Методы дезинфекции — Студопедия
Различают механический, физический, химический и биологический методы дезинфекции.
Механический метод
Основу механического метода составляют: чистка предметов, влажная уборка, стирка, выколачивание, вытряхивание, фильтрация, вентиляция и др. Этими методами можно освободить объекты от пыли и грязи и вместе с последними от значительного количества микробов. Вентиляция, в том числе проветривание помещений, способствует уменьшению количества микробов в воздухе в результате удаления загрязненного воздуха и замены его более чистым атмосферным воздухом. При проветривании помещения в течение 15 минут резко уменьшается количество микробов, а через 30 минут воздух помещения почти полностью от них освобождается. Хорошие результаты дает кондиционирование воздуха. При помощи кондиционера в помещение подается воздух определенной температуры и влажности.Достоинством механического метода дезинфекции является его простота и доступность для выполнения, однако этим методом можно лишь снизить микробную контаминацию объекта, но полного обеззараживания достичь невозможно.
Физические методы.
При физическом методе дезинфекции уничтожение возбудителей на объектах происходит под влиянием различных физических факторов.(Солнечный свет. Высушивание , Водяной пар Обжигание и прокаливание ,Сжигание.)
Солнечный свет. Прямые лучи солнечного спектра губительно действуют на патогенные микроорганизмы. Действие это сложное, в нем участвуют высушивание, тепло и ультрафиолетовые лучи. Быстро погибают от воздействия солнечных лучей возбудители брюшного тифа, дизентерии, холеры; менее чувствительны туберкулезные палочки и споровые формы бактерий. Возбудители, находящиеся в слизи, мокроте, кале, крови и др., значительно дольше выдерживают воздействие солнечного света, чем незащищенные.
Высушивание. Многие патогенные возбудители не выдерживают длительного высушивания и погибают. Скорость отмирания зависит от вида микробов, их устойчивости и условий, в которых происходит высушивание. Так, например, холерный вибрион выдерживает высушивание несколько часов, а возбудители туберкулеза и стафилококки не погибают В течение 10 месяцев; споры сибирской язвы способны сохранять вирулентность многие годы.
Водяной пар. Водяной пар является наиболее эффективным дезинфекционным агентом, проникающим в глубину обрабатываемых предметов. Пар широко применяется в дезинфекционных камерах и автоклавах для дезинфекции и стерилизации в виде насыщенного водяного пара температуры 100 градусов и выше.
Обжигание и прокаливание. Обжигание и прокаливание применяют при необходимости обеззаразить лабораторные петли, иглы, ватные пробки пробирок и др. Осуществляют обжигание огнем спиртовой, газовой горелки, паяльной лампы или специальным факелом.
Сжигание. Сжигают малоценные обсемененные возбудителями предметы и те, которые нельзя обеззаразить другими методами (бумага, тряпки, мусор,)Производят сжигание в специально оборудованных печах, в ямах, вырытых в земле, или на кострах.
Химический метод
Химический метод дезинфекции состоит в применении различных химических веществ, вызывающих гибель микроорганизмов на поверхности и внутри объектов и предметов окружающей среды, а также в воздухе и различных субстратах (гной, мокрота, испражнения и так далее).
Химические средства действуют более поверхностно, чем высокая температура. Тем не менее этот способ дезинфекции наиболее часто применяется в дезинфекционной практике, главным образом потому, что применение его значительно более доступнее, чем применение высокой температуры. Кроме того, многие предметы, портящиеся при воздействии на них высокой температуры, могут быть без ущерба обработаны химическими дезинфицирующими средствами.
Среди химических веществ очень многие вызывают гибель микроорганизмов, однако для целей дезинфекции применяются лишь те из них, которые удовлетворяют определенным требованиям.
Основные требования, предъявляемые к дезинфицирующим веществам:
высокая бактерицидность;безвредность для людей;неспособность вызывать повреждение обрабатываемых предметов;растворимость в воде;стойкость при хранении;простота применения;сохранение бактерицидного действия в присутствии органических веществ;дешевизна производства.
Биологический метод дезинфекции
Уничтожение возбудителей инфекционных болезней во внешней среде средствами биологической природы (с помощью микробов-антагонистов) имеет строго специфическое назначение. Они эффективны в основном для целей обезвреживания сточных вод на полях орошения и фильтрации, мусора и отбросов — в компостах, биотермических камерах и т.д. В условиях стационаров к биологическим средствам дезинфекции может быть отнесена обработка бактериофагами объектов внешней среды для профилактики внутрибольничных инфекций, обусловленных стафилококками, синегнойными палочками и др
Методы дезинфекции
Дезинфекция – комплекс мер по уничтожению возбудителей инфекционных заболеваний и других бактерий, представляющих опасность для человека и домашних животных.
На сегодняшний день существует четыре метода дезинфекции: химический, физический, механический и биологический.
Каждый из методов эффективен в определенном контексте, в зависимости от вида возбудителей инфекционных заболеваний, характера заражения и типа обрабатываемой поверхности. Давайте подробнее разберем каждый из методов дезинфекции.
Химический метод
Химический метод подразумевает уничтожение микроорганизмов путем применения различных химических средств, обладающих бактерицидным, вирулецидным, фунгицидным и спороцидным эффектами.
Данный метод наиболее часто применяется в практике, так как химическими средствами можно обработать практически любую веешь или поверхность без нанесения ей механического вреда.
Препараты для дезинфекции должны отвечать ряду требований, среди которых: безопасность для человека, растворимость в воде, сохранение обеззараживающего действия при взаимодействии с органическими веществами и др. Однако существует всего несколько средств, созданных исключительно для дезинфекции (например, хлоргексидин и виркон). Поэтому, на практике, используются различные химические средства, применение которых определяется в зависимости от вида возбудителя, условиями окружающей среды и типом обрабатываемой поверхности.
Физический метод
Физические методы дезинфекции подразумевают воздействие (уничтожение) на микроорганизмы различными физическими факторами. Это может быть кипячение, прокаливание, обжигание, воздействие солнечным светов, применение ультрафиолетового излучения, обдув горячим воздухом, глажка, высушивание, использование водяного пара, высушивание и даже сжигание.
Как видно из перечня основным физическим методом служит термообработка, это обусловлено тем, что микробы не способны выдерживать высокие температуры.
Целесообразность использования каждого вида физического воздействия определяется в зависимости от типа обрабатываемой поверхности, окружающей среды (типа помещения) или другими факторами.
Механический метод
Механический метод дезинфекции предполагают борьбу с микроорганизмов путем плановой уборки помещений (влажная уборка, проветривание), чистки предметов обустройства (чистка ковров, мягкой мебели щетками и пылесосом), фильтрация воды и прочее.
Главной целью данного метода является лишь снижение численности вредных микробов и бактерий, которые попадают в помещение с пылью, на подошве обуви, на шерсти домашних животных, из канализации и так далее.
Биологический метод
Биологический метод дезинфекции имеет узкоспециализированную направленность и подразумевает использование микробов-антагонистов для ликвидации возбудителей инфекционных заболеваний.
Данный метод успешно применяется для обезвреживания сточных вод и канализации, устранения запахов от компостных ям и прочее. Реже данный метод применяется в городских условиях, например, для дезинфекции больничных помещений от возбудителей стафилококка.
что включает в себя, описание способов
Содержание статьи:
При чистке помещений и предметов распространённым является физический метод дезинфекции. Он проводится в качестве профилактики либо по плану, когда возбудитель проявляет активность. Предусмотрены разнообразные способы, учитываются их преимущества и недостатки. Также уделяется внимание правилам и мерам безопасности.
Суть метода
Физический метод дезинфекции — это мероприятия, направленные на обеззараживание предметов. С этой целью может производиться облучение вещества, его кипячение либо обжигание. Многое зависит от возбудителя, поэтому всё начинается с изучения объекта.
Важно! При бытовом загрязнении эффективным оказывается влажная уборка для удаления, грязи, пыли.
Описание
Типы дезинфекции
К физическому методу дезинфекции относят следующие типы:
- механическое воздействие,
- термическое,
- лучистое,
- радиоактивное.
По части дезинфекции производится ряд мероприятий, не обойтись без подробной инструкции.
Механический способ
Механическая физическая дезинфекция может предусматривать грубый способ чистки, поскольку предполагает прямой контакт с зараженным участком. К примеру, если в помещении обнаружена грязь, её можно удалить, используя веник, совок. Основная цель — убрать вещества, представляющие опасность для окружающих.
Интересно! В медицинских учреждениях при проведении операций появляется необходимость очистить участок кожи. Это производится для обработки порезов, ссадин.
Термический способ
Термическая обработка
Термический способ при инфекции является наиболее эффективным. При повышенных температурах многие микроорганизмы погибают. Есть определённые ограничения, связанные с материалами, поэтому зачастую способ применяется лишь на металлических поверхностях. Для повышения температуры используется открытое пламя либо газовые горелки. Перед этим поверхность разрешается обработать, к примеру, спиртом.
Метод востребован в медицинской сфере, поскольку хирургический инструмент допускает повышение температуры более 50 градусов. Также дезинфекция необходима при утилизации расходных материалов. По нормативным актам термическое воздействие — это повышение температуры более 50 градусов.
Лучистый способ
Лучистая обработка
Одним из физических способов дезинфекции является лучистый вариант. Он подразумевает использование бактерицидных лучей. Это может быть низко- либо высокочастотное внешнее облучение. В отдельную категорию выделена радиоактивная обработка. С целью снижения бактериального фона применяется ультрафиолетовое воздействие.
Продаются бактерицидные лампы различных производителей. Заводы-изготовители делают стационарные, мобильные установки. Они могут фиксироваться на стене либо на потолке. Востребованными остаются комбинированные товары с возможностью изменения мощности излучения. Установки востребованы в таких организациях:
- микробиологические лаборатории (медицина),
- холодные цеха,
- пищевые предприятия,
- кондитерские заводы.
Пищевые, а также сельскохозяйственные продукты могут стерилизоваться при помощи радиации воздушным путем. Метод работает по принципу использования энергии ионизирующего излучения. Когда наблюдается распад изотопов, образуются специальные вещества. В них ускоренные электроды и они неблагоприятно воздействуют на многие возбудители болезней.
Радиационное воздействие
За основу взяты гамма-частицы, которые вредны для живых существ, способны уничтожить биологические формы жизни на медицинском инструменте. Если смотреть на продукты распада, образуются цезий и кобальт. По воздействию установки сопоставимы с рентгеновскими устройствами, выдают мощность 5 вольт.
Дезинфекционная технология знакома с 1958 года. На территории Советского Союза в это время активно завозилась сельскохозяйственная продукция. Специалисты определили высокий уровень заражения, поэтому выбрали именно радиоактивный метод чистки. Что касается передовиков, установки высокой мощности в большей степени используются китайцами.
Ионизирующие облучатели кажутся опасными для применения, и по законодательству в действие вступил ГОСТ ISO 14470-2014. В нём подробно расписано все о стандартах.
Интересно! Приобретая товары из Европы, люди даже не догадываются о проценте облученных продуктов. В первую очередь компании решили дезинфицировать замороженных цыплят. Если рассматривать экзотические блюда, такие как устрицы, лягушачьи лапки, в Нидерландах востребованной остаётся радиоактивная обработка.
В Австралии в обязательном порядке поддаются воздействию все собранные креветки. Специалисты из Соединённых Штатов Америки обеззараживают радиацией следующую продукцию:
- овощи и фрукты,
- овсянка,
- острые приправы,
- кондитерские изделия,
- мясные блюда.
В 2019 году методику радиационного воздействия переняли японские физики. Они не готовы проверять установки высокого класса мощности на еде, поэтому установили оборудование в автомобильных цехах.
Интересно! Доказано, что при воздействии радиации покрышки стерилизуются, плюс увеличивается их прочность. Материал становится более износоустойчивым.
Преимущества и недостатки
Лучистая дезинфекция
При использовании физического метода дезинфекции стоит учитывать преимущества и недостатки отдельных способов. Во время их выбора стоит учитывать ограничения по материалам и условиям работы.
Преимущества механического типа:
- простое средство,
- разнообразие инструментов,
- нет ограничений по материалам,
- используется в любой среде.
Недостатки:
- прямой контакт,
- ограничения по удаляемым возбудителям болезней.
Преимущества термического типа:
- борьба с микроорганизмами,
- множество инструментов,
- дешевизна метода,
- выбор режима,
- паровое воздействие,
- широкая сфера применения.
Недостатки:
- ограничения по материалам,
- определённые условия применения.
Преимущества лучистого типа:
- эффективность метода,
- оперативная борьба с возбудителями.
Недостатки:
- дороговизна инструментов,
- ограничение по материалам, на которые можно применить метод.
Меры безопасности
Физические методы дезинфекции могут быть рассмотрены отдельно либо в совокупности. На первом этапе производится оценка ситуации, необходимо понимать природу возбудителя, учитывать материал. Касательно радиоактивного метода, предостережения прописаны в ГОСТе ISO 14470-2014. Стоит обратить внимание на стандарты и разрешающие документы.
Важно! Выше рассмотрено назначение физического метода дезинфекции, который включает множество способов. Каждый из них имеет набор определенных преимуществ и недостатков. При рассмотрении инструментов стоит внимательно относиться к правилам и мерам безопасности.
Физические методы дезинфекции — Светмед
Физические методы дезинфекции
представляет собой кипячение, обработку паром и горячим воздухом, и также ультрафиолетовое облучение. Физическая дезинфекция лучше всего выходит при кипячении, которое полностью убивает все микроорганизмы. Исключением являются некоторые разновидности бактериальных спор. Однако, если после кипячения применить иные методы дезинфекции, то можно достигнуть лучшего результата.
Механические методы дезинфекции — чистка, влажная уборка, мытье, стирка, выколачивание, вытряхивание, фильтрация, вентиляция. Эти способы обеспечивают в основном удаление, а не уничтожение микроорганизмов. При проветривании помещений в течение 15-30 мин через форточки, фрамуги, окна количество патогенных микроорганизмов в воздухе резко уменьшается, так как воздух помещения практически полностью замещается наружным. Однако проветривание (вентиляция) не всегда являются надежными дезинфекционными мероприятиями и рассматриваются как подсобная мера при условии продолжительности не менее 30-60 мин.
Термические способы дезинфекции
Термические способы — включают использование высоких температур, которые вызывают гибель микроорганизмов в результате коагуляции белка.
Обжигание и прокаливание — применяют для обеззараживания в бактериологической практике, а также в отдельных случаях на пищевых предприятиях для обработки металлических объектов.
Кипячение в течение 15-45 мин используют для обеззараживания воды, готовой пищи и др.
Кипящая вода (100 °С) — одно из самых простых и эффективных средств обеззараживания. Большинство вегетативных форм микроорганизмов погибают в ней в течение 1-2 мин. Этот способ широко применяется для обеззараживания посуды, инвентаря, оборудования.
Очень важно помнить, применяя такие физические методы дезинфекции как кипячение, что температура, при которой начинается кипение воды снижается по мере увеличения высоты над уровнем моря. А это значит, что при этом необходимо увеличивать время кипячения. Например, если вы кипятите на высоте 4 километров над уровнем моря, то вам потребуется минимум 20 минут для дезинфекции. Важно отметить и то, что кипячением нельзя достигнуть стерилизации.
Горячая вода (от 60 до 100 °С) — часто используется с растворенными моющими средствами при стирке и уборке. Многие патогенные вегетативные формы микроорганизмов не выдерживают нагревания при 80 °С свыше 2,5 мин, а большинство из них погибают при температуре 60-70 °С в течение 30 мин.
Пастеризация — прогревание пищевых продуктов при температуре 65-90 °С. Экспозиция зависит от температуры и колеблется от нескольких секунд до 30 мин. В этих условиях гибнут вегетативные формы микробов и остаются споры. Например, моментальная пастеризация проводится при 90 °С в течение 3 сек.
Водяной пар — при превращении в воду выделяет большую скрытую теплоту парообразования, обладает большой проникающей способностью и бактерицидным эффектом. Используется водяной пар для обработки фляг, цистерн, танков и т. п.
Горячий воздух применяют в воздушных стерилизаторах для обеззараживания посуды, столовых приборов, кондитерского инвентаря, инструментов. Горячий воздух по эффективности уступает пару, так как оказывает в основном поверхностное действие.
Глажение санитарной одежды, столовых скатертей, салфеток и др. белья горячим утюгом при температуре 200-250 ° С приводит к гибели вегетативных форм микробов и обеззараживанию тканей.
Сжигание — обеззараживание твердых отходов, опасной пищи, трупов животных больных сибирской язвой и т. д.
Холод. Установлено, что искусственное замораживание патогенных возбудителей до — 270 °С, т. е. до температуры, близкой к абсолютному нулю, не приводит к их гибели. Однако с течением времени количество микроорганизмов, находящихся в замороженном состоянии, снижается. Низкие температуры широко используются как консервирующее средство в пищевой промышленности, но в дезинфекционной практике холод не находит применения.
Лучистые способы дезинфекции
Лучистые способы — облучение различными бактерицидными лучами, действие ультразвука, токов ультравысокой частоты (УВЧ), а также сверхвысокочастотного облучения (СВЧ), радиоактивного излучения, высушивание и т. д., которые при определенных параметрах оказывают бактерицидное действие.
Солнечный свет, ультрафиолетовые лучи используют для снижения бактериальной обсемененности воздуха и различных поверхностей. Ультрафиолетовые лучи получают с помощью специальных бактерицидных ламп. Промышленность выпускает настенные, потолочные, стационарные, передвижные и комбинированные ультрафиолетовые установки различной мощности излучения, которые применяются в микробиологических лабораториях и на некоторых пищевых предприятиях (в кондитерском производстве, холодных цехах и т. д.).
Ультразвук. Под действием ультразвука происходит разрыв клеточной стенки микроорганизмов, приводящий к гибели клетки. Ультразвуком обрабатывают воду, фруктовые соки и др.
Высушивание. Многие патогенные микроорганизмы под влиянием длительного высушивания погибают. Скорость отмирания зависит от вида возбудителя.
методов дезинфекции | IntechOpen
2.1. Хлор газ
Хлор — зеленовато-желтый газ. Благодаря высокому давлению газ становится жидким. Это ядовито. Газообразный хлор в основном используется как дезинфицирующее средство для воды. Добавление хлора в воду играет очень эффективную роль в удалении почти всех патогенных микроорганизмов. Его можно использовать как первичное и вторичное дезинфицирующее средство. Газ нельзя использовать в бытовой системе, так как это очень опасно. Он смертельно опасен при концентрациях до 0.1% воздуха по объему [1].
2.1.1. Преимущества
Хлорирование — более дешевый источник, чем методы обеззараживания ультрафиолетом или озоном, используемые для обработки воды.
Очень эффективен против широкого спектра патогенных микроорганизмов.
Скорость дозирования легко регулируется благодаря гибкости.
Остаточный хлор, оставшийся в сточных водах, может продлить процесс дезинфекции даже после первоначальной очистки.В дальнейшем их можно использовать для оценки эффективности [2].
2.1.2. Ограничения
Хотя газообразный хлор используется на крупных водопроводных очистных сооружениях и сетях как лучший метод очистки воды, он все же имеет ряд ограничений. Эти ограничения могут повлиять на применимость к системе обработки точки использования (POU). Возражения против хлорирования вызваны проблемами эстетики, логистики и здоровья.
Что касается эстетического уровня, от хлорирования можно отказаться, так как оно придает воде неприятный привкус и запах.Развитые страны могли бы научить свой народ хорошему влиянию хлорирования; однако у менее развитых стран такой возможности нет.
Ограничения при использовании газообразного хлора в домашнем хозяйстве могут включать распределение, закупку / производство, дозирование хлора и точное обращение. Опасность для здоровья, вызываемая хлором, не ограничивается его летучим характером. Серьезную озабоченность могут вызывать побочные продукты и не полностью окисленные соединения, присутствующие в хлорированной воде, что увеличивает ее токсичность.Наиболее известными побочными продуктами хлорирования являются хлорорганические соединения и тригалометан (ТГМ). В воде присутствуют гуминовые и фульвокислоты. Когда хлор вступает в реакцию с этими кислотами, образуется тригалометан. Во многих исследованиях было установлено, что некоторые из этих хлорорганических веществ являются мутагенами, токсинами или канцерогенами. Хорошо известный хлороформ THM является канцерогеном для животных. USEPA (Агентство по охране окружающей среды США) установило некоторые правила, согласно которым значение THM не должно превышать 0.10 мг / л. Высокая концентрация ТГМ приведет к осложнениям со здоровьем [1].
2.1.3. Процесс
Хлор легко соединяется со всеми компонентами воды, то есть химическими веществами, мелкими животными, микроорганизмами, растительным материалом, запахами, цветами и вкусами. Достаточное количество хлора необходимо для удовлетворения потребности в хлоре в воде и обеспечения остаточной дезинфекции.
Остаточным (свободным) хлором называется хлор, который не соединяется с другими компонентами воды.Точка, в которой свободный хлор доступен для непрерывной дезинфекции, называется точкой останова. Система, в которой свободный хлор подается в концентрации 0,3–0,5 мг / л, является идеальной системой. Простые тестовые наборы, чаще всего колориметрические тест-наборы DPD (N, N-диэтил-п-фенилендиамин), доступны для определения контрольной точки и остаточного хлора в частных системах. Набор должен проверять количество свободного хлора, а не общего хлора [3].
2.1.4. Оборудование
Состоит из контейнеров на 908 кг (2000 фунтов) или 68 кг (150 фунтов), весов, хлоратора, инжекторов, переключающих модулей, вакуумных линий, бустерных насосов, линий раствора, диффузоров и расходомера.Требования безопасности: пассивная вентиляция, механическая вентиляция, сигнальные устройства и устройства аварийной сигнализации, душевые кабины, аварийное оборудование для дверей и средства для промывания глаз. Обязательно наличие отдельного герметичного помещения для хлорирующего оборудования. Для процесса дезинфекции доступен 100% газообразный хлор [4].
2.1.5. Химический
Хлор может использоваться в жидкой или газовой форме. Это очень сильный окислитель. Обе формы (жидкость и газ) могут храниться и использоваться из газовых баллонов под давлением. Баллоны с хлором могут быть 150 фунтов.В небольших системах питьевой воды обычно используются баллоны на 150 фунтов.
Хлорноватистые и гипохлорит-ионы образуются при смешивании хлора с водой. Хлорноватистый ион — лучшее дезинфицирующее средство, которое образуется в большей концентрации при низких концентрациях pH. Гипохлорит и ионы хлорноватистой кислоты будут присутствовать в равных концентрациях при pH 7,3. При pH выше 8,3 преобладает ион гипохлорита, что не является лучшим дезинфицирующим средством. Таким образом, лучшая дезинфекция достигается при низком pH. Чтобы избежать образования тригалометанов и галогенуксусных кислот, после обработки следует проводить хлорирование [5] (рисунок 1).
Рисунок 1.
Хлорирование газовым методом.
2.2. Хлорирование (раствор гипохлорита натрия)
Гипохлорит натрия используется в качестве отбеливателя, в основном для отбеливания бумаги или текстиля, а также в качестве дезинфицирующего средства в растворах. Раствор обычно содержит 10–15% доступного хлора, но быстро теряет свою силу в процессе хранения. Необходим постоянный контроль окружающей среды, так как на раствор сильно влияют pH, свет, тепло и тяжелые металлы [6].
2.2.1. Преимущества
Гипохлорит натрия также можно использовать в качестве дезинфицирующего средства.
И гипохлорит натрия, и газообразный хлор показывают одинаковую эффективность дезинфекции.
По сравнению с газообразным хлором, дезинфекция гипохлоритом натрия снижает опасность при хранении и обращении.
При производстве на объекте не используются опасные химические вещества. Используется только умягченная вода и соль высокого качества (NaCl).
По сравнению со стандартным поставляемым раствором (концентрация 14%), растворы гипохлорида натрия (NaOCl) менее опасны (концентрация 1%) и менее концентрированы при производстве на месте [7]
2.2.2. Ограничения
NaOCl может поставляться коммерчески или производиться на месте, последний из двух методов является более безопасным с точки зрения обращения с ним. При производстве на месте соль растворяется в умягченной воде с образованием концентрированного солевого раствора, который затем разбавляется и пропускается через электролитическую ячейку с образованием гипохлорита натрия. Водород также образуется во время электролиза, и его необходимо удалять из-за его взрывоопасной природы [7].
2.2.3. Процесс
Эти системы дозирования в основном просты, но их конструкция может вызывать затруднения.Конструкция может повлиять на контроль выделения газа из гипохлорита в дозирующих насосах и трубопроводах, а также на образование накипи. Газификация (в основном с образованием кислорода) может привести к образованию паров или пузырьков газа, особенно если давление гипохлорита натрия ниже атмосферного, что приводит к газовой блокировке линии всасывания в диафрагме. Поэтому насосы должны иметь затопленный всасывающий патрубок. Резервуары должны быть надлежащим образом вентилированы из всех конструкций в атмосферу.
В наиболее распространенных дозирующих системах используются мембранные насосы-дозаторы.Работа насоса может привести к образованию вакуума. Вакуум вызывает испарение растворенных газов в гипохлорите натрия, что приводит к потере заправки насоса и пониженной дозе хлора.
Следовательно, чтобы способствовать предотвращению газификации, дозирующие устройства должны иметь положительный напор на всасывании насоса (входное отверстие насоса всегда ниже минимального уровня жидкости в резервуаре). Кроме того, следует избегать таких конфигураций трубопроводной системы, при которых натрий NaOCl будет улавливаться между двумя закрытыми запорными клапанами или обратными клапанами.
Калибровочный цилиндр, демпфер пульсаций, предохранительный клапан и загрузочный клапан являются основными компонентами системы дозирования. Некоторые поставщики дозирующих насосов также предоставляют системы автоматических клапанов дегазации. NaOCl дозируется либо через распределительную планку, погруженную в открытый канал, либо через инжекционный фитинг (трубы под давлением). Демпфер пульсаций и дозирующий насос должны располагаться близко друг к другу. Демпфирование пульсаций также помогает улучшить дисперсию. Загрузочный клапан также должен быть предусмотрен в системах, где противодавление на стороне нагнетания насоса недостаточно (<0.7–1,0 бар), пока на стороне всасывания не будет установлен всасывающий клапан.
Для защиты мембраны от разрыва на нагнетательной стороне насоса также должен быть предусмотрен предохранительный клапан (предохранительный клапан). Работа PRV должна быть обнаружена и предупреждена: например, выход клапана может быть направлен в небольшой «уловитель», оборудованный поплавковым выключателем. Все остановленные системы или насосы должны иметь средства для снятия любого повышения давления.
Поскольку при его производстве используется гидроксид натрия (NaOH), pH NaOCl высокий.При использовании жесткой воды (или воды с CO 2 ) требуется особая осторожность, так как сильно щелочной продукт может привести к снижению расхода, уменьшению диаметра трубы, снижению производительности насоса и образованию накипи в точках дозирования [8].
2.2.4. Оборудование
Раствор
NaOCl представляет собой коррозионно-активную жидкость с высоким pH, т.е. 12. Таким образом, следует применять общие меры предосторожности при работе с коррозионными материалами, например, избегать контакта с металлами, в том числе с нержавеющей сталью. Эти растворы могут содержать хлорат.Из-за разложения продукта хлорат может образовываться в процессах производства и хранения гипохлорита натрия. Образование хлората и разложение NaOCl напрямую связаны друг с другом. Уменьшая разложение NaOCl, можно свести к минимуму образование хлората, избегая высоких температур, уменьшая воздействие света и ограничивая время хранения. Резервуары для хранения NaOCl должны быть защищены от разлива. Типичные конструкции локализации разливов включают в себя отсутствие неконтролируемых сливов в полу, локализацию всего содержимого самого большого резервуара (вместе с надводным бортом для дождевых / пожарных спринклеров) и отдельные зоны локализации для каждого несовместимого химического вещества [9].
2.2.5. Химические вещества
Раствор NaOCl (или жидкий отбеливатель) — это раствор с концентрацией хлора 5–15%. Используется как отбеливающее и чистящее средство. Он также широко используется в качестве дезинфицирующего средства для воды, но, возможно, это не самое экономичное решение, так как он дороже газа. Будучи жидкостью, с ним легче обращаться, чем с газом или гипохлоритом кальция, но он ограничен из-за его нестабильности и коррозионной природы. Его легко изготовить. Для производства жидкого отбеливателя на месте требуется постоянная подача соли и электроэнергии.Жидкий отбеливатель лучше подходит для применения в качестве ПМ из-за его доступности и относительной управляемости [1] (Рисунок 2).
Рисунок 2.
Хлорирование жидким хлором.
2.3. Хлорирование (твердый гипохлорит кальция)
Ca (OCl) 2 (гипохлорит кальция) является важным твердым веществом, которое можно использовать для замены NaOCl (жидкости). Как дезинфицирующее средство он похож на NaOCl, но с ним намного безопаснее обращаться. Почти 70% хлора доступно в виде коммерческих сортов Ca (OCl) 2 .Он может применяться как в сточных, так и в питьевых водах [7].
2.3.1. Преимущества
Будучи твердым, Ca (OCl) 2 более безопасен, чем газообразный хлор и NaOCl.
Он даже имеет отличную стабильность при хранении в сухом месте, сохраняя свою эффективность с течением времени [7].
2.3.2. Ограничение
Загрязнение или неправильное использование Ca (OCl) 2 может привести к взрыву, пожару или выделению газов (токсичных газов).Гипохлорит кальция не должен контактировать с какими-либо посторонними предметами (включая другие продукты для очистки воды). Если Ca (OCl) 2 подвергается воздействию даже очень небольшого количества воды, он может бурно реагировать с образованием токсичных газов, тепла и брызг. Продукт следует добавлять в воду вместо добавления воды в продукт. Воздействие тепла может вызвать быстрое разложение Ca (OCl) 2 , что может привести к взрыву, интенсивному пожару и выделению токсичных газов. Для хранения продукта необходимо сухое, прохладное, хорошо проветриваемое помещение.Ca (OCl) 2 используется как сильный окислитель. Увеличивает интенсивность огня. Ca (OCl) 2 должен быть защищен от тепла, то есть пламени, тепла и любых горящих материалов [7].
2.3.3. Процесс
Хлоратор из гипохлорита кальция содержит цилиндрический резервуар из поливинилхлорида (ПВХ) высотой 0,6–1,2 м и диаметром 230–610 мм. Имеется ситчатая пластина с отверстиями, которые поддерживают таблетки Ca (OCl) 2 диаметром 80 мм. Системы хлорирования таблеток обычно могут обеспечивать от 1 до 295 кг хлора в день.Внизу в хлоратор подается боковой поток. Поток возникает из отверстий в ситовой пластине, что приводит к разрушению последнего слоя таблеток. Количество воды, поступающей в хлоратор, пропорционально скорости разрушения таблеток. Норма дозировки хлора может быть рассчитана путем регулирования расхода воды через хлоратор. Чтобы удовлетворить эксплуатационные требования, поток, выходящий из хлоратора, возвращается в основной поток, обеспечивая желаемый уровень доступного хлора.
Изменяя дозу и время контакта, можно рассчитать требуемую дезинфекцию. На дозировку хлора влияют различные факторы, например характеристики сточных вод, потребность в хлоре и требования к сбросам. Чаще всего доза составляет от 5 до 20 мг / л. Оптимальная дезинфекция зависит от различных факторов, включая температуру, щелочность и содержание азота. PH сточных вод может влиять на распределение хлора между хлорноватистой кислотой и гипохлоритом.Более низкий pH способствует хлорноватистой кислоте: лучшему дезинфицирующему средству. Более высокие концентрации хлорноватистой кислоты приведут к образованию опасного газообразного хлора [2].
2.3.4. Оборудование
Ca (OCl) 2 можно добавлять в сточные воды двумя способами, т. Е.
Либо путем смешивания порошка гипохлорита кальция в смесительном устройстве, а затем его впрыскивания в поток сточных вод;
Путем погружения таблеток хлора в сточные воды с помощью таблеточного хлоратора [2] (рис. 3).
Рисунок 3.
Хлорирование методом гипохлорида кальция.
2.4. Хлорамины
Хлорамины образуются при реакции аммиака со свободным хлором. Они играют важную роль в обеспечении остаточной защиты в системе распределения. Они очень стабильны. По сравнению с хлором образуется меньше галогенированных побочных продуктов [10].
2.4.1. Преимущества
Хлорамин более стабилен, но не является сильным дезинфицирующим средством, как хлор, обеспечивая долговременный остаточный дезинфектант.
Побочные продукты хлорирования не образуются.
Тем не менее, агентство по охране окружающей среды (EPA) хочет знать о типе и количестве побочных продуктов дезинфекции, образующихся при взаимодействии хлораминов, бромида, бромированных органических веществ и хлораминировании озонированной воды. Результаты EPA могут повлиять на дальнейшее использование хлорамина [7].
2.4.2. Оборудование для хлорирования
Оборудование для производства хлораминов и систем хлорирования одинаково.И хлор, и аммиак могут вводиться в виде жидкости или газа. Кроме того, и хлор, и аммиак доступны в жидкой или гранулированной форме. Следует проявлять особую осторожность, чтобы концентрированный хлор и аммиак никогда не смешивались, поскольку они образуют трихлорид азота, потенциально взрывоопасное соединение [11].
2.5. Озонирование
Озон — это аллотропная (нестабильная) формула кислорода, в которой три молекулы объединяются для образования новой молекулы. Он быстро разлагается с образованием свободных радикалов с высокой реакционной способностью.Окислительный потенциал озона (-2,7 В) больше, чем у хлора (-1,36 В) или гипохлорит-иона (-1,49 В), веществ, широко используемых при очистке сточных вод, таких как окислители. Озон по своей окислительной способности превосходит только гидроксильный радикал (• OH) и фторид [7, 12].
2.5.1. Преимущества
Ниже приведены преимущества использования озона для обработки воды:
Озон обладает сильной окислительной способностью
Требуется короткое время реакции, поэтому микробы (включая вирусы) уничтожаются за несколько секунд
Нет происходит изменение цвета и вкуса.
Не требует химикатов
Кислород поступает в воду после дезинфекции
Разрушает и удаляет водоросли
Окисляет железо и марганец
Реагирует с органическими веществами и удаляет их [13].
2.5.2. Ограничение
Производство на месте необходимо, поскольку озон нестабилен при атмосферном давлении. В высоких концентрациях он токсичен, так как является парниковым газом.Три модуля озонатора — это озоноразрушитель, озоновая контактная камера и генератор. Ультрафиолетовый свет или процесс коронного разряда используется для генерации озона. В контактной камере в воду добавляется озон. Основная цель деструктора — ограничить количество озона, удаляемого в воздух. Три основных процесса влияют на выделение озона после введения озона в воду: разложение, реакция с примесями воды и унос в атмосферу [14].
2,5.3. Процесс
Озон получают из газа, содержащего кислород (обычно атмосферный воздух или чистый кислород). Затем газ пропускают через электрическое поле. Воздух обрабатывается, чтобы убедиться, что он сухой и очищенный от пыли. Кислород преобразуется в озон в электрическом поле. Затем озон подается в контактный резервуар, чтобы озон растворялся в воде для продолжения процесса дезинфекции [14].
2.5.4. Оборудование
Система состоит из комбинации подачи кислорода и систем подачи электроэнергии большой мощности: между электродами проходит электрический ток высокого напряжения, а между электродами разряжается кислород.Электроды разделены диэлектрическим зазором, в котором находится разрядная камера для потока кислорода. Электрическое поле вызывает разрушение молекул кислорода и образование озона. После образования озон направляется в соединительную камеру, где очищенная вода подлежит дезинфекции. Образовавшийся озон немедленно диссоциирует, поэтому необходимо производить озон на месте.
Одной из важных характеристик также является время контакта. Таким образом, режимы балластировки и дебалластировки очень большого количества балластной воды будут очень дорогими в полномасштабных применениях.Один или несколько водяных балластов оснащены оборудованием для закачки озона, которое действует как контактные камеры. Для достижения длительного времени контакта балластную воду следует перекачивать в эти контактные цистерны. Чтобы уменьшить образование осадка и мелких частиц, попадающих в процесс обработки, обработка озоном должна проходить предварительную очистку (фильтр или циклон).
Балластная обработка гарантирует, что вся вода, имеющаяся в балластных танках, подвергнется воздействию озона в начале рейса.Время контакта играет важную роль в процессе дезинфекции. Дезинфекция обеспечивается, если не требуется длительного контакта с конкретным микроорганизмом. Если требуется длительное время контакта с конкретными микроорганизмами, обработка должна проводиться во время рейса, чтобы обеспечить более длительное время контакта.
Органический углерод связан с образованием отложений. Эти отложения оседают на дне балластных танков во время рейса. Отложения содержат микробы, с которыми трудно бороться, например, бактериальные колонии или вирусные скопления.Обработка отложений озоном может быть неэффективной. Аммиак может образовываться в результате биологической активности во время рейса. Бром получают в результате реакции аммиака и остатков дезинфицирующего средства. Бром — более слабые дезинфицирующие средства, поэтому их эффективность снижается [14].
2.5.5. Химикат
Озон образуется путем подачи электричества высокого напряжения в зазор (трубку), содержащий чистый кислород или отфильтрованный сухой воздух (метод коронного разряда).
Электричество высокого напряжения приводит к образованию озона за счет рекомбинации кислорода.Реакция следующая:
3O2 → 2O3
Озон дезинфицирует, окисляя клеточные стенки микроорганизмов, которые затем распадаются (лизируются), уничтожая микроорганизмы. Это совершенно иной механизм, чем в случае хлора, который диффундирует через клеточную стенку, делая клетку уязвимой для ферментативной атаки [7] (Рисунок 4).
Рисунок 4.
Контакт с озоном.
2.6. Ультрафиолетовый свет (УФ)
УФ-обработка может использоваться для очистки сточных вод, питьевой воды и аквакультуры.УФ-свет вызывает дезинфекцию, изменяя биологические компоненты микроорганизмов, в частности, разрывая химические связи в ДНК, РНК и белках [14].
2.6.1. Преимущества
Он ограничивает потенциал возобновления роста в системе распределения, поэтому не происходит увеличения концентрации биоразлагаемого или ассимилируемого органического углерода (AOC).
В отношении взаимодействия с материалом трубы нет никаких опасений.
Побочные продукты не образуются (например,например, гемоглобин-ассоциированные ацетальдегиды (HAA), тригалометаны (THM), альдегиды, кетоацидоз и бромат).
Используя УФ-свет, мы можем добиться такой же логарифмической инактивации Giardia и Cryptosporidium, при меньших затратах, чем при использовании диоксида хлора и озона.
При использовании в сочетании с хлораминами образования хлорированных побочных продуктов дезинфекции (ДБП) не наблюдается [14].
2.6.2. Ограничения
В слаборазвитых странах существует несколько ограничений для УФ-дезинфекции.Главное ограничение — потребность в энергии. Во многих системах подача электроэнергии не может быть гарантирована.
Ограничением может быть то, что не существует даже единственного теста для проверки правильности дезинфекции лучей. Он эффективен только в качестве основного дезинфицирующего средства, так как не оставляет следов. Он не действует как вторичное дезинфицирующее средство, так как не действует против повторного заражения в воде.
Ультрафиолетовая дезинфекция вызывает озабоченность химическим составом и качеством микроорганизмов, присутствующих в поступающей воде.Мутная, мутная или вода, содержащая большое количество бактерий, может использоваться для защиты от бактерий. Химический состав является основной проблемой, так как вода, содержащая большое количество минералов, может вызвать образование отложений на гильзе лампы, что снизит эффективность обработки. Можно использовать инжекторы фосфата или водоумягчители, чтобы предотвратить покрытие лампы. УФ-обработка более эффективна для воды с низкой мутностью или частично очищенной воды, которая может быть недоступна в полевых условиях [15].
2.6.3. Process
Установки УФ обеззараживания используются в настоящее время как методы обеззараживания воды.Конструкция довольно проста и состоит из источника ультрафиолетового излучения, заключенного в прозрачную защитную оболочку. Источник света установлен так, чтобы вода могла проходить через проточную камеру, так что УФ-лучи могут как впускаться, так и поглощаться потоком. Никаких изменений вкуса и цвета не происходит, что является преимуществом этого метода. Время контакта также очень короткое, так как эти лучи быстро убивают патогенные бактерии [1].
2.6.4. Оборудование
УФ-системы дезинфекции должны быть отключены надлежащим образом, если обработка не требуется в течение нескольких дней.Перед включением лампу необходимо прогреть несколько минут. Кроме того, водопроводную систему следует тщательно промывать, когда она не используется. Вся водопроводная система должна быть продезинфицирована химическим средством (предпочтительно хлором), прежде чем полагаться на этот процесс.
УФ-лампы теряют свою эффективность по мере использования, поэтому лампу следует регулярно тщательно чистить и заменять один раз в год. Следует отметить, что новая лампа может потерять 20% своей яркости за первые 100 часов работы. Правильно откалиброванные УФ-детекторы помогают владельцу предупреждать, когда интенсивность света падает ниже определенного уровня.
Вода, обработанная ультрафиолетом, должна регулярно проверяться на наличие гетеротрофных бактерий и бактерий группы кишечной палочки ежемесячно (первые 6 месяцев использования устройства). При обнаружении таких организмов необходимо проверить силу света лампы [16].
2.6.5. Химикат
УФ-свет может обрабатывать воду без каких-либо серьезных химических или физических изменений в воде. Отрицательных эффектов при использовании воды, обработанной УФ-излучением, не наблюдалось. Шансов на образование ДАД меньше, поскольку в этом процессе не добавляется новое вещество.Никаких изменений вкуса и цвета не происходит. Дозировка и частота, используемые для дезинфекции, не производят вредных веществ. Даже передозировка УФ-света не приводит к образованию вредных продуктов. Чтобы избежать воздействия, оператор должен использовать защитную одежду [7] (Рисунок 5).
Рисунок 5.
Дезинфекция УФ.
2.7. Фотокаталитическая дезинфекция
Ускорение фотореакции в присутствии катализатора называется фотокатализом.При каталитическом фотолизе адсорбированный субстрат используется для поглощения света. При фотогенерированном катализе электронно-дырочные пары создаются за счет фотокаталитической активности (ФПК), генерирующей свободные радикалы (например, гидроксильные радикалы: • ОН), которые обладают способностью вступать в вторичные реакции. Его практическое применение стало возможным благодаря открытию электролиза воды с использованием диоксида титана.
2.7.1. Преимущества
Ниже перечислены преимущества фотокаталитической дезинфекции.
Фотокатализ использует мощность возобновляемой и экологически чистой солнечной энергии, поэтому он является хорошей заменой энергоемким традиционным методам очистки.
По сравнению с традиционными методами обработки, фотокатализ приводит к образованию безвредных соединений.
Сточные воды содержат различные опасные соединения. Фотокаталитический процесс вызывает разрушение широкого спектра этих опасных соединений в различных потоках сточных вод.
Эти реакции мягкие. Требуется меньше химического ввода и время реакции невелико.
Может применяться для получения водорода, обработки газовой фазы и воды, а также в некоторой степени для обработки твердой фазы (почвы) [17].
2.7.2. Ограничения
Для эффективного применения TiO 2 при очистке воды необходимо минимизировать ограничение массопереноса, поскольку фотокаталитическая деградация в основном происходит на поверхности TiO 2 . TiO 2 имеет плохое сродство к органическим загрязнителям (точнее, к гидрофобным органическим загрязнителям), поэтому адсорбция органических загрязнителей на поверхности TiO 2 низкая, что приводит к медленным скоростям фотокаталитического разложения.Следовательно, необходимо учитывать нацеливание загрязняющих веществ вокруг наночастиц TiO 2 для повышения фотокаталитической эффективности. Помимо этого, наночастицы TiO 2 могут подвергаться агрегации из-за нестабильности наноразмерных частиц, что может препятствовать падению света на активные центры и, как следствие, происходить снижение каталитической активности. Однако следует отметить, что вполне может случиться так, что мелкие частицы демонстрируют более высокое рассеяние, что может снизить их фотокаталитическую активность по сравнению с более крупными.Кроме того, для суспензионной системы одна из основных практических проблем, которую необходимо решить, состоит в извлечении наноразмерных частиц TiO 2 из очищенной воды с точки зрения как экономических соображений, так и соображений безопасности.
Чтобы преодолеть эти ограничения фотокатализа на основе TiO 2 , в предыдущих исследованиях были приняты следующие контрмеры:
Модификация катализатора TiO 2 , чтобы добиться использования видимого света.
Синтез катализатора следует оптимизировать для получения катализаторов с определенной кристаллической структурой, высоким сродством к различным органическим загрязнителям и меньшим размером частиц.
Разработка и проектирование второго поколения катализатора TiO 2 с высокой разделяющей способностью, который можно эффективно восстанавливать и регенерировать.
Целью этих модификаций и разработок является повышение фотокаталитической эффективности, полное разложение органических загрязнителей, улучшение поглощения видимого света, улучшение стабильности и воспроизводимости, а также улучшение возможностей рециркуляции и повторного использования TiO 2 [18].
2.7.3. Процесс
Фотокаталитическая реакция в основном зависит от энергии света (фотона) или длины волны и катализатора. Обычно в качестве катализаторов используются полупроводники. Эти материалы действуют как сенсибилизаторы для облучения стимулированного светом окислительно-восстановительного процесса из-за их электронной структуры. У них есть заполненная валентная зона и свободная зона проводимости.
Основные этапы процесса фотокатализа полупроводников следующие:
Когда световая энергия в единицах фотонов падает на поверхность полупроводника и если энергия падающего луча эквивалентна или превышает ширину запрещенной зоны В полупроводнике электроны валентной зоны перемещаются в зону проводимости полупроводника.
Балансная полоса полупроводников остается с отверстиями. Эти дырки могут реагировать с молекулами воды с образованием гидроксильных радикалов за счет окисления донорных молекул.
Ионы супероксида образуются в результате реакции электронов зоны проводимости с растворенными частицами кислорода. Эти электроны вызывают окислительно-восстановительные реакции.
Эти электроны и дырки могут вступать в последовательные окислительно-восстановительные реакции со многими частицами с образованием необходимых продуктов за счет поглощения на поверхности полупроводника [19] (рис. 6).
Рисунок 6.
Схематическое изображение фотокаталитического механизма полупроводника.
2.7.4. Химический
TiO 2 — это полупроводниковый материал, который действует как сильный окислитель во время освещения за счет снижения энергии активации, необходимой для разложения органических и неорганических соединений. Освещение поверхности TiO 2 вызывает два типа разделения носителей: (1) электрон (e−) и (2) дырка (h +). Для производства этих двух носителей фотон должен обеспечить достаточное количество энергии, чтобы переместить электрон (e−) из валентной зоны в зону проводимости, таким образом оставляя дырку (h +) в валентной зоне.По сравнению с проводящими материалами, рекомбинация дырок и электронов происходит относительно медленно, в TiO 2 рекомбинация в металлах происходит немедленно [20].
TiO2 + hv → h +
.
Методы механического разрушения: шлифование
Оглавление
Полный PDF
Часть V: Методы механического разрушения / шлифование
Методы механического разрушения
Разрушение клеток и тканей путем нанесения
сила, не присущая образцу, считается механической
метод разрушения.Процедуры механической гомогенизации
генерировать лизаты с характеристиками, отличными от полученных
путем химического лизиса. Избегая моющих средств и хаотропов, многие
цитозольные белки могут оставаться нетронутыми после освобождения от
ячейка. Это полезно для выделения белка и ферментных анализов.
Однако механическая гомогенизация может быть просто инструментом, используемым для
быстро разрушать клетки и ткани с помощью денатурирующих
реагенты, особенно во время процедур выделения РНК.
Независимо от механического подхода, будь то бить, измельчать,
сдвигать или взрывать ячейки, это инструменты, которые можно применять во многих
разные способы пробоподготовки.
Для простоты использованные методы
разрушение образца было разделено на четыре группы: измельчение,
стричь, избивать и шокировать. Многие инженеры могут передернуть
это разграничение, но мы приближаемся к теме практически и
как биологи.Прежде всего, необходимо отметить, что многие
методы используют более одной силы, как в случае с коническим
гомогенизаторы, которые измельчают и режут. Мы пытаемся отметить это
где это происходит. Кроме того, есть много инструментов и
методы, которые не обсуждаются просто из-за нехватки времени и
ресурсы для изучения всех вариантов. Этот раздел посвящен большему количеству
широко используемые методы.
Стремясь лучше понять
механическое нарушение, многие гомогенизаторы и методы имеют
сравнивали путем анализа образцов после гомогенизации.
В некоторых случаях, например, с дрожжами и мышечной тканью,
микроскопическое наблюдение может быть очень полезным для определения
степень нарушения. В других случаях измерение
Использовали ДНК, РНК или белок, высвобожденные в супернатант.
Во многих процессах, особенно если использовалось более одного гомогенизатора.
используется для обработки образца, относительная эффективность гомогенизации
был выполнен путем измерения лактатдегидрогеназы (ЛДГ), высвобождаемой из
клетки / ткани.Эти сравнения будут отмечены повсюду.
следующие разделы.
Шлифовальный
Шлифование основано на создании трения за счет
размещение образца между двумя твердыми поверхностями, которые скользят по
друг с другом. Силы на образец двойные, а именно направленные вниз.
давление, сопровождаемое тангенциальной силой сдвига. Шлифование
вызывает разрыв и разрыв образцов, как при резке, но
отличается тем, что между образцом и
гомогенизатор.Ступка и пестик — самый известный инструмент для
измельчение, но другие — зерновые мельницы и определенные типы стекла
гомогенизаторы. При наличии достаточного терпения твердые частицы можно уменьшить до
очень мелкие частицы путем измельчения, часть которых зависит от
топология шлифовальных поверхностей.
Может использоваться измельчение в различных формах
на влажных, сухих и замороженных образцах, однако наиболее эффективен для
твердые образцы. Одна из ключевых характеристик измельчения заключается в том, что
трение выделяет тепло и иногда может быть значительным.
Следовательно, следует учитывать термостойкость аналита.
при выборе способа измельчения. Часто образцы
замораживают перед измельчением, обычно жидким азотом, который может
использоваться для охлаждения как образца, так и гомогенизатора. Эта
криогенное измельчение делает образец хрупким и легко ломается, но
он также сохраняет аналиты, которые являются термолабильными или могут быстро
разлагаются при высвобождении, например, РНК. Большой традиционный раствор
и пестик пригодны для криогенного измельчения, так как масса
гомогенизатор действует как холодный резервуар.
Безусловно, самый старый инструмент, используемый для
помол — это ступка и пестик, дебютировавший задолго до
рассвет цивилизации. Это все еще популярный шлифовальный инструмент в
лаборатория, используемая для некоторых из самых продвинутых аналитических
процессы. Миниатюрная версия ступки и пестика,
то
CryoGrinder ™, используется для криогенного измельчения в уменьшенном масштабе.
небольшие образцы в миллиграммовом диапазоне. Несколько стаканов
гомогенизаторы тканей, такие как коническое стекло и Tenbroeck, используют
измельчающие силы для эффективного разрушения культивируемых клеток и тканей.
Ступка и пестик :
Для гомогенизации образцов по-прежнему широко используются ступка и пестик.
В медико-биологических лабораториях они чаще всего используются для измельчения замороженных тканей.
жидким азотом (см. ниже). Однако они также
незаменим для измельчения твердых частиц при комнатной температуре. Для
однократной случайной выборки достаточно, но когда пропускная способность
необходимы альтернативные инструменты, такие как миксеры-мельницы.
практичный.
Сильные стороны —
Ступка и пестик просты в использовании и относительно недороги в использовании.
покупка. При сухом шлифовании можно получить очень
мелкие частицы.
Ограничения —
Производительность со ступкой и пестиком низкая. Проблемы с загрязнением
также может быть проблемой, так как при шлифовании образуется пыль.
Несмотря на прочность, многие наборы сделаны из стекла или фарфора, что позволяет
скол или трещина при падении.
Криогенное измельчение со строительным раствором и
Пест : Помол замороженный
образцы с жидким азотом с использованием ступки и пестика широко используются
использованный метод. Ступку и пест очищают и помещают в
Ванна из пенополистирола или охладитель, куда наливают или распределяют жидкий азот
на ступку и пестик. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы избежать
разбрызгивание жидкого азота при первом запуске ступки и пестика
леденящий. Через несколько минут набор остынет и
Обычно над устройством оседает туман.Образец может
уже заморожен, или его можно мгновенно заморозить, бросив его в
стакан с жидким азотом (использовать пластиковые стаканы). Если образец
взят из морозильной камеры -80 ° C, оставьте его на поверхности
раствор для дальнейшего охлаждения. Для измельчения держите пест
рукой в перчатке (используйте защитную перчатку) и плотно прижмите образец
при скручивании. Образец обычно разбивается на мелкие
куски, некоторые из которых могут вылететь из раствора, поэтому будьте осторожны
с биологически опасными материалами.Фрагментированные куски образца
будет продолжать уменьшаться по мере того, как образец измельчается с помощью
круговые движения с давлением вниз. Как только помол
завершено, образец грунта должен быть удален или соскоблен с
пестик. Затем образец должен быть передан в приемный
сосуд с помощью предварительно охлажденного шпателя. Если образец должен быть
после хранения замороженными, предварительно охладите пробирку или флакон,
держать образец земли.
Сильные стороны —
Ступка и пестик, используются ли они для измельчения в помещении
температуры или жидкого азота, это хороший стандартный метод для
измельчение образцов до мелких частиц. Аппарат
относительно недорогой и доступен от керамики до металла.
Относительно большая масса ступки и пестика служат насморком.
резервуар, который помогает предотвратить оттаивание образца.
Ограничения —
Существенная проблема при криогенном измельчении ступкой и пестиком
это маленькие образцы (например.г., 10-20 мг) могут быть существенно потеряны при
притерли к поверхности раствора. Это делает образец
восстановление затруднено и приводит к плохой урожайности. Другой крупный
Недостатком ступки и пестиков является то, что количество проб
который может быть обработан, низок. Как ступка и пестик могут быть
в диапазоне -150 ° C после измельчения их необходимо нагреть до комнатной
температура (медленно) между использованием и чисткой. Как следствие,
если ежедневно обрабатывается много образцов, требуется много наборов.
Лаборатории, обрабатывающие значительное количество образцов криогенными методами, должны
выделите значительное место на полке для ступки и пестиков.
CryoGrinder ™
для измельчения малых образцов: поскольку малые образцы трудно
восстановить из стандартной ступки и пестиков,
CryoGrinder ™ служит
альтернативный инструмент для криогенного измельчения. Небольшие образцы, которые
измельчаются криогенным способом с помощью ступки и пестика, распределяются
в виде мелкого порошка на поверхность раствора.Это сложно
собирать. CryoGrinder ™,
который по сути представляет собой миниатюрную ступку и пестик, обладает
небольшой колодец и связанный с ним пест, предназначенный для образцов менее 100
мг
(П). После измельчения собирают пылевидную пробу.
более эффективным. CryoGrinder ™
используется аналогично стандартной ступке и песту в том, что
CryoGrinder ™ охлаждается, а затем
образцы добавляются в лунку.CryoGrinder ™ также приводится в действие переносным аккумуляторным ключом.
Криогенное измельчение полезно в качестве первого шага
при подготовке образцов к химическому лизису или последующему механическому
обработка. Его истинная ценность в том, что выборки могут быть уменьшены с
большие твердые предметы на мелкие частицы без огромного тепловыделения.
При меньшем размере частиц образец может быстро растворяться, как
сделано для выделения РНК. По сравнению с ступкой и пестиком
CryoGrinder ™ производит меньше
частиц, как было определено сравнительными исследованиями высвобождения ферментов
(Смотри ниже).
| Сильные стороны — CryoGrinder ™ эффективен при измельчении небольших образцов в замороженном состоянии. Он более эффективен, чем ступка и пестик, если судить по высвобождению ЛДГ из мышечной ткани, гомогенизированной посредством оба метода. Поскольку CryoGrinder ™ генерирует более мелкие частицы, чем ступка и пестик, мелкие частицы будут больше легко растворяется в экстракционных буферах. Еще одним преимуществом является то, что CryoGrinder ™ моторизован, что позволяет количество образцов, которые необходимо обработать без дополнительной утомляемости. |   Рис. 2. CryoGrinder ™ полезен для криогенного измельчения очень маленьких образцов, менее 100 мг. |
| Ограничения — Размер образца для CryoGrinder ™ должен быть маленьким (100 мг или меньше) для эффективного нажатия пестика против ступки. Минометы тоже маленькие и их нужно держать в резервуаре с жидким азотом (например,г., CryoCooler ™), чтобы они оставались холодными. Разрушение тканей стеклянными гомогенизаторами : Оригинальные методы гомогенизации тканей с использованием стеклянных гомогенизаторов. |  Рисунок 3.Сравнение ЛДГ, выделяемого криогенными методами. Мышь мыши подвергали криогенному измельчению с использованием ступки, пестика и CryoGrinder ™. |
Фактический процесс шлифования относительно Поскольку гомогенизаторы стеклянные, они могут быть |  Рис. 4. Мышцы мыши, гомогенизированные с помощью CryoGrinder ™. Хотя частицы |
| Сильные стороны — Измельчители стеклоткани недорогой и простой в использовании. Они относительно хорошо работают и генерируют очень тонкий гомогенат. В экспериментах по одноступенчатому разрушению конические стеклянные гомогенизаторы высвобождают примерно вдвое меньше фермента по сравнению с более крупные более дорогие гомогенизаторы с высокой производительностью.Стеклянная ткань кофемолки примерно на 30-40% эффективнее лучших методов (см. Рис. 20), но относительная стоимость является дробной (70 долларов против 15 000 долларов). Oни очень легко чистить и обеззараживать. Ограничения — |  Рисунок 5. Мышцы мыши, гомогенизированные в коническом стеклянном гомогенизаторе. Хотя гомогенат выглядит хорошо, значительная часть соединительной ткани не гомогенизируется. Рисунок 6.Стеклянные гомогенизаторы Tenbroeck (слева) и конические (справа). |
Следующий Раздел
.