Состав и способ обеззараживания и обезвреживания воды


 


Владельцы патента RU 2438991:

Ермилов Валерий Васильевич (RU)
Поляков Виктор Станиславович (RU)

Изобретения могут быть использованы для обеззараживания и обезвреживания питьевой воды в экстремальных условиях, в полевых условиях или при потреблении воды из поверхностных источников в населенных пунктах, не имеющих централизованных систем водоочистки и водоснабжения. Твердый состав включает хлорсодержащий дезинфектант - натриевую или калиевую соль дихлоризоциануровой кислоты (5-25 мас.ч.), хлорид щелочного металла (10-75 мас.ч.), добавки, усиливающие дезинфицирующее действие - соль щелочного металла уксусной или фосфорной кислоты или трихлоризоциануровую кислоту (1-30 мас.ч.), а также дехлорирующие добавки (4,5-50 мас.ч.), где в качестве дехлорирующих добавок используют цистеин и/или аскорбиновую кислоту, ее соли щелочных и щелочноземельных металлов, а также их смеси. Состав может быть изготовлен в форме единой дозированной упаковки или в форме бикомпонентной дозированной упаковки. В состав дополнительно вводят связующие вещества, диспергаторы, краситель, отдушку. Предложенный состав является недорогим, нетоксичным и обеспечивает высокую биоцидную эффективность, сокращение времени обеззараживания по сравнению с другими известными средствами, быструю и количественную нейтрализацию активного хлора, что в результате обработки позволяет получать обеззараженную, высококачественную питьевую воду. 2 н. и 11 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области дезинфекции воды, в том числе для обеззараживания и обезвреживания воды, предназначенной для обеспечения человека доброкачественной питьевой водой в экстремальных условиях, при индивидуальных или групповом использовании людьми, работающими в полевых условиях или потребляющими воду из поверхностных источников в населенных пунктах, не имеющих централизованных систем водоочистки и водоснабжения.

В настоящее время наиболее распространенный способ обеззараживания питьевой воды, принятый во всем мире, основан на использовании хлора и его соединений. Обычно в технологии водоподготовки питьевой воды для крупных городов используется жидкий хлор. Например, в 90-е годы в США более 98% питьевой воды подвергается хлорированию, в то время как озонированию - только 0,37% (US Environmental Protection Agency. 1991. Status Report on Development of Regulations for Disinfectants and Disinfection By-Products). Причина состоит в том, что хлорирование - наиболее эффективный метод обеззараживания питьевой воды, обладающий гораздо меньшим числом недостатков, чем, например, озонирование или облучение ультрафиолетом (Faust S.D., Aly О.М., “Chemistry of water treatment”, 2nd Edition, Lewis Publishers, L., NY, W.D.C., - 1998, - 582 p.; Water Quality & Treatment. A Handbook of Community Water Suppliers. American Water Works Association. Fifth Edition. Technical Editor Raumond D. Letterman. McGRAW-HILL, INC., 1999; Бахир В.M. Дезинфекция питьевой воды: проблемы и решения. «Питьевая вода», - 2003, - №1, - с.13-20). Достаточно широко для хлорирования питьевой воды используется гипохлорит натрия, а в странах экономически менее развитых - хлорная известь (Онищенко Г.Г. Эффективное обеззараживание воды - основа профилактики инфекционных заболеваний. «Водоснабжение и санитарная техника». 2005. №12, ч.1).

Для обеззараживания ограниченных объемов питьевой воды, индивидуальных и коллективных запасов разработаны многочисленные составы, основой которых являются также соединения, содержащие активный хлор (АХ).

Одной из групп соединений-поставщиков АХ являются гипохлориты щелочных и щелочноземельных металлов. Так, например, был предложен состав для обеззараживания воды на основе гипохлорита лития, который дополнительно содержит гидроксид натрия, а также хлориды щелочных металлов (RU 2192392).

Одним из наиболее важных существенных недостатков состава является необходимость использовать слишком высокие концентрации по АХ. Для инактивации вегетативных форм бактерий в течение 5-30 мин требуются концентрации по АХ от 25-100 мг/дм3. Для подавления споровых форм бактерий в течение 13 часов необходимы концентрации по АХ от 1000 до 3000 мг/дм3.

Намного более эффективными соединениями для обеззараживания воды являются хлорамины и хлорамиды, содержащие в своем составе группы >N-Cl; -N<. Наиболее яркими представителями этих соединений являются хлоризоцианураты. Имеются многочисленные примеры использования хлоризоциануратов, в частности натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты, в составах для дезинфекции воды (US Pat. 4536389; 5114647).

К таким составам относятся и многослойные хлорирующие таблетки на основе хлоризоциануратов, включающие также ингибитор растворения, водный смягчитель и ингибитор коррозии (US Pat. 6863830).

В России был предложен состав для обеззараживания и очистки воды на основе натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты, который дополнительно содержит полигидроксохлорид алюминия, хлорид натрия и бикарбонат натрия (RU 2106311). В примерах приведена только эффективность в отношении вируса полиомиелита. В одном случае в течение 55 мин инактивация происходит при 13 мг/дм3 АХ, в другом случае в течение 1 часа 30 минут инактивация протекает при концентрации по АХ 10,5 мг/дм3. К сожалению, нет примера по спороцидной активности препарата, но необходимые концентрации по АХ и время экспозиции, по всей вероятности, будут гораздо выше.

Не останавливаясь на недостатках последнего изобретения (многокомпонентность состава, сложность изготовления, узкий диапазон требований по температуре и pH, необходимость фильтрации), следует отметить главный недостаток всех ранее разработанных составов на основе АХ - высокое остаточное содержание активного хлора в уже обеззараженной воде.

Известно, что в различных странах разрешенная остаточная концентрация активного хлора в питьевой воде составляет до 0,5 мг/дм3. В России в соответствии с требованиями СанПиН 2.1.4.1074-01 к качеству воды хозяйственно-питьевого назначения допустимое содержание свободного остаточного хлора составляет 0,3-0,5 мг/дм3.

При концентрации АХ 2-3 мг/дм3 питьевая вода неприятна на вкус и не может быть использована для питья по органолептическим и вкусовым свойствам. Тем более не может быть использована для этих целей вода с остаточным содержанием АХ 5-10 мг/дм3 и выше из-за резкого вкуса и запаха хлора, его токсического воздействия на организм человека.

При проведении полного обеззараживания воды в зависимости от загрязнителя, т.е. групп и видов разнообразной патогенной микрофлоры, в том числе вирусов, требуется различная концентрация АХ и необходимое время для ее инактивации.

Так, например, для устойчивых видов бактерий и малоустойчивых вирусов требуются концентрации по АХ 2-4 мг/дм3 (для наиболее эффективных средств и составов). Аналогично, для уничтожения устойчивых вирусов, включая различные формы гепатитов и полиомиелита, а также риккетсий, требуется концентрация АХ 5-10 мг/дм3 и выше. Высокие концентрации АХ приводят не только к уничтожению патогенных микроорганизмов, но и к разрушению токсина ботулизма в воде, однако для этого необходима концентрация остаточного АХ 9,6-13,7 мг/ дм3. В случае заражения воды устойчивыми споровыми формами бактерий, включая споры сибирской язвы, требуется еще большая концентрация АХ, достигающая в отдельных случаях до 50-100 мг/дм3. Эти концентрации требуются при экспозиции 30-180 мин.

С другой стороны, при обработке природной воды, взятой из различных источников, следует учитывать, что в ее составе могут быть разнообразные вещества, изменяющие в довольно широких пределах показатель хлорпоглощаемости. При добавлении расчетных количеств состава для обеззараживания такой воды может происходить значительное снижение концентрации АХ и привести к неэффективности ее обработки.

В связи с этим необходимо проведение пробного хлорирования, т.е. экспериментального определения на образцах воды (речная, озерная, прудовая) необходимой дозы хлора для получения требуемой величины остаточного хлора, как это предписано при использовании некоторых средств для обработки индивидуальных запасов воды (Вестник Института промышленной безопасности, охраны труда и социального партнерства, 2005, №12).

В связи с этим выпускаются различные (по весу и содержанию действующего вещества) товарные формы, к которым прилагаются подробные методические указания по ориентировочному выбору требуемой концентрации по АХ и времени выдержки в зависимости от вида водоисточника и предполагаемой ее зараженности.

Все это очень усложняет процедуру обеззараживания, делает трудным выбор необходимой концентрации по АХ и не дает гарантий полного уничтожения патогенной микрофлоры.

Использование завышенных концентраций по АХ, гарантирующих полную дезинфекцию воды, весьма затруднительно из-за остаточного АХ, что делает воду опасной и непригодной для немедленного применения без дополнительной процедуры нейтрализации АХ.

И эта проблема не может быть решена при использовании способа, описанного в патенте (RU 2367617). В патенте предусмотрено введение в состав для очистки воды маскирующих агентов (ароматизаторов) из числа природных соединений, которые должны быть совместимы с хлором, устойчивыми к действию хлора, не должны приводить к разложению хлорсодержащего дезинфицирующего агента, включая хлор, и снижать практически его бактерицидной активности. Фактически речь идет о маскировании (вуалировании) или частичном уменьшении запаха и вкуса хлорированной воды. Это является главным недостатком приведенного способа. Маскирование или частичное снижение АХ не приводит к полному обезвреживанию воды, не делает ее безопасной для употребления. В качестве маскирующих агентов авторы приводят огромный перечень органических соединений природного происхождения, которые при взаимодействии с хлором, с хлорсодержащими дезинфектантами образуют крайне опасные для человека вещества, что отражено в многочисленных публикациях по обеззараживанию и очистке воды. Кроме того, в патенте используют маскирующие агенты, нанесенные на субстрат - глину, цеолит или их смеси - вещества заведомо не растворимые в воде. Дополнительно составы могут включать коагулянт, флокулянт, также не растворимые в воде. Это предопределяет, как указано в патенте, фильтрацию, декантирование, отстаивание, флотацию, коагуляцию для удаления твердых нерастворимых примесей в воде. И это очень усложняет технологию получения очищенной воды, что также является существенным недостатком и делает невозможным немедленное применение воды сразу же после ее обеззараживания.

Естественный процесс разрушения АХ в водных растворах протекает довольно медленно. Так, для разных рецептур на основе натриевой соли дихлоризоциануровой кислоты падение содержания АХ при температуре 20°C и исходной концентрации 10 мг/дм3 за 12-24 часа происходит всего лишь на 25-40%. Поэтому процесс отстаивания обработанной воды для улучшения ее потребительских свойств не эффективен.

Более быстрая нейтрализация АХ происходит при кипячении обработанной воды, но эта процедура требует дополнительных устройств для нагревания и затрат времени на ее проведение.

Для очистки воды от АХ было предложено использовать сорбенты, например активированный уголь (US Pat. 6706194).

Наиболее близкой к предлагаемому составу является композиция в форме единой дозированной упаковки для обеззараживания при одноразовой загрузке предварительно определенных объемов воды с последующим обезвреживанием образующегося избыточного активного хлора активированным углем (RU 2299862).

Несмотря на высокую эффективность приведенного в этом патенте состава средства, дающую возможность использования относительно невысоких концентраций по активному хлору для инактивации любых форм патогенной микрофлоры, включая споровые формы сибирской язвы, остаточные концентрации активного хлора после обеззараживания воды довольно высоки и требуют процесса нейтрализации АХ.

Однако используемый способ обезвреживания АХ обработкой активированным углем неудобен, так как протекает во времени и требует последующей фильтрации. При этом по-прежнему не всегда достигается полнота процесса дехлорирования.

Еще одним недостатком является невозможность использования воды сразу же после проведения обеззараживания.

Кроме того, процесс инактивации патогенной микрофлоры обусловлен прямой зависимостью между концентрацией АХ и временем необходимой экспозиции, гарантирующей полноту обеззараживания. Так как отсутствует эффективный способ дехлорирования, выбирают большее время экспозиции (обычно это 30 мин и более) при меньших концентрациях АХ.

Указанные существенные недостатки известных составов можно эффективно устранить за счет введения в состав для обеззараживания воды вещества или группы веществ, эффективно нейтрализующих АХ после гарантированного времени экспозиции, необходимого для полного уничтожения патогенной микрофлоры. Эти дехлорирующие добавки должны быть нетоксичными и при взаимодействии с АХ не должны образовывать опасных для здоровья человека и животных продуктов реакций.

Задачей изобретения является создание эффективного состава для обеззараживания воды от всех видов патогенной микрофлоры с широкой областью применения, в том числе для обеспечения человека доброкачественной питьевой водой в экстремальных условиях, в полевых условиях при потреблении воды из поверхностных источников, а также в населенных пунктах, не имеющих централизованных систем водоочистки и водоснабжения. Кроме того, в эту задачу включается разработка такого состава и способа обеззараживания и обезвреживания воды, которые позволяли бы после проведения полной дезинфекции в короткий срок количественно нейтрализовать АХ для исключения вредного воздействия на организм человека, для устранения неприятных вкуса и запаха, т.е. для улучшения потребительских качеств воды в случае ее использования как питьевой. Еще одной задачей являлась проработка в качестве дехлорирующих добавок веществ, разрешенных для применения человеком внутрь и образования в процессе нейтрализации АХ не токсичных, не вредных для организма человека веществ.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в получении состава, проявляющего требуемую активность против широкого спектра патогенной микрофлоры, включая споровые формы бактерий, в том числе споры сибирской язвы, с последующей быстрой автоматической или регулируемой нейтрализацией оставшегося АХ.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что состав для дезинфекции воды содержит в качестве дезинфицирующего агента вещество или группу веществ, содержащих в своем составе АХ и дополнительные вещества, которые могут усиливать дезинфицирующее действие, поддерживать благоприятный pH раствора, улучшать растворяемость. Другой группой веществ, входящих в состав для обеззараживания воды, являются дехлорирующие добавки для полной нейтрализации АХ.

Для решения поставленной задачи предложен следующий состав для обеззараживания и обезвреживания предварительно определенных объемов воды, который включает в качестве дезинфектанта - натриевую или калиевую соль дихлоризоциануровой кислоты, в качестве стабилизатора - хлорид щелочного металла, в качестве веществ, усиливающих дезинфицирующее действие и поддерживающих pH раствора, - соли уксусной или фосфорной кислоты или трихлоризоциануровую кислоту, в качестве дехлорирующих добавок - аминокислоту цистеин и/или аскорбиновую кислоту, ее соли щелочных и щелочноземельных металлов, а также их смеси при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

натриевая или калиевая соль
дихлоризоциануровой кислоты 5-25
хлорид щелочного металла 10-75
соль щелочного металла уксусной или
фосфорной кислоты или
трихлоризоциануровая кислота 1-30
дехлорирующие добавки 4,5-50

Кроме указанных выше предпочтительно используемых соединений в составе для обеззараживания и обезвреживания воды могут быть использованы любые другие известные соединения, относящиеся к указанным классам веществ.

Состав может быть изготовлен в виде порошка, гранул, капсул, таблеток. В случае использования состава в виде гранул и таблеток он дополнительно содержит связующие вещества, в качестве которых могут быть использованы стеарат магния, стеарат кальция, тальк, крахмал, карбоксиметилцеллюлоза, метилцеллюлоза, а также их смеси. Для ускорения растворения гранул и таблеток состав дополнительно содержит диспергаторы, в качестве которых используют карбонаты щелочных и щелочноземельных металлов, а также их смеси.

Высокая и стабильная биоцидная активность заявленного состава достигается введением дополнительно к основному действующему веществу - натриевой или калиевой соли дихлоризоциануровой кислоты, добавок в виде хлорида щелочного металла в сочетании с солями щелочного металла слабой кислоты (уксусной или фосфорной) или со слабой трихлоризоциануровой кислотой (ТХЦК), усиливающих общий дезинфицирующий эффект за счет синергизма.

Высокую эффективность по нейтрализации соединений, содержащих АХ после проведения полной дезинфекции, обеспечивает введение в заявленный состав дехлорирующих добавок - аминокислоты цистеина и/или аскорбиновой кислоты, ее соли щелочных и щелочноземельных металлов, а также их смеси.

Сочетание в составе дехлорирующих добавок предложенных веществ позволяет мгновенно и количественно нейтрализовать как связанный, так и свободный АХ с образованием в микроколичествах не токсичных, не вредных для организма человека веществ.

Используемые соединения безвредны для организма человека. Аскорбиновая кислота и ее производные известны как фармакопейное средство - витамин “С”. Цистеин является природной аминокислотой и входит в состав белков живых организмов. Цистеин зарегистрирован в качестве пищевой добавки Е 920. Использование этих соединений в качестве фармакопейных средств и добавок в пищевые продукты разрешено во всех развитых странах.

Также не токсичными и не вредными для организма человека являются продукты превращения дехлорирующих добавок после нейтрализации АХ. Как показали проведенные исследования, в результате обезвреживания АХ соединения аскорбиновой кислоты образуют абсолютно безвредные соединения дегидроаскорбиновой кислоты, а цистеин превращается в цистеиновую кислоту, повторяя метаболизм этих соединений в организме человека и животных. Нейтрализация АХ приводит к образованию неорганических солей хлора KCl и NaCl, используемых человеком в качестве пищевых добавок, без образования дополнительных хлорированных органических молекул.

Избыток аскорбиновой кислоты и ее солей предотвращает образование канцерогенных нитрозаминов из нитритов, которые могут находиться в обеззараживаемой воде.

Цистеин выполняет защитную функцию в организме, связывая токсичные ионы тяжелых металлов, соединения мышьяка, цианиды, ароматические углеводороды (Майстер А. Биохимия аминокислот, пер. с англ., М., 1961; Торчинский Ю.М. Сера в белках, М., 1977), которые также могут загрязнять воду.

Дехлорирующие добавки обладают взаимным синергическим эффектом и повышают эффективность нейтрализации, особенно связанного активного хлора. Кроме того, сочетание аскорбиновой кислоты, ее соединений и цистеина неожиданно явилось эффективным для увеличения срока их совместного хранения без потери активности по нейтрализации АХ, по сравнению с индивидуальными веществами, имеющими весьма ограниченные сроки хранения.

Применение предлагаемого состава позволяет исключить добавление в обработанную воду маскирующих добавок, ароматизаторов и прочих веществ, маскирующих неприятный запах и привкус хлорированной воды.

Дехлорирующие добавки с наполнителями могут входить в состав порошка, гранул, капсул, таблеток в сочетании с основным действующим веществом, содержащим в своем составе АХ, и дополнительными веществами, которые могут усиливать дезинфицирующее действие, образуя готовый состав в единой упаковке.

При вскрытии упаковки и переносе состава в воду дехлорирующие добавки переходят в раствор только по истечении времени необходимой экспозиции для гарантированного уничтожения всей патогенной микрофлоры, после чего в растворе создается необходимая концентрация дехлорирующих добавок, количественно нейтрализующих остаточные концентрации связанного и свободного АХ.

Дехлорирующие добавки в сочетании с наполнителями могут быть отдельным компонентом в виде порошка, гранул, капсул, таблеток в отдельной упаковке, входящей в бикомпонентное средство, в котором в другой отдельной упаковке в виде порошка, гранул, капсул, таблеток находятся соединения на основе АХ и полезные добавки.

Состав для обеззараживания и обезвреживания воды дополнительно может содержать вкусовые добавки и краситель.

В этом случае предполагается сначала применение одной упаковки, содержащей соединения на основе АХ с полезными добавками, и по истечении времени необходимой экспозиции для гарантированного уничтожения всей патогенной микрофлоры предполагается внесение в обрабатываемую воду дехлорирующих добавок из другой упаковки для полной нейтрализации АХ.

При необходимости продолжительного хранения обеззараженной воды внесение деактиватора из другой упаковки возможно перед непосредственным употреблением воды.

В силу высокой растворимости указанных веществ и быстродействия по нейтрализации АХ применение дехлорирующих добавок позволяет использовать воду сразу после экспозиции, необходимой для процесса обеззараживания. При этом не требуется никакой дополнительной очистки воды (сорбционной, фильтрационной и другими способами), а вода остается бесцветной и прозрачной с требуемыми органолептическими и вкусовыми свойствами.

В предлагаемом составе для обеззараживания и обезвреживания воды и способе его применения обеспечивается полная дезинфекция от всех видов патогенной микрофлоры, включая уничтожение споровых форм сибирской язвы, и исключаются неприятные вкусовые свойства обработанной воды. Это достигается тем, что после необходимого времени экспозиции от 1 до 30 мин с требуемой концентрацией АХ 2-50 мг/дм3 при температурах окружающей среды от 0 до 50°C в растворе создается необходимая концентрация дехлорирующих добавок, количественно обезвреживающих остаточные концентрации связанного и свободного АХ.

Таким образом, предлагаемый состав является биоцидом широкого спектра действия, обладающим бактерицидным (в т.ч. туберкулоцидным), вирулицидным (включая ВИЧ-инфекцию, гепатиты, полиомиелит), фунгицидным (в отношении дерматофитов, грибов рода Кандида) и спороцидным действием, включая споры сибирской язвы.

Сочетание в предлагаемом составе веществ на основе АХ и дехлорирующих добавок дает возможность применения повышенных концентраций АХ с упреждением возможной хлорпоглощаемости для гарантируемой обеззараживаемости воды, что резко увеличивает дезинфицирующую эффективность и заметно снижает необходимое время экспозиции, после чего излишек АХ количественно нейтрализуется.

Использование повышенных концентраций АХ позволяет также не зависеть от показателя хлорпоглощаемости обеззараживаемой воды и исключить процесс проведения пробного хлорирования.

Указанный состав за счет быстродействия по нейтрализации АХ позволяет использовать воду сразу после проведения процесса обработки.

Разработанный состав расширяет диапазон температур для обработки и позволяет проводить эффективное обеззараживание и обезвреживание воды при низких температурах.

Проведение быстрой нейтрализации АХ снимает коррозионное воздействие обрабатываемой воды на нестойкие металлы, расширяя круг возможных материалов для хранения воды.

Быстрая и количественная нейтрализация АХ ведет к существенному снижению токсикологической опасности и обеспечивает нормальные потребительские качества питьевой воды.

Следующие примеры иллюстрируют возможность использования предлагаемого состава и способа его применения для обеззараживания и обезвреживания предварительно определенных объемов воды с целью сделать ее пригодной для питья и приготовления пищи. Эти характерные примеры конкретных составов согласно предлагаемому изобретению ни в коей мере не ограничивают объем его правовой защиты.

Пример 1.

Вода в количестве 1 л, контаминированная биологической концентрацией вируса гепатита А, обрабатывалась при температуре 20°С таблетированным составом из единой упаковки, содержащим все ингредиенты средства, полученным с использованием стеарата кальция в качестве связующего вещества, карбоната калия как диспергатора и глюкозы в качестве наполнителя. Состав содержал 30 мг (25 м.ч.) дихлоризоцианурата натрия, 12 мг (10 м.ч.) хлорида калия, 1,2 мг (1 м.ч.) ТХЦК, 54 мг (45 м.ч.) аскорбиновой кислоты и 6 мг (5 м.ч.) цистеина. В течение 5 минут наступала 100% гибель вируса гепатита А, а в течение последующих 3 минут происходила полная нейтрализация АХ, что было подтверждено анализом. В результате полной обработки вода оставалась бесцветной, прозрачной и не имела запаха.

В примере 1 показана эффективность обеззараживания и обезвреживания зараженной воды разработанным составом средства, изготовленным в единой упаковке.

Пример 2.

Вода в количестве 1 л, специально инфицированная туберкулезной палочкой с концентрацией Mycobacterium В5 4,6·106 КОЕ·дм-3, обрабатывалась при температуре 20°C из упаковки №1 бикомпонентного средства таблетированным составом, полученным с использованием в качестве связующего стеарата магния и бикарбоната натрия в качестве диспергатора. Состав содержал 30 мг (25 м.ч.) дихлоризоцианурата натрия, 90 мг (75 м.ч.) хлорида калия и 36 мг (30 м.ч.) гидрофосфата калия. Время экспозиции составило 5 минут. Была зарегистрирована 100% гибель микроорганизмов.

Обеззараженная вода имела сильный запах хлора. Содержание остаточного количества АХ составило 10,3 мг/дм3. В обработанную воду вносили из упаковки №2 бикомпонентного средства таблетированный состав, содержащий 54 мг (45 м.ч.) аскорбата калия и 0,6 мг (0,5 м.ч.) цистеина, полученный с использованием в качестве связующего стеарата магния и бикарбоната натрия в качестве диспергатора. Через 5 секунд обработанная вода не имела запаха хлора, а анализ показал отсутствие АХ.

Пример 3.

Воду искусственно инфицировали вегетативными формами бактерий Е.coli до концентрации 3,7·108 КОЕ·дм-3. Пять образцов воды объемом 1 л каждый обрабатывали различными составами при температуре 20°C:

а) чистым дихлоризоциануратом натрия (NaДХЦК) в количестве 6 мг;

б) порошкообразной смесью 6 мг (2 м.ч.) NaДХЦК и 30 мг (10 м.ч.) хлорида калия;

в) порошкообразной смесью 6 мг (2 м.ч.) NaДХЦК и 3 мг (1 м.ч.) ТХЦК;

г) порошкообразной смесью 6 мг (2 м.ч.) NaДХЦК, 30 мг (10 м.ч.) хлорида калия и 3 мг (1 м.ч.) ТХЦК;

д) порошкообразной смесью 15 мг (5 м.ч.) NaДХЦК, 30 мг (10 м.ч.) хлорида калия и 3 мг (1 м.ч.) ТХЦК.

Проведенный анализ показал 100% гибель бактерий Е. coli при времени экспозиции:

а) 45 минут;

б) 35 минут;

в) 35 минут;

г) 25 минут;

д) 5 минут.

Остаточное содержание связанного и свободного АХ в образце г) составляло 4,1 мг/дм3, в образце д) составляло 10,7 мг/дм3. После добавления в каждый из указанных образцов порошкообразных смесей состава 12 мг (4 м.ч.) аскорбата натрия и 1,5 мг (0,5 м.ч.) цистеина через 5 секунд в обеих пробах АХ отсутствовал (качественный анализ). Вода в представленных образцах оставалась бесцветной, прозрачной, не имела осадка и запаха.

Данный пример показывает преимущество обеззараживающей активности предлагаемого состава за счет синергизма по сравнению с чистым действующим веществом (образец а)), другим сочетанием компонентов (образцы б), в)) и по сравнению с прототипом за счет использования более высоких концентраций основного действующего вещества в сочетании с добавками, усиливающими дезинфицирующий эффект, что существенно снижает необходимое время экспозиции. Введение в обеззараженный раствор дехлорирующих добавок (цистеина и аскорбата натрия) количественно и практически мгновенно нейтрализует остаточные концентрации АХ.

Пример 4.

Три образца воды объемом по 1 л каждый специально инфицировали бактериями золотистого стафилококка до концентрации St.aureus 2,1·107 КОЕ·дм-3. Все три образца обрабатывали одинаковым по составу гранулятом, содержащим 15 мг (5 м.ч.) дихлоризоцианурата натрия, 225 мг (75 м.ч.) хлорида калия и 90 мг (30 м.ч.) ацетата натрия, полученным с использованием карбоксиметилцеллюлозы в качестве связующего. Два образца обрабатывали при температуре 20°C, третий при температуре 1°C. Полная гибель бактерий наступала в первых двух образцах при времени экспозиции 3 мин, в третьем образце через 5 мин.

Остаточное содержание связанного и свободного АХ составляло 5,3 мг/дм3, 5,9 мг/дм3 и 7,1 мг/дм3 соответственно. После добавления в первый образец 13,5 мг (4,5 м.ч.) порошка аскорбата натрия нейтрализация АХ прошла в течение 4 минут. После добавления во второй образец 13,5 мг (4,5 м.ч.) порошка цистеина нейтрализация АХ прошла в течение 3 мин. Только после добавления в третий образец 12 мг (4 м.ч.) порошка аскорбата натрия и 1,5 мг (0,5 м.ч.) порошка цистеина через 5 секунд произошла полная нейтрализация АХ. Вода оставалась бесцветной, прозрачной, не имела запаха и привкуса хлора.

В этом примере показан синергический эффект взаимного влияния цистеина и аскорбата натрия на скорость нейтрализации АХ. Кроме того, показан положительный эффект применения повышенных концентраций основного действующего вещества в сочетании с полезными добавками на эффективное обеззараживание воды при низких температурах, сравнимое по времени экспозиции с обеззараживанием при комнатной температуре.

Пример 5.

Образец воды объемом 1 л инфицировали бактериями золотистого стафилококка до концентрации St.aureus 2,5·107 КОЕ·дм-3. Все три образца обрабатывали одинаковым по составу гранулятом, содержащим 15 мг (5 м.ч.) дихлоризоцианурата натрия, 225 мг (75 м.ч.) хлорида калия и 90 мг (30 м.ч.) ацетата натрия, полученным с использованием карбоксиметилцеллюлозы в качестве связующего. Полная гибель бактерий при температуре 20°C наступила в течение 3 мин.

Остаточное содержание связанного и свободного АХ составило 6,4 мг/дм3. После добавления в образец 12 мг (4 м.ч.) порошка аскорбата кальция и 1,5 мг (0,5 м.ч.) порошка цистеина через 5 секунд произошла полная нейтрализация АХ. Вода оставалась бесцветной, прозрачной, не имела запаха и привкуса хлора.

Пример 6.

Воду, отобранную из реки с показателем хлорпоглощаемости 6,1 мг/дм3 и искусственно зараженную грибами Candida albicans и Trichophyton gypseum, в количестве 1 л обрабатывали при температуре 4°C из упаковки №1 бикомпонентного средства гранулированной смесью 30 мг (2 м.ч.) дихлоризоцианурата натрия, 150 мг (10 м.ч.) хлорида калия и 450 мг (30 м.ч.) дегидрофосфата натрия, полученной при использовании в качестве связующего метилцеллюлозы. Через 7 мин наблюдалась 100% гибель грибов.

Остаточное содержание связанного и свободного АХ составляла 8,7 мг/дм3. Присутствие в воде хлора ощущалось органолептически. К обеззараженной воде при температуре 4°C добавляли из упаковки №2 бикомпонентного средства гранулированную смесь 75 мг (5 м.ч.) цистеина и 60 мг (4 м.ч.) аскорбиновой кислоты, полученную при использовании в качестве связующего метилцеллюлозы. Через 5 с в обработанной воде наблюдалось отсутствие АХ. Вода оставалась бесцветной, прозрачной и не имела запаха хлора.

В примере 6 также подтверждена эффективность обеззараживания и нейтрализации АХ предложенным составом при низких температурах.

Пример 7.

Воду, отобранную из пруда с показателем хлорпоглощаемости 8,2 мг/дм3 и искусственно инфицированную вирусом полиомиелита I типа, вакцинный штамм LSc 2ab, в количестве 1 л обрабатывали при температуре 20°C из упаковки №1 бикомпонентного средства капсулированным составом с использованием крахмала, как связующего вещества, включающим 30 мг (25 м.ч.) дихлоризоцианурата натрия, 90 мг (75 м.ч.) хлорида калия и 1,2 мг (1 м.ч.) ТХЦК. По истечении 5 мин наблюдалась 100% гибель вирусов.

Вода после обеззараживания содержала остаточный АХ в количестве 4,6 мг/дм3. После обработки ее из упаковки №2 бикомпонентного средства капсулированным составом 4,8 мг (4 м.ч.) аскорбата калия и 0,6 мг (0,5 м.ч.) цистеина, полученным с использованием крахмала, как связующего вещества, в течение 5 с происходила полная нейтрализация АХ. После указанной обработки вода оставалась бесцветной, прозрачной и не имела запаха.

В примерах 6 и 7 подтверждена высокая эффективность обеззараживания и обезвреживания разработанным составом образцов зараженной воды из природных источников при значительном превышении допустимых норм хлорпоглощаемости.

Пример 8.

Для исследования спороцидной активности 1 л воды инфицировался агаровой культурой В.anthracis (вакцинный штамм СТИ-1) с концентрацией микроорганизмов 4,0·106 КОЕ·дм-3 и обрабатывался при температуре 20°C готовым составом в капсулированном виде из единой упаковки, содержащим 90 мг (25 м.ч.) дихлоризоцианурата натрия, 36 мг (10 м.ч.) хлорида калия, 108 мг (30 м.ч.) ацетата калия, 18 мг (5 м.ч.) цистеина и 162 мг (45 м.ч.) смеси аскорбиновой кислоты и аскорбата натрия. Капсулированный состав был получен с использованием крахмала, содержал дополнительно в качестве наполнителя фруктозу, а также отдушку и краситель. По истечении 30 минут была зарегистрирована 100% гибель споровых форм микроорганизмов. Обеззараженная вода имела сильный запах хлора. Спустя 4 минуты произошло полное растворение остатков капсулы и прошла нейтрализация АХ. В обработанной воде полностью отсутствовал запах хлора, а анализ показал отсутствие АХ.

Пример 9.

Для проверки отсутствия коррозионных свойств у воды, обработанной предлагаемым составом, в два образца воды объемом 1 л при температуре 20°C вносили порошкообразные смеси 15 мг (5 м.ч.) NaДХЦК, 30 мг (10 м.ч.) хлорида калия и 3 мг (1 м.ч.) ТХЦК. После полного растворения вода в обоих образцах приобретала устойчивый запах хлора.

В один из образцов вносили порошкообразную смесь 6 мг (2 м.ч.) цистеина и 45 мг (15 м.ч.) аскорбиновой кислоты. В обезвреженной воде моментально исчезал запах, анализ показал отсутствие АХ. Вода представляла собой бесцветную прозрачную жидкость и при употреблении имела приятный вкус.

Вода из обоих образцов заливалась в стальные стаканы. В образце не обработанной дехлорирующими добавками воды в течение 1 часа на стенках появлялся коричневый налет. В образце воды, обработанной дехлорирующими добавками, через 3 суток экспозиции поверхность металла оставалась чистой.

Пример 10.

Для проверки увеличения срока хранения дехлорирующих добавок, представляющих собой смесь цистеина и аскорбиновой кислоты, по сравнению с хранением индивидуальных компонентов было проведено следующее исследование.

После выдержки в климатической камере с использованием метода ускоренного хранения 3 образцов:

а) 5 г аскорбиновой кислоты - порошок;

б) 5 г цистеина - порошок;

в) 5 г смеси порошков 10 м.ч. аскорбиновой кислоты и 1 м.ч. цистеина было показано, что образцы а) и б) теряли свою активность в отношении нейтрализации АХ в течение 1 года условного хранения, в то время как образец в) обладал активностью через 2 года условного хранения.

Приведенные примеры показывают высокую эффективность предложенного состава за счет совместного синергического действия входящих в него компонентов по всем группам патогенной микрофлоры, в том числе в отношении устойчивых форм вирусов и спор, включая споры сибирской язвы. Наличие в составе дехлорирующих добавок (цистеина и/или аскорбиновой кислоты, ее соли щелочных и щелочноземельных металлов, их смеси), быстро и количественно нейтрализующих остаточный АХ, позволяет использовать повышенные концентрации основного действующего вещества, что, в свою очередь, ведет к существенному снижению времени обеззараживания по сравнению с другими составами. Время экспозиции по вегетативным формам бактерий, грибов и вирусов составляет 5-7 минут, а по спорам сибирской язвы не более 30 минут. В результате обработки зараженной воды предлагаемым составом получают бесцветную прозрачную воду без запаха и посторонних привкусов, которую можно употреблять сразу после обработки. Вода приобретает требуемые потребительские свойства и не обладает коррозирующим действием.

1. Твердый состав для обеззараживания и обезвреживания воды, применяемый для обработки предварительно определенных объемов воды, включающий хлорсодержащий дезинфектант - натриевую или калиевую соль дихлоризоциануровой кислоты, хлорид щелочного металла, добавки, усиливающие дезинфицирующее действие - соль щелочного металла уксусной или фосфорной кислоты или трихлоризоциануровую кислоту, отличающийся тем, что состав дополнительно содержит дехлорирующие добавки - цистеин и/или аскорбиновую кислоту, ее соли щелочных и щелочноземельных металлов, а также их смеси при следующем содержании компонентов, мас.ч.:

натриевая или калиевая соль
дихлоризоциануровой кислоты 5-25
хлорид щелочного металла 10-75
соль щелочного металла уксусной или
фосфорной кислоты или
трихлоризоциануровая кислота 1-30
дехлорирующие добавки 4,5-50

2. Состав для обеззараживания и обезвреживания воды по п.1, отличающийся тем, что его используют в форме разовой дозированной упаковки.

3. Состав для обеззараживания и обезвреживания воды по п.1, отличающийся тем, что его изготавливают в форме единой дозированной упаковки.

4. Состав для обеззараживания и обезвреживания воды по п.1, отличающийся тем, что его изготавливают в форме бикомпонентной дозированной упаковки.

5. Состав для обеззараживания и обезвреживания воды по п.1, отличающийся тем, что состав представляет собой порошок, гранулы, капсулы, таблетки.

6. Состав для обеззараживания и обезвреживания воды по п.5, отличающийся тем, что состав в виде гранул и таблеток дополнительно содержит связующие вещества.

7. Состав для обеззараживания и обезвреживания воды по п.6, отличающийся тем, что в качестве связующих веществ могут быть использованы стеарат магния, стеарат кальция, крахмал, карбоксиметилцеллюлоза, метилцеллюлоза, а также их смеси.

8. Состав для обеззараживания и обезвреживания воды по п.6, отличающийся тем, что состав в виде таблеток дополнительно содержит диспергаторы для ускорения деструкции таблетки.

9. Состав для обеззараживания и обезвреживания воды по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит вкусовые добавки.

10. Состав для обеззараживания и обезвреживания воды по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит краситель.

11. Способ обеззараживания и обезвреживания воды, включающий в себя процессы дезинфекции и дехлорирования, отличающийся тем, что дезинфекцию и дехлорирование проводят твердым составом для обеззараживания и обезвреживания воды по п.1, при этом процесс дехлорирования протекает сразу после строго необходимого времени экспозиции обрабатываемой воды с указанным составом, при этом время экспозиции зависит от вида патогенной микрофлоры.

12. Способ обеззараживания и обезвреживания воды по п.11, отличающийся тем, что первоначальный процесс дезинфекции и последующий процесс дехлорирования протекают автоматически, при внесении состава для обеззараживания и обезвреживания воды из единой дозированной упаковки по п.3 в обрабатываемую воду.

13. Способ обеззараживания и обезвреживания воды по п.11, отличающийся тем, что первоначальный процесс дезинфекции и последующий процесс дехлорирования протекают последовательно при внесении соответствующих компонентов из бикомпонентной дозированной упаковки по п.4 вручную, после строго необходимого времени экспозиции процесса дезинфекции.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике обработки воды силовыми полями и может быть использовано для доочистки питьевой воды. .

Изобретение относится к высоковольтным технологиям обработки воды и может быть использовано для обработки воды с целью ее очистки, обеззараживания и получения анолита и католита.

Изобретение относится к высоковольтным технологиям обработки воды и может быть использовано для обработки воды с целью ее очистки, обеззараживания и получения анолита и католита.

Изобретение относится к техническим средствам для электрохимической активации воды. .
Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может найти применение в коксохимической, химической, нефтяной, машиностроительной и обрабатывающих отраслях промышленности.

Изобретение относится к способам очистки природных вод, а также к способам очистки промышленных сточных вод. .

Изобретение относится к области санитарной техники и может быть использовано при отведении, очистке сточных вод и утилизации осадков крупных населенных мест (мегаполисов).
Изобретение относится к способу регенерации сорбентов с помощью электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона и может быть использовано в химической отрасли, в сельском хозяйстве, машиностроении, в пищевой и нефтеперерабатывающей промышленности, там, где используют процесс сорбции.
Изобретение относится к способу регенерации сорбентов с помощью электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона и может быть использовано в химической отрасли, в сельском хозяйстве, машиностроении, в пищевой и нефтеперерабатывающей промышленности, там, где используют процесс сорбции.

Изобретение относится к технике обработки воды силовыми полями и может быть использовано для доочистки питьевой воды. .

Изобретение относится к высоковольтным технологиям обработки воды и может быть использовано для обработки воды с целью ее очистки, обеззараживания и получения анолита и католита.

Изобретение относится к высоковольтным технологиям обработки воды и может быть использовано для обработки воды с целью ее очистки, обеззараживания и получения анолита и католита.

Изобретение относится к техническим средствам для электрохимической активации воды. .
Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может найти применение в коксохимической, химической, нефтяной, машиностроительной и обрабатывающих отраслях промышленности.

Изобретение относится к способам очистки природных вод, а также к способам очистки промышленных сточных вод. .

Изобретение относится к области санитарной техники и может быть использовано при отведении, очистке сточных вод и утилизации осадков крупных населенных мест (мегаполисов).
Изобретение относится к способу регенерации сорбентов с помощью электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона и может быть использовано в химической отрасли, в сельском хозяйстве, машиностроении, в пищевой и нефтеперерабатывающей промышленности, там, где используют процесс сорбции.
Изобретение относится к способу регенерации сорбентов с помощью электромагнитного излучения сверхвысокочастотного диапазона и может быть использовано в химической отрасли, в сельском хозяйстве, машиностроении, в пищевой и нефтеперерабатывающей промышленности, там, где используют процесс сорбции.

Изобретение относится к технике обработки воды силовыми полями и может быть использовано для доочистки питьевой воды. .
Наверх