Перекись водорода (H2O2) — это универсальное химическое вещество, широко используемое в различных отраслях благодаря своим сильным окислительным и дезинфицирующим свойствам. Основные области применения включают отбеливание, очистку воды и сточных вод, производство целлюлозы и бумаги, химический синтез, а также дезинфекцию биологически опасных материалов. H2O2 доказала свою эффективность и безопасность в качестве альтернативы хлорсодержащим отбеливателям, поскольку при разложении образует меньше вредных побочных продуктов, что снижает риски для окружающей среды и здоровья человека.

Процессы дезинфекции и стерилизации биологически опасных материалов с помощью Н2О2

В биологической дезинфекции перекись водорода может использоваться в различных формах, таких как пар, жидкость или газ, в зависимости от типа микроорганизмов, которые необходимо уничтожить. Одним из преимуществ H2O2 является ее способность быстро и эффективно уничтожать широкий спектр микроорганизмов, включая бактерии, вирусы, споры, грибки и биологически опасные материалы, такие как кровь, биологические жидкости и другие органические вещества, которые могут быть загрязнены патогенами. H2O2 работает, разлагаясь на воду и кислород, образуя свободные радикалы, которые разрушают клеточные мембраны, ДНК и другие компоненты клеток микроорганизмов.

Стерилизация с использованием парообразной перекиси водорода

Одним из самых популярных методов использования перекиси водорода для биологической дезинфекции является процесс стерилизации парообразной перекисью водорода (VHP). Этот процесс предполагает создание мелкодисперсного тумана из паров перекиси водорода, который затем распространяется по всей области, подлежащей дезинфекции. Пары перекиси водорода проникают во все поверхности и уничтожают присутствующие микроорганизмы.

Когда H2O2 используется в качестве парообразного дезинфицирующего средства, основными побочными продуктами являются вода (H2O) и кислород (O2). В теории эти побочные продукты нетоксичны и не представляют значительного риска для здоровья человека или окружающей среды.

Однако в некоторых случаях могут образовываться другие побочные продукты, такие как гидроксильные радикалы (OH) или перуксусная кислота (PAA), в зависимости от концентрации H2O2 и условий окружающей среды. Эти побочные продукты также относительно безвредны при низких концентрациях, обычно используемых для дезинфекции. Тем не менее, важно правильно проветривать и контролировать процесс дезинфекции, чтобы убедиться, что любые побочные продукты остаются на безопасном уровне.

Разложение парообразной перекиси водорода

Перекись водорода может разлагаться при различных температурах в зависимости от таких факторов, как концентрация раствора, наличие катализаторов или стабилизаторов и продолжительность воздействия тепла. В целом, скорость разложения H2O2 увеличивается с ростом температуры.

При комнатной температуре чистая перекись водорода может разлагаться очень медленно, с периодом полураспада около одного года при 20 °C. Однако при более высоких температурах скорость разложения значительно увеличивается. Например, при 50 °C период полураспада 30% раствора перекиси водорода составляет около 60 часов!

Если перекись водорода быстро нагреть до высокой температуры, она может разложиться взрывоопасно. Например, при нагревании до точки кипения (150,2 °C) в герметичном контейнере она может быстро создать давление и взорваться.

Поэтому важно обращаться с перекисью водорода с осторожностью и соблюдать соответствующие меры безопасности при нагревании или хранении, а также контролировать уровень влажности и температуры.

4 фазы цикла дезинфекции с использованием парообразной перекиси водорода

Процесс дезинфекции можно разделить на три фазы: подготовка, дезинфекция и проверка:

Предварительная подготовка:
Область или материал, подлежащие дезинфекции, подготавливаются путем контроля температуры, относительной влажности и качества воздуха. Эта фаза обеспечивает достижение оптимальной концентрации перекиси водорода для эффективной дезинфекции.
Обезвоживание:
Фаза диффузии — H2O2 вводится в область или на материал, подлежащий дезинфекции. Это может быть сделано с использованием пара или аэрозольной формы H2O2. Концентрация и продолжительность фазы дезинфекции зависят от типа и количества загрязнителей, а также от размера и сложности области или материала.
Инъекция: Дезинфекция:
Фаза диффузии — H2O2 вводится в область или на материал, подлежащий дезинфекции. Это может быть сделано с использованием пара или аэрозольной формы H2O2. Концентрация и продолжительность фазы дезинфекции зависят от типа и количества загрязнителей, а также от размера и сложности области или материала.
Постобработка:
Область или материал проветриваются, или H2O2 катализируется для снижения концентрации перекиси водорода до безопасного уровня. Это достигается главным образом за счет подачи свежего воздуха, использования воздушных фильтров или катализации H2O2. Продолжительность этой фазы зависит от концентрации введенной перекиси водорода и процесса восстановления воздуха до безопасного уровня.

Проверка эффективности процесса дезинфекции H2O2

Если процесс является высоко повторяемым и строго контролируемым, успешность цикла дезинфекции H2O2 можно оценить с помощью измерений влажности и температуры. Это связано с тем, что введение H2O2 в виде пара влияет на влажность и температуру в помещении. Точное измерение этих параметров до и после цикла дезинфекции помогает определить, был ли достигнут желаемый уровень.

Часто процессы также включают прямое измерение концентрации H2O2 в воздухе с использованием подходящего измерительного устройства. Однако важно отметить, что измерение концентрации H2O2 в воздухе может быть недостаточным для оценки успешности процесса, так как на результат могут влиять другие факторы, такие как размер помещения, продолжительность стерилизации и концентрация H2O2.

Мониторинг влажности и температуры

Измерение влажности и температуры важно, потому что перекись водорода является реактивным химическим веществом, которое может разлагаться или разрушаться при определенных условиях. Высокие температуры и влажность могут ускорить разложение перекиси водорода, что приведет к потере эффективности. Кроме того, перекись водорода может реагировать с другими веществами, такими как металлы, в присутствии влаги, образуя побочные продукты, которые могут быть вредными.

Поэтому важно контролировать температуру и влажность при хранении и обращении с перекисью водорода, чтобы обеспечить ее стабильность и эффективность. Влажность можно контролировать с помощью осушителей или кондиционеров, а температуру — с помощью систем охлаждения или нагрева. Регулярный мониторинг температуры и влажности помогает предотвратить разложение перекиси водорода и обеспечить качество и безопасность процесса дезинфекции.

Перекись водорода может быть вредна для нежных материалов, например, для полимера в датчике влажности. Это может повлиять на точность показаний и срок службы датчика и его электроники.

В заключение, важно помнить, что для лабораторий, изоляторов и перчаточных боксов, где часто используют стерилизацию перекисью водорода, нужно внимательно выбирать датчики влажности. Даже если датчики не участвуют в процессе стерилизации напрямую, они продолжают работать для контроля. Если датчики не рассчитаны на частое воздействие перекиси водорода, они могут быстро сломаться или давать неверные показания.

Подробнее о том, как работают зонды Rotronic с перекисью водорода, а также описание процесса стерилизации:

Датчик влажности Rotronic HYGROMER® HH-1-SK не может точно измерить влажность в условиях, где есть перекись водорода (H2O2) и конденсат. Когда появляется конденсат, показания датчика становятся неточными, и на это дополнительно влияет концентрация H2O2.

Сам датчик влажности устойчив к H2O2. Это значит, что он показывает точные значения до и после того, как H2O2 сконденсируется. И после того, как воздействие H2O2 закончится, он снова будет измерять правильно.

Несмотря на то, что датчик Rotronic HYGROMER® HH-1-SK устойчив к H2O2, лучше стараться, чтобы конденсат не задерживался на нем долго. В некоторых случаях полезно убрать защитный фильтр с головки датчика и расположить его там, где лучше циркуляция воздуха.

Измерение относительной влажности в процессе стерилизации с использованием перекиси водорода Н2О2

Оценка датчиков влажности и результатов испытаний показывает, что во время фазы инъекции в некоторых процессах в стерилизационных камерах быстрое введение смеси газа перекиси водорода и водяного пара приводит к конденсации на датчиках влажности.

Это вызвано тем, что датчики подвергаются нормальной температуре окружающей среды около 22 °C до испарения H2O2. Фаза инъекции часто происходит очень быстро и находится в диапазоне от 28 до 30 °C. Из-за введения H2O2 относительная влажность быстро повышается до значений более 90 %RH. Тепловая масса датчиков вызывает задержку в повышении температуры головки датчика. При очень высокой относительной влажности это означает очень небольшую разницу между точкой росы и температурой головки датчика. Если температура точки росы достигает температуры головки датчика, на всех поверхностях, более холодных, чем температура точки росы, происходит конденсация.

Это означает, что на пораженных участках образуется слой микрокапель (воды с H2O2). Датчик влажности и его электрические соединения также подвержены этому воздействию. Датчик затем отображает сигнал измерения, который состоит из фактического сигнала влажности и дополнительных влияний (таких как токи утечки в случае пленки конденсата (в зависимости от плотности покрытия и удельной проводимости), отдельных капель на поверхности датчика, перекрестных влияний из-за образования гальванических элементов в случае конденсации (электрохимическая реакция), предыдущих загрязнений (остатки испарений от предыдущих циклов обработки)).

Относительно сигнала измерения во время фазы инъекции и воздействия следует также отметить, что H2O2 быстро разлагается при более высоких температурах и в случае конденсации. Эта реакция разложения производит дополнительную воду, которая при испарении или непосредственном образовании в газовой фазе вызывает дополнительное содержание влаги. Это приводит к более высоким значениям относительной влажности, чем ожидалось. Эта фаза конденсации сохраняется до тех пор, пока физически возможно высыхание водной пленки. В сухом состоянии и во время фазы вентиляции датчик влажности снова правильно определяет количество водяного пара в газовой фазе (стандартизированное по относительной влажности согласно WMO).

Концентрации и загрязняющие вещества

Загрязнитель / Загрязняющее вещество	Формула	MAC значение		Допустимая постоянная концентрация
		MAC значение		IN-1		HH-1		HT-1
		ppm	мг/м3	ppm	mg/m³	ppm	mg/m³	ppm	mg/m³
Ацетон	CH₃COCH₃	1000	2400	3300	8000	3700	9000	3300	8000
Аммиак	NH₃	25	18	5500	4000	5500	4000	5500	4000
Бензин		300	1200		150000		150000		150000
Хлор	Cl₂	0.5	1.5	0.7	2	1.5	4.5	0.7	2
Уксусная кислота	CH₃COOH	10	25	800	2000	1000	2500	800	2000
Этилацетат	CH₃COOC₂H₅	400	1400	4000	15000	4000	15000	4000	15000
Этанол	C₂H₅OH	1000	1900	3500	6000	5800	10000	3500	6000
Этиленгликоль	HOCH₂CH₂OH	100	260	1200	3000	1200	3000	1200	3000
Формальдегид	HCHO	1	1.2	2400	3000	2400	3000	2400	3000
Изопропанол	(CH₃)2CHOH	400	980	4800	12000	6000	15000	4800	12000
Метанол	CH₃OH	200	260	3500	6000	6000	8000	3500	6000
Метилэтилкетон	C2H₅COCH₃	200	590	3300	8000	3300	8000	3300	8000
Озон	O₃	0.1	0.2	1	2	1.5	3	1	2
Соляная кислота	HCl	5	7	300	500	300	500	300	500
Диоксид серы	SO₂	5	13	5	13	5	13	5	13
Сульфид водорода	H₂S	10	15	350	500	350	500	350	500
Азотистые газы	NOX	5	9	5	9	5	9	5	9
Толуол	C₆H₅CH₃	100	380	1300	5000	1800	7000	1300	5000
Перекись водорода	H₂O₂	1	1.4	90	130	880	1200	90	130
Ксилен	C₆H₅(CH₃)₂	100	440	1300	5000	1800	7000	1300	5000

Полезная информация: