Содержание к диссертации
Введение
2 Обзор литературы 10 '
2.1. Общие свойства аэрозолей 10
2.2 Дезинфекция аэрозолями 13
2.3 Аппаратура для получения аэрозолей 18
2.4 Методы исследования аэрозолей 24
2.5 Физико-химические факторы аэрозольной дезинфекции 26
2.6 Обсуждение обзора литературы 30
3 Собственные исследования 33
3.1. Материалы и методы исследований 33
3.2 Результаты исследований 42
3.2.1. Опыты в лабораторных условиях 42
3.2.1.1. Исследования явления термофореза и влияния температуры поверхностей на эффективность термомеханических аэрозолей
3.2.1.2 Влияние степени увлажнения поверхностей на эффективность дезинфекции
3.2.1.З Влияние дисперсности частиц термомеханических аэрозолей на эффективность дезинфекции
3.2.2 Опыты в производственных условиях 58
3.2.2.1. Оптимизация технологии использования термомеханического аэрозольного генератора АГ-УД-2 для дезинфекции птицеводческих помещений
3.2.2.2 Разработка режимов применения новых дезинфицирующих препаратов в форме термомеханических аэрозолей 68
3,2.2-3 Производственные опыты с применением термомеханического аэрозольного генератора «Аист-2М» 72
3.2.3 Анализ технической и технологической производительности термомеханического аэрозольного генератора «Аист-2М» и оптимизация его работы 80
3.2.4 Комплекс дезинфекционных мероприятий с использованием для получения аэрозолей газотурбинной установки «Аист-2М» при туберкулёзе крупного рогатого скота
3.2.5 Разработка методических рекомендаций по выбору и 88
оптимизации работы генераторов дезинфицирующих аэрозолей
3.2.6 Экономическая эффективность от внедрения разработанных предложений
3.2.7 Экологические аспекты применения термомеханических 104 аэрозолей
3.2.8 Физико-химические факторы аэрозольной дезинфекции 108 как составная часть технологического процесса ветеринарно-санитарных мероприятий в птицеводстве
33 Обсуждение материалов исследований 110
4 Выводы 121
5 Предложения для практики 124
6 Список литературы
- Общие свойства аэрозолей
- Аппаратура для получения аэрозолей
- Исследования явления термофореза и влияния температуры поверхностей на эффективность термомеханических аэрозолей
- Оптимизация технологии использования термомеханического аэрозольного генератора АГ-УД-2 для дезинфекции птицеводческих помещений
Введение к работе
Актуальность темы. В деле сохранения, а также увеличения роста продуктивности животноводства и птицеводства большое значение имеет вооружение практических ветеринарных работников эффективными методами профилактики и борьбы с инфекционными заболеваниями животных.
Важным звеном в технологии животноводческого (птицеводческого) производства является дезинфекция помещений (Поляков А.А., 1965),
Вопросами дезинфекции в медицине и ветеринарной медицине занимались многие исследователи как отечественные (Шепелевский Е.А., 1895; Мазуров Г.А., 1914; Окуневский ЯЛ, 1929; 1933; Вашков В,И., 1954; 1974; Шандала М.Г., 2005; Поляков А.А., 1948; 1989; Ярных B.C., 1955;1990; Зако-мырдин АЛ., 1960; 2005; Смирнов A.M., 1965; 2005; Боченин Ю.И., 1968; 2005; Березнев AJL, 1970; 1990; Чкония Т.Т., 1971; Бутко М.ПМ 1981; 2005; Попов Н.И., 2002; 2005; Harry E.G., 1956; Stciger А., 1981; Russcl A.D., 1982; Trcnner P., 1985; Furuta 1С, 1993; и др.
Разработка новых технологий применения дезинфицирующих препаратов для профилактики и борьбы с инфекционными и паразитарными болезнями животных должна базироваться на достижениях таких областей науки, как физика и химия, микробиология, механизация ветеринарно-санитарных работ. Актуальность проблемы технологий проведения дезинфекционных мероприятий требует расширения ассортимента применяемых дезинфекционных средств, новых образцов технологического оборудования, а главное, на необходимости соблюдения требований экологической безопасности разрабатываемых технологий,
В последние десятилетия для дезинфекции помещений птицефабрик и промышленных комплексов по откорму крупного рогатого скота и свиней широко используются аэрозоли препаратов на основе формальдегида и хлорсодержащих соединений (Ярных В.С, 1955; 1990; Закомырдин А.А., 1960; 1994; Боченин ЮЛ, 1967; 1999; Harry E.G., 1954; Steigcr А., 1981; Trenner Р-? 1985; и др.). Применение дезинфекционных аэрозолей по сравнению со способо.м влажной дезинфекции приводит к сокращению расходова-
5 ния однотипных средств в 2-3 раза, повышает производительность труда
операторов-дезинфекторов, а самое главное, повышает эффективность дезинфекционных обработок, так как аэрозоли обеспечивают обеззараживание самых труднодоступных мест в помещении.
На протяжении последних десятилетий сформировались проблемные направления исследований: дезинфекционные аэрозоли, терапевтические и вакцинные аэрозоли, аэрозоли для дезинсекции, дезакаризации, дератизации. Разработана высокопроизводительная aэposoльнaя аппаратура. Налажен выпуск химических препаратов в виде аэрозольных упаковок (баллонов). Академиками РАСХН Поляковым А.А, , Ярных В.С, и их ближайшими соратниками профессорами Закомырдиным АЛ., Селивановым А.В., Голо-визниньш Ю.В., и др. создана и успешно работает школа исследователей в области аэрозолей, применяемых в ветеринарии.
Значительный импульс развитию науки о биологических и химических аэрозолях дало повсеместно развернувшееся во второй половине прошлого века строительство крупных птицефабрик и животноводческих комплексов промышленного типа, где на ограниченной территории предусмотрено содержание многотысячного поголовья животных и птиц. В этих условиях усилилась роль ветер и парно-санитарных мероприятий, в частности, дезинфекционных. Практика показала, что в больших по объему помещениях птицефабрик и промышленных комплексов по выращиванию и откорму свиней и крупного рогатого скота наиболее целесообразно использовать аэрозольные методы дезинфекции и дезинсекции.
Среди вопросов, связанных с разработкой новых эффективных средств аэрозольной дезинфекции помещений, важное значение приобретают вопросы о влиянии на эффективность обеззараживающего действия аэрозолей факторов физико-химического характера.
Физико-химическое обоснование генерирования, распространения и устойчивости аэрозолей, применяемых в промышленности, метеорологии, растениеводстве, медицине и т.д, дано в работах Фукса Н.А, (1961); Дунского
В.Ф. (1956; 1982); Баканова СП. (1959); Цетлина В.М. (1965); Куцсногого К.П. (1980; 1989; 1991) и др.
В ветеринарии влияние физико-химических факторов на эффективность обеззараживающего действия аэрозолей исследовали 51рных, B.C. (1972); Закомырдин А.А. (1960; 1978); Боченин Ю.И., (1968, 1997); Холодов И.Я. (1977); Зуев В.Е- (1987) и др.; Однако, эти работы, в основном, касались механических аэрозолей, получаемых с помощью малопроизводительных пневматических распылителей. Применительно к термомеханическим аэрозолям, получившим в настоящее время широкое распространение в промышленном животноводстве и птицеводстве, ведущие физико-химических факторы аэрозольной дезинфекции (термофорез, степень увлажнения объектов обеззараживания, дисперсность аэрозольных частиц и др.) пока не исследованы в должной мере.
В последние годы возросли экологические требования к технологии применения аэрозолей (Закомырдин А.А., 1994; 2005; Смирнов A.M., 1997; 2005), и вместо формалина и растворов глутарового альдегида нашли применение аэрозоли активированных растворов перекиси водорода, растворов надуксусной кислоты, а также йодсодержащих препаратов и веществ на основе четвертичных аммониевых оснований. Перспективным направлением является использование аэрозолей электрохимически активированных растворов хлоридов. Наряду с разработкой препаратов для применения в форме аэрозолей проводится разработка и испытание аэрозольной аппаратуры.
Наиболее перспективными генераторами аэрозолей, применяемых для дезинфекции крупногабаритных производственных помещений, являются термомеханические генераторы. Термомеханические аэрозоли качественно отличаются от механических и термических аэрозолей тем, что при их создании происходит как процесс механического дробления жидкости потоком сжатого воздуха, имеющего температуру от 115 до 600, так и интенсивное испарение капель жидкости в этом потоке. Благодаря высокой производительности термомеханических генераторов аэрозоля, особенно новых газотурбинных установок типа «Аист», создалась возможность в технологиче-
7 ском плане быстрое и эффективное проведение аэрозольной дезинфекции в
больших по объему помещениях (5- 18,5 тыс- кубических метров) в течение 5-Ю минут, в то время как на проведение традиционных методов влажной и даже аэрозольной дезинфекции (с использованием пневматических генераторов) необходимо затрачивать несколько часов трудоемкой и не лишенной опасности для здоровья обслуживающего персонала работы.
К настоящему времени оптимальная технология применения термомеханических генераторов аэрозоля не отработана в должной мере. Недостаточно исследован ряд физико-химических параметров термомеханических аэрозолей, применяемых в ветеринарии. Имеющиеся работы по физико-химическим аспектам применения термомеханических аэрозолей касаются в основном аэрозолей пестицидов и других средств защиты растений, применяемых в открытой местности (Дунский В.Ф.,(1982); Куцсногий К.П. (1991).
В тсрмомсханичсских аэрозолях процессы диспергирования, испарения, коагуляции у них происходят несколько иначе, чем в механических (пневматических) аэрозолях. Пока вопросы, касающиеся влияния ряда факторов физико-химического характера (градиент температуры в животноводческих помещениях, дисперсность аэрозольных частиц и др,) применительно к аэрозолям дезинфицирующих средств, генерируемых термомеханическими генераторами в крупногабаритных производственных помещениях, не отработаны. Немаловажное значение имеет применение в термомеханических аэрозолях помимо формалина, обладающего сильным токсикогенным действием на живой организм, дезинфицирующих препаратов на основе перекисных и других соединений, а также электрохимически активированных растворов солей, которые относительно безвредны для окружающей среды.
Цель и задачи исследований. Целью настоящей работы являлось исследование роли физико-химических факторов в эффективности термомеханических аэрозолей, применяемых для дезинфекции крупногабаритных животноводческих и птицеводческих помещений и на этой основе оптимизировать режимы и технологию дезинфекции объектов термомеханическими аэрозолями.
8 Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
1. Исследовать влияние термофореза в лабораторных условиях и в условиях отапливаемых птицеводческих помещений на дезинфекционную активность термомеханических аэрозолей.
Исследовать влияние увлажнения поверхностей на эффективность их обеззараживания аэрозолями,
Изучить роль дисперсности аэрозольных частиц на эффективность термомеханических аэрозолей.
Усовершенствовать технологию применения термомеханических дезинфекционных аэрозолей в условиях крупногабаритных производственных (птицеводческих) помещений.
Разработать методические рекомендации по выбору и оптимизации работы генераторов дезинфицирующих аэрозолей.
Дать экономическую оценку усовершенствованной технологии применения термомеханических аэрозолей в птицеводстве,
7. Исследовать экологические показатели дезинфекции помещений термомеханическими аэрозолями.
Научная новизна. Исследованы основные физико-химические факторы (термофорез, влажность обрабатываемых объектов в помещения, степень дисперсности аэрозольных частиц), влияющие на эффективность применения термомеханических аэрозолей для профилактической и вынужденной (на примере коли бактериоза и туберкулеза крупного рогатого скота) дезинфекции крупногабаритных птицеводческих помещений. Обоснованы критерии отбора генераторов аэрозоля по эффективности генерирования аэрозольных частиц и оценка дисперсности аэрозоля по его удельной поверхности и среднему эквивалентному диаметру его частиц.
Впервые для дезинфекции помещений термомеханическими аэрозолями предложены экологически безопасные препараты: надперекисный препарат нукоцид и электрохимически активированный раствор хлорида натрия-
9 Практическая ценность работы. Результаты исследований обосновывают оптимальную технологию применения термомеханических аэрозолей для дезинфекции в ветеринарии с учетом влияния на дезинфекционный процесс основных физико-химических факторов. Материалы диссертации вошли в следующие нормативные документы:
- Методические рекомендации по выбору и оптимизации работы гене
раторов дезинфицирующих аэрозолей. Утверждены Отделением ветери
нарной медицины РАСХН 05,01. 2005 г.;
— Система профилактики и борьбы с инфекционными заболеваниями
птиц с применением аэрозолей, оптического излучения и продуктов унипо
лярной электрохимической активации жидких сред. Утверждена Отделени
ем ветеринарной медицины РАСХН 09,12. 2005 г.;
Одобрены Ученым советом ВНИИВСГЭ и направлены для утверждения в Федеральную службу по ветеринарному и фитосапитарному надзору Мин-сельхоза РФ:
- Временные ветеринарно-санитарные правила обеспечения безопасно
сти на птицеводческих предприятиях промышленного типа;
— Инструкция по применению аэрозолей нукоцида для дезинфекции в
птицеводстве;
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены:
— на Международной научно-технической конференции «Состояние и
проблемы ветеринарной санитарии, гигиены и экологии в животноводстве,
Чебоксары, 2004 г.;
- на Международной конференции «Научно-технический проіресс в жи
вотноводстве: перспективная система машин — основа реализации стратегии
машинно-технического обеспечения животноводства на период до 2010 г.».
Подольск,, 2004 г.
— на 5-ой Международной научн.- практ. конф. «Актуальные проблемы
ветеринарной медицины, ветеринарно-санитарного контроля и биологиче
ской безопасности сельскохозяйственной продукции» н МГУПБ, М., 2004 г.;
- на заседаниях Ученого совета ВНИИВСГЭ, 2004; 2005 гг.
2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
2.1, Общие свойства аэрозолей.
Аэрозоли (туманы, дымы, пыли) относятся к дисперсным системам, состоящим из двух или более фаз, разделенных сильно развитыми поверхностями. Одна из фаз носит название дисперсной фазы, другая - дисперсионной среды (Фукс Н.А., 1855;Амелин А.Г,, Беляков ММ, 1955; Грин X,, Лейп В., 1969).
Широкое применение аэрозолей в различных областях народного хозяйства (промышленность, сельское хозяйство, медицина, военное дело, метеорология, космические исследования и т.д.) объясняется рядом преимуществ по сравнению с использованием веществ не в диспергированном виде. Вещества, переведенные в мелкодисперсное состояние, приобретают новые особенности. Свойства вещества при диспергировании становятся функцией размеров частиц, образуемых ими дисперсной системы (Амелин А.Г,, Беляков ММ., 1962; Цетлин В.М, Ярных B.C., Жук Е.Б., 1964; Цетлин В.М и Вилькович В А., 1965;), При переводе веществ в высокодисперсное состояние происходит изменение их свойств, появление новых свойств, характерных только для дисперсных систем, причем эти новые свойства зависят от размера частиц. Дисперсная система обладает значительной поверхностной энергией. Работа, затраченная при дробление вещества на разрыв связей между молекулами, превращается в потенциальную энергию ненасыщенных связей на границах раздела фаз. Поэтому вещество в мелкодисперсном состоянии обладает большей активностью, чем не измельченные вещества того же химического состава.
Энергия, затраченная на распыление или испарение препарата (в виде сжатого воздуха или тепловой энергии), не исчезает бесследно — она переходит в поверхностную энергию аэрозольных частиц, которая освобождается при контакте с объектом дезинфекции, усиливая тем самым химическую активность препарата (Грин X,, Лейн В., 1969; Crider W.S., Jonhstone H.F.,
(1949); Kcrmer M-, Cox A.,Schvenberg M., 1955; Marcard RJ,, 1963; Ковальская Л.Л., Куцсногий К,П., Сахаров В.М(1982).
Вышеуказагшые исследователи считают основной характеристикой дисперсных систем размер их частиц, т.е., дисперсность.
Дисперсность можно выражать через удельную поверхность (поверхность единицы объема) дисперсной фазы- Как правило, удельная поверхность обратно пропорциональна линейным размерам. Для сферических частиц эта зависимость выражается соотношением б/d, где d — диаметр частицы (Калеганов С.А, 1982).
По происхождению различают дисперсионные и конденсационные аэрозоли. Дисперсионный аэрозоль образуется при механическом раздроблении вещества. Конденсационный аэрозоль образуется при конденсации перенасыщенных паров вещества (Лейбензон Л.С. 1940; Коротких Г.И., I960).
Из-за простоты получения именно конденсационные аэрозоли человечество начало использовали со времён глубокой древности. Для профилактики и лечения болезней производили окуривание помещений путем сжигания растений, содержащих эфирные масла и другие ароматические соединения. Со второй половины XIX века для дезинфекции воздуха и поверхностей помещений стали использовать безаппаратный метод получения аэрозолей, который основывался на экзотермической реакции между формалином и перманганатом калия или другими компонентами (Мазуров Г.А,, 1914; Harry E.G., 1956; Ярных B.C.; 1957; Закомырдин А.А, и Боченин Ю.И., 1974., Вер-геренкоЛ.В., 1984; и др,).
Если происходят два процесса: диспергирование и конденсация, то такой аэрозоль называется термомеханическим (Думский В.Ф,, Южный Э,М, Хохлов Д,И, 1956).
По степени дисперсности аэрозоли могут быть разделены на следующие группы (Коротких Г.И., 1960; Ярных B.C., 1972):
— высокодисперсные, размером до 5 мкм; среднедисперсные — до 25 мкм, низкодисперсные — до 100 мкм. Частицы в пределах 100-250 мкм относятся к мелкокапельной дисперсной системе.
12 Аэрозольные частицы не имеют агрегативной устойчивости и при соприкосновении друг с другом или с какой-либо поверхностью соединяются, т.е., коагулируют. Разрушение аэрозолей происходит путем седиментации (оседания) под действием силы тяжести, диффузии к стенкам, коагуляции и испарения частиц (Думский В.Ф., Сидоров А.И., 1973; Пискунов ВЛІ., 1991).
По данным Некрасова КН. и др., (1999), отношение количества препарата, осевшего на стенах и потолке, к общему количеству осевшего препарата на поверхностях помещения колеблется от 0,094 до 0,305 %.
Мелкие частицы аэрозоля находятся в непрерывном броуновском движении, образованным толчками молекул воздуха. Однако, аэрозоли с твердой, нелетучей дисперсной фазой практически не проникают в глухие щели помещений (Дуиский В.Ф., Новиков В.А., Сидоров А.К, 1962). 11о мнению авторов, аэрозоль всегда должен содержать летучие токсические компоненты для фумигации щелей и прочих укрытий в помещении.
Помимо броуновского движения частиц, носящего беспорядочный характер, и движения частиц под действием седиментации, аэрозольные частицы могут двигаться в определенном направлении. Это наблюдается при явлениях термофореза и фотофореза (Баканов СП,, Дерягин Б,В. 1959;,Cadle R,D,; 1961; Schadt С, 1962; Дерягин Б.В, Старожилова А.И., 1964; Дерягин Б.В., Яламов Ю.И., Старожилова, 1972; Скапцов А.С., 1983; А.И. Еремчук Т.М., 2001; Schadt CF.,; Shcn C.J., 1989, и др.).
Явление термофореза выражается в том, что частицы аэрозоля под влиянием градиента температуры (изменение температуры на расстоянии единицы длины) движутся в направлении убывания температуры и в большей степени оседают на относительно холодных поверхностях. Это движение частиц вызвано тем, что молекулы воздуха отталкиваются с большей скоростью от более нагретой стороны частицы и сообщают ей толчок в направлении убывания температуры. Фотофорсз — это направленное движение частиц аэрозоля под влиянием света. Фотофорсз имеет значение, в основном, для вы-сокодиспсрсных, окрашенных частиц. На частицы размером 1 мкм действует сила, сопоставимая с силой тяжести. Причина фотофореза заключается в
13 действии термофоретических сил и давлении света (Фукс Н.А,, 1955;
ZulebnerW, Rohatschec К, 1990).
Что касается фотофореза, то в дезинфекционных аэрозолях из-за сравнительно низкой дисперсности их частиц это явление по данным Боченина Ю.И и Закомырдина А.А.(1967), не имеет практического значения.
Оседание частиц аэрозоля на поверхностях за счет разницы температуры поверхностей и воздуха носит название термопреципитации. Величина тер-мопрсципитации определяется градиентом температуры и размерами частиц (Фукс Н.А., 1955). Термопрсципитацию аэрозоля исследовали Canood W., 1936;.Янковский С.С., 1963; Мелехов АЛ, 1985; и др.
В животноводческих и особенно в птицеводческих помещениях, особенно в холодные периоды года, всегда имеется градиент температуры. Так, по данным Боченина Ю.И., (1968), в холодные периоды года при наличии средней температуры воздуха в помещениях 12-25 температура поверхности стекла в оконных рамах опускается до 5-0 и ниже, температура поверхностей отопительной системы (батареи, калориферы) может достигать 40 и выше,
Общие свойства аэрозолей
Аэрозоли (туманы, дымы, пыли) относятся к дисперсным системам, состоящим из двух или более фаз, разделенных сильно развитыми поверхностями. Одна из фаз носит название дисперсной фазы, другая - дисперсионной среды (Фукс Н.А., 1855;Амелин А.Г,, Беляков ММ, 1955; Грин X,, Лейп В., 1969).
Широкое применение аэрозолей в различных областях народного хозяйства (промышленность, сельское хозяйство, медицина, военное дело, метеорология, космические исследования и т.д.) объясняется рядом преимуществ по сравнению с использованием веществ не в диспергированном виде. Вещества, переведенные в мелкодисперсное состояние, приобретают новые особенности. Свойства вещества при диспергировании становятся функцией размеров частиц, образуемых ими дисперсной системы (Амелин А.Г,, Беляков ММ., 1962; Цетлин В.М, Ярных B.C., Жук Е.Б., 1964; Цетлин В.М и Вилькович В А., 1965;), При переводе веществ в высокодисперсное состояние происходит изменение их свойств, появление новых свойств, характерных только для дисперсных систем, причем эти новые свойства зависят от размера частиц. Дисперсная система обладает значительной поверхностной энергией. Работа, затраченная при дробление вещества на разрыв связей между молекулами, превращается в потенциальную энергию ненасыщенных связей на границах раздела фаз. Поэтому вещество в мелкодисперсном состоянии обладает большей активностью, чем не измельченные вещества того же химического состава.
Энергия, затраченная на распыление или испарение препарата (в виде сжатого воздуха или тепловой энергии), не исчезает бесследно — она переходит в поверхностную энергию аэрозольных частиц, которая освобождается при контакте с объектом дезинфекции, усиливая тем самым химическую активность препарата (Грин X,, Лейн В., 1969; Crider W.S., Jonhstone H.F., (1949); Kcrmer M-, Cox A.,Schvenberg M., 1955; Marcard RJ,, 1963; Ковальская Л.Л., Куцсногий К,П., Сахаров В.М(1982). Вышеуказагшые исследователи считают основной характеристикой дисперсных систем размер их частиц, т.е., дисперсность.
Дисперсность можно выражать через удельную поверхность (поверхность единицы объема) дисперсной фазы- Как правило, удельная поверхность обратно пропорциональна линейным размерам. Для сферических частиц эта зависимость выражается соотношением б/d, где d — диаметр частицы (Калеганов С.А, 1982).
По происхождению различают дисперсионные и конденсационные аэрозоли. Дисперсионный аэрозоль образуется при механическом раздроблении вещества. Конденсационный аэрозоль образуется при конденсации перенасыщенных паров вещества (Лейбензон Л.С. 1940; Коротких Г.И., I960).
Из-за простоты получения именно конденсационные аэрозоли человечество начало использовали со времён глубокой древности. Для профилактики и лечения болезней производили окуривание помещений путем сжигания растений, содержащих эфирные масла и другие ароматические соединения. Со второй половины XIX века для дезинфекции воздуха и поверхностей помещений стали использовать безаппаратный метод получения аэрозолей, который основывался на экзотермической реакции между формалином и перманганатом калия или другими компонентами (Мазуров Г.А,, 1914; Harry E.G., 1956; Ярных B.C.; 1957; Закомырдин А.А, и Боченин Ю.И., 1974., Вер-геренкоЛ.В., 1984; и др,).
Если происходят два процесса: диспергирование и конденсация, то такой аэрозоль называется термомеханическим (Думский В.Ф,, Южный Э,М, Хохлов Д,И, 1956).
По степени дисперсности аэрозоли могут быть разделены на следующие группы (Коротких Г.И., 1960; Ярных B.C., 1972): — высокодисперсные, размером до 5 мкм; среднедисперсные — до 25 мкм, низкодисперсные — до 100 мкм. Частицы в пределах 100-250 мкм относятся к мелкокапельной дисперсной системе.
Аэрозольные частицы не имеют агрегативной устойчивости и при соприкосновении друг с другом или с какой-либо поверхностью соединяются, т.е., коагулируют. Разрушение аэрозолей происходит путем седиментации (оседания) под действием силы тяжести, диффузии к стенкам, коагуляции и испарения частиц (Думский В.Ф., Сидоров А.И., 1973; Пискунов ВЛІ., 1991).
По данным Некрасова КН. и др., (1999), отношение количества препарата, осевшего на стенах и потолке, к общему количеству осевшего препарата на поверхностях помещения колеблется от 0,094 до 0,305 %.
Мелкие частицы аэрозоля находятся в непрерывном броуновском движении, образованным толчками молекул воздуха. Однако, аэрозоли с твердой, нелетучей дисперсной фазой практически не проникают в глухие щели помещений (Дуиский В.Ф., Новиков В.А., Сидоров А.К, 1962). 11о мнению авторов, аэрозоль всегда должен содержать летучие токсические компоненты для фумигации щелей и прочих укрытий в помещении.
Помимо броуновского движения частиц, носящего беспорядочный характер, и движения частиц под действием седиментации, аэрозольные частицы могут двигаться в определенном направлении. Это наблюдается при явлениях термофореза и фотофореза (Баканов СП,, Дерягин Б,В. 1959;,Cadle R,D,; 1961; Schadt С, 1962; Дерягин Б.В, Старожилова А.И., 1964; Дерягин Б.В., Яламов Ю.И., Старожилова, 1972; Скапцов А.С., 1983; А.И. Еремчук Т.М., 2001; Schadt CF.,; Shcn C.J., 1989, и др.).
Явление термофореза выражается в том, что частицы аэрозоля под влиянием градиента температуры (изменение температуры на расстоянии единицы длины) движутся в направлении убывания температуры и в большей степени оседают на относительно холодных поверхностях. Это движение частиц вызвано тем, что молекулы воздуха отталкиваются с большей скоростью от более нагретой стороны частицы и сообщают ей толчок в направлении убывания температуры. Фотофорсз — это направленное движение частиц аэрозоля под влиянием света. Фотофорсз имеет значение, в основном, для вы-сокодиспсрсных, окрашенных частиц
Аппаратура для получения аэрозолей
Во ВНИИВС (Ярных В,С, 1965) сконструированы аэрозольные насадки пневматического типа (ПВАН и ТАН) и разработаны ветеринарно-технические требования к аппаратуре ветеринарно-санитарного назначения (1966), Выпущена промышленная партия центробежного аэрозольного генератора ЦАГ, который работает на повышенной частоте электрического тока (400 Гц), что обеспечивает 24-36 тыс. оборотов диска в минуту (Блюмин Г.З, Боченин Ю.И.,1993; . Астапов СВ., Клиентовский Д.Г., 1990; Бричко В.Ф. и др. 1994).
Мкртумяном А.В сконструирован аэрозольный генератор РУЖ, который генерирует аэрозоль с параметрами дисперсности, соответствующими широко известному струйному аэрозольному генератору САГ-1 (Сухин Д,Е. и др., 1981), но по производительности он может заменить 5-10 этих генераторов.
По мере развития крупных предприятий сельскохозяйственного производства для защиты растений от вредителей и болезней, а также для обработок складских помещений появилась необходимость в использовании высокопроизводительных генераторов для получения аэрозолей (Шилов В.Е.,(1982); Шилов В.Е.,Князев А,Ф,, Булашов Е.А.,(1991). Медведев ПЛ1,2001. . Kreutzman О., Blochwils Wv Stcigcr А., 198 К Генераторы подобного типа стали называть термомеханическими генераторами, а аэрозоли, получаемые с помощью этих генераторов, стали называть термомеханическими (Амелин А.Г,, 1956), При термомеханическом способе генерирование аэрозолей происходит одновременно дисперсионным и конденсационным методами. Потоком горячего газа происходит механическое дробление жидкости, которая при этом частично испаряется и в атмосферу поступает смесь пара и капель жидкости. Дезинфицирующий раствор, выходя из сопла термомеханического генератора, в виде турбулентной струи перемешивается с воздухом, охлаждается и при перенасыщении конденсируется во вторичные мелкие капли (Дунский В.Ф. и др., 1956), Часть жидкости, не успевшая испариться в сопле генератора, поступает в воздух в виде более крупных капель. Чем большая часть жидкости испарится, тем более высокодиспсрсный аэрозоль будет получен. Несмотря на то, что в термомеханических генераторах аэрозоля температура газов на обрезе сопла достигает 600 , препараты разлагаются очень незначительно, так как высокая температура воздействует на них лишь тысячные доли секунды (Коротких Г\Э,, 1967).
В простейшем аэрозольном генераторе термомеханического типа распыление жидкости производилось выхлопными газами двигателя внутреннего сгорания автомобиля- Другим представителем генератора термомеханического типа был генератор «Ракета» (ОАН-Н), который состоял из трубы (камера сгорания с бензиновой горелкой и рабочим соплом, вентилятором, насосом для подачи бензина в горелку и раствора ядохимиката в рабочее со 20 пло. Генератор приводился в действие от двигателя трактора. Впоследствии был разработан генератор аэрозолей АГ-Л-6, (Цицив MB,, 1964).
Генератор «Микрон» (ААП-05), аэрозольный генератор переносной (АГП), выпускаемый ранее военным ведомством в качестве генератора аэрозоля для имитации заражения воздуха), а также ручные аэрозольные генераторы термомеханического типа (РАГ Чехословацкого производства, РАА-1 отечественного производства) и др. относятся к классу бескомпрессорных генераторов, работающих по принципу пульсирующих воздушно-реактивных двигателей (Бонч Э.И., I960).
Производительность генераторов, работающих по принципу пульсирующих реактивных двигателей, сравнительно невысока {у ААП-05, РАГ-2 и РАА в пределах 25-35 л/час)„ У аэрозольного генератора АГП производительность значительно выше: 110-230 л/час. В качестве емкости для рабочего раствора используется стандартная бочка ГСМ, в которую в процессе работы генератора подаётся часть сжатого газа от камеры сгорания (Бонч Э. И,, 1960; Васильев СИ. и Беложирова Г.П., 1979).
Во ВНИИВСГЭ были разработаны режимы применения термомеханического генератора аэрозолей АГП для дезинфекции помещений многоэтажного ферментного завода (Борисова Т.А., и др. 1968); птичников при ас-пергиллёзе кур (Чкония Т.Т,,1966); и для профилактической аэрозольной дезинфекции помещений птицефабрик (Чкония ТТ. и Боченин Ю.И., 1967).
Термомеханический аэрозольный генератор АГП применялся также для дезинфекции железнодорожных вагонов (Фёдоров М.Нми др. 1967). Жирнова Н.Н., Загуляев ГТГ, Ковальский АЛ, и др. применили термомеханические аэрозольные генераторы для борьбы с вредными насекомыми (1967),
Исследования явления термофореза и влияния температуры поверхностей на эффективность термомеханических аэрозолей
В качестве дезинфицирующих веществ использовали формалин (наиболее распространенный препарат для аэрозольной дезинфекции помещений) и новый экологически безопасный препарат нукоцид, который в качестве действующих веществ (ДВ) содержит надуксусную, уксусную и молочную кислоты с добавками поверхностно-активного вещества и хлористого кальция (патент № 2216357 от 20.11.03 г.).
Аэрозоль вводили в герметизированную камеру объемом 30 м3. Методика работы заключалась в определении количественной характеристики аэрозоля, осаждённого в процессе экспозиции на поверхностях тест-объектов, имеющих температуру, отличную от средней температуры воздуха в камере, и эффективности их обеззараживания.
В камере располагали тест-объекты — металлические и стеклянные поверхности, контаминированые бактериальной культурой Si. areus, шт. 209-Р.
Требуемую температуру поверхностей тест-объектов поддерживали следующим образом. Нагрев тест-объектов до температуры 50С осуществляли электронагревательными приборами, оборудованными тепловым реле. Охлаждение поверхностей (в пределах 0-15С осуществляли, используя лёд. Контамииированию микроорганизмами подвергали только половину поверхности тест-объекта, вторая половина оставалась свободной и служила после намеченной экспозиции дезинфекции поверхностью, с которой брали смывы на предмет количественного определения препарата, осевшего из аэрозоля на тест-объект. В качестве защиты тест-объектов использовали стерильный помёт кур из расчёта 0,2 г сухого вещества на 100 см" поверхности тест-объекта. Бактериологическое исследование опытных и контрольных тест-объектов в лабораторных условиях проводили согласно «Правилам проведения ветеринарной дезинфекции и дезинвазии объектов государственного ветеринарного надзора», утвержденным Департаментом ветеринарии Минсель-хоза РФ I июля 2002 г.
Количественное определение ДВ препаратов проводили по следующей методике. В опытах с аэрозолями формалина смывы с поверхностей брали ватным тампоном, смоченным поглотительной жидкостью (фуксин-сернистым реактивом), приготовленным согласно известной прописи (Перегуд Е.А.и др., 1969). Реактив имеет жёлтый цвет и хранится в посуде из тёмного стекла. При пропускании пробы аэрозоля через указанный реактив он приобретает красно-фиолетовое окрашивание, интенсивность которого определяли с помощью фотоэлектро кол ори метра ФЭК 56М. Предварительно произвели градуировку показаний прибора с использованием соответствующих длины волны и фильтров. Градуировку производили по количеству формальдегида, добавляемого в реактив, и определяемого заранее известными методами объёмного анализа. Диапазон определяемых концентраций в 5 мл поглотительной жидкости от 0,1 до 5 мг.
В опытах с: аэрозолями .нукоцнда количество дезин-фектанта, осешпего на поверхности тестобъекток. рассчитьніали по уксусной кислоте, как основному компоненту препарата.
Дисперсность аэрозоля, получаемого с помоптыо ручного аэрозольного аппарата РАА- Нс прои:;м:%днтель.носгьк но распылению дезинфицирующих растворов ---210 мл/мин} и подгущаемого с помощью насадки ТАИ с прои;то-дительноогыо : 80 мл/мни) определяли перед постановкой опытов путем микроскопии предметных стекол, покрытых пленкой диметилдихлореилама и рас моложе І НІШ; на поду камерьї.
Оптимизация технологии использования термомеханического аэрозольного генератора АГ-УД-2 для дезинфекции птицеводческих помещений
Аэрозольный генератор АГ-УД-2 (ТУ-70-РСФСР-032-78) в заводском варианте оборудуется двигателем внутреннего сгорания марки УД-2М1 мощностью 8 л.с. Для подачи воздуха в камеру сгорания используется нагнетатель марки ЯАЗ-204. При работе нагнетателя создается избыточное давление воздуха 2000 мм. вод. ст. Генератор обслуживается 2 чел. Устанавливают его в кузове автомобиля, на прицепной тракторной тележке или на ручной тележке.
На Кучинском Госплемптицезаводе (Московская область) аэрозольный генератор АГ-УД-2 начали применять в 60-х годах прошлого столетия в качестве генератора аэрозолей формалина для профилактической дезинфекции производственных помещений.
В ходе эксплуатации генератора были выявлены следующие недостатки в его работе.
1. Трудности с запуском как двигателя внутреннего сгорания, так и с работой камеры сгорания топлива.
2. Необходимость в наличии отдельной ёмкости для дезинфицирующего раствора, откуда раствор по шлангу поступает в сопло генератора. Располагать такую емкость на шасси генератора затруднительно, причем расход жидкости определяется высотой её уровня в емкости, что создаёт нестабильность в подаче дезинфицирующего раствора.
3. Низкая дисперсность генерируемого аэрозоля (до 120 мкм по массовому медианному диаметру частиц).
4. Подтекание рабочего раствора т сопла генератора, что приводит к перерасходу раствора, выпадению препарата а непосредственной близости оч сопла генератора в затруднению нейтралнаацик этого осадка препарата.
5. Поскольку їтрои їводстжтіїньїе помещения на птицефабриках, как правило, оборудуются тамбуром, то ваод аэрозоля непосредственно а рабо чее помещение затруднен, и значительная доля де :н нф иди руто п еп средства теряется ужо у ворот тамбура.
6. Не соблюдается противопожарная безошскость при запуске генера тора непосредственно у ворот-тамбура. для шосжанйя УГИХ недостатков и оптимизации раоохы аэрозольной генерагорл (поашвевие дисперсности генерируемого азрозоля) намв совместно с К)і1Бочев[Пїьі\ ЗІ ветеринарной" службой: Кучннского ГППШ (главный ветеринарный врач Сычев В.Сл введен ряд усовершенствований во вспомогательных узла.ч ЛГ-УД-2.
Генератор ЛГ-УД-2 жёстко смонтировали на специальное малогабаритном шасси с пневматическими шинаади малого лиачетра. Бе нзиновый двигатель воздушного охлаждения УД-2 заменён электродвигателем повышен ком мощности. (5 кВт), что создало услоавл для быстрого и бес:іереС)ой-ното запуска генератора. Вместо посторонней ёмкосш для подачи раствора в сопло генератора смонтирована неиоередствеяно ,чад камерой сгорания ео пла емкость объемом ЗО д, с широкой плоскостью два. оборудованная кра ном, что обеспечивает стабильную подачу рабочего раствора. бачок, оборудованный краном, располагается ванне емко-С:и для подачи де:»шфвцнруїощего раствора, нто помимо снижения пожар-под безопасности дает ыпмоашость лучшего поступления топлива в камеру сгорания, тем самым способствуя повышению температуры в пеня.
На сопло генератора надевается дополнительная жаровая насадка —-труба из слали длиною 4 м и диаметром Ї5 ем. Она сепарирует крупные ка пли и создаёт дополнительную площадь испарения капель, что приводит к повышению дисперсности генерируемого зтрололк. Наличие дополнптел ыюк жаровой насадки позволяет вводить аэрозоль, минуя тамбур, непосредствен но ь рабочий участок птичника. При зтом сводится до .минимума пожарная безопасность работы генератора, особенно при его запуске, когда: появляются аспъппки пламени у сопла генератора.
Данные исследований по сравнительной оценке параметров работы аэрозольного генератора АГ-УД-2 до его модернизации и после её приведены в таблице 9.
Как следует из данных таблицы, вышеперечисленные показатели модернизации АГ-УД-2, включая жаровую насадку, приводят к значительному повышению дисперсности генерируемого аэрозоля, что является одним из существенных факторов усиления его дезинфекционной активности.
Сравнительные испытания работы модернизированного и типового аэрозольных генераторов АГ-УД-2 проведены в помещениях-акклиматизаторов (для клеточного содержания молодняка кур), объемом 5200 м при температуре воздуха в помещении 20-24 и относительной влажности 58-74%. Длина помещения — 90 м. При использовании модернизированного генератора аэрозоль вводили из одной точки, генератор располагали в створке ворот тамбура, а сопло жаровой трубы выходило непосредственно в рабочее помещение. В качестве дезинфицирующего средства для получения аэрозоля использовали формалин с содержанием 37% формальдегида.
