Способ получения бактериостатического сорбента для очистки питьевой воды

 

Изобретение относится к способу получения сорбентов, предназначенных для очистки питьевой воды, в частности к технологии изготовления бактериостатического сорбента, и может быть использовано в фильтрах для очистки питьевой воды в домашних условиях и в местах общественного пользования. Способ получения бактериостатического сорбента для очистки питьевой воды включает обработку активного угля путем пропитки раствором азотнокислого серебра и сульфата меди, после чего пропитанный уголь обрабатывают раствором щелочи до достижения рН 9 - 10 и промывают водой. Бактериостатический сорбент, полученный предложенным способом, позволяет обеспечить устойчивость к бактериологическому загрязнению при очистке питьевой воды. 3 табл.

Изобретение относится к способу получения сорбентов, предназначенных для очистки питьевой воды, в частности к технологии изготовления бактериостатического сорбента, и может быть использовано в фильтрах для очистки питьевой воды в домашних условиях и в местах общественного пользования (в столовых, школах, на пассажирских судах и т.д.).

Известно, что при эксплуатации бытовых приборов для очистки питьевой воды сорбентом из активного угля происходит постепенное зарастание фильтрующего слоя микрофлорой и размножение микроорганизмов.

Чтобы избежать роста колоний микроорганизмов на фильтре, необходимо присутствие в сорбенте бактериостатического вещества, например серебра. Так, в известном устройстве для очистки воды (см. патент США N 4717476) для предотвращения роста бактерий используют сорбент, осуществляющий адсорбцию на гранулированном активном угле с присадкой серебра.

Количество серебра в активном угле фильтрующего слоя может быть различным от 0,01 до 1% (см. патенты Японии N 52-3866 [1], N 63-14676, N 63-15056).

Для воздействия на бактерии и водоросли предпочтительно использовать ионы серебра и меди соответственно.

Известен способ получения бактериостатического сорбента для очистки питьевой воды, включающий пропитку активного угля с влажностью менее 5% путем погружения его в раствор азотнокислого серебра и последующую сушку пропитанного угля [1] . Соотношение объемов пропиточного раствора и угля составляет 1:1, содержание серебра на угле 0,01-0,3%.

Недостатком способа является то, что полученный этим способом сорбент не позволяет предотвратить развитие микрофлоры на фильтре для очистки воды в случае перерыва в ее потреблении.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ получения бактериостатического сорбента для очистки питьевой воды (SU 971464, B 01 J 20/20, 1982) [2]. Способ включает пропитку активного угля БАУ-А раствором азотнокислого серебра и последующую сушку-прокаливание при температуре 450-500^oC. Пропитке подвергают активный уголь влажностью 10-15%, причем раствор и уголь берут в объемном соотношении 1:3,5-3,8. Содержание серебра на угле 0,01-0,1%.

Сорбент (УАИ), полученный этим способом, подавляет развитие патогенных микроорганизмов и обеспечивает приемлемое качество фильтруемой воды по бактериологическим показателям в случае перерывов в эксплуатации фильтра на период в несколько дней.

Однако указанный бактериостатический сорбент не способен предотвратить зарастание фильтрующего слоя бытовых приборов микрофлорой при длительном их пребывании в отапливаемом помещении.

Перед изобретателями стояла задача - разработать способ получения бактериостатического сорбента, предназначенного для использования в бытовых приборах для очистки питьевой воды в домашних условиях и в местах общественного пользования, позволяющего предотвратить развитие микрофлоры и микроорганизмов.

Поставленная задача решается следующим образом. При осуществлении способа получения бактериостатического сорбента для очистки питьевой воды, включающего осаждение на активный уголь серебра в количестве 0,01- 0,1 мас.% путем пропитки раствором азотнокислого серебра, дополнительно осаждают на активный уголь медь в количестве 0,8-1,0 мас.% путем введения в раствор азотнокислого серебра сульфата меди, затем пропитанный уголь обрабатывают раствором щелочи до достижения pH 9-10 и промывают водой с последующей сушкой.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Готовят пропиточный раствор. Объем воды V_в, необходимый для приготовления раствора, рассчитывают по формуле V_в= 2m·V_Σ(см³), где m - масса образца активного угля, г, V_Σ - суммарный объем пор, см³/г.

В воде растворяют азотнокислое серебро в количестве, необходимом для получения содержания серебра в получаемом сорбенте, 0,01-0,1%, затем добавляют в этот раствор сульфат меди в количестве из расчета содержания меди в получаемом сорбенте 0,8- 1,0%. Полученным раствором заливают активный уголь и выдерживают при периодическом перемешивании.

Пропитанный уголь обрабатывают раствором щелочи NaOH, выдерживают, доводят до значения pH 9-10.

Значение pH менее 9 не позволяет с уверенностью судить о полноте проведенных реакций ионного обмена, т.к. пропиточный раствор, содержащий соли AgNO₃ и CuSO₄, имеет кислую реакцию.

Значение pH более 10 приводит к необходимости значительного увеличения количества промывных вод для отмывки иона SO₄^-2.

После стабилизации pH пропиточный раствор сливают, а полученный сорбент промывают водой, после чего сушат.

Приводим пример осуществления предлагаемого способа.

Готовят пропиточный раствор для 200 г активного угля марки БАУ-МФ с суммарной пористостью 1,3 см³/г.

В 520 см³ воды растворяют азотнокислое серебро (AgNO₃) в количестве 0,32 г из расчета содержания серебра в получаемом сорбенте 0,1% мас. Затем добавляют в этот раствор сульфат меди (CuSO₄·5H₂O) в количестве 7,86 г из расчета содержания меди в получаемом сорбенте 1% мас. Полученным раствором заливают навеску активного угля и выдерживают в течение 30 мин при периодическом перемешивании.

Затем приливают небольшими порциями по 15÷20 см³ раствор NaOH с концентрацией 10%, доводя pH до значения 9,5 ед. После стабилизации pH пропиточный раствор сливают, а полученный сорбент заливают водой до прежнего уровня, перемешивают суспензию и после отстаивания сливают воду. Операцию отмывки сорбента водой повторяют до тех пор, пока содержание иона SO₄^2- в промывных водах не станет менее 500 мг/дм³.

Отмытый сорбент сушат в сушильном шкафу при температуре 110-120^oC до остаточной влажности не более 10% мас.

Аналогично обрабатывают активный уголь с целью получения бактериостатического сорбента с содержанием в нем серебра в количестве 0,01% мас. и меди в количестве 0,8% мас.

В таблице 1 приведена зависимость содержания серебра и меди в профильтрованной воде от их содержания в сорбенте.

Количество содержания серебра 0,01-0,1% и меди 0,8-1,0% в активном угле позволяет придать сорбенту стабильные бактериологические свойства и получить в обрабатываемой воде концентрацию серебра на уровне 0,3·10^-3 мг/дм³ и концентрацию меди 0,6·10^-3 мг/дм³ что отвечает требованиям ГОСТ-2874-82 "Вода питьевая".

Понижение содержания бактериостатических добавок в сорбенте: серебра ниже 0,01% и меди ниже 0,8% приводит к снижению концентрации бактериостатиков в воде до уровня, не позволяющего осуществлять бактериостатическую обработку воды.

Увеличение содержания в сорбенте меди более 1% приводит к существенному повышению ее концентрации в воде, что ухудшает качество стандартизированной питьевой воды.

В таблице 2 приведены данные, характеризующие влияние известного сорбента УАИ, а также сорбента УА-МС (уголь активированный с медью и серебром), полученного предложенным способом, на бактериологические показатели воды.

Как видно из таблицы 2, известный бактериостатический сорбент УАИ при фильтровании водопроводной воды улучшает ее бактериологические показатели. Однако после простоя в течение одной недели фильтрующего патрона, заполненного водой, бактериологические показатели значительно ухудшаются - происходит развитие микроорганизмов.

При заполнении же фильтрующего патрона бактериостатическим сорбентом УА-МС, полученным предложенным способом, обеспечивается устойчивость к бактериологическому загрязнению, и это позволяет получать воду после простоя с бактериологическими показателями, отвечающими требованиям ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая".

В таблице 3 представлена зависимость показателя pH профильтрованной воды от сорбента, используемого для очистки воды Из таблицы 3 следует, что показатель pH воды, профильтрованной через бактериостатический сорбент, немного ниже показателя pH исходной воды, в то время как pH воды, профильтрованной через известный сорбент "УАИ" - увеличивается.

Полученный по предлагаемому способу бактериостатический сорбент УА-МС прошел испытания в Центре государственного санитарно - эпидемиологического надзора в Пермской области и допущен к использованию для снаряжения бытовых фильтров доочистки питьевой воды типа "Родник" (гигиенический сертификат N 59 от 16.03.98 г.).

После выпуска опытной партии бактериостатического сорбента планируется перейти на снаряжение бытовых фильтров типа "Родник" этим сорбентом на промышленной основе.

Формула изобретения

Способ получения бактериостатического сорбента для очистки питьевой воды, включающий осаждение на активный уголь серебра в количестве 0,01-0,1 мас. % путем пропитки раствором азотнокислого серебра и последующую сушку, отличающийся тем, что дополнительно осаждают на активный уголь медь в количестве 0,8-1,0 мас. % путем введения в раствор азотнокислого серебра сульфата меди, затем пропитанный уголь обрабатывают раствором щелочи до достижения pH 9-10 и промывают водой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3