способ получения бактериостатического сорбента для очистки питьевой воды

Формула изобретения

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

Описание изобретения к патенту

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

Готовят пропиточный раствор. Объем воды V_в, необходимый для приготовления раствора, рассчитывают по формуле

V_в= 2mV(см³),

где m - масса образца активного угля, г,

V - суммарный объем пор, см³/г.

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

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

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

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

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

Приводим пример осуществления предлагаемого способа.

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

В 520 см³ воды растворяют азотнокислое серебро (AgNO₃) в количестве 0,32 г из расчета содержания серебра в получаемом сорбенте 0,1% мас. Затем добавляют в этот раствор сульфат меди (CuSO₄5H₂O) в количестве 7,86 г из расчета содержания меди в получаемом сорбенте 1% мас. Полученным раствором заливают навеску активного угля и выдерживают в течение 30 мин при периодическом перемешивании.

Затем приливают небольшими порциями по 1520 см³ раствор NaOH с концентрацией 10%, доводя pH до значения 9,5 ед. После стабилизации pH пропиточный раствор сливают, а полученный сорбент заливают водой до прежнего уровня, перемешивают суспензию и после отстаивания сливают воду. Операцию отмывки сорбента водой повторяют до тех пор, пока содержание иона SO₄^2- в промывных водах не станет менее 500 мг/дм³.

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

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

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

Количество содержания серебра 0,01-0,1% и меди 0,8-1,0% в активном угле позволяет придать сорбенту стабильные бактериологические свойства и получить в обрабатываемой воде концентрацию серебра на уровне 0,310^-3 мг/дм³ и концентрацию меди 0,610^-3 мг/дм³ что отвечает требованиям ГОСТ-2874-82 "Вода питьевая".

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

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

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

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

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

В таблице 3 представлена зависимость показателя pH профильтрованной воды от сорбента, используемого для очистки воды

Из таблицы 3 следует, что показатель pH воды, профильтрованной через бактериостатический сорбент, немного ниже показателя pH исходной воды, в то время как pH воды, профильтрованной через известный сорбент "УАИ" - увеличивается.

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

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