專利名稱：用于中和戰(zhàn)劑的活化蒸汽處理的制作方法
政府利益本發(fā)明可由或?yàn)槊绹?guó)政府制造、許可、使用。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及去除生物、化學(xué)戰(zhàn)劑活性的技術(shù)。尤其應(yīng)用于有關(guān)G型、V型、H型神經(jīng)性戰(zhàn)劑和生物戰(zhàn)劑。
化學(xué)戰(zhàn)劑包括G型、V型和H型戰(zhàn)劑。G型戰(zhàn)劑含有磷，是透明、無(wú)色、無(wú)味液體，它易混合在水中和大多數(shù)有機(jī)溶劑中。例如，包括乙基-N，N二甲基胺基氰膦酸乙酯(塔崩(Tabun)，一種神經(jīng)性戰(zhàn)劑或者戰(zhàn)劑GA)，膦酰基氟酸酯，例如甲氟膦酸異丙酯(沙林(Sarin)，一種用作神經(jīng)性毒氣的化學(xué)戰(zhàn)劑，或者戰(zhàn)劑GB)，和甲氟膦酸1，2，2-三甲基丙酯(索曼(Soman)，或者戰(zhàn)劑GD)。GB是無(wú)味且揮發(fā)性最強(qiáng)的神經(jīng)性戰(zhàn)劑，蒸發(fā)速度與水相同。GA有輕微的水果味，GD有輕微的類似樟腦味道，H型戰(zhàn)劑包括二(2-氯乙基)硫化物(芥子氣或者戰(zhàn)劑HD)和二氯(2-氯乙烯基)胂(劉易士毒氣(Lewisite))。
V型神經(jīng)性戰(zhàn)劑包括一個(gè)取代的胺基，和包括含有一個(gè)內(nèi)部氨基的甲硫代膦酸乙酯，例如包括鄰-乙基-S-(2-二異丙基胺乙基)甲硫膦酸乙酯(戰(zhàn)劑VX)，鄰-異丁基-S-(2-二乙基)乙基甲硫代膦酸乙酯，和鄰S-二乙基甲硫代膦酸乙酯。硫代膦酸乙酯形成有毒的含有膦酰硫羥酸的水解產(chǎn)物。VX型是一種透明的、琥珀色、無(wú)味、油狀液體，它可以與水混合并且溶解于所有的溶劑，是揮發(fā)性最弱的神經(jīng)性戰(zhàn)劑。
已研制液體氧化劑用來(lái)去除生物戰(zhàn)劑的活性，例如，美國(guó)專利US No.6,245,957，Wagner等等。在Wagner中，在被生物或者化學(xué)戰(zhàn)劑污染或潛在污染的區(qū)域里，將一種強(qiáng)氧化劑溶液作為液體噴灑在該區(qū)域的設(shè)備上，處理后，用水沖洗設(shè)備洗去溶液，可以作為無(wú)毒廢料被允許排放在地里。液態(tài)Wagner溶液雖然很有效，但是也有缺點(diǎn)，第一，液體很難滲透到裂縫、小裂痕、輸送管和部分受保護(hù)或者搭接的部分；第二，對(duì)于被圍起的空間，例如飛機(jī)、坦克和建筑物的內(nèi)部，液態(tài)溶液的清理和處理是有問(wèn)題的；第三，液體可能會(huì)損壞一些裝置，例如電子或電氣設(shè)備。
起泡劑，例如HD(硫磺芥子氣)經(jīng)過(guò)氧化生成無(wú)泡產(chǎn)物(硫化物氧化到亞砜)。選擇正確的試劑，亞砜不會(huì)進(jìn)一步氧化成砜，由于硫化物和砜都有起泡的特征，而亞砜是無(wú)泡的，所以這是優(yōu)選的。
過(guò)氧化物引起過(guò)氧化氫水解反應(yīng)，中和V型神經(jīng)性戰(zhàn)劑，例如VX型神經(jīng)性戰(zhàn)劑。在過(guò)氧化氫水解反應(yīng)中，過(guò)氧化物一部分取代神經(jīng)性戰(zhàn)劑分子活性點(diǎn)中磷原子周圍的一個(gè)基團(tuán)，對(duì)于V型神經(jīng)性戰(zhàn)劑過(guò)氧化氫水解反應(yīng)比堿催化的水解反應(yīng)更有效。水存在的條件下，例如水和氨水沖洗，堿催化水解反應(yīng)可以形成EA2192，它仍然具有很大的毒性。EA2192是膦酰硫羥酸，它具有與VX相同的基本結(jié)構(gòu)，除了端乙氧基被羥基取代。
另一方面，G型戰(zhàn)劑，例如，GD在過(guò)氧化氫的存在下趨于穩(wěn)定，GD不能通過(guò)過(guò)氧化氫發(fā)生自催化的過(guò)氧化氫水解中和反應(yīng)，然而在堿催化條件下，G型戰(zhàn)劑與液態(tài)過(guò)氧化氫去活化反應(yīng)是典型的反應(yīng)，更具體地氨作為堿催化過(guò)氧化氫的水解反應(yīng)或者過(guò)氧化氫水解反應(yīng)。鉬酸鹽離子與液態(tài)過(guò)氧化氫結(jié)合使用。過(guò)鉬酸鹽離子的形成被發(fā)現(xiàn)可以去除G、V、H型戰(zhàn)劑的活性。
本申請(qǐng)是釋放蒸汽相去活劑，此去活劑對(duì)抗G、V、H型戰(zhàn)劑和生物戰(zhàn)劑是非常有效的。

發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)明的一方面內(nèi)容，提供一種去除病原體化學(xué)戰(zhàn)劑活性的方法。該方法包括病原體化學(xué)戰(zhàn)劑經(jīng)過(guò)過(guò)氧化物和含氮化合物處理，所述含氮化合物通式是
其中R1，R2，R3各自獨(dú)立地選自H和烷基。
依照本發(fā)明的另一方面內(nèi)容，提供一種去除病原體化學(xué)戰(zhàn)劑活性的設(shè)備。該設(shè)備包括使病原體化學(xué)戰(zhàn)劑經(jīng)過(guò)均為氣體形式的強(qiáng)氧化劑化合物和堿性化合物的混合物處理的裝置。
依照本發(fā)明的另一方面內(nèi)容，提供一種去除被GD污染物品的方法。該方法包括在一個(gè)封閉區(qū)將被污染的物品與蒸汽接觸足夠的時(shí)間以使GD的濃度減小到小于初始濃度的1％，所述蒸汽含有過(guò)氧化物和氨氣，將濃度減小到初始濃度的1％的時(shí)間少于6小時(shí)。
依照本發(fā)明的另一方面內(nèi)容，提供一種去除病原體化學(xué)戰(zhàn)劑活性的方法。該方法包括形成過(guò)氧化物蒸汽、使用pH值增大化合物增加蒸汽的pH值、將病原體化學(xué)戰(zhàn)劑經(jīng)過(guò)被增大pH值的過(guò)氧化物足夠的時(shí)間以去除化學(xué)戰(zhàn)劑的活性。
依照本發(fā)明的另一方面內(nèi)容，提供一種去除生物活性物質(zhì)活性的方法。該方法包括將生物活性物質(zhì)經(jīng)過(guò)均為氣體形式的強(qiáng)氧化劑化合物和堿性化合物的混合物處理。
依照本發(fā)明更多限制方面的內(nèi)容，表面可選擇性地用氧化蒸汽和堿的蒸汽、霧或濕氣聯(lián)合處理，所述堿性化合物優(yōu)選氨氣或是短鏈烷基胺。
本發(fā)明的至少一種實(shí)施方式的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是在于它能有效的對(duì)抗多種類的化學(xué)戰(zhàn)劑包括V型和G型，以及生物戰(zhàn)劑。
本發(fā)明的至少一種實(shí)施方式的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在于它能有效的對(duì)抗化學(xué)和生物戰(zhàn)劑。
本發(fā)明的至少一種實(shí)施方式的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在于容易清洗。
本發(fā)明的至少一種實(shí)施方式的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在于適用于電氣設(shè)備。
通過(guò)閱讀和理解下面的優(yōu)選實(shí)施方式的具體闡述，其他的優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)講是顯而易見(jiàn)的。


本發(fā)明可以具體化為不同組分和組分的安排、不同步驟和步驟的安排。這些圖只是為了說(shuō)明一種優(yōu)選的實(shí)施方式，不是為了限定發(fā)明而解釋的。
圖1是依照本發(fā)明蒸汽處理體系的圖表說(shuō)明；圖2是圖1處理體系的一種替代的實(shí)施方式；圖3是處理蒸汽處理體系的另一種替代的實(shí)施方式；圖4是在過(guò)氧化氫的存在下，把戰(zhàn)劑HD轉(zhuǎn)變成HDO和HDO2反應(yīng)產(chǎn)物的提議反應(yīng)方案；圖5是在過(guò)氧化氫的存在下，把戰(zhàn)劑VX轉(zhuǎn)變成VX-焦酚、EMPA和其它反應(yīng)產(chǎn)物的提議反應(yīng)方案；圖6是在過(guò)氧化氫和氨水或胺的存在下，把戰(zhàn)劑GD轉(zhuǎn)變成PMPA的提議反應(yīng)方案；圖7是在過(guò)氧化氫蒸汽和氨水存在的條件下，HD和HDO百分含量與時(shí)間比較圖；圖8是在沒(méi)有氨水的過(guò)氧化氫蒸汽的存在下，VX、VX-焦酚和EMPA百分含量與時(shí)間比較圖；圖9是在過(guò)氧化氫蒸汽和氨水的存在條件下，VX、VX-焦酚和EMPA百分含量與時(shí)間比較圖；圖10是在過(guò)氧化氫蒸汽和氨水的存在條件下，GD、PMPA百分含量與時(shí)間比較圖；以及圖11是在過(guò)氧化氫蒸汽和氨水的存在，并且控制水環(huán)境的條件下，GD、PMPA百分含量與時(shí)間比較圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，處理封閉區(qū)10接受或者它本身就是潛在的受生物活性物質(zhì)污染的結(jié)構(gòu)的一部分，尤其是受生物或化學(xué)戰(zhàn)劑的污染。典型的，生物活性物質(zhì)包括病原體、生物毒素、朊病毒、孢子、蛋白感染素，化學(xué)戰(zhàn)劑及其類似物。典型的化學(xué)戰(zhàn)劑包括H型發(fā)泡劑例如芥子氣，V型和G型神經(jīng)性戰(zhàn)劑。
處理室或封閉區(qū)10，在一個(gè)實(shí)施方式中，是專門用于適合接受物品然后密封，被去除污染的物品包括設(shè)備、武器、衣物、醫(yī)療器械和類似物，處理室可為固定的結(jié)構(gòu)，在目標(biāo)周圍安裝帳篷，移動(dòng)的處理室或者是類似物。在另一個(gè)實(shí)施方式中，處理封閉區(qū)包括倉(cāng)庫(kù)、房間、飛行器、輪船、坦克或其它交通工具的內(nèi)部，在其內(nèi)部表面或者里面的物品受到污染，都需要處理。
鼓風(fēng)機(jī)或送風(fēng)機(jī)12從封閉區(qū)10通過(guò)生物或化學(xué)危險(xiǎn)物質(zhì)過(guò)濾器14吸入環(huán)境氣體，有代表性的是空氣。催化破壞機(jī)(catalytic distroyer)16把過(guò)氧化氫分解成水蒸汽。為了控制載氣的濕度干燥機(jī)18把水蒸汽從再循環(huán)氣體中移走。
過(guò)濾的干燥的空氣或者其它的載氣被提供給蒸發(fā)器20，在這里使液態(tài)的氧化劑汽化，優(yōu)選的是來(lái)自于液態(tài)過(guò)氧化氫原料源22的過(guò)氧化氫溶液。具體是，蒸發(fā)器為液態(tài)氧化劑提供熱量使它轉(zhuǎn)變成蒸汽形式，所提供的熱量足夠使過(guò)氧化氫和水汽化，而不會(huì)導(dǎo)致過(guò)氧化氫的過(guò)早的分解。
尤其提及的是過(guò)氧化物，具體的是過(guò)氧化氫，其它的強(qiáng)氧化劑例如次氯酸鹽、臭氧溶液、過(guò)酸，例如過(guò)乙酸，和其它類似的的氧化劑也可考慮。可選擇的共溶劑，例如乙醇，與氧化劑液體混合。閥24或其它適當(dāng)?shù)目刂蒲b置控制液態(tài)過(guò)氧化氫被汽化的速度。
過(guò)氧化氫蒸汽被輸送到混合室或混合區(qū)30，在這里過(guò)氧化氫蒸汽和空氣混合物與堿性氣體、霧或者濕氣混合(這里除非特別指明，所涉及的均為氣態(tài))，優(yōu)選氨氣。然而，其它可以提高至少一種生物活性物質(zhì)的分解速率和/或降低至少一種生物活性物質(zhì)分解產(chǎn)生的病原體產(chǎn)物的濃度的含氮化合物也可考慮，例如短鏈烷基胺，如C1-C8的烷基胺。活性含氮化合物的通式為
其中R1，R2，R3各自獨(dú)立地選自H和烷基，烷基可以是取代的也可以未被取代的。適當(dāng)?shù)娜〈遣粫?huì)不適當(dāng)?shù)赜绊懞衔锏拇呋钚缘?。?yōu)選的含氮化合物是在過(guò)氧化氫蒸汽相或與生物活性物質(zhì)接觸時(shí)的足夠的時(shí)間內(nèi)，能夠持續(xù)作為戰(zhàn)劑氧化物降解的加速劑。適當(dāng)?shù)耐榛钒谆?、乙基胺、丙基胺、丁基胺、二甲基胺、甲基乙基胺、二乙基胺，或者其組合或類似物。
在描述的實(shí)施方式中，氨氣(或其它的含氮化合物)由原料源或儲(chǔ)蓄器32提供，例如一個(gè)充滿壓縮氨氣的高壓罐。控制或調(diào)節(jié)閥34控制所提供給混合區(qū)30的氨蒸汽的量。氨和過(guò)氧化氫蒸汽的混合物立即且連續(xù)地提供到處理室10?？蛇x擇地，一個(gè)生物或化學(xué)污染物過(guò)濾器36安裝在處理區(qū)的入口。
在一個(gè)實(shí)施方式中，過(guò)氧化氫和氨只在進(jìn)入封閉區(qū)10之前或進(jìn)入封閉區(qū)10后時(shí)混合。在一個(gè)特定的實(shí)施方式中，它們通過(guò)不同液體管路進(jìn)入封閉區(qū)在封閉區(qū)內(nèi)混合。
控制器40與一個(gè)或多個(gè)監(jiān)控器42相連，監(jiān)視器安裝在處理區(qū)10內(nèi)用于監(jiān)視周圍環(huán)境狀況。根據(jù)監(jiān)視的周圍環(huán)境狀況，控制器通過(guò)操作一個(gè)或多個(gè)控制閥24、34來(lái)控制一個(gè)或多個(gè)過(guò)氧化氫和氨蒸汽相對(duì)濃度，送風(fēng)機(jī)12控制空氣流量，處理區(qū)內(nèi)的鼓風(fēng)機(jī)44分散室內(nèi)的處理氣體，和其類似物。優(yōu)選的，控制器40控制閥24、34，以致于在混合區(qū)30過(guò)氧化物蒸汽和氨的混合物出現(xiàn)使氨的濃度達(dá)到名義上的過(guò)氧化物蒸汽濃度的1至0.0001倍。
在一個(gè)實(shí)施方式中，處理室10內(nèi)氨的濃度至少為1ppm(wt％)。處理室10內(nèi)氨的濃度會(huì)升至約為100ppm(wt％)。在一個(gè)特殊的實(shí)施方式中，處理室10內(nèi)氨的濃度在3-20ppm(wt％)范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施方式中，過(guò)氧化氫的濃度至少為50ppm(wt％)(0.67mg/l)。在處理室10內(nèi)過(guò)氧化氫的濃度可以增加到3600ppm(wt％)(5mg/l)或者更高。在一個(gè)特殊的實(shí)施方式中，處理室10內(nèi)過(guò)氧化氫的濃度在200-1000ppm(wt％)，例如氨的濃度可能在8ppm且過(guò)氧化氫的濃度約為600ppm。在一個(gè)小的約為0.1-0.2m3封閉區(qū)域內(nèi)為了得到這樣濃度，過(guò)氧化氫的流速約為0.03-0.05m3/分鐘，且載氣適當(dāng)。氨氣在進(jìn)入處理區(qū)之前以流速為0.18ml/分鐘進(jìn)入VHP流。對(duì)于大的封閉處理區(qū)，更高的流速才會(huì)適合。
在一個(gè)實(shí)施方式中，處理區(qū)10中的過(guò)氧化氫被間歇的或是連續(xù)的補(bǔ)充，以保持一個(gè)選定的濃度范圍。在另一個(gè)實(shí)施方式中，一旦過(guò)氧化氫和/或氨的濃度達(dá)到選定的水平，處理區(qū)就會(huì)封閉，或者在一定的時(shí)間以后封閉。隨著時(shí)間的過(guò)去，由于分解反應(yīng)允許濃度自然的下降，例如，在最初階段的4-6小時(shí)內(nèi)過(guò)氧化氫和氨氣會(huì)進(jìn)入處理區(qū)，然后封閉，在接下階段的10-20小時(shí)內(nèi)，殘留的化學(xué)戰(zhàn)劑和它們的病原體反應(yīng)產(chǎn)物被破壞，在最初階段后斷開(kāi)蒸發(fā)器，被用于去除其它處理區(qū)的污染。
適當(dāng)?shù)募訜崞?6用來(lái)維持處理區(qū)10的溫度在或維持在室溫(約15-30℃)，優(yōu)選23-25℃。
在圖1的實(shí)施方式中，描述的是一個(gè)閉合循環(huán)體系，在該體系中相同的載氣再循環(huán)并且再利用?？商鎿Q地，也可以利用開(kāi)環(huán)體系，在該體系提供給蒸發(fā)器新鮮的大氣，優(yōu)選經(jīng)過(guò)濾和干燥的大氣，從處理室中排出的空氣被過(guò)濾以防止生物或化學(xué)污染物溢出泄漏到大氣中。
參照?qǐng)D2，描述的是一個(gè)開(kāi)環(huán)體系。送風(fēng)機(jī)12通過(guò)過(guò)濾器14送風(fēng)，可選擇地，在通過(guò)蒸發(fā)器20之前可以增加一個(gè)減濕器。過(guò)氧化物蒸汽源22和活性含氮化合物源34提供液態(tài)過(guò)氧化物和含氮化合物到蒸發(fā)器中?？商鎿Q地，含氮化合物是液態(tài)的，每個(gè)分開(kāi)提供蒸發(fā)器。過(guò)氧化物和含氮化合物可以分別注入到混合區(qū)的載氣中。作為另一種替換的方式，含氮化合物和過(guò)氧化物可以以液體形態(tài)交替的提供給蒸發(fā)器。蒸發(fā)器的輸出與一個(gè)表面需被凈化的內(nèi)部區(qū)域相連。
參照?qǐng)D3，載氣在裝置14內(nèi)被過(guò)濾，在裝置16被過(guò)氧化物破壞，在裝置18被干燥。送風(fēng)機(jī)12把干燥的氣體送入蒸發(fā)器20中，在此處使由22過(guò)氧化物源送入的液態(tài)過(guò)氧化物蒸發(fā)。過(guò)氧化物蒸汽被徑直送入處理區(qū)10內(nèi)。噴霧器50從儲(chǔ)蓄器52接受液態(tài)堿性溶液，在這里霧化成薄霧后注入到處理室10內(nèi)。一部分載氣可選擇地通過(guò)混合區(qū)進(jìn)入并攜帶薄霧遍及處理室?？商鎿Q地，堿性溶液可被蒸發(fā)。適當(dāng)?shù)膲A性溶液包括含鉀水性溶液和其它的碳酸鹽、鉬酸鹽、銨鹽和類似物。
在另一種實(shí)施方式中，過(guò)氧化氫蒸汽和氨被陸續(xù)輸入，例如，先輸入氨，經(jīng)過(guò)一段充足的時(shí)間后使得氨在處理區(qū)10循環(huán)，過(guò)氧化氫才允許流入處理區(qū)。
在另一種實(shí)施方式中，在處理區(qū)至少過(guò)氧化氫蒸汽和氨中的一種在原位產(chǎn)生。
對(duì)于起泡劑、HD和神經(jīng)性戰(zhàn)劑，例如VX，過(guò)氧化氫蒸汽獨(dú)自起到有效的作用，它會(huì)表現(xiàn)出選擇性的氧化反應(yīng)和選擇性的過(guò)氧化氫水解反應(yīng)。通過(guò)蒸汽流中氨的加入，實(shí)現(xiàn)了GD的水解基礎(chǔ)的去除活性的反應(yīng)，起泡劑和神經(jīng)性戰(zhàn)劑的去活性的速度的改進(jìn)措施已被發(fā)現(xiàn)。
意不限定發(fā)明的范圍，相信暴露在過(guò)氧化氫蒸汽下，HD被選擇性的氧化成不起泡的亞砜，HDO(見(jiàn)圖4)避免形成起泡的砜。這個(gè)與過(guò)氧化氫蒸汽的反應(yīng)迅速發(fā)生，與過(guò)氧化氫蒸汽反應(yīng)的速度比與過(guò)氧化氫溶液反應(yīng)的速度快。過(guò)氧化氫在蒸汽相和液態(tài)戰(zhàn)劑的傳遞過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致過(guò)氧化氫在液態(tài)相的積累，導(dǎo)致迅速發(fā)生氧化反應(yīng)，不溶解的氧化劑的過(guò)量部分的存在確保氧化過(guò)程進(jìn)行完全。
在液態(tài)中性的過(guò)氧化物溶液中，由于氨基的堿性度使得VX發(fā)生部分的自催化過(guò)氧化氫水解反應(yīng)，由于氨基的質(zhì)子化作用，VX可以成為具有自我活性的過(guò)氧化物。然而這個(gè)過(guò)程不會(huì)完全破壞戰(zhàn)劑。在催化劑的存在下，它可以緩沖過(guò)氧化物的pH值到堿性，過(guò)氧化氫水解反應(yīng)才能進(jìn)行的完全，做到完全去除戰(zhàn)劑的活性。
當(dāng)暴露在過(guò)氧化氫蒸汽下時(shí)，VX發(fā)生過(guò)氧化氫水解反應(yīng)，它與在氨基的堿性條件下VX分子影響自催化過(guò)氧化氫水解的反應(yīng)一樣(圖5)。多種中間產(chǎn)物會(huì)形成，它們的毒性不同，包括乙基甲基膦酸酯(EMPA)和VX-焦酚，VX-焦酚是一種毒性中間體。然而，通過(guò)在液態(tài)戰(zhàn)劑和流動(dòng)的蒸汽間大量傳遞不斷補(bǔ)充過(guò)氧化氫，維持反應(yīng)所需的充足的過(guò)氧化氫陰離子。過(guò)氧化氫水解反應(yīng)生成的酸性產(chǎn)物是揮發(fā)性的，并被流動(dòng)的蒸汽帶走。不象停滯的液體，這些酸性產(chǎn)物的移走阻止了它們的積累并且阻止pH值降低到反應(yīng)終止點(diǎn)。
附加的氨的存在被發(fā)現(xiàn)可以增加過(guò)氧化物蒸汽條件下VX的分解速度，同樣減少有毒副產(chǎn)物的濃度。反應(yīng)選擇性的生成無(wú)毒的EMPA，很少或沒(méi)有EA-2192生成。VX-只焦酚作為一種不持久的中間產(chǎn)物往往被檢測(cè)出來(lái)。這就意味著含氮化合物提供的pH值的堿性比單獨(dú)的過(guò)氧化氫的堿性大，因此可以順利生成EMPA。
在只有過(guò)氧化氫液體或者蒸汽的條件下，GD不會(huì)經(jīng)歷顯著的自催化過(guò)氧化氫水解反應(yīng)。然而GD很容易受到通過(guò)堿催化的水解和過(guò)氧化氫水解而進(jìn)行的去除活化反應(yīng)的影響。在溶液中，過(guò)氧化氫水解反應(yīng)速度約是堿催化的水解反應(yīng)的四倍，水解和過(guò)氧化氫水解都會(huì)導(dǎo)致同種無(wú)毒、無(wú)活性產(chǎn)物的生成。只要pH值持續(xù)提高，GD暴露在過(guò)氧化氫和氨或者短鏈烷基胺下迅速發(fā)生過(guò)氧化氫水解反應(yīng)和/或水解反應(yīng)，氨或短鏈烷基氨提高體系的pH值，(圖6)。反應(yīng)產(chǎn)物主要是頻娜基甲基膦酸(PMPA)。暴露在單獨(dú)的過(guò)氧化氫蒸汽中不會(huì)發(fā)生過(guò)氧化氫水解反應(yīng)。然而，當(dāng)在過(guò)氧化氫的蒸汽中加入氨后，水解反應(yīng)就會(huì)生成無(wú)毒的、無(wú)活性的產(chǎn)物。因?yàn)镚型戰(zhàn)劑是吸濕的，氨往往易從過(guò)氧化物蒸汽中被吸收在殘留在G型戰(zhàn)劑中的濕氣中，由于氨的堿性和水的存在導(dǎo)致發(fā)生水解反應(yīng)，水是吸收在吸濕的GD液體中的。
對(duì)于其它易受氧化劑和/或過(guò)氧化氫水解影響的化學(xué)戰(zhàn)劑也能通過(guò)過(guò)氧化氫蒸汽/氨的處理而被破壞掉，包括，但不限于，氯化氰、氰化氫酸、二苯羥乙酸-3-奎寧環(huán)酯(BZ戰(zhàn)劑)。
尤其需要提及的是，對(duì)于化學(xué)戰(zhàn)劑的破壞方法同樣適用于生物戰(zhàn)劑的破壞，例如細(xì)菌芽孢、植物細(xì)菌、病毒、霉菌、真菌類，其都能夠殺死生物或者造成嚴(yán)重的傷害，尤其是對(duì)人類。這其中的病毒包括，如馬腦脊髓炎、天花；細(xì)菌包括，如那些引起瘟疫(耶爾森氏鼠疫桿菌)、炭疽熱(桿狀菌炭疽熱)和兔熱病(土拉桿菌)；真菌如球孢子菌病；以及由此類微生物表達(dá)的有毒產(chǎn)物，例如被一般的梭菌肉毒(桿)菌細(xì)菌表達(dá)的肉毒桿菌毒素。
已發(fā)現(xiàn)在相對(duì)短期的時(shí)間內(nèi)，廣泛的生物和化學(xué)戰(zhàn)劑通過(guò)使用過(guò)氧化氫蒸汽和氨的混合物，都能被去除活性(例如，減少它們的濃度使其小于其初始濃度的wt1％，優(yōu)選減少到檢測(cè)不到的水平)，優(yōu)選在十小時(shí)內(nèi)，更優(yōu)選在約六小時(shí)內(nèi)。一些化學(xué)戰(zhàn)劑，例如HD，可以在短時(shí)期內(nèi)被去除活性，如2-6小時(shí)。病原體中間產(chǎn)物的濃度，如VX-焦酚，優(yōu)選在24小時(shí)內(nèi)濃度減少到小于化學(xué)戰(zhàn)劑的初始重量的5％。
意不在于限制發(fā)明的范圍，通過(guò)實(shí)施例闡明了過(guò)氧化氫和氨的結(jié)合對(duì)于去除化學(xué)戰(zhàn)劑的有效性。
實(shí)施例化學(xué)戰(zhàn)劑VX、GD和HD分別沉積在玻璃過(guò)濾紙上(5μL戰(zhàn)劑)。樣品被放在0.15m3的處理室10中，處理室與一臺(tái)STERIS M-100VHP型蒸發(fā)器相連，蒸發(fā)器從含有35％的過(guò)氧化氫水溶液產(chǎn)生過(guò)氧化氫，來(lái)自于處理室的空氣作為載氣，使用流速為0.3m3/分鐘。過(guò)氧化氫以0.4-0.5克/分鐘的速度被注入到載氣中，致使在處理區(qū)內(nèi)的過(guò)氧化氫的測(cè)量濃度約為600ppm。氨氣在進(jìn)入處理室之前，被輸入到過(guò)氧化氫和載氣的氣流中，濃度為0.18ml/分鐘，使得氨的計(jì)算濃度為8ppm。在溫度約為23℃-25℃下，將樣品暴露在處理區(qū)中的過(guò)氧化氫蒸汽和氨中約0.5-4小時(shí)。
暴露的樣品和未暴露的樣品都是由溶劑萃取的，萃取物殘留戰(zhàn)劑和反應(yīng)產(chǎn)物用NMR分析。
在沒(méi)有氨的條件下實(shí)施類似的方法，方法如上所述。
圖7為在過(guò)氧化氫蒸汽和氨存在的條件下，初始檢測(cè)的HD質(zhì)量百分比和反應(yīng)產(chǎn)物HDO的百分含量(表示成初始HD的百分比)與時(shí)間的圖示?？梢钥闯鼋?jīng)過(guò)2小時(shí)后，HD就不再被檢測(cè)出來(lái)了，有很大部分(約45％)轉(zhuǎn)變成了HDO。
圖8所示為在過(guò)氧化氫存在而沒(méi)有氨的條件下，VX、反應(yīng)產(chǎn)物VX-焦酚和EMPA的結(jié)果。雖然VX的初始下跌相對(duì)快，但經(jīng)過(guò)大約24小時(shí)后VX的水平才會(huì)完全下降，此時(shí)產(chǎn)物是EMPA。被檢測(cè)出作為中間產(chǎn)物VX-焦酚，在約6小時(shí)時(shí)達(dá)到濃度最高峰，然后下降。
圖9所示為在過(guò)氧化氫和氨都存在的條件下VX的相對(duì)結(jié)果。VX的分解速度比沒(méi)有氨時(shí)快的多，在約6小時(shí)內(nèi)濃度降到檢測(cè)不到的水平，24小時(shí)后，反應(yīng)產(chǎn)物均以EMPA的形式存在的。
圖10所示為在過(guò)氧化氫和氨水都存在的條件下GD的結(jié)果。在約4小時(shí)內(nèi)GD濃度降低到不易被檢測(cè)的水平，沒(méi)有檢測(cè)到PMPA，這可能是由于樣品的反應(yīng)產(chǎn)物蒸發(fā)。
圖11表明的是在氨和水蒸汽控制的條件下GD相對(duì)含量。
權(quán)利要求
1.一種去除病原體化學(xué)戰(zhàn)劑活性的方法，其特征在于將病原體化學(xué)戰(zhàn)劑經(jīng)過(guò)過(guò)氧化物和含氮化合物處理，所述含氮化合物的通式為 其中R1，R2，R3各自獨(dú)立地選自H和烷基。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述過(guò)氧化物包括過(guò)氧化氫。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述過(guò)氧化物為蒸汽形式。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其進(jìn)一步特征在于汽化液態(tài)過(guò)氧化物形成過(guò)氧化物蒸汽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述含氮化合物為氣體形式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述含氮化合物包括氨。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述含氮化合物包括烷基胺。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述過(guò)氧化物與所述含氮化合物的比例在1∶1到1∶0.0001之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述氨氣與所述過(guò)氧化氫蒸汽的存在比例為1∶1到0.0001∶1.0之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述含氮化合物和所述過(guò)氧化物為氣體混合物的形式。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其進(jìn)一步特征在于在所述氣體混合物中所述含氮化合物的濃度至少為1ppm。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述含氮化合物濃度小于約100ppm。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其進(jìn)一步特征在于在所述氣體混合物中所述含氮化合物的濃度至少約為3ppm，并且小于約20ppm。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述含氮化合物包括氨，濃度約為8ppm。
15.根據(jù)權(quán)利要求10-14任意一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述氣體混合物中所述過(guò)氧化物濃度至少為50ppm。
16.根據(jù)權(quán)利要求10-15任意一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述氣體混合物中所述過(guò)氧化物濃度小于1000ppm。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述氣體混合物中過(guò)氧化物濃度至少為400-800ppm。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述含氮化合物包括氨，濃度約為3-20ppm。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其進(jìn)一步特征在于溫度為23-25℃。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述過(guò)氧化物包括過(guò)氧化氫，在所述氣體混合物中濃度約為600ppm。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述含氮化合物包括氨，在所述氣體混合物中的濃度約為8ppm。
22.根據(jù)權(quán)利要求15-21任意一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述氣體混合物中所述過(guò)氧化物的濃度至少約為200ppm。
23.根據(jù)權(quán)利要求10-22任意一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述氣體混合物進(jìn)一步包括載氣。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述載氣包括空氣。
25.根據(jù)權(quán)利要求1-24任意一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述化學(xué)戰(zhàn)劑包括至少G型、V型和H型化學(xué)戰(zhàn)劑中的一種，及其組合。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述化學(xué)戰(zhàn)劑包括G型化學(xué)戰(zhàn)劑，所述方法包括將病原體化學(xué)戰(zhàn)劑與含氮化合物和過(guò)氧化物接觸充足的時(shí)間，使G型戰(zhàn)劑的濃度降低到小于初始濃度的1％的水平。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或者26所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述接觸時(shí)間約6小時(shí)。
28.根據(jù)權(quán)利要求1-27任意一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步特征在于處理過(guò)程中保持溫度約為15-30℃。
29.根據(jù)權(quán)利要求1-28任意一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述含氮化合物為液體形式，并且所述方法進(jìn)一步包括在蒸發(fā)器中汽化液體。
30.一種去除病原體化學(xué)戰(zhàn)劑活性的設(shè)備，其特征在于裝置(20、32)用于將病原體化學(xué)戰(zhàn)劑經(jīng)過(guò)強(qiáng)氧化劑化合物和堿性化合物的混合物處理，所述強(qiáng)氧化劑化合物和堿性化合物均為氣體形式。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其進(jìn)一步特征在于處理裝置包括一用于汽化過(guò)氧化物液體的蒸發(fā)器，一含氮化合物的供給源(32)，和一用于混合含氮化合物與蒸汽的混合區(qū)(30)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的設(shè)備，其進(jìn)一步特征在于裝置(24)將過(guò)氧化氫以0.4-0.5克/分鐘的速率注入到蒸發(fā)器中。
33.根據(jù)權(quán)利要求31或32所述的設(shè)備，其進(jìn)一步特征在于混合區(qū)位于封閉處理區(qū)(10)的入口，在所述封閉處理區(qū)內(nèi)病原體化學(xué)戰(zhàn)劑被處理。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其進(jìn)一步特征在于一液態(tài)過(guò)氧化氫供給源，其向蒸發(fā)器提供液態(tài)過(guò)氧化氫，以及包括一壓縮氨氣罐的含氮化合物供給源(32)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其進(jìn)一步特征在于一控制裝置(24、34)，其控制供給到蒸發(fā)器中過(guò)氧化氫的速率和供給氨氣的速率，以使過(guò)氧化物蒸汽與氨蒸氣比在1∶1與1∶0.0001之間。
36.根據(jù)權(quán)利要求34或35所述的設(shè)備，其進(jìn)一步特征在于一控制裝置(24、34)，其控制供給到蒸發(fā)器中過(guò)氧化氫的速率和供給氨氣的速率，以形成混合物，其中氨的濃度至少為1ppm。
37.根據(jù)權(quán)利要求30-36任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其進(jìn)一步特征在于所述含氮化合物包括一種液體，并且其進(jìn)一步特征在于一噴霧器(30)用于形成液體含氮化合物的薄霧。
38.根據(jù)權(quán)利要求31-37任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其進(jìn)一步特征在于一處理室(10)與混合區(qū)相連，用于接受被病原體化學(xué)戰(zhàn)劑污染的物品。
39.根據(jù)權(quán)利要求30-38任意一項(xiàng)所述的設(shè)備，其進(jìn)一步特征在于所述處理裝置包括一裝置(50)，其用于霧化或汽化堿性液體以形成含氮化合物。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其進(jìn)一步特征在于一過(guò)氧化物汽化裝置(20)，其生成含有過(guò)氧化物的蒸汽或者薄霧；以及一處理室(10)，其與霧化或汽化裝置相連，用于接受蒸汽或薄霧。
41.一種消除被GD污染物品的方法，其特征在于在一處理區(qū)(10)內(nèi)將物品與含有過(guò)氧化物和氨的蒸汽接觸充足的時(shí)間，以減少GD濃度至小于初始濃度的約1％，所述使?jié)舛冗_(dá)到初始濃度1％的時(shí)間少于6小時(shí)。
42.一種去除病原體化學(xué)戰(zhàn)劑活性的方法，其特征在于形成過(guò)氧化物蒸汽；用pH值增加化合物提高蒸汽的pH值；在pH增加的下，將病原體化學(xué)戰(zhàn)劑經(jīng)過(guò)過(guò)氧化物處理充足的時(shí)間，以去除化學(xué)戰(zhàn)劑的活性。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述過(guò)氧化物包括過(guò)氧化氫，pH值增加化合物包括氨。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述過(guò)氧化氫的濃度約為200-800ppm，氨的濃度為3-40ppm。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其進(jìn)一步特征在于溫度為室溫。
46.一種去除生物活性物質(zhì)活性的方法，其特征在于將生物活性物質(zhì)經(jīng)過(guò)強(qiáng)氧化劑化合物和堿性化合物的混合物的處理，所述強(qiáng)氧化劑化合物和堿性化合物均為氣體形式。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述氣體形式的堿性化合物包括通過(guò)霧化液體堿性化合物形成薄霧。
48.根據(jù)權(quán)利要求46或者47所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述強(qiáng)氧化劑包括過(guò)氧化物化合物。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其進(jìn)一步特征在于汽化液態(tài)過(guò)氧化物化合物形成過(guò)氧化物蒸汽。
50.根據(jù)權(quán)利要求46-49任意一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步特征在于堿性化合物至少包括氨和短鏈烷基胺中的一個(gè)。
51.根據(jù)權(quán)利要求46-50任意一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述過(guò)氧化物化合物包括過(guò)氧化氫。
52.根據(jù)權(quán)利要求46-51任意一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述生物活性物質(zhì)包括一種或多種化學(xué)戰(zhàn)劑、病原體、蛋白感染素和生物毒素。
52.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述生物活性物質(zhì)包括G型神經(jīng)性戰(zhàn)劑。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其進(jìn)一步特征在于所述氨氣和過(guò)氧化氫蒸汽存在的比例在1∶1與0.0001∶1.0之間。
全文摘要
過(guò)氧化氫被汽化(20)后以1∶1到1∶0.0001的比例與氨氣混合(30)。過(guò)氧化物和氨的蒸汽混合后傳送到處理區(qū)(10)，中和V型、H型、G型化學(xué)戰(zhàn)劑和病原體、生物毒素、孢子、蛋白感染素、脂肪－e等。對(duì)于G型化學(xué)戰(zhàn)劑氨是主要的去活劑，過(guò)氧化物作為加速劑。對(duì)于V型、H型化學(xué)戰(zhàn)劑和病原體、生物毒素、孢子、蛋白感染素，過(guò)氧化物作為主要的去活劑，氨在至少一部分過(guò)氧化物去活反應(yīng)中作為加速劑。
文檔編號(hào)A62D101/02GK1791442SQ200480013564
公開(kāi)日2006年6月21日 申請(qǐng)日期2004年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月24日
發(fā)明者艾恩·F·邁克維, 里維斯·I·斯克沃茲, 邁克爾·A·森坦尼, 喬治·W·威格納 申請(qǐng)人:斯特里斯有限公司, 美國(guó)政府(美國(guó)陸軍部代表)