Искусственная минерализованная питьевая вода

 

Изобретение относится к области получения питьевой воды, в частности, из исходной маломинерализованной, полностью или частично обессоленной воды, которая может быть получена, например, при работе электрохимических генераторов и из воды, обессоленной на ионитной, опреснительной или мембранной установках. Изобретение может быть использовано в различных областях водоподготовки, особенно при получении питьевой воды в замкнутых объектах. Искусственная минерализованная питьевая вода содержит воду и ионы кальция, магния, калия, натрия, серебра, хлориды, сульфаты, гидрокарбонаты, фториды, а также ацетаты при общем массовом соотношении соответственно 999,70-999,88 : 0,015-0,073 : 0,002-0,017 : 0,0012-0,0045 : 0,003-0,006 : 0,00005-0,00013 : 0,004-0,117 : 0,009-0,066 : 0,010-0,050 : 0,00015-0,00150 : 0,018-0,056. При этом вода может содержать дополнительно йод и/или его соединения в количестве 0,005-1,0 мг/л. Полученная вода является физиологически полноценной минерализованной питьевой водой, обеспечивающей содержание органического углерода не более 25 мг/л. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области получения питьевой воды, в частности, из исходной маломинерализованной, полностью или частично обессоленной воды, которая может быть получена, например, при работе электрохимических генераторов и из воды, обессоленной на ионитной, опреснительной или мембранной установках. Изобретение может быть использовано в различных областях водоподготовки, особенно при получении питьевой воды в замкнутых объектах.

Известна искусственная минерализованная вода, полученная путем введения в опресненную воду сульфата калия и сульфата магния (Патент России N 2051125, кл. C 02 F 1/68, 1995). Эта вода сбалансирована 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".

Известна искусственно минерализованная вода, имеющая качество питьевой, которую получают из дистиллированной путем обработки воды оксидом углерода (IV) и одновременного фильтрования ее через зернистую карбонатсодержащую загрузку с обеззараживанием (АС СССР N 1412232, кл. C 02 F 1/68, 1990). Этим способом получают физиологически полноценную питьевую воду гидрокарбонатного класса. Однако необходимость введения оксида углерода (IV) не позволяет использовать полученную таким способом воду при существующем уровне развития техники в замкнутых объектах из-за сложного аппаратурного оформления.

Известна искусственная минерализованная вода "Боржоми" (Патент РФ N 2077507, C 02 F 1/68, 1997). При получении этой воды используются соли, содержащие основные физиологически необходимые для организма ионы, т.е. ионы кальция, магния, калия, натрия, сульфаты, хлориды, а также гидрокарбонаты, которые улучшают органолептические свойства воды. Получают такую воду из прокаленной при 80-100^oC смеси солей путем растворения последних в подготовленной воде (насыщенной углекислым газом при температуре 1-3^oC). Введение в воду соединений, предлагаемых в этом техническом решении, не увеличивает содержание общего органического углерода (ТОС) воды.

К недостаткам такой минерализованной воды при использовании ее для питья в замкнутых объектах является ее высокая насыщенность углекислым газом, а в случае его удаления - нестабильность раствора и возможное образование осадков малорастворимых соединений. Введение солей в таком виде невозможно осуществить в поток воды. Отсутствие в воде обеззараживающих средств увеличивает вероятность ее бактериального загрязнения.

Анализ современного уровня техники показывает, что наиболее близким решением к предлагаемому является искусственная минерализованная питьевая вода и состав для ее приготовления (Патент РФ N 21342441, кл. C 02 F 1/68, A 23 L 2/38, 1999). Так, искусственная минерализованная вода, полученная введением соединений кальция, магния и йода в количестве 20-150, 8-120, 0,01-0,15 мг/л в пересчете на элементы соответственно и содержащая различные анионы, в том числе и органические - цитраты и лактаты, обладает, по мнению авторов, физиологической полноценностью. Потребление такой воды обеспечивает общеукрепляющее и оздоравливающее действие. В состав этой воды могут также входить соединения фтора, ионы серебра и/или меди, натрия и/или калия и другие компоненты.

По термину "физиологическая полноценность" патент вступает в противоречие с патентом РФ N 2051125 ввиду необязательного содержания ионов калия в искусственной минерализованной воде по этому техническому решению. Также из многочисленных источников известно, что ионы калия должны обязательно присутствовать в питьевой воде, иначе она становится физиологически неполноценной. Содержание общего органического углерода (ТОС) в питьевой воде замкнутых объектов не должно превышать 25 мг/л. Это доказано многочисленными исследованиями, результаты которых обобщены в ГОСТ Р 50804-95. Поэтому невозможно использовать воду, содержащую в качестве анионов лактаты (7,9-15,4 мг/л) или цитраты (5,0-9,5 мг/л), так как при этом ТОС воды составляет более 40 мг/л. Кроме того, при приготовлении искусственной минерализованной воды по примерам 1, 3, 4 могут образовываться осадки малорастворимой соли CaSO₄, что недопустимо в замкнутых объектах. Специальный физиологический эффект вода проявляет при содержании ионов фтора в ней от 0,5 до 1,5 мг/л, а концентрации до 0,5 мг/л не обеспечивают положительного физиологического действия. Ионное серебро не является физиологически необходимым компонентом, однако проявляет обеззараживающий эффект при концентрации более 50 мкг/л, поэтому введение ионного серебра в количестве 10-40 мкг/л, как в известном техническом решении, нецелесообразно.

В связи с этим возникла задача разработки физиологически полноценной искусственной минерализованной питьевой воды с содержанием органического углерода не более 25 мг/л из исходной маломинерализованной, полностью или частично обессоленной воды, полученной, например, из воды, синтезированной при работе электрохимических генераторов, и из воды, обессоленной на ионитной, опреснительной или мембранной установках.

Решение задачи достигается тем, что искусственная минерализованная питьевая вода включает воду, ионы кальция, магния, калия, натрия, серебра, хлориды, сульфаты, гидрокарбонаты, фториды, а также ацетаты при массовом соотношении соответственно 999,70-999,88 : 0,015-0,073 : 0,002-0,017 : 0,0012-0,0045 : 0,003-0,006 : 0,00005-0,00013 : 0,004-0,117 : 0,009-0,066 : 0,010-0,050 : 0,00015-0,00150 : 0,018-0,056.

Вода, синтезированная при работе электрохимических генераторов, и вода, обессоленная на ионитной, опреснительной или мембранной установке замкнутых объектов, перед минерализацией может быть пропущена через патрон обеззараживания, в результате работы которого в воду поступает дополнительно йод и/или его соединения в количестве 0,005-1,0 мг/л. Таким образом, в искусственной минерализованной воде может находиться дополнительно йод и/или его соединения.

Сущность изобретения заключается в том, что искусственная минерализованная питьевая вода отличается новым качественным и количественным составом, который обеспечивает необходимые физиологические и технологические требования, так как при приготовлении, использовании и длительном хранении такой воды не наблюдается выпадение осадков солей и ее зарастание микроорганизмами.

Обессоленная или маломинерализованная вода, полученная на установках замкнутых объектов, может содержать различные неорганические и органические вещества, не оказывающие положительного физиологического действия на организм, присутствие которых, однако, регламентировано нормативными документами, например ГОСТ 2874, ГОСТ Р 50804-95 и другими.

При приготовлении искусственной минерализованной воды могут быть использованы индивидуальные соли, их смеси, растворы солей, смешанные растворы с более высокой концентрацией, чем концентрация солей в искусственной минерализованной воде.

В качестве солей, вводимых в обессоленную воду, могут быть использованы соли, имеющие растворимость не менее 8 г/л, хлориды, сульфаты, гидрокарбонаты, фториды, ацетаты магния, кальция, калия, натрия, серебра.

Анализ заявляемой искусственной минерализованной питьевой воды, а также известных технических решений показывает, что не имеется совокупности признаков, тождественных по технической сущности заявляемым. Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемое решение отличается от прототипа использованием дополнительных компонентов, в предлагаемых количествах для минерализации воды.

Таким образом, заявляемая искусственная минерализованная питьевая вода соответствует критерию изобретения "новизна". В литературе и практике отсутствуют сведения о составе воды, 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 оптимального результата, может быть реализовано при получении искусственно минерализованной воды и дает возможность его многократного воспроизведения, что позволяет сделать вывод об удовлетворении заявляемого изобретения критерию "промышленная применимость".

Сущность изобретения поясняется примерами.

Пример 1.

В маломинерализованную воду, синтезированную при работе электрохимического генератора, в количестве 100 литров стационарно последовательно вводят 7,5 г ацетата кальция, 1,1 г сульфата магния, 0,8 г хлорида калия, 2,1 г гидрокарбоната натрия, 0,015 г фторида серебра и 0,04 г фторида калия. Содержание воды и ионов в массовых долях представлено в таблице. В этой же таблице представлено содержание органического углерода в воде.

Пример 2.

В воду, полученную в результате обессоливания на ионитной установке, в количестве 10 л при прохождении по системе соленасыщения вводят 10 мл водного раствора ацетата кальция концентрации 60 г/л, 10 мл раствора хлорида кальция концентрации 160 г/л, 10 мл раствора хлорида магния концентрации 20 г/л, 10 мл раствора сульфата магния концентрации 40 мг/л, 10 мл раствора гидрокарбоната натрия концентрации 10 г/л, 5 мл раствора гидрокарбоната калия концентрации 19 г/л, 5 мл смешанного раствора, содержащего фторид серебра с концентрацией 0,118 г/л и фторид натрия с концентрацией 2,65 г/л. Содержание воды и ионов в массовых долях представлено в таблице. В этой же таблице представлено содержание органического углерода в воде.

Пример 3.

В воду в количестве 20 л, полученную в результате обессоливания на опреснительной установке и прошедшую через блок обеззараживания (вода после прохождения блока содержит йод в количестве 0,8 мг/л и йодид-ионы в количестве 0,2 мг/л), стационарно вводят 20 мл смеси растворов ацетата кальция и хлорида кальция, перемешивают, вводят 50 мл смеси растворов сульфата магния, гидрокарбоната магния, гидрокарбоната натрия и гидрокарбоната калия, перемешивают, вводят 10 мл смеси растворов фторида калия и сульфата серебра, перемешивают. Содержание воды и ионов в массовых долях, йода и йодидов, содержащихся в воде (мг/л), представлено в таблице. В этой же таблице представлено содержание органического углерода в воде.

Пример 4.

В воду, полученную в результате обессоливания на мембранной установке, в количестве 100 л стационарно вводят 14,4 мг сульфата серебра и 220 мг фторида натрия. Далее, при прохождении по системе соленасыщения последовательно вводят 71 мл ацетата кальция концентрации 90 г/л, 55 мл раствора сульфата магния концентрации 150 г/л, 40 мл смеси растворов гидрокарбоната натрия и калия концентрации 30 и 7,5 г/л соответственно, 30 мл раствора хлорида кальция концентрации 240 г/л. Содержание воды и ионов в массовых долях представлено в таблице. В этой же таблице представлено содержание органического углерода в воде.

Пример 5.

В воду, синтезированную при работе электрохимического генератора и прошедшую через блок обеззараживания (вода после прохождения блока содержит иодид-ионы в количестве 0,005 мг/л), в количестве 100 литров стационарно последовательно вводят смесь 0,8 г ацетата калия и 6,0 г ацетата кальция, перемешивают. Далее вводят смесь из 14,4 мг сульфата серебра, 100 мг фторида калия и 250 мг фторида натрия, перемешивают. Полученную воду пропускают через систему соленасыщения, где в воду поступает 200 мл смешанного раствора, содержащего хлорид магния с концентрацией 9,0 мг/л, сульфат магния (7,0 г/л), гидрокарбонат натрия (8,0 г/л) и гидрокарбонат магния (23,0 г/л). Содержание воды и ионов в массовых долях, йода и йодидов, содержащихся в воде, представлено в таблице. В этой же таблице представлено содержание органического углерода в воде.

Пример 6.

В воду, полученную в результате обессоливания на ионитной установке, в количестве 10 л при прохождении по системе соленасыщения вводят 10 мл смешанного раствора ацетата серебра, ацетата натрия, ацетата калия и фторида натрия, содержащего ионы калия, натрия, серебра, фториды и ацетаты в количестве (г/л) соответственно: 3,5; 6,0; 0,1; 0,8; 18,2. Далее вводят 10 мл смешанного раствора сульфата и гидрокарбоната магния, содержащего ионы магния, сульфаты и гидрокарбонаты в количестве (г/л) соответственно: 12,0; 14,6; 41,7. Далее вводят 10 мл хлорида кальция концентрации 110,8 г/л, при этом концентрация ионов кальция и хлора составляет соответственно: 40,0 и 70,8 г/л. Содержание воды и ионов в массовых долях представлено в таблице. В этой же таблице представлено содержание органического углерода в воде.

Представленные примеры не ограничивают количество обрабатываемой воды, количество вводимых солей, их растворов и последовательность их введения в пределах описания.

Растворы солей могут быть получены непосредственно перед введением из порошкообразных солей и композиций солей, а также из готовых солевых растворов.

Таким образом, из маломинерализованной, полностью или частично обессоленной воды получена физиологически полноценная искусственная минерализованная питьевая вода с содержанием органического углерода (ТОС) менее 25 мг/л. Такая вода может быть получена и использована в условиях замкнутых объектов.

Количество и состав используемых компонентов обусловлены тем, что меньшего количества и состава недостаточно для получения физиологически полноценной воды, а большее количество может превышать допустимые нормы по содержанию отдельных компонентов в питьевой воде и повышать ТОС воды выше допустимой нормы (ГОСТ Р 50804-95). Введение в искусственную минерализованную воду ацетат-ионов позволило сохранить баланс между сульфат- и хлорид-ионами и предотвратить выпадение осадков малорастворимых соединений.

Приведенные примеры не охватывают все возможные варианты искусственной минерализованной воды, описанные формулой, а служат иллюстрацией возможных форм реализации изобретения, которые позволяют получить физиологически полноценную воду из воды различных систем замкнутых объектов.

В искусственной минерализованной воде могут находиться в микроколичествах другие химические элементы и соединения, которые поступают в деминерализованную воду в связи с несовершенством систем очистки. Эти соединения, находящиеся в воде, не оказывают значительного физиологического действия на организм человека при его деятельности в замкнутом объекте.

Формула изобретения

1. Искусственная минерализованная питьевая вода, содержащая воду и ионы кальция, магния, калия, натрия, серебра, хлориды, сульфаты, гидрокарбонаты, фториды, отличающаяся тем, что содержит ацетаты при общем массовом соотношении соответственно вода : ионы кальция : ионы магния : ионы калия : ионы натрия : ионы серебра : хлориды : сульфаты : гидрокарбонаты : фториды : ацетаты, равном 999,70 - 999,88 : 0,015 - 0,073 : 0,002 - 0,017 : 0,0012 - 0,0045 : 0,003 - 0,006 : 0,00005 - 0,0013 : 0,004 - 0,117 : 0,009 - 0,066 : 0,010 - 0,050 : 0,00015 - 0,00150 : 0,018 - 0,056.

2. Вода по п.1, отличающаяся тем, что содержит дополнительно йод и/или его соединения в количестве 0,005 - 1,0 мг/л.

РИСУНКИ

Рисунок 1