Способ получения обеззараженной питьевой воды

 

Изобретение относится к способам получения питьевой воды из деминерализованной, в частности, полученной в результате обессоливания на ионитной установке. Способ заключается в том, что сначала в воду вводят хлорид кальция при массовом соотношении вода : хлорид кальция, равном 1 : 0,00008 - 0,0002, обрабатывают анионитом в бикарбонатной форме при объемном соотношении вода : анионит, равном 1 : 0,002 - 0,006, затем в воду вводят смесь сульфата магния, сульфата калия, бикарбоната натрия при массовом соотношении вода : смесь солей, равном 1 : 0,00003 - 0,00006 : 0,000002 - 0,000022 : 0,000004 - 0,000029 соответственно, а далее вводят смесь фторида натрия и сульфата серебра при массовом соотношении вода : смесь солей, равном 1 : 0,0000012 - 0,0000033 : 0,0000008 - 0,0000069 соответственно. Введение неорганических солей может производится путем добавления определенных количеств твердых солей, растворов солей, а также смесей растворов солей. Компоненты могут быть введены как непосредственно в емкости для подготовки воды, так и в поток обрабатываемой воды. Способ обеспечивает получение физиологически полноценной обеззараженной питьевой воды гидрокарбонатного класса более простым способом, без привлечения сложного аппаратурного оформления, что немаловажно при обеспечении людей водой, особенно в экстремальных ситуациях. 3 з.п.ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к способам получения питьевой воды из деминерализованной, в частности полученной в результате обессоливания на ионитной установке.

Известен способ получения питьевой воды из дистиллята, включающий смешивание опресненной морской воды с минерализующей добавкой, в качестве которой используют осветленный сбросовый рассол в количестве 1-2% от общего объема получаемой питьевой воды (SU, а.с. N 407840, С 02 F 1/68, 1973). Этим способом получают воду, пригодную для питья, однако не соответствующую ГОСТ 2874 по органолептическим показателям. Кроме того, в получаемой воде возможно развитие патогенной микрофлоры из-за отсутствия обеззараживания воды.

Известен способ получения питьевой воды из опресненной на электродиализной установке. В качестве минерализующей добавки в этом способе используют природную соленую воду, например, морскую (SU, а.с. N 464535, C 02 F 1/68, 1975). Этим способом получают воду пригодную для питья, однако физиологически неполноценную. Присутствие в ней несбалансированного количества ионов натрия и хлора, по сравнению с другими ионами, делают такую воду солоноватой и неприятной на вкус. Кроме того, в получаемой воде возможно развитие патогенной микрофлоры из-за отсутствия обеззараживания воды.

Известен способ получения питьевой воды из опресненной путем введения сульфата калия и сульфата магния (RU, патент N 2051125, C 02 F 1/68, 1995). Этим способом получают воду, сбалансированную физиологически по солям калия и магния. Однако, длительное время употреблять исключительно такую воду нельзя, ввиду отсутствия в ней таких физиологически необходимых ионов, как ионы кальция, фтора, хлора. К такой воде больше подходит термин "лечебная". Кроме этого, вкусовые качества воды сульфатного класса довольно низки ввиду отсутствия в ней бикарбонат-ионов.

Анализ современного уровня техники показывает, что наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ получения питьевой воды из дистиллированной (деминерализованной), включающий обработку воды оксидом углерода (IV) при одновременном фильтровании ее через зернистую карбонатсодержащую загрузку, ее последующее фторирование раствором NaF, стабилизацию раствором Na₂SO₄ и обеззараживание озоном (SU, a.c. N 1412232, C 02 F 1/68, 1990). Этим способом получают физиологически полноценную обеззараженную питьевую воду гидрокарбонатного класса.

Основным недостатком такого способа получения питьевой воды является обязательное введение оксида углерода (IV) в виде раствора и озона, а также связанные с этим сложности в аппаратурном оформлении способа. Такой способ невозможно использовать в экстремальных условиях при возникновении потребности в полноценной питьевой воде, получаемой из опресненной.

В связи с этим возникла техническая задача - разработка способа получения физиологически полноценной обеззараженной питьевой воды гидрокарбонатного класса из деминерализованной, позволяющего упростить технологию ее получения, а также обеспечить возможность использования способа в экстремальных условиях. Решение задачи достигается тем, что в деминерализованную воду вначале вводят хлорид кальция при массовом соотношении вода: хлорид кальция равном 1 : 0,00008 - 0,0002, далее обрабатывают анионитом в бикарбонатной форме при объемном соотношении вода: анионит равном 1 : 0,02 - 0,06, с последующим вводом смеси солей сульфата магния, сульфата калия, бикарбоната натрия при массовом соотношении вода: смесь солей, равном 1 : 0,00003 - 0,00006 : 0,000002 - 0,000022 : 0,000004 - 0,000029 соответственно, а также смеси фторида натрия и сульфата серебра при массовом соотношении вода:смесь солей 1 : 0,0000012 - 0,0000033 : 0,0000008 - 0,0000069 соответственно. Введение неорганических солей может производиться путем добавления их в виде твердых соединений или в виде их растворов солей или смесей растворов солей. Кроме того, они могут быть введены как непосредственно в емкости для подготовки воды - стационарно, так и в поток обрабатываемой воды.

В качестве хлорида кальция используют эту соль при массовом соотношении к воде, равном 0,00008 - 0,0002 : 1 соответственно.

В качестве раствора хлорида кальция используют раствор, содержащий 80-200 мг/мл хлорида кальция.

В качестве анионита в бикарбонатной форме используют высокоосновный стиролдивинилбензольный анионит гелевого или макропористого типа в бикарбонатной форме при объемном соотношении к воде, равном 0,02 - 0,06 : 1.

В качестве смеси сульфата магния, сульфата калия, бикарбоната натрия используют смесь этих солей при массовом соотношении к воде равном, 0,00003 - 0,00006 : 0,000002 - 0,000022 : 0,000004 - 0,000029 : 1 соответственно. В качестве смеси растворов сульфата магния, сульфата калия и бикарбоната натрия используют растворы, содержащие 8,97-9,90 мг/мл ионов магния, 2,10-2,31 мг/мл ионов натрия, 2,00-2,21 мг/мл ионов калия, 5,56-6,15 мг/мл бикарбонат-ионов, 37,86-41,84 мг/мл сульфат-ионов.

В качестве смеси фторида натрия и сульфата серебра используют смесь этих солей при массовом соотношении к воде, равном 0,0000012 - 0,0000033 : 0,0000008 - 0,0000069 : 1 соответственно. В качестве смеси растворов фторида натрия и сульфата серебра используют растворы, содержащие 0,91-1,00 мг/мл ионов серебра, 2,52-2,77 мг/мл ионов натрия, 2,07-2,30 мг/мл ионов фтора, 0,41- 0,45 мг/мл сульфат-ионов.

Анализ заявляемого способа получения питьевой воды и известных технических решений показывает, что не имеется совокупности признаков, тождественных по технической сущности заявляемым. Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявленное решение отличается от прототипа использованием новых компонентов в предлагаемых количествах для минерализации воды, а также приемами и последовательностью их ввода.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна". В литературе и практике отсутствуют сведения о способе, идентичном предложенному и это не следует явным образом из уровня техники. Это позволяет сделать вывод о том, что заявленное решение соответствует критерию "изобретательский уровень". Предложенное решение обеспечивает достижение технического результата, может быть реализовано при кондиционировании деминерализованной воды, обогащении ее физиологически необходимыми для человека элементами и обеспечивает возможность его многократного воспроизведения, что позволяет сделать вывод об удовлетворении заявляемого изобретения критерию "промышленная применимость".

Сущность изобретения поясняется примерами.

Пример 1.

В дистиллированную воду (объем 10 л) помещают порошкообразный хлорид кальция в количестве 800 мг, перемешивают до полного растворения. Далее в воду вводят 200 см куб. высокоосновного четвертичноаммониевого стиролдивинилбензольного анионита A-600 (PUROLITE) в бикарбонатной форме, перемешивают, отфильтровывают анионит. Затем в воду помещают сульфат магния - 300 мг, сульфат калия - 20 мг и бикарбонат натрия - 40 мг в виде смеси солей, перемешивают. Далее в воду помещают в виде смеси солей фторид натрия - 12 мг и сульфат серебра - 0,8 мг. Результаты определения содержания ионов в полученной воде представлены в таблице.

Содержание ионов определяют в соответствии с методиками, представленными в книге "Руководство по химическому и технологическому анализу воды". М., Стройиздат, 1973, 273 с.

Пример 2.

В дистиллированную воду (объем 10 л) помещают порошкообразный хлорид кальция в количестве 2000 мг, перемешивают до полного растворения. Далее в воду вводят 600 см куб. высокоосновного четвертичноаммониевого стиролдивинилбензольного анионита АВ-17-8чс (ГОСТ 20301) в бикарбонатной форме, перемешивают, отфильтровывают анионит. Затем в воду помещают сульфат магния - 811 мг, сульфат калия - 220 мг и бикарбонат натрия - 290 мг в виде смеси солей, перемешивают. Далее в воду помещают в виде смеси солей фторид натрия - 33 мг и сульфат серебра - 6,9 мг. Результаты определения содержания ионов в полученной воде представлены в таблице.

Содержание ионов определяют в соответствии с примером 1.

Пример 3.

В дистиллированную воду (объем 1 л) вводят 1 мл раствора хлорида кальция, содержащий 122 мг CaCl₂. Далее воду пропускают через 30 мл высокоосновного четвертичноаммониевого стиролдивинилбензольного анионита АВ-17-8чс (ГОСТ 20301) в бикарбонатной форме. Затем в воду вводят 1 мл раствора, содержащего 47,3 мг сульфата магния, 4,64 мг сульфата калия и 8,07 мг бикарбоната натрия. Далее в воду вводят 0,5 мл раствора, содержащего 1,21 мг фторида натрия и 0,68 мг сульфата серебра. В воде определяют содержание ионов в соответствии с примером 1. Результаты определения содержания ионов представлены в таблице.

Пример 4.

В дистиллированную воду (объем 1 л), пропускаемую через систему трубопроводов, вводят 1 мл раствора, содержащего 115,3 мг хлорида кальция. Далее воду пропускают через 40 мл высокоосновного анионита АВ-29-12П (ГОСТ 20301) в бикарбонатной форме. Затем в воду вводят 1 мл раствора, содержащего 54,5 мг сульфата магния, 5,83 мг сульфата калия и 9,25 мг бикарбоната натрия. Далее в воду вводят 0,5 мл раствора, содержащего 2,15 мг фторида натрия и 0,84 мг сульфата серебра. На выходе из системы трубопроводов определяют содержание ионов в соответствии с примером 1. Результаты определения содержания ионов представлены в таблице.

Представленные примеры не ограничивают применяемых ионитов, количество обрабатываемой воды.

Последовательность введения растворов солей, смесей солей и их концентрации обусловлены тем, что в другой последовательности и при других концентрациях возможно выпадение осадков малорастворимых веществ и, соответственно, снижение содержания необходимых ионов в питьевой воде.

Концентрированные растворы солей, минерализующие воду могут быть получены непосредственно перед введением из порошкообразных солей и композиций солей, или из готовых солевых растворов, приготовленных заранее.

Количество используемого анионита в бикарбонатной форме обусловлено тем, что меньшего количества недостаточно для получения воды гидрокарбонатного класса, а большее количество может повышать pH воды выше допустимых норм (ГОСТ 2874).

Как видно из представленных примеров и таблицы, использование предложенного способа получения питьевой воды позволяет получать физиологически полноценную, обеззараженную (за счет введения ионов серебра) воду гидрокарбонатного класса без сложного аппаратурного оформления, что было практически невозможно при использовании способа по прототипу.

Формула изобретения

1. Способ получения обеззараженной питьевой воды из деминерализованной путем контактирования с зернистым материалом и введения неорганических веществ, отличающийся тем, что сначала в воду вводят хлорид кальция при массовом соотношении вода : хлорид кальция 1 : 0,00008 - 0,0002, далее обрабатывают анионитом в бикарбонатной форме с последующим вводом смеси сульфата магния, сульфата калия и бикарбоната натрия при массовом соотношении вода : смесь солей 1 : 0,00003 - 0,00006 : 0,000002 - 0,000022 : 0,000004 - 0,000029 соответственно и далее вводят смесь фторида натрия и сульфата серебра при массовом соотношении вода : смесь солей 1 : 0,0000012 - 0,0000033 : 0,0000008 - 0,0000069 соответственно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вводят анионит в бикарбонатной форме при объемном соотношении вода : анионит 1 : 0,02 - 0,06.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что неорганические соли используют в виде твердых соединений или в виде растворов.

4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что неорганические соли вводят стационарно или в поток воды.

РИСУНКИ

Рисунок 1