35% OH, de preferencia 28% 5% - 25% tripolifosfato de potasio, de preferencia 15% 25% - 35% lejía de hipoclorito, de preferencia 30% por lo menos 0.01% de KMn04

10. Un detergente o desinfectante según la reivindicación 9, que se caracteriza en que se usa en una solución hidratada 3%.