Композиции для обработки воды

Изобретение относится к области очистки загрязненной питьевой воды и может быть использовано для личного или домашнего применения для осветления и очистки относительно небольших объемов воды. Композиции, способ и набор для очистки и осветления загрязненной питьевой воды, а также необязательного добавления к ней питательных веществ включают первичный коагулирующий материал и мостиковый флокулирующий материал, катионный полимер определенной молекулярной массы, растворимую в воде щелочь, дезинфицирующее вещество, силикат, нерастворимый в воде, при определенном соотношении входящих в композицию компонентов. Наиболее предпочтительные композиции содержат в качестве катионных веществ, способствующих коагуляции, например, хитозан, бактерицидный дезинфектант на основе хлора, например гипохлорит кальция, растворимую в воде щелочь, нерастворимый в воде силикат, а также пищевую добавку или источник питательных веществ. Изобретение обеспечивает эффективную очистку и обеззараживание воды, при этом использующаяся композиция имеет повышенную стабильность при хранении. Кроме того, очищенная вода имеет более длительный срок хранения и улучшенные вкусовые качества. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к композициям, способам и наборам, которые могут быть использованы для очистки загрязненной питьевой воды с целью превращения ее в пригодную для питья воду. Данные композиции и наборы особенно подходят для личного или домашнего применения при периодической очистке и осветлении относительно небольших, определенных объемов загрязненной питьевой воды. Данные композиции и наборы также предназначены для личного или домашнего применения при очистке загрязненной питьевой воды и добавлении в нее питательных веществ.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Во всех областях земного шара существует потребность в пригодной для питья воде. В развитых странах очистку воды и снабжение пригодной для питья водой осуществляют в широком масштабе, как правило, национальные или многонациональные компании, занимающиеся водой. Такую воду обычно подают непосредственно в дома потребителей в пригодном для питья виде. Однако в некоторых частях земного шара, например в некоторых сельских районах развивающихся стран, многие люди либо не имеют прямого водоснабжения в своих домах, либо гарантии, что вода, которую они получают, является пригодной для питья. Поэтому по причине употребления загрязненной питьевой воды каждый год умирает значительное количество людей. Таким образом, существует потребность в наборах и композициях для очистки воды, позволяющих потребителю очищать свою собственную воду, получая воду, пригодную для питья, быстрым и эффективным способом.

Известные композиции для очистки воды, предлагаемые рынком в настоящее время, включают главным образом дезинфицирующие средства, к примеру источники хлора и/или йода, и не обеспечивают надлежащую очистку воды. Вода, получаемая после обработки такими наборами для очистки воды, может все еще содержать большое количество загрязняющих веществ, например ионы тяжелых металлов, таких как мышьяк, непрерывное потребление которых в течение длительного периода времени может вызвать проблемы со здоровьем. Таким образом, существует необходимость разработки композиции для очистки воды, удаляющей из воды загрязняющие ее вещества, такие как ионы тяжелых металлов, включая мышьяк и свинец, более эффективно и действенно, чем известные в настоящее время наборы для очистки воды.

Было установлено, что композиции для очистки воды на основе определенных сочетаний неорганических коагулянтов и растворимых или диспергируемых в воде полимеров обеспечивают удаление из нее большего количества загрязняющих воду веществ, таких как тяжелые металлы, по сравнению с известными в настоящее время композициями для очистки воды.

Такие известные в настоящее время композиции для очистки воды в недостаточной степени удаляют, убивают или инактивируют микроорганизмы, такие как бактерии, вирусы и цисты, присутствующие в воде. Таким образом, сохраняется необходимость разработки композиции для очистки воды, способной эффективно удалять, убивать или инактивировать указанные микроорганизмы.

Было установлено, что если композиция в соответствии с настоящим изобретением включает дезинфицирующий агент, то данная композиция удаляет, убивает или инактивирует на удивление большее количество микроорганизмов, таких как бактерии, вирусы и цисты, по сравнению с композициями для очистки воды, известными в данной области.

Кроме того, вода, очищаемая при помощи композиции, предназначенной для ее очистки, обычно включает большое количество растворимых в воде органических веществ, таких как гуминовая кислота. При использовании известных в настоящее время композиций для очистки воды отбеливающее вещество, особенно на основе хлора, может вступать во взаимодействие с растворимым в воде органическим веществом и образовывать в воде побочные продукты, включая производные хлора, такие как хлоруксусная кислота или хлороформ, наносящие вред здоровью людей и животных. Таким образом, существует необходимость разработки композиций для очистки воды, способов и наборов для получения очищенной воды, включающей небольшое количество побочных продуктов дезинфекции.

Другой проблемой, связанной с применением некоторых дезинфицирующих веществ на основе хлора, таких как гипохлорит кальция, является стабильность продукта. В частности, было установлено, что известные композиции на основе гипохлорита кальция могут терять существенную часть своей дезинфицирующей эффективности при обычных условиях хранения и применения. Таким образом, существует потребность в композициях для очистки и дезинфекции, имеющих повышенную стабильность при хранении.

После очистки и дезинфекции загрязненной питьевой воды встает дальнейшая проблема сохранения чистоты воды на протяжении необходимого для питья срока и обеспечения в то же время удовлетворительного вкуса питьевой воды. Таким образом, существует потребность в композициях, способах и наборах для очистки загрязненной питьевой воды, обеспечивающих получение очищенной воды, имеющей как более длительный срок хранения, так и улучшенные вкусовые качества.

Помимо необходимости очистки и осветления загрязненной питьевой воды, во многих областях земного шара существует также громадная потребность повышения стандартов питания и здоровья. Эффективное обеспечение как чистой водой, так и необходимыми минералами и витаминами, несомненно, принесет общую пользу, особенно значимую в тех частях земного шара, где имеется дефицит питьевой воды. Таким образом, существует потребность в композициях, способах и наборах для очистки загрязненной питьевой воды, а также одновременном добавлении в нее питательных веществ.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к композициям, способам и наборам для очистки и/или осветления загрязненной питьевой воды, а также к композициям, способам и наборам для очистки загрязненной питьевой воды и добавления в нее питательных веществ. В общем, композиции в соответствии с данным изобретением включают, по меньшей мере, первичный коагулирующий материал и так называемый "мостиковый флокулирующий материал", при этом количество и соотношение коагулянта и флокулянта предпочтительно имеют определенные значения. Наиболее предпочтительные композиции также содержат одно или несколько способствующих коагуляции веществ, бактерицидный дезинфектант, растворимую в воде щелочь, нерастворимый в воде силикат (например, глина, цеолит или их смесь) и пищевую добавку или источник питательных веществ.

В соответствии с первым аспектом данного изобретения разработана композиция для очистки и осветления загрязненной питьевой воды, включающая первичный коагулянт, мостиковый флокулянт и способствующее коагуляции вещество.

В соответствии с предпочтительными вариантами первичный коагулянт выбирают из группы, включающей водорастворимые, многовалентные неорганические соли и их смеси, например сульфат железа, хлорид железа, хлорид алюминия, сульфат алюминия, сульфат марганца, хлорид марганца, сульфат меди, хлорид меди, их полисоединения, а также их смеси. Композиции в соответствии с данным изобретением обычно включают приблизительно от 10 до 99%, предпочтительно приблизительно от 15 до 50%, более предпочтительно приблизительно от 25 до 40% мас. первичного коагулянта.

С другой стороны, мостиковый флокулянт предпочтительно представляет собой высокомолекулярный, растворимый или диспергируемый в воде полимер или смесь полимеров, имеющих средневесовую молекулярную массу, составляющую, по меньшей мере, около 2000000, более предпочтительно, по меньшей мере, около 5000000 и особенно, по меньшей мере, около 15000000. Предпочтительно применяемые в соответствии с данным изобретением мостиковые флокулянты выбраны из группы, включающей растворимые и диспергируемые в воде анионные и неионные полимеры, а также их смеси. Композиции в соответствии с данным изобретением обычно включают приблизительно от 0,1 до 10%, предпочтительно от 0,2 до 5%, более предпочтительно приблизительно от 0,5 до 3% мас. мостикового флокулянта.

Термин "способствующее коагуляции вещество" относится к растворимому или диспергируемому в воде полимеру, имеющему более низкую молекулярную массу, чем мостиковый флокулянт, и способствующему общему процессу агрегации и флокуляции. Предпочтительно применяемое в соответствии с данным изобретением вещество, способствующее коагуляции, представляет собой низкомолекулярный, растворимый или диспергируемый в воде полимер, обычно имеющий средневесовую молекулярную массу, составляющую менее приблизительно 1500000, предпочтительно менее приблизительно 750000 и особенно менее приблизительно 300000, а также его смеси. Обычно композиции в соответствии с данным изобретением включают приблизительно от 0,1 до 10%, предпочтительно приблизительно от 0,5 до 5%, наиболее предпочтительно приблизительно от 1 до 4% мас. способствующего коагуляции вещества.

Несмотря на то, что подходящие вещества, способствующие коагуляции, включают анионные, полимерные, гидрофильные коллоиды, такие как карбоксиметилцеллюлозы, в высшей степени предпочтительными с точки зрения эффективного снижения содержания тяжелых металлов, общего количества растворимых органических соединений и цист являются способствующие коагуляции вещества, выбранные из группы, включающей растворимые и диспергируемые в воде катионные полимеры и их смеси, например катионные полисахариды, среди которых особенно предпочтительным является хитозан. Предпочтительными веществами, способствующими коагуляции, являются по существу не растворимые в воде вещества, содержащие, по меньшей мере, 10% в расчете на общую сухую массу нерастворенного материала (определяют в результате проведения описываемого ниже теста), которые предпочтительны с точки зрения применения композиций и способов, обеспечивающих низкое общее содержание растворимых в воде органических веществ.

В соответствии с данным изобретением весовое соотношение первичного коагулянта и мостикового флокулянта предпочтительно составляет приблизительно от 10:1 до 200:1, более предпочтительно приблизительно от 10:1 до 150:1, еще более предпочтительно приблизительно от 20:1 до 100:1, особенно предпочтительно от 25:1 до 75:1, при этом указанные соотношения особенно эффективны в сочетании с вышеуказанными количествами коагулянта и флокулянта, обеспечивающими их оптимальную действенность в сильно загрязненной воде и существенно более высокую скорость фильтрации и низкий уровень загрязнения фильтра, а также высокую чистоту и прозрачность конечного продукта с применением бумаги и нетканых фильтров. Несмотря на то, что причины такого повышения скорости фильтрации, снижения уровня загрязнения фильтра и прозрачности продукта до конца не ясны, более высокое содержание и соотношение мостикового флокулянта относительно коагулянта, предположительно, повышает липкость хлопьев с последующим снижением количества коллоидальных микрочастиц. Такие композиции также наиболее применимы в соответствии с данным изобретением в сочетании с тканевыми фильтрами.

Таким образом, в соответствии с другим аспектом данного изобретения разработана композиция для очистки и осветления загрязненной питьевой воды, содержащая первичный коагулянт, выбранный из группы, включающей водорастворимые, многовалентные неорганические соли и их смеси; растворимый или диспергируемый в воде полимерный мостиковый флокулянт, в котором весовое соотношение первичного коагулянта и мостикового флокулянта составляет приблизительно от 10:1 до 150:1, предпочтительно от 20:1 до 100:1, более предпочтительно приблизительно от 25:1 до 75:1; и, необязательно, растворимое или диспергируемое в воде полимерное вещество, способствующее коагуляции. Фильтрационные характеристики композиции могут быть определены при помощи обычного теста на фильтрацию и предпочтительно обеспечивают прохождение, по меньшей мере, одного литра обработанной поверхностной воды модели после обработки с применением 620 мг/литр композиции для очистки через 1,2-мкм ватманский фильтр марки GF/C менее чем за один час, предпочтительно менее чем за 45 минут, еще более предпочтительно менее чем за 30 минут, при температуре окружающей среды (20°С), а также прохождение, по меньшей мере, 1 литра, предпочтительно, по меньшей мере, 2 литров, более предпочтительно, по меньшей мере, 3 литров обработанной воды через фильтр без его засорения.

Вышеупомянутая поверхностная вода модели включает:

(i) 24 мг/л гуминовой кислоты - источник растворимого натурального органического вещества;

(ii) 20 мг/л тонкодисперсного порошка для теста (1-3 мкм) - предназначенного для усиления мутности;

(iii) 1500 мг/л соли - для создания стрессовых условий, соответствующих высокому общему содержанию растворенных твердых веществ.

Полученная вода имеет высокое содержание органических веществ (общее содержание органических веществ (ТОС) составляет >10 мг/л), насыщенный цвет (>300 платиново-кобальтовых единиц (PCU)), высокую мутность (>15 нефелометрических единиц мутности (NTU)) и высокое общее содержание растворенных твердых веществ (TDS). рН воды почти нейтрален, но также может быть доведен до рН 5 или 9 с применением НСl или NaOH, соответственно, при стрессовом тестировании. Такая вода в данном описании названа "поверхностной водой модели".

Композиции, оказывающие оптимальное очищающее и осветляющее действие, также могут быть охарактеризованы ссылкой на весовое отношение первичного коагулянта и способствующего коагуляции вещества к мостиковому флокулянту. Таким образом, в предпочтительных вариантах весовое отношение первичного коагулянта к веществу, способствующему коагуляции, составляет приблизительно от 8:1 до 100:1, предпочтительно приблизительно от 12:1 до 30:1 и более предпочтительно приблизительно от 15:1 до 25:1. С другой стороны, весовое отношение вещества, способствующего коагуляции, к мостиковому флокулянту предпочтительно составляет приблизительно от 10:1 до 1:6, предпочтительно приблизительно от 5:1 до 1:3, более предпочтительно приблизительно от 3:1 до 1:1.

Композиции, способы и наборы в соответствии с данным изобретением также предпочтительно включают бактерицидный дезинфектант. Несмотря на то, что для применения в данном изобретении подходит широкий спектр бактерицидных дезинфектантов, предпочтительным является дезинфектант на основе хлора. Особенно предпочтительным является гипохлорит кальция. Композиции в соответствии с данным изобретением предпочтительно включают первичный коагулянт и бактерицидный дезинфектант в весовом соотношении, составляющем приблизительно от 10:1 до 100:1, более предпочтительно приблизительно от 12:1 до 60:1, особенно предпочтительно от 15:1 до 40:1. Обычно данные композиции включают приблизительно от 0,2 до 10%, предпочтительно приблизительно от 0,5 до 4%, более предпочтительно приблизительно от 0,7 до 2,5% маc. бактерицидного дезинфектанта.

Композиции, способы и наборы в соответствии с данным изобретением обычно также включают растворимую в воде щелочь, необходимую с точки зрения обеспечения оптимального используемого профиля рН. В общем, содержание первичного коагулянта и щелочи должно быть отрегулировано таким образом, чтобы обеспечить рН при используемой концентрации (обычно около 620 ч.млн. от общей массы композиции) в интервале, составляющем приблизительно от 6,0 до 8,5, однако, предпочтительно в интервале, составляющем приблизительно от 6,0 до 7,0, что является предпочтительным с точки зрения обеспечения эксплутационной жесткости загрязненной воды с различной степенью и видами загрязнения. Для достижения необходимого уровня рН весовое отношение первичного коагулянта к растворимой в воде щелочи обычно составляет приблизительно от 0,8:1 до 3:1, предпочтительно приблизительно от 0,9:1 до 2,4:1, более предпочтительно приблизительно от 1:1 до 2:1. Обычно композиции включают приблизительно от 10 до 45%, предпочтительно приблизительно от 15 до 40%, более предпочтительно приблизительно от 20 до 35% маc. растворимой в воде щелочи.

Композиции, способы и наборы в соответствии с данным изобретением также могут включать нерастворимый в воде силикатный материал, такой как глина или цеолит, способствующий процессу флокуляции, выполняя роль затравочной частицы либо стимулируя абсорбцию или катионный обмен ионов металла. В предпочтительных вариантах осуществления данного изобретения весовое отношение первичного коагулянта к не растворимому в воде силикату составляет приблизительно от 0,3:1 до 5:1, предпочтительно приблизительно от 0,7:1 до 2:1, более предпочтительно приблизительно от 0,8:1 до 1,2:1. Обычно данные композиции включают приблизительно от 10% до 80%, предпочтительно приблизительно от 20% до 50%, более предпочтительно приблизительно от 25% до 35% маc. нерастворимого в воде силиката.

Композиции и наборы в соответствии с данным изобретением могут иметь разнообразные формы и применяться различными способами, включая периодический и непрерывный, однако предпочтительно данная композиция имеет вид дозированной разовой формы и применяется для периодической очистки и осветления относительно небольшого, определенного объема загрязненной питьевой воды. Под относительно небольшим объемом подразумевается объем воды, обычно необходимый для немедленного домашнего или личного потребления, либо необходимый для краткосрочного хранения и потребления. Как правило, данные композиции применяют для обработки объема загрязненной питьевой воды в интервале, составляющем приблизительно от 0,1 до 100, предпочтительно от 0,5 до 40, более предпочтительно приблизительно от 5 до 20, особенно предпочтительно приблизительно от 8 до 13 литров. С другой стороны, объем разовой дозы композиции обычно колеблется приблизительно от 50 до 2000, предпочтительно приблизительно от 100 до 1000, более предпочтительно приблизительно от 250 до 750 мг на литр загрязненной питьевой воды. Дозированные разовые формы, применимые в данном изобретении, включают таблетки, брикеты, экструдаты, растворимые в воде мешочки с одним и несколькими отделениями и т.д., однако предпочтительными дозированными разовыми формами являются саше с одним или несколькими отделениями, содержащими разовую дозу гранулированной или измельченной в порошок композиции, которые перед использованием вскрывают, а их содержимое высыпают в определенное количество загрязненной питьевой воды.

Для вышеуказанных целей наиболее предпочтительной в соответствии с данным изобретением является композиция в виде дозированной разовой формы, включающей:

(i) приблизительно от 15% до 50%, предпочтительно приблизительно от 25% до 40% мас. первичного коагулянта;

(ii) приблизительно от 0,2% до 5%, более предпочтительно приблизительно от 0,5% до 3% мас. мостикового флокулянта; и

(iii) приблизительно от 0,5% до 5%, более предпочтительно приблизительно от 1% до 4% мас. вещества, способствующего коагуляции.

Также необходимо убедиться в том, что при использовании данных композиций в очищаемую загрязненную воду попадает эффективное количество ингредиентов состава. Таким образом, количество первичного коагулянта, мостикового флокулянта и способствующего коагуляции вещества в композиции предпочтительно должно быть достаточным для того, чтобы обеспечить, в расчете на массу загрязненной питьевой воды, приблизительно от 50 до 500, предпочтительно приблизительно от 75 до 300, более предпочтительно приблизительно от 100 до 250 ч.млн. первичного коагулянта; приблизительно от 1 до 15, предпочтительно приблизительно от 2 до 10, более предпочтительно приблизительно от 2,5 до 7,5 ч.млн. мостикового флокулянта и приблизительно от 1 до 25, предпочтительно приблизительно от 5 до 20, более предпочтительно приблизительно от 8 до 12 ч.млн. вещества, способствующего коагуляции.

В предпочтительных вариантах бактерицидный дезинфектант вводят в композиции в соответствии с данным изобретением в контролируемой, замедленной, пролонгированной или медленно высвобождающейся форме, при этом дезинфектант поступает в питьевую воду и взаимодействует с растворимыми органическими примесями в ней только после завершения стадий коагуляции и флокуляции по существу, что является важным с точки зрения контроля и сведения к минимуму содержания тригалометанов (ТНМ), образующихся во время процесса очистки. В данном случае мерой скорости высвобождения дезинфектанта служит t_max, означающее время, необходимое для достижения максимальной остаточной концентрации дезинфектанта после добавления композиции к деионизированной воде при 20°С и осторожном перемешивании. Композиции в соответствии с данным изобретением предпочтительно имеют t_max, составляющее, по меньшей мере, около 1 минуты, предпочтительно, по меньшей мере, около 2 минут, более предпочтительно, по меньшей мере, около 4 минут, особенно, по меньшей мере, около 8 минут. С другой стороны, скорость коагуляции и флокуляции органических примесей измеряют при помощи n%-ной скорости флокуляции растворимого органического вещества (t_n). n%-ная Скорость флокуляции растворимого органического вещества означает в данном описании время, необходимое для n%-ного снижения концентрации гуминовой кислоты, измеряемой в соответствии с описываемой ниже методикой. Для данной композиции t₈₀ предпочтительно составляет менее приблизительно 2 минут, предпочтительно менее приблизительно 1 минуты, более предпочтительно менее приблизительно 30 секунд. Более того, в предпочтительных вариантах t₉₀ для данной композиции составляет менее приблизительно 2 минут, предпочтительно менее приблизительно 1 минуты, более предпочтительно менее приблизительно 30 секунд.

Таким образом, в соответствии со следующим аспектом данного изобретения разработана композиция для очистки и осветления загрязненной питьевой воды, включающая:

(i) первичный коагулянт, выбранный из группы, включающей растворимые в воде, многовалентные неорганические соли и их смеси;

(ii) растворимый или диспергируемый в воде полимерный мостиковый флокулянт; и

(iii) бактерицидный дезинфектант, при этом указанный дезинфектант имеет контролируемую, замедленную, пролонгированную или медленно высвобождаемую форму, а композиция имеет t_max, соответствующее времени достижения максимальной концентрации дезинфектанта после ее добавления к деионизированной воде при 20°С, что превышает 80%-ную скорость флокуляции растворимых органических веществ (t₈₀) композиции, и более предпочтительно 90%-ную скорость флокуляции растворимых органических веществ (t₉₀) композиции.

t_max предпочтительно превышает, по меньшей мере, приблизительно на 1 минуту, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 2 минуты, еще более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 4 минуты, особенно, по меньшей мере, на 8 минут t₈₀ и, предпочтительно, t₉₀.

n-%-ную Скорость флокуляции органических веществ измеряют, применяя вышеупомянутую модель поверхностной воды. 620 мг композиции для очистки воды добавляют к 1 литру образца поверхностной воды модели при перемешивании. Затем с 30-секундными интервалами забирают аликвотные доли жидкости, при этом каждую аликвотную долю фильтруют через 0,45-мкм фильтр. После этого определяют цвет аликвотной доли, например, с помощью измерителя цвета Hanna HI3727, сравнивая его со стандартным набором известной концентрации гуминовой кислоты и полученным цветом. n%-ную скорость флокуляции растворимых органических веществ представляет собой время, необходимое для получения цвета, соответствующего содержанию гуминовой кислоты, составляющего (100-n)% от начального содержания (24 ч.млн.).

Окончательно получаемый цвет (например, через 30 минут после фильтрации) в результате применения композиций для очистки в соответствии с данным изобретением in vivo или поверхностной воды модели предпочтительно имеет менее 20, более предпочтительно менее 15, особенно менее 10 PCU. С другой стороны, конечная мутность, полученная в результате применения композиций для очистки в соответствии с данным изобретением in vivo или поверхностной воды модели предпочтительно имеет менее 5, более предпочтительно менее 2, особенно менее 1 NTU, при этом мутность определяют, применяя измеритель мутности Jenway 6035, ежедневно калибруемый против стандарта, составляющего 0,5 NTU.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления данного изобретения дезинфектант и композиция для очистки воды могут применяться на отдельных стадиях обработки, одновременно или последовательно один за другим.

При раздельном применении весовое отношение композиции для очистки воды к дезинфектанту предпочтительно составляет от 10000:1, или предпочтительно от 5000:1, или предпочтительно от 1000:1, или предпочтительно от 500:1, и предпочтительно до 2:1, или предпочтительно до 10:1, или предпочтительно до 25:1, или предпочтительно до 50:1, или предпочтительно до 100:1.

Композиции, способы и наборы в соответствии с данным изобретением также предпочтительно включают пищевую добавку или источник питательных веществ, что является существенным с точки зрения получения не только чистой питьевой воды, но и воды, также содержащей нужные минералы и другие пищевые добавки, необходимые для хорошего здоровья и питания. Пищевые добавки или источник питательных веществ могут быть включены в наборы в соответствии с данным изобретением как одна или нескольких отдельных композиций в виде дозированной разовой формы, либо они могут непосредственно входить в состав самой композиции для очистки воды.

Таким образом, в соответствии с другим аспектом данного изобретения разработана композиция для очистки и осветления загрязненной питьевой воды, а также добавления к ней питательных веществ, включающая:

(i) первичный коагулянт, выбранный из группы, включающей растворимые в воде, многовалентные неорганические соли и их смеси;

(ii) растворимый или диспергируемый в воде полимерный мостиковый флокулянт; и

(iii) пищевую добавку или источник питательных веществ.

При использовании некоагулируемых или хотя бы частично не подвергшихся процессам коагуляции и флокуляции пищевых добавок, например фторирующих агентов, иодирующих агентов и необходимых минералов, таких как цинк и железо, пищевая добавка или флокулянт могут быть введены в композицию для очистки воды без особых затруднений. Пищевая добавка или источники питательных веществ также могут быть введены в контролируемом, замедленном, пролонгированном или медленно высвобождаемом виде в соответствии с 'вышеприведенным описанием относительно дезинфектанта. В таком случае композиция должна иметь t_max, соответствующее времени, необходимому для достижения максимальной концентрации питательных веществ после добавления к деионизированной воде при 20°С, и превышающему 80%-ную скорость флокуляции растворимых органических веществ (t₈₀) и, предпочтительно, 90%-ную скорость флокуляции растворимых органических веществ (t₉₀) композиции.

Также желательно контролировать содержание свободной влаги в композициях для очистки воды, особенно в тех композициях в соответствии с данным изобретением, которые включают гипохлорит кальция в качестве бактерицидного дезинфектанта. Следует отметить, что многие ингредиенты данной композиции, такие как бентонитовые глины, коагулянты на основе квасцов и т.д., содержат естественное количество свободной влаги, которая особенно отрицательно влияет на стойкость гипохлорита кальция. Поэтому в предпочтительных вариантах композиции в соответствии с данным изобретением должны иметь содержание свободной влаги, составляющее менее приблизительно 6%, предпочтительно менее приблизительно 4%, особенно менее приблизительно 2,5% от их массы. Также особенно желательно вводить один или несколько ингредиентов, способных впитывать влагу, например предварительно высушенные глины и гидратирующиеся соли с низким содержанием влаги в безводной или частично гидратной форме, при этом содержание свободной влаги в композиции поддерживают ниже теоретического уровня, необходимого для 100% гидратирования компонентов данной композиции. Особенно предпочтительными ингредиентами, впитывающими влагу, являются предварительно высушенные глины и алюмосиликаты, безводный карбонат натрия, а также их соли. Впитывающие влагу ингредиенты предпочтительно имеют содержание свободной влаги, составляющее менее приблизительно 4%, более предпочтительно менее приблизительно 3%, особенно менее приблизительно 2,5%, а наиболее предпочтительно менее приблизительно 1,5% маc. Содержание свободной влаги в продукте или впитывающем влагу ингредиенте определяют следующим образом. 2 г образца продукта или впитывающего влагу ингредиента экстрагируют в 50 мл сухого метанола при комнатной температуре в течение 20 минут. Затем отбирают 1-мл аликвотную долю полученного раствора и определяют содержание свободной влаги при помощи обычного титрования по Карлу Фишеру. Содержание свободной влаги выражают в виде весового процента воды относительно массы образца (в данном случае масса составляет 2 г).

Таким образом, в соответствии с дальнейшим аспектом данного изобретения разработана композиция для очистки и осветления загрязненной питьевой воды, включающая:

(i) первичный коагулянт, выбранный из группы, включающей растворимые в воде, многовалентные неорганические соли и их смеси;

(ii) растворимый или диспергируемый в воде полимерный мостиковый флокулянт;

(iii) гипохлорит кальция в качестве бактерицидного дезинфектанта; и необязательно

(iv) впитывающий влагу ингредиент, при этом композиция имеет содержание свободной влаги, составляющее приблизительно менее 6%, предпочтительно приблизительно менее 4%, более предпочтительно приблизительно менее 2,5% ее массы.

Настоящее изобретение также относится к способам очистки загрязненной питьевой воды, включающим взаимодействие воды с по меньшей мере первичным коагулирующим материалом и мостиковым флокулянтным материалом, при этом количество и отношение коагулянта к флокулянту предпочтительно имеют определенные значения. Наиболее предпочтительные способы также включают контакт питьевой воды с одним или несколькими веществами, способствующими коагуляции, бактерицидным дезинфектантом, дезинфицирующим и нейтрализующим агентом, растворимой в воде щелочью, нерастворимым в воде силикатом (например, глина, цеолит или их смесь), а также пищевой добавкой или источником питательных веществ.

Таким образом, в аспекте, касающемся способа, данное изобретение относится к способу очистки и осветления загрязненной питьевой воды, включающему взаимодействие загрязненной воды с:

(i) первичным коагулянтом, выбранным из группы, включающей растворимые в воде, многовалентные неорганические соли и их смеси;

(ii) мостиковый флокулянт, выбранный из группы, включающей растворимые и диспергируемые в воде анионные и неионные полимеры, имеющие средневесовую молекулярную массу, по меньшей мере, приблизительно 2000000, а также их смеси; и

(iii) способствующее коагуляции вещество, выбранное из группы, включающей растворимые и диспергируемые в воде катионные полимеры, имеющие средневесовую молекулярную массу менее приблизительно 1500000, а также их смеси.

В следующем аспекте, касающемся способа, данное изобретение относится к способу очистки и осветления загрязненной питьевой воды, включающему взаимодействие загрязненной воды с:

(i) первичным коагулянтом, выбранным из группы, включающей растворимые в воде, многовалентные неорганические соли и их смеси;

(ii) растворимым или диспергируемым в воде полимерным, мостиковым флокулянтом, предпочтительно выбранным из группы, включающей растворимые и диспергируемые в воде анионные и неионные полимеры, при этом полимерный мостиковый флокулянт имеет средневесовую молекулярную массу, по меньшей мере, приблизительно 2000000, а весовое отношение первичного коагулянта к мостиковому флокулянту составляет приблизительно от 10:1 до 150:1, предпочтительно приблизительно от 20:1 до 100:1, более предпочтительно приблизительно от 2.5:1 до 75:1; и необязательно

(iii) растворимым или диспергируемым в воде полимерным веществом, способствующим коагуляции, предпочтительно выбранным из группы, включающей растворимые и диспергируемые в воде катионные полимеры, при этом способствующее коагуляции полимерное вещество имеет средневесовую молекулярную массу менее приблизительно 1500000.

Настоящее изобретение также относится к способу очистки и осветления загрязненной питьевой воды, а также добавления к ней питательных веществ, включающему взаимодействие загрязненной воды с:

(i) первичным коагулянтом, выбранным из группы, включающей растворимые в воде, многовалентные неорганические соли и их смеси;

(ii) растворимым или диспергируемым в воде полимерным, мостиковым флокулянтом; и

(iii) пищевой добавкой или источником питательных веществ.

Способы в соответствии с данным изобретением включают ряд различных химических и физических стадий, которые могут быть осуществлены одновременно или последовательно. В широком смысле данные стадии включают:

(i) стадию коагуляции и флокуляции, на которой загрязненную питьевую воду подвергают смешиванию с коагулянтом, мостиковым флокулянтом и при его использовании веществом, способствующим коагуляции, таким образом, чтобы коагулировать и флокулировать примеси в воде в виде твердого вещества;

(ii) стадию дезинфекции, на которой питьевую воду подвергают бактерицидному взаимодействию с дезинфектантом во время или после завершения стадии коагуляции и флокуляции по существу;

(iii) стадию отделения перед или после стадии дезинфекции, на которой твердое вещество физически отделяют от питьевой воды.

Питьевую воду предпочтительно подвергают бактерицидному взаимодействию с дезинфектантом по завершении стадии коагуляции и флокуляции по существу, при этом, как указано выше, t_max превышает 80%-ную скорость флокуляции растворимых органических веществ (t₈₀), предпочтительно 90%-ную скорость флокуляции растворимых органических веществ (t₉₀) композиции.

Кроме того, способы в соответствии с данным изобретением также предпочтительно включают стадию нейтрализации, на которой питьевую воду подвергают взаимодействию с дезинфицирующим и нейтрализующим агентом после указанной стадии разделения с целью сохранения чистоты питьевой воды во время ее хранения и снижения содержания или удаления избытка дезинфектанта перед ее использованием. При использовании дезинфектантов на основе хлора подходящие дезинфицирующие и нейтрализующие агенты включают активированный уголь и восстанавливающие агенты, такие как тиосульфат натрия, сульфит натрия, перекись водорода и перкарбонат натрия.

Таким образом, в соответствии с другим аспектом данного изобретения разработан способ очистки и осветления загрязненной питьевой воды, включающий следующие стадии ее обработки:

(i) стадию коагуляции и флокуляции, на которой загрязненную питьевую воду подвергают смешиванию с первичным коагулянтом, полимерным мостиковым флокулянтом и необязательно полимерным веществом, способствующим коагуляции, таким образом, чтобы коагулировать и флокулировать примеси в воде в виде твердого вещества;

(ii) стадию дезинфекции, на которой питьевую воду подвергают бактерицидному взаимодействию с дезинфектантом во время или после завершения стадии коагуляции и флокуляции по существу;

(iii) стадию отделения, осуществляемую до или после стадии дезинфекции, на которой твердое вещество физически отделяют от питьевой воды; и

(iv) стадию нейтрализации, на которой питьевую воду подвергают взаимодействию с дезинфицирующим и нейтрализующим агентом после указанной стадии разделения с целью снижения содержания или удаления избытка дезинфектанта.

Кроме того, способы в соответствии с данным изобретением также предпочтительно включают стадию добавления питательных веществ, на которой к питьевой воде добавляют пищевую добавку либо источник питательных веществ до или после стадии разделения.

Таким образом, в соответствии со следующим аспектом, относящимся к способу, разработан способ очистки и осветления загрязненной питьевой воды, а также добавления к ней питательных веществ, включающий следующие стадии ее обработки:

(i) стадию коагуляции и флокуляции, на которой загрязненную питьевую воду подвергают смешиванию с первичным коагулянтом, полимерным мостиковым флокулянтом и необязательно полимерным веществом, способствующим коагуляции, таким образом, чтобы коагулировать и флокулировать примеси в воде в виде твердого вещества;

(ii) стадию дезинфекции, на которой питьевую воду подвергают бактерицидному взаимодействию с дезинфектантом во время или после завершения стадии коагуляции и флокуляции по существу;

(iii) стадию отделения, осуществляемую до или после стадии дезинфекции, на которой твердое вещество физически отделяют от питьевой воды; и

(iv) стадию добавления питательных веществ, на которой в питьевую воду добавляют пищевую добавку или источник питательных веществ до или после осуществления стадии разделения.

В соответствии с аспектами данного изобретения, относящимися к способу, первичный коагулянт обычно добавляют в количестве, составляющем приблизительно от 50 до 500, предпочтительно приблизительно от 75 до 300, более предпочтительно приблизительно от 100 до 250 ч.млн. от массы загрязненной питьевой воды; мостиковый флокулянт обычно добавляют в количестве, составляющем приблизительно от 1 до 15, предпочтительно приблизительно от 2 до 10, более предпочтительно приблизительно от 2,5 до 7,5 ч.млн. от массы загрязненной питьевой воды; способствующее флокуляции вещество обычно добавляют в количестве, составляющем приблизительно от 1 до 25, предпочтительно приблизительно от 5 до 20, более предпочтительно приблизительно от 8 до 12 ч.млн. от массы загрязненной питьевой воды; а бактерицидный дезинфектант добавляют в количестве, составляющем приблизительно от 2 до 25, предпочтительно приблизительно от 3 до 20, более предпочтительно приблизительно от 4 до 15 ч.млн. от массы загрязненной питьевой воды. Объем загрязненной питьевой воды, обрабатываемой с применением способов в соответствии с данным изобретением, предпочтительно составляет приблизительно от 0,1 до 100, более предпочтительно приблизительно от 0,5 до 40, еще более предпочтительно приблизительно от 5 до 20, особенно приблизительно от 8 до 13 литров.

Несмотря на возможность применения любых подходящих способов отделения твердых веществ от частично очищенной питьевой воды, например, таких как декантация, седиментация, флотация и т.д., отделение предпочтительно осуществляют фильтрацией на стадии отделения, применяя бумагу, нетканый или тканевой фильтрующий элемент. Более того, отделение твердых веществ предпочтительно осуществляют на общей стадии фильтраций, избегая необходимости замены фильтрующего элемента. Признаком данного изобретения является тот факт, что композиции и способы имеют хорошие фильтрационные характеристики благодаря применению разовой бумаги и нетканых фильтров; такие средства фильтрации являются предпочтительными для оптимального осуществления удаления цист и бактериального загрязнения. Композиции и способы в соответствии с данным изобретением также обеспечивают хорошие фильтрационные характеристики благодаря применению тканевых фильтрующих элементов, изготовленных из гидрофильного субстрата, такого как хлопок, при этом такие системы могут быть предпочтительными с финансовой точки зрения и условий окружающей среды, одновременно обеспечивая высокоэффективную фильтрацию.

Композиции, способы и наборы в соответствии с данным изобретением особенно применимы для очистки воды, загрязненной тяжелыми металлами, такими как мышьяк и/или свинец, и эффективно очищают воду до концентрации мышьяка, составляющей менее приблизительно 5, предпочтительно менее приблизительно 2 ч.млрд., и до концентрации свинца, составляющей менее приблизительно 15, предпочтительно менее приблизительно 10 ч.млрд.

Композиции, способы и наборы в соответствии с данным изобретением также применимы для очистки воды, загрязненной растворимыми органическими примесями, такими как гуминовая кислота, и эффективно очищают воду до общего содержания органических веществ, составляющего менее приблизительно 10 ч.млн., предпочтительно, менее приблизительно 7 ч.млн., более предпочтительно менее приблизительно 4 ч.млн., и до содержания тригалометана (ТНМ), составляющего менее приблизительно 100, предпочтительно менее приблизительно 70, более предпочтительно менее приблизительно 40 ч.млрд.

Композиции, способы и наборы в соответствии с данным изобретением также применимы для очистки воды, загрязненной цистами, такими как Giardia и Cryptosporidium parvum, при этом концентрация цист снижается в количество раз, составляющее, по меньшей мере, приблизительно log 2, предпочтительно по меньшей мере, приблизительно log 3, еще более предпочтительно в количество раз, составляющее, по меньшей мере, log 3,5.

В аспекте, касающемся набора, настоящее изобретение относится к набору для очистки и осветления загрязненной питьевой воды, включающему:

(i) одну или несколько разовых доз композиции для очистки воды в соответствии с данным изобретением, и

(ii) средство для физического отделения твердых веществ от питьевой воды.

Средство для физического отделения твердых веществ от питьевой воды включает вышеописанные тканевые, бумажные и нетканые фильтры.

Наборы в соответствии с данным изобретением могут дополнительно включать одну или несколько разовых доз бактерицидной дезинфицирующей композиции и/или одну или несколько разовых доз пищевой добавки или питательной композиции. Бактерицидная дезинфицирующая композиция может применяться с композицией для очистки воды одновременно или последовательно. Пищевая добавка или питательная композиция также могут применяться с композицией для очистки воды одновременно или последовательно.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Первичный коагулянт

Первичные коагулянты, применимые в соответствии с данным изобретением, включают растворимые в воде неорганические соли и их смеси. В наиболее предпочтительных вариантах данная композиция содержит неорганическую соль металла, выбранную из группы, включающей сульфат железа, хлорид железа, сульфат марганца, хлорид марганца, сульфат меди, хлорид меди, сульфат алюминия, хлорид алюминия, их полисоединения, а также их сочетания. Неорганическую соль металла композиции в соответствии с настоящим изобретением выбирают с таким расчетом, чтобы она могла выполнять роль коагулянта и взаимодействовать с заряженными, водорастворимыми примесями, образуя нерастворимые в воде примеси, как правило, нерастворимые в воде соли указанных примесей, выпадающих в осадок из раствора. Неорганическая соль композиции в соответствии с данным изобретением также способна снижать мутность воды, увеличивая размер частиц нерастворимых в воде примесей, возможно, вызывая седиментацию или способствуя удалению таких нерастворимых в воде примесей фильтрацией либо какими-либо иными способами удаления нерастворимых в воде веществ, такими как флотация или декантация. Неорганические соли, выбранные в соответствии с данным изобретением, также могут соосаждать ионы тяжелых металлов из воды, равно как и снижать общее содержание органических веществ, присутствующих в воде, коагулируя или адсорбируя такие органические вещества на водонерастворимых примесях, образующихся в воде.

Неорганическая соль металла композиции в соответствии с данным изобретением предпочтительно представляет собой многовалентную, предпочтительно, двух- или трехвалентную, неорганическую соль металла, такую как сульфат алюминия III, сульфат железа II (содержащий двухвалентное железо) или сульфат железа III (содержащий трехвалентное железо). Наиболее предпочтительной неорганической солью металла, применимой в данном изобретении, является сульфат железа III. Термин "неорганическая соль металла" относится ко всем его полисоединениям, таким как хлорид полиалюминия и соединения, содержащие трехвалентное железо, но не относится к соединениям, включающим метил- или этилгруппы. Неорганическая соль металла предпочтительно не содержит атомов углерода. Фраза "неорганические соли металлов, не содержащие атомов углерода", подразумевает источники неорганических солей металлов, включающих небольшое количество углеродных примесей, зачастую встречающихся в природных источниках неорганических солей металлов. Например, предпочтительные неорганические соли металлов композиции в соответствии с данным изобретением содержат (от массы указанной соли) менее 5%, более предпочтительно менее 3%, более предпочтительно менее 1%, еще более предпочтительно менее 0,1%, еще более предпочтительно менее 0,01% атомов углерода.

Особенно предпочтительны такие неорганические соли металлов, которые являются источниками кислоты, например сульфат алюминия III или сульфат железа. Это имеет особое значение в том случае, когда данная композиция также включает источник карбоната, такой как карбонат натрия, поскольку источники кислоты и карбоната могут взаимодействовать, образуя газ. Такой процесс вызывает бурное выделение газа и способствует диспергированию данной композиции, особенно если данная композиция имеет форму таблетки.

Композиция в соответствии с данным изобретением предпочтительно включает (в расчете на массу) от 1%, или предпочтительно от 5%, или предпочтительно от 10%, или предпочтительно от 15%, или предпочтительно от 20%, или предпочтительно от 25% и предпочтительно до 50%, или предпочтительно до 40%, или предпочтительно до 30% неорганической соли, выбранной из группы, включающей сульфат железа, хлорид железа, сульфат марганца, хлорид марганца, сульфат меди, хлорид меди, сульфат алюминия, хлорид алюминия, их полисоединения, а также их сочетания.

Вещество, способствующее коагуляции

Композиция для очистки воды в соответствии с данным изобретением предпочтительно включает способствующее коагуляции вещество (иногда называемое в данном описании "первым полимерным материалом"). Наиболее предпочтительными являются полимерные материалы, включающие аминогруппу и, следовательно, являющиеся катионными по своей природе. Первый полимерный материал выбран с таким расчетом, чтобы он мог способствовать процессу коагуляции и флокуляции и, в частности, в сочетании с первичным коагулянтом, способствовать сцеплению частиц и агрегации нерастворимых в воде частиц в большие, нерастворимые в воде, агрегированные комплексы, известные как хлопья. Первый полимерный материал также способен адсорбировать или коагулировать масла, жиры и другие органические и неорганические вещества, а также секвестировать ионы тяжелых металлов.

Термин "аминогруппы" относится в данном описании к первичным, вторичным, третичным и четвертичным аминогруппам, таким как четвертичные аммониевые группы, однако указанный термин не относится к амидным группам. Указанная аминогруппа может представлять собой группу, которая соединяет мономерные звенья основы полимерного материала, либо может присутствовать в виде боковой группы полимерного материала, например в виде боковой аминогруппы полисахарида. Аминогруппа предпочтительно присутствует в виде боковой группы.

Полимерный материал предпочтительно является по существу нерастворимым в воде. Фраза "по существу нерастворимый в воде" в данном описании означает материал, содержащий, по меньшей мере, 10% в расчете на общую сухую массу присутствующего нерастворенного материала, количество которого определяют следующим способом:

1 г материала добавляют к 1 литру дистиллированной воды при рН, составляющем от 6,0 до 8,0, при 20°С и энергично перемешивают в течение 24 часов. Затем воду фильтруют через фильтр размером 3 микрометра и нерастворенный материал, собранный в результате фильтрации, сушат при 80°С до получения постоянной массы, обычно в течение от 24 до 48 часов. Затем определяют массу полученного нерастворенного материала и подсчитывают его процентное содержание в расчете на сухую массу конкретного нерастворенного материала.

Когда первый полимерный материал вступает во взаимодействие с водой, то его аминогруппа предпочтительно является, по меньшей мере, протонированной, обычно такая реакция протонирования происходит при рН, составляющем менее 9,0, предпочтительно от 3 до 8. Таким образом, первый полимерный материал предпочтительно является катионным, присутствуя в растворе воды при рН ниже 9. Альтернативно аминогруппа первого полимерного материала уже может быть в заряженном состоянии, например замещенном или протонированном состоянии. Аминогруппа первого полимерного материала может представлять собой катионную, четвертичную аммониевую группу.

Первый полимерный материал предпочтительно содержит полисахарид, включающий аминогруппу. Указанный материал может включать катионный крахмал, например полученный из картофельного крахмала катионный крахмал, воскообразный маисовый крахмал, кукурузный крахмал, пшеничный крахмал и рисовый крахмал. Более предпочтительно первый полимерный материал содержит полисахарид, включающий аминогруппу, непосредственно связанную со звеном основы сахарида мономера указанного полисахарида. Более предпочтительно первый полимерный материал содержит полимер глюкозамина, в котором все звенья основы сахарида мономера связаны линейной конформацией через бета-1-4-гликозидные связи. Более предпочтительно первый полимерный материал содержит модифицированный хитин, такой как хитозан, модифицированный хитозан либо их соли. Наиболее предпочтительно первый полимерный материал содержит хитозан или модифицированный хитозан. Первый полимерный материал может представлять собой примесь хитина, поэтому хитин является предпочтительным источником первого полимерного материала, применимого в соответствии с данным изобретением.

Хитозан, применимый в соответствии с данным изобретением, обычно получают из хитина ракообразных, таких как крабы, омары и креветки. В соответствии с данным изобретением может быть также использован хитозан, полученный из хитина грибков. Применимый в данном изобретении хитозан обычно присутствует в раковинах ракообразных и может быть экстрагирован любым известным в данной области способом, например в результате применения способов экстрагирования, описанных в US 3533940, US 3862122, US 3922260 и US 4195175.

Первый полимерный материал, применимый в соответствии с данным изобретением, обычно имеет степень модификации амина, составляющую, по меньшей мере, 0,1, более предпочтительно, по меньшей мере, 0,2, или предпочтительно, по меньшей мере, 0,3, или предпочтительно, по меньшей мере, 0,4, или предпочтительно, по меньшей мере, 0,5, или предпочтительно, по меньшей мере, 0,6, или предпочтительно, по меньшей мере, 0,7, или предпочтительно, по меньшей мере, 0,8, или предпочтительно, по меньшей мере, 0,9, или предпочтительно, по меньшей мере, 1,0. Данная степень модификации является показателем аминогрупп, присутствующих в полимерном материале, и определяется как количество аминогрупп, присутствующих в полимерном материале, на мономерное звено полимерного материала.

Первый полимерный материал предпочтительно имеет средневесовую молекулярную массу, составляющую, по меньшей мере, 10000, или предпочтительно, по меньшей мере, 25000, или предпочтительно, по меньшей мере, 50000, или предпочтительно, по меньшей мере, 75000, или предпочтительно, по меньшей мере, 100000.

Композиция в соответствии с данным изобретением предпочтительно включает (в расчете на массу) от 0,1%, или предпочтительно от 0,5%, или предпочтительно от 1%, или предпочтительно от 1,5%, или предпочтительно от 2%, или предпочтительно от 2,5%, и предпочтительно до 50%, или предпочтительно до 40%, или предпочтительно до 30%, или предпочтительно до 20%, или предпочтительно до 10%, или предпочтительно до 5%, или предпочтительно до 4% первого полимерного материала.

Мостиковый флокулянт

Композиция в соответствии с настоящим изобретением также включает мостиковый флокулянт (иногда называемый в данном описании вторым полимерным материалом). Второй полимерный материал предпочтительно по существу растворим в воде при используемых концентрациях и имеет средневесовую молекулярную массу, составляющую, по меньшей мере, около 100000, предпочтительно, по меньшей мере, около 2000000. Второй полимерный материал выбран с таким расчетом, чтобы он мог действовать как флокулянт и вызывать агрегацию нерастворимых в воде частиц в большие, нерастворимые в воде агрегированные комплексы, известные как хлопья. Полагают, что способность второго полимерного материала действовать в качестве флокулянта вызвана сочетанием его высокой молекулярной массы, структуры и растворимости в воде.

Второй полимерный материал обычно имеет более высокую молекулярную массу, чем первый полимерный материал, и предпочтительно не включает аминогруппу. Второй полимерный материал предпочтительно включает амидную группу. Более предпочтительно второй полимерный материал представляет собой полиакриламид. Второй полимерный материал предпочтительно не представляет собой катионный полиакриламид, он также предпочтительно не является катионным.

Второй полимерный материал, применимый в соответствии с данным изобретением, предпочтительно является неионным или анионным, предпочтительно анионным, более предпочтительно второй полимерный материал включает, по меньшей мере, 0,02, или предпочтительно, по меньшей мере, 0,05, или предпочтительно, по меньшей мере, 0,1 анионных групп на мономерное звено.

Второй полимерный материал, применимый в соответствии с данным изобретением, обычно представляет собой полиакриламид, особенно предпочтительными являются анионные или неионные полиакриламиды. Обычными анионными и неионными полиакриламидами, применимыми в данном изобретении, являются полиакриламиды из серии Magnafloc, выпускаемой Ciba. Из указанных полиакриламидов особенно предпочтительными являются полиакриамиды, известные под торговыми марками Magnafloc LT20, Magnafloc LT25, Magnafloc LT25S, Magnafloc LT26, Magnafloc LT28, Magnafloc 351 и Magnafloc 919.

Предпочтительно присутствие в данной композиции небольшого количества по существу растворимых в воде органических веществ. Указанное "небольшое количество по существу растворимых в воде веществ" может быть установлено следующим способом:

500 мг указанной композиции добавляют к 1 литру деионизированной воды, не содержащей определяемого количества по существу растворимых в воде органических веществ, получая раствор. Указанный раствор оставляют, изредка помешивая его, на 30 минут, а затем фильтруют через ватманскую бумагу GF/C, имеющую средний размер пор, составляющий 1,2 микрометра, получая очищенную воду. Определяют общее содержание органических веществ (ТОС) в указанной очищенной воде, применяя способ ISO (Международная организация по стандартизации) 8245:1999. Композицией, включающей "по существу небольшое количество растворимых в воде веществ", считают композицию, ТОС которой в указанной очищенной воде, определяемое данным способом, составляет менее 10 ч.млн., предпочтительно менее 7 ч.млн., более предпочтительно менее 4 ч.млн.

Также предпочтительно получение небольшого количества по существу растворимых в воде органических веществ при использовании данной композиции in vivo или в поверхностной воде модели. С этой целью 620 мг композиции добавляют к 1 литру воды in vivo или поверхностной воды модели, соответственно, и тест повторяют. ТОС воды после обработки предпочтительно составляет менее 10 ч.млн., более предпочтительно, менее 7 ч.млн., особенно предпочтительно менее 4 ч.млн.

Второй полимерный материал предпочтительно не включает полисахарид, а более предпочтительно указанный материал не включает карбоксиметилцеллюлозу или ее производные.

Средневесовая молекулярная масса второго полимерного материала предпочтительно составляет, по меньшей мере, 2500000 или предпочтительно, по меньшей мере, 3000000, или предпочтительно, по меньшей мере, 5000000, или предпочтительно, по меньшей мере, 7500000, или предпочтительно, по меньшей мере, 10000000, или предпочтительно, по меньшей мере, 15000000.

Композиция в соответствии с данным изобретением предпочтительно включает (в расчете на массу) от 0,1%, или предпочтительно от 0,2%, или предпочтительно от 0,5%, или предпочтительно от 1%, и предпочтительно до 30%, или предпочтительно до 20%, или предпочтительно до 10%, или предпочтительно до 5%, или предпочтительно до 3% второго полимерного материала.

Бактерицидный дезинфектант

Композиция в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно включает бактерицидный дезинфектант (иногда называемый в данном описании дезинфицирующим агентом). Дезинфицирующий агент может включать любое соединение, дезинфицирующее воду или подвергающее ее санитарной обработке. Дезинфицирующий агент может представлять собой неорганические вещества, такие как соли серебра, коллоидальное серебро, наносеребро, озон, диоксид хлора, хлор, гипохлорит натрия или хлорамин. Дезинфицирующий агент также может представлять собой органическое вещество, такое как соединение четвертичного аммония. Предпочтительные дезинфицирующие агенты включают неорганические дезинфектанты на основе хлора, в которых хлор находится в формальном состоянии окисления, не составляющем минус один, предпочтительно выше минус одного. Предпочтительные источники хлора включают гипохлориты (особенно гипохлорит кальция) и органические источники хлора, такие как изоцианураты. Другие предпочтительные дезинфицирующие агенты включают йод и его источники, такие как полииодидные смолы.

Как указано выше, дезинфицирующий агент предпочтительно применяют в контролируемом, замедленном, пролонгированном или медленно высвобождаемом виде. Способы обеспечения такого контролируемого, замедленного, пролонгированного или медленного высвобождения (в дальнейшем называемые в данном описании "способами, обеспечивающими замедленное высовобождение") могут включать нанесение покрытия на дезинфицирующий агент или его смешивание, например, с плохорастворимым в воде или гидрофобным материалом, либо нанесение покрытия достаточной толщины, кинетика растворения которого обеспечивает замедленное высвобождение. Плохорастворимые в воде или гидрофобные материалы включают воски, парафины, двуокиси кремния, цеолиты, глины, полимерные смолы, целлюлозы, поперечносшитые полимеры, нерастворимые соли, такие как карбонат кальция и т.д. Материал для покрытия может быть нанесен агломерацией, например, в смесителях с емкостью, роторным барабаном или вертикальном смесителе, либо струйным распылением. Иные способы обеспечения замедленного высвобождения включают механические средства для изменения физических свойств дезинфицирующего агента, например оборудование для прессования и грануляции, изменяющее распределение размера частиц дезинфицирующего агента и т.д.

Наиболее предпочтительным в соответствии с данным изобретением с точки зрения обеспечения оптимальной флокуляции и эффективности дезинфицирования в воде, загрязненной большим количеством органических примесей, является микроизмельченный дезинфицирующий агент, предпочтительно гипохлорит кальция, имеющий такое распределение размера частиц, при котором, по меньшей мере, около 50%, предпочтительно, по меньшей мере, около 75%, более предпочтительно, по меньшей мере, около 90% мас. задерживается на 210-мкм (Tyler 65 меш) сите, предпочтительно на 425-мкм (35 меш) сите, более предпочтительно на 600-мкм (28 меш) сите, еще более предпочтительно на 710-мкм (24 меш) и еще более предпочтительно на 850-мкм (20 меш) сите, особенно на 1000-мкм (16 меш) сите.

С целью сведения к минимуму случайных расхождений в готовой композиции для разовых доз при отборе образцов также предпочтительно, чтобы микроизмельченный дезинфицирующий агент имел такое распределение размеров частиц, при котором, по меньшей мере, около 50%, предпочтительно, по меньшей мере, около 75% мас. указанного агента, проходят через 2000-мкм фильтр (9 меш), более предпочтительно через 1400-мкм (12 меш) сито.

Композиция в соответствии с данным изобретением предпочтительно включает (в расчете на массу) от 0,01%, или предпочтительно от 0,1%, или предпочтительно от 0,2%, или предпочтительно от 0,5%, или предпочтительно от 0,7%, или предпочтительно от 1,0%, или предпочтительно от 1,2%, или предпочтительно от 1,5%, и предпочтительно до 20%, или предпочтительно до 10%, или предпочтительно до 5%, или предпочтительно до 4%, или предпочтительно до 2,5% дезинфицирующего агента.

Нерастворимый в воде силикат

Композиция в соответствии с данным изобретением предпочтительно включает нерастворимый в воде силикат, выбранный из глин, цеолитов и их смесей.

Наиболее предпочтительными силикатами, применимыми в данном изобретении, являются глины. Глина выполняет роль затравочной частицы, на которой могут агрегироваться нерастворимые в воде примеси, образуя хлопья. Присутствие глины в композиции повышает скорость образования хлопьев и обеспечивает образование больших хлопьев, чем при отсутствии глины в данной композиции. Глина также может играть роль агента, вызывающего набухание, и, если данная композиция имеет вид таблетки, то глина повышает скорость, с которой таблетка расщепляется после контакта с водой при ее проглатывании таким образом, что компоненты таблетки "расталкиваются в разные стороны" проглоченными частицами глины. Глина также способна выполнять роль дессиканта внутри таблетки. Глина также может выполнять роль катионообменного агента, удаляющего ионы металлов из воды, а еще глина способна удалять красители, тяжелые металлы и некоторые органические материалы из воды адсорбцией.

Глина предпочтительно представляет собой сукновальную глину, предпочтительно двухвосьмигранную сукновальную глину, такую как монтмориллонит, либо трехвосьмигранную сукновальную глину, такую как гекторит. Также предпочтительными являются глины, обнаруживаемые в залежах бентонитовой глины. Особенно предпочтительными глинами, применимыми в данном изобретении, являются глины лапонит, гекторит, монтмориллонит, нонтронит, сапонит, волконсит, сауконит, бейделлит, аллеварлит, иллит, галлуазит и аттапульгит. В композициях, содержащих гипохлорит кальция, необходимо строго контролировать содержание свободной влаги в глине с целью обеспечения приемлемой стабильности дезинфицирования. Содержание свободной влаги предпочтительно должно составлять менее приблизительно 4%, более предпочтительно менее приблизительно 3%, еще более предпочтительно менее приблизительно 2,5%, особенно менее приблизительно 1,5% мас. Содержание свободной влаги определяют на 2-г образце исследуемого материала в соответствии с вышеописанной методикой.

Наиболее предпочтительным в соответствии с данным изобретением является применение, с точки зрения обеспечения оптимальной стабильности дезинфекции, предварительно высушенных глин, способных в сухом виде впитывать или собирать влагу. Такие глины могут быть охарактеризованы с точки зрения их так называемой "водопоглощающей способности", определяемой в данном описании как равновесное процентное содержание по весу влаги, собранной небольшим образцом (например, массой 10 мг) высушенного материала из воздуха при 80% относительной влажности и 20°С и измеряемой при помощи динамических методов определения поглощения пара. Например, если 10 мг высушенной глины впитывают 2 мг влаги, то высушенная глина имеет водопоглощающую способность, равную 20%. В соответствии с данным изобретением предпочтительным является применение высушенных глин, имеющих водопоглощающую способность, составляющую, по меньшей мере, около 10%, предпочтительно, по меньшей мере, около 15%, более предпочтительно, по меньшей мере, около 18%.

Композиция в соответствии с данным изобретением предпочтительно включает (в расчете на массу) от 1%, или предпочтительно от 5%, или предпочтительно от 10%, или предпочтительно от 15%, или предпочтительно от 20%, или предпочтительно от 25%, предпочтительно до 80%, или предпочтительно до 50%, или предпочтительно до 35% глины.

Алюмосиликаты могут применяться в данном изобретении вместо глины или в дополнение к ней. Алюмосиликаты могут выполнять роль катионообменного агента для удаления ионов металлов из воды, а также могут выполнять роль затравочной частицы, способствуя образованию хлопьев, и дессиканта для повышения стабильности дезинфицирования. Предпочтительные алюмосиликаты, применимые в данном изобретении, включают цеолит А, цеолит X, цеолит Y, цеолит Р и цеолит бета. Содержание свободной влаги в алюмосиликате предпочтительно должно оставлять менее приблизительно 4%, более предпочтительно менее приблизительно 3%, еще более предпочтительно, менее приблизительно 2,5%, особенно менее приблизительно 1,5% мас.

Наиболее предпочтительно применимыми в данном изобретении с точки зрения обеспечения оптимальной стабильности дезинфицирования являются предварительно высушенные алюмосиликаты, способные в сухом виде впитывать или собирать влагу. Такие высушенные алюмосиликаты также могут быть охарактеризованы с точки зрения их так называемой "водопоглощающей способности" в соответствии в вышеприведенным описанием. В данном изобретении предпочтительным является применение высушенных алюмосиликатов, имеющих водопоглощающую способность, составляющую, по меньшей мере, около 10%, предпочтительно, по меньшей мере, около 15%, более предпочтительно, по меньшей мере, около 18%.

Композиция в соответствии с данным изобретением предпочтительно включает (в расчете на массу) от 1%, или предпочтительно от 5%, или предпочтительно от 10%, или предпочтительно от 15%, или предпочтительно от 20%, или предпочтительно от 25%, предпочтительно до 80%, или предпочтительно до 50%, или предпочтительно до 35% алюмосиликата.

Третий полимерный материал

Композиция в соответствии с данным изобретением может включать третий полимерный материал. Указанный третий полимерный материал не содержит аминогруппы и по существу не растворим в воде. Значение термина "по существу нерастворимый в воде" приведено выше в данном описании. Таким образом, третий полимерный материал отличается от первого или второго полимерного материала и не представляет собой ни первый, ни второй полимерный материал. Третий полимерный материал выбран с таким расчетом, что он способен выполнять функции затравочной частицы, улучшая образование хлопьев. Третий полимерный материал может быть использован вместо глины или цеолита либо в дополнение к ним. Содержание свободной влаги в третьем полимерном материале предпочтительно должно составлять менее приблизительно 4%, более предпочтительно менее приблизительно 3%, еще более предпочтительно менее приблизительно 2,5%, особенно менее приблизительно 1,5% мас.

Третий полимерный материал предпочтительно включает целлюлозу, более предпочтительно указанный материал представляет собой немодифицированную целлюлозу. Наиболее предпочтительно третий полимерный материал представляет собой порошковую целлюлозу.

Композиция в соответствии с данным изобретением предпочтительно включает (в расчете на массу) от 1%, или предпочтительно от 5%, или предпочтительно от 10%, или предпочтительно от 15%, или предпочтительно от 20%, или предпочтительно от 25%, предпочтительно до 80%, или предпочтительно до 50%, или предпочтительно до 35% третьего полимерного материала.

Щелочной агент

Композиция в соответствии с данным изобретением может включать щелочной агент. Щелочным агентом может быть любое соединение, проявляющее щелочность при контакте с водой. Щелочной агент, применимый в настоящем изобретении, не является полимерным материалом. Данная композиция предпочтительно включает такое количество щелочного агента, что когда данная композиция взаимодействует с водой, образуя раствор, то указанный раствор имеет рН, составляющий от 5 до 8, предпочтительно от 6 до 7.

Предпочтительные щелочные агенты выбраны из группы, включающей карбонат натрия, бикарбонат натрия, гидроксид натрия, оксид натрия, карбонат кальция, бикарбонат кальция, гидроксид кальция, оксид кальция, карбонат калия, бикарбонат калия, гидроксид калия, оксид калия и их сочетания.

В соответствии с настоящим изобретением предпочтительно применение конкретных щелочных агентов, являющихся источником карбоната при взаимодействии с водой. Если данная композиция включает источник кислоты, например неорганическую соль композиции в соответствии с настоящим изобретением, такую как сульфат железа, то указанный щелочной агент, представляющий собой источник карбоната, может вступать во взаимодействие с указанным источником кислоты в присутствии воды с получением газа. Такой процесс, вызывающий бурное выделение газа, повышает скорость диспергирования композиции, особенно если данная композиция имеет форму таблетки.

Наиболее предпочтительными в соответствии с данным изобретением, особенно в композициях, содержащих гипохлорит кальция в качестве дезинфицирующего агента, являются щелочи, которые также способны выполнять функции впитывающих влагу ингредиентов, особенно безводного карбоната натрия.

Композиция в соответствии с данным изобретением обычно включает (в расчете на массу) от 1 до 50%, предпочтительно от 10%, или предпочтительно от 15%, или предпочтительно от 20%, или предпочтительно от 25%, предпочтительно до 45%, или предпочтительно до 40%, или предпочтительно до 35% щелочного агента.

Композиция

Композиция в соответствии с данным изобретением предпочтительно имеет твердую, дозированную разовую форму, наиболее предпочтительно форму таблетки или порошка. Данную композицию предпочтительно упаковывают таким образом, чтобы она было защищена от воздействий окружающей среды, таких как влага. Данную композицию предпочтительно упаковывают в водонепроницаемый материал, такой как полипропилен или обычные ламинаты. Примером одного из таких ламинатов может служить ламинат, выпускаемый Akerlund & Raus и включающий слои бумаги с покрытием (снаружи), LDPE (полиэтилен низкой плотности), алюминиевую фольгу и внутренний слой Surlyn (сополимер этилена/метакрилата) - пищевая упаковка, одобренная FDA (Управление по контролю за качеством пищевых продуктов, медикаментов и косметических средств США).

Способ применения

Композиция в соответствии с данным изобретением может быть использована для очистки воды с применением способа, включающего следующие стадии: (а) взаимодействие данной композиции с водой с получением частично очищенной воды, включающей твердое вещество; и (b) удаление, по меньшей мере, части указанного твердого вещества из указанной частично очищенной воды: (i) фильтрацией; или (ii) декантацией; или (iii) седиментацией; или (iv) флотацией; или (v) их сочетанием, для получения очищенной воды.

Данная композиция может быть в виде таблетки или твердого порошка, добавляемого к воде, обычно для получения частично очищенной воды, включающей твердые вещества, такие как хлопья. Такие твердые вещества могут быть удалены или отделены от остальной части частично очищенной воды любым способом, как правило, фильтрацией, однако также могут быть использованы декантация, седиментация и флотация. Под фильтрацией подразумевается пропускание частично очищенной воды через фильтр. Фильтрация может быть осуществлена при помощи наливающих устройств, например путем пропускания указанной частично очищенной воды через фильтр с целью удаления, по меньшей мере, части твердых веществ из указанной частично очищенной воды. Фильтрация также может быть осуществлена при помощи устройств, создающих центростремительную силу, например всю частично очищенную воду наливают в фильтр и подвергают их совместному центрифугированию таким образом, чтобы частично очищенная вода проходила через указанный фильтр и чтобы, по меньшей мере, часть указанных твердых веществ отделялась от указанной частично очищенной воды. Фильтрация также может быть осуществлена при помощи поршневых устройств, например путем проталкивания или продвигания фильтра через указанную частично очищенную воду таким образом, чтобы отделить, по меньшей мере, часть указанных твердых веществ от указанной частично очищенной воды.

Обычно применяемые фильтры включают тканевые фильтры, нетканые и бумажные фильтры, а также полирующие фильтры, такие как фильтры, содержащие активированный уголь, стекловолокно, цеолит, ионообменные среды или их сочетания, для удаления остаточных примесей из воды, например органических веществ, ионов тяжелых металлов и остаточного дезинфектанта. Подходящие для применения фильтры могут быть импрегнированы серебром или другими биостатическими компонентами таким образом, чтобы на них не могли размножаться бактерии и чтобы их можно было использовать несколько раз, не загрязняя фильтруемую воду. В данном изобретении могут применяться и песочные фильтры, а также сочетание нескольких фильтров.

Предпочтительно от 10 мг, или предпочтительно от 50 мг, или предпочтительно от 75 мг, или предпочтительно от 100 мг, или предпочтительно от 150 мг, или предпочтительно от 200 мг, или предпочтительно от 250 мг, или предпочтительно от 300 мг, и предпочтительно до 2000 мг, или предпочтительно до 1000 мг, или предпочтительно до 750 мг композиции в соответствии с данным изобретением добавляют к 1 литру воды. Количество данной композиции, добавляемой к воде, зависит от загрязнения указанной воды. Например, для достаточного очищения не очень загрязненной воды требуется меньшее количество композиции по сравнению с количеством данной композиции, необходимым для очистки очень загрязненной воды.

ПРИМЕРЫ

Пример 1

Следующие композиции относятся к настоящему изобретению. Все процентные величины приведены в расчете на массу композиции (таблица 1).

Пример 2

500 мг композиций А-К из примера 1 добавляют в виде порошка или таблеток к 1 литру воды соответственно. Затем воду перемешивают или встряхивают в течение короткого периода времени. Воду отстаивают в течение 5 минут, после чего ее встряхивают или перемешивают еще в течение минуты, а затем отстаивают еще в течение 20 минут. В течение данного периода в воде образуются водонерастворимые хлопья. Затем воду пропускают через плотно связанный тканевой фильтр с целью удаления указанных водонерастворимых хлопьев, после чего оставшуюся часть воды собирают. Полученная оставшаяся часть воды представляет собой очищенную воду.

Пример 3

500 мг композиций А, С, D, F, G, I, J и К добавляют в виде порошка или таблеток к 1 литру воды соответственно. Затем воду перемешивают или встряхивают в течение короткого периода времени. Воду отстаивают в течение 10 минут, после чего ее встряхивают или перемешивают еще в течение минуты, а затем отстаивают еще в течение 20 минут. В течение данного периода в воде образуются водонерастворимые хлопья. Затем воду пропускают через плотно связанный тканевой фильтр с целью удаления указанных водонерастворимых хлопьев, после чего оставшуюся часть воды собирают. Затем к собранной воде добавляют 1 мг гипохлорита кальция и перемешивают или встряхивают ее в течение короткого периода времени. Полученная собранная вода представляет собой очищенную воду.

Пример 4

Следующие композиции также относятся к данному изобретению. Все процентные величины приведены в расчете на массу композиции (таблица 2).

Для получения вышеуказанных композиций к ним добавляют гипохлорит кальция в гранулированном виде, включающий частицы, средний размер которых составляет около 1212 мкм, при этом менее 25% мас. частиц имеют размер свыше 1400 мкм, менее 0,5% мас. частиц имеют размер свыше 2000 мкм и менее 3% мас. частиц имеют размер ниже 150 мкм. Содержание свободной влаги в композициях находится в пределах от 1 до 4%. Глины гекторит, монтмориллит и цеолит Х подвергают предварительной сушке до содержания свободной влаги, составляющего менее 1,5% мас., при этом их водопоглощающая способность превышает 18%. Композиции имеют t_max, составляющее, по меньшей мере, около 8 минут, и t₈₀, составляющее менее приблизительно 30 секунд. 6,2 г композиций L-V добавляют в виде порошка из полипропиленовых саше с разовыми дозами к 10 литрам воды. Затем воду перемешивают или встряхивают в течение короткого периода времени. Воду отстаивают в течение 5 минут, после чего ее встряхивают или перемешивают еще в течение минуты, а затем отстаивают еще в течение пяти минут, после чего полученную воду встряхивают или перемешивают еще в течение минуты, а затем отстаивают еще в течение 5 минут. В течение этого периода в воде образуются водонерастворимые хлопья. Затем жидкость фильтруют через ткань из хлопка или нетканый фильтр с целью удаления указанных водонерастворимых хлопьев, и фильтрат собирают. Затем фильтрат оставляют еще на 15 минут и получают очищенную воду.

1. Композиция для очистки и осветления загрязненной питьевой воды, включающая:

(i) первичный коагулянт, выбранный из группы, включающей растворимые в воде, многовалентные неорганические соли и их смеси;

(ii) мостиковый флокулянт, выбранный из группы, включающей растворимые и диспергируемые в воде анионные и неионные полимеры, имеющие средневесовую молекулярную массу, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 2000000, а также их смеси;

(iii) способствующее коагуляции вещество, выбранное из группы, включающей растворимые и диспергируемые в воде катионные полимеры, имеющие средневесовую молекулярную массу, составляющую менее приблизительно 1500000, а также их смеси;

(iv) бактерицидный дезинфектант;

(v) растворимую в воде щелочь;

(vi) нерастворимый в воде силикат, выбранный из глин, цеолитов, а также их смесей; где весовое отношение первичного коагулянта к мостиковому флокулянту составляет приблизительно 10:1-200:1, предпочтительно приблизительно 20:1-100:1, более предпочтительно приблизительно 25:1-75:1; весовое отношение первичного коагулянта к веществу, способствующему коагуляции, составляет приблизительно 8:1-100:1, предпочтительно приблизительно 12:1-30:1, более предпочтительно приблизительно 15:1-25:1; весовое отношение вещества, способствующего коагуляции, к мостиковому флокулянту составляет приблизительно 10:1-1:6, предпочтительно приблизительно 5:1-1:3, более предпочтительно приблизительно 3:1-1:1; весовое отношение первичного коагулянта к бактерицидному дезинфектанту составляет приблизительно 10:1-100:1, предпочтительно приблизительно 12:1-60:1, более предпочтительно приблизительно 15:1-40:1; весовое отношение первичного коагулянта к растворимой в воде щелочи составляет приблизительно 0,8:1-3:1, предпочтительно приблизительно 0,9:1-2,4:1, более предпочтительно приблизительно 1:1-2:1; весовое отношение первичного коагулянта к нерастворимому в воде силикату составляет приблизительно 0,3:1-5:1, предпочтительно приблизительно 0,7:1-2:1, более предпочтительно приблизительно 0,8:1-1,2:1.

2. Композиция по п.1, включающая приблизительно 10-99%, предпочтительно приблизительно 15-50%, более предпочтительно приблизительно 25-40 мас.% первичного коагулянта; приблизительно 0,1-10%, предпочтительно приблизительно 0,2-5%, более предпочтительно приблизительно 0,4-3 мас.% мостикового флокулянта; приблизительно 0,1-10%, предпочтительно приблизительно 0,5-5%, более предпочтительно приблизительно 1-4 мас.% способствующего коагуляции вещества.

3. Композиция по п.1 или 2, включающая приблизительно 0,2-10%, предпочтительно приблизительно 0,5-4%, более предпочтительно приблизительно 0,7-2,5 мас.% бактерицидного дезинфектанта; приблизительно 10-45%, предпочтительно приблизительно 15-40%, более предпочтительно приблизительно 18-35 мас.% растворимой в воде щелочи; приблизительно 10-80%, предпочтительно приблизительно 20-50%, более предпочтительно приблизительно 25-40 мас.% нерастворимого в воде силиката.

4. Композиция по любому из предыдущих пунктов в дозированной разовой форме для периодической очистки и осветления относительно небольших определенных объемов загрязненной питьевой воды.

5. Композиция по любому из предыдущих пунктов в дозированной разовой форме для обработки объема загрязненной питьевой воды в интервале, составляющем приблизительно 0,1-100, предпочтительно приблизительно 0,5-40, более предпочтительно приблизительно 5-20, особенно 8-13 л, при этом количество разовой дозы композиции составляет приблизительно 50-2000, предпочтительно 250-1000, более предпочтительно приблизительно 300-750 мг/л загрязненной питьевой воды.

6. Композиция по любому из предыдущих пунктов в дозированной разовой форме, включающая

(i) приблизительно 15-50%, предпочтительно приблизительно 25-40 мас.% первичного коагулянта;

(ii) приблизительно 0,5-5%, более предпочтительно приблизительно 0,7-3 мас.% мостикового флокулянта;

(iii) приблизительно 0,5-5%, более предпочтительно приблизительно 1-4 мас.% способствующего коагуляции вещества.

7. Композиция по любому из предыдущих пунктов, включающая первичный коагулянт, мостиковый флокулянт и способствующее коагуляции вещество в количестве, в расчете на массу загрязненной питьевой воды, составляющем приблизительно 50-500, предпочтительно приблизительно 75-300, более предпочтительно приблизительно 100-250 ч/млн. первичного коагулянта; приблизительно 1-15, предпочтительно приблизительно 2-10, более предпочтительно приблизительно 2,5-7,5 ч/млн. мостикового флокулянта; приблизительно 1-25, предпочтительно приблизительно 5-20, более предпочтительно приблизительно 8-12 ч/млн., способствующего коагуляции вещества.

8. Композиция по любому из предыдущих пунктов, в котором бактерицидный дезинфектант имеет контролируемое, замедленное, пролонгированное или медленное высвобождение, при этом композиция имеет t_max, соответствующее периоду достижения максимальной концентрации дезинфектанта после добавления к деионизированной воде при 20°С и составляющее, по меньшей мере, 1 мин, предпочтительно, по меньшей мере, 2 мин, более предпочтительно, по меньшей мере, 4 мин, особенно, по меньшей мере, 8 мин.

9. Композиция по любому из предыдущих пунктов, имеющая 80%-ную скорость флокуляции растворимых органических веществ (t₈₀), предпочтительно 90%-ную скорость флокуляции (t₉₀) растворимых органических веществ, установленную в соответствии с данным изобретением и составляющую менее 2 мин, предпочтительно менее 1 мин, более предпочтительно менее 30 с.

10. Композиция по любому из предыдущих пунктов, в которой способствующее коагуляции вещество представляет собой, по существу, нерастворимый в воде катионный полисахарид, предпочтительно хитозан.

11. Композиция по любому из предыдущих пунктов, в которой бактерицидный дезинфектант представляет собой дезинфектант на основе хлора, особенно гипохлорита кальция.

12. Композиция по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащая впитывающий влагу ингредиент, имеющий содержание свободной влаги, составляющее менее приблизительно 6%, предпочтительно менее приблизительно 4%, более предпочтительно менее приблизительно 2,5%, при этом указанный впитывающий влагу ингредиент предпочтительно имеет содержание свободной влаги, составляющее приблизительно менее 4%, более предпочтительно менее 3%, наиболее предпочтительно приблизительно менее 2,5%, особенно менее 1,5 мас.%, предпочтительно выбрано из предварительно высушенных глин и алюмосиликатов, безводного карбоната натрия, а также их смесей.

13. Композиция по любому из предыдущих пунктов, имеющая такие характеристики фильтрации, при которых, по меньшей мере, один литр поверхностной воды модели, обработанной 620 мг/л композиции, проходит через 1,2-мкм ватманский фильтр марки GF/C менее чем за 1 ч, предпочтительно менее чем за 45 мин, более предпочтительно менее чем за 30 мин, при температуре окружающей среды (20°С), при которых, по меньшей мере, 1 л, предпочтительно, по меньшей мере, 2 л, более предпочтительно, по меньшей мере, 3 л обработанной воды проходят через указанный фильтр, не засоряя его.

14. Композиция по любому из предыдущих пунктов, в которой конечная мутность, получаемая в результате применения данной композиции в поверхностной воде модели, составляет менее 5 NTU, предпочтительно менее 2 NTU, особенно менее 1 NTU, при этом мутность измеряют при помощи измерителя мутности Jenway 6035, ежедневно калибруемого против 5,0 стандарта NTU.

15. Способ очистки и осветления загрязненной питьевой воды, включающий взаимодействие загрязненной воды с

(i) первичным коагулянтом, выбранным из группы, включающей растворимые в воде, многовалентные неорганические соли и их смеси;

(ii) мостиковым флокулянтом, выбранным из группы, включающей растворимые и диспергируемые в воде анионные и неионные полимеры, имеющие средневесовую молекулярную массу, составляющую, по меньшей мере, приблизительно 2000000, а также их смеси;

(iii) способствующим коагуляции веществом, выбранным из группы, включающей растворимые и диспергируемые в воде катионные полимеры, имеющие средневесовую молекулярную массу, составляющую менее приблизительно 1500000, а также их смеси;

(iv) бактерицидным дезинфектантом;

(vi) растворимой в воде щелочью;

(vii) нерастворимым в воде силикатом, выбранном из глин, цеолитов, а также их смесей; где первичный коагулянт применяют в количестве, составляющем приблизительно 50-500, предпочтительно приблизительно 75-300, более предпочтительно приблизительно 100-250 ч/млн. от массы загрязненной питьевой воды; мостиковый флокулянт применяют в количестве, составляющем приблизительно 1-15, предпочтительно приблизительно 2-10, более предпочтительно приблизительно 2,5-7,5 ч/млн. от массы загрязненной питьевой воды; способствующее коагуляции вещество применяют в количестве, составляющем приблизительно 1-25, предпочтительно приблизительно 5-20, более предпочтительно приблизительно 8-12 ч/млн. от массы загрязненной питьевой воды; бактерицидный дезинфектант применяют в количестве, составляющем приблизительно 2-25, предпочтительно приблизительно 3-20, более предпочтительно приблизительно 4-15 ч/млн. от массы загрязненной питьевой воды.

16. Способ по п.15, включающий

(i) стадию коагуляции и флокуляции, на которой загрязненную питьевую воду подвергают смешиванию с коагулянтом, мостиковым флокулянтом и, при его использовании, веществом, способствующим коагуляции, таким образом, чтобы коагулировать и флокулировать примеси в воде в виде твердого вещества;

(ii) стадию дезинфекции, на которой питьевую воду подвергают бактерицидному взаимодействию с дезинфектантом во время или после завершения стадии коагуляции и флокуляции по существу;

(iii) стадию отделения, осуществляемую до или после стадии дезинфекции, на которой твердое вещество физически отделяют от питьевой воды.

17. Способ по любому из п.15 или 16 для очистки воды, загрязненной мышьяком и/или свинцом, в котором очищенная вода имеет концентрацию мышьяка, составляющую ниже 5 ч/млрд., предпочтительно, ниже 2 ч/млрд., и концентрацию свинца, составляющую ниже 15 ч/млрд., предпочтительно ниже 10 ч/млрд.

18. Способ по любому из пп.15-17 для очистки воды, загрязненной растворимыми органическими примесями, такими, как гуминовая кислота, в котором очищенная вода имеет общее содержание органических веществ ниже 10 ч/млн., предпочтительно ниже 7 ч/млн., более предпочтительно ниже 4 ч/млн., содержание тригалогенметана (ТНМ) ниже 100 ч/млрд., предпочтительно ниже 70 ч/млрд., более предпочтительно ниже 40 ч/млрд.

19. Способ по любому из пп.15-18 для очистки воды, загрязненной цистами, такими как Cryptospordium parvum, в котором концентрация цист снижается в количество раз, равное, по меньшей мере, приблизительно log 2, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно log 3, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно log 3,5.

20. Способ по любому из пп.15-19, в котором объем загрязненной питьевой воды, обрабатываемой в соответствии с данным способом, составляет приблизительно 0,1-100, предпочтительно приблизительно 0,5-20, более предпочтительно приблизительно 5-15, особенно приблизительно 8-12 л.

21. Способ по любому из пп.15-20, включающий стадию отделения с применением бумажного, нетканого или тканевого фильтрационного элемента, в котором отделение предпочтительно осуществляют на общей стадии фильтрации без замены фильтрационного элемента.