RU2288189C1 - Способ обеззараживания воды - Google Patents
Способ обеззараживания воды Download PDFInfo
- Publication number
- RU2288189C1 RU2288189C1 RU2005118039/15A RU2005118039A RU2288189C1 RU 2288189 C1 RU2288189 C1 RU 2288189C1 RU 2005118039/15 A RU2005118039/15 A RU 2005118039/15A RU 2005118039 A RU2005118039 A RU 2005118039A RU 2288189 C1 RU2288189 C1 RU 2288189C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- rutile
- paste
- cupric oxide
- catalyst
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 title abstract description 11
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims abstract description 6
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 claims description 12
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 4
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 abstract description 6
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 abstract description 6
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000004332 silver Substances 0.000 abstract description 6
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 2
- 229960004643 cupric oxide Drugs 0.000 abstract 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 abstract 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 7
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 6
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 5
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- 208000035143 Bacterial infection Diseases 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 208000022362 bacterial infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 239000003899 bactericide agent Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000008239 natural water Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004045 organic chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к комбинированным методам обработки питьевой воды с использованием химических реагентов и ультрафиолетового (УФ) излучения. Оно может быть использовано для обеззараживания питьевой воды в системах водоснабжения населенных пунктов, на кораблях, а также в мобильных установках, применяемых в чрезвычайных ситуациях. Способ обеззараживания включает обработку воды УФ-излучением, пероксидом водорода и катализатором, который получают смешением растертого в порошок природного минерала рутила с частицами оксида меди (II) при массовом соотношении рутил: оксид меди, равном (50-100):1, последующим добавлением бентонитовой глины в количестве 5-10 мас.% от массы смеси рутила и оксида меди, введением воды до получения пасты, ее подсушиванием при температуре (105-120°С) и формованием в виде таблеток. Способ обеспечивает упрощение и удешевление процесса получения катализатора за счет исключения дорогостоящего серебра и процесса его дробления, обеспечение возможности предотвращения вторичного бактериального заражения воды в течение длительного периода времени (не менее месяца). 1 табл.
Description
Изобретение относится к комбинированным методам обработки питьевой воды с использованием химических реагентов и ультрафиолетового (УФ) излучения. Оно может быть использовано для обеззараживания питьевой воды в системах водоснабжения населенных пунктов, на кораблях, а также в специальных мобильных установках, применяемых в чрезвычайных ситуациях.
Наиболее распространенным способом обеззараживания воды является ее хлорирование. В связи с тем, что большая часть хлора идет на реакции с различными органическими и неорганическими примесями, содержащимися в воде, для достижения собственно обеззараживающего эффекта требуются значительные количества этого реагента. При этом вода приобретает неприятный вкус и залах, повышается опасность ее негативного влияния на организм человека из-за появления в ней хлорорганических соединений. Тем не менее, полной стерилизации воды не происходит, т.к. в ней остаются единичные хлоррезистентные микроорганизмы. Кроме того, хлор не обладает длительным эффектом последействия, т.к. после падения его концентрации вода может подвергнуться вторичному бактериальному загрязнению.
В связи с указанными выше обстоятельствами актуальной задачей является полный отказ от хлорирования в пользу альтернативных методов обеззараживания или уменьшение концентрации хлора за счет его использования в комбинации с другими приемами обработки воды.
Что касается полного отказа от хлорирования, то известен, например, многостадийный способ очистки природных вод, включающий последовательно проводимые две стадии механической обработки, импульсное УФ-облучение сплошного спектра, обрат-ноосмотическое опреснение, пропускание через углеволокнистый сорбент и повторное импульсное УФ-облучение сплошного спектра (RU, 2033976, 1995). Недостатком этого метода является его сложность и высокая стоимость.
Наиболее близким аналогом предложенного изобретения является комплексный способ обеззараживания воды (патент RU 2213706, опубликован 10.10.2003 г.). Указанный способ состоит в последовательной обработке воды УФ-облучением длиной волны 200-400 нм, пероксидом водорода (50-100 мг/л) и гетерогенным катализатором. Последний получают путем смешения порошка природного минерала - рутила с размерами частиц не более 0,5 мм и металлического серебра с размером частиц не более 0,05 мм при их массовом соотношении, соответственно равном (700-1000):1. К смеси далее добавляют воду до образования пасты, которую подсушивают при 100-150°С и формуют, например, в виде таблеток. Предпочтительно, указанный катализатор вводят в количестве 0,5-1,5 мг/л.
В качестве недостатков указанной технологии можно отметить необходимость использования дорогостоящего серебра, его предварительного дробления, а также возможность хищений. Согласно известной технологии на приготовление 1 т контактной массы потребуется 0,7-1,0 кг металлического серебра.
Задачей предлагаемого изобретения являлось упрощение и удешевление процесса получения катализатора за счет исключения дорогостоящего серебра и процесса его дробления, обеспечение возможности предотвращения вторичного бактериального заражения воды в течение длительного времени (не менее месяца).
Способ обеззараживания воды, включающий ее обработку ультрафиолетовым излучением, пероксидом водорода и катализатором на основе рутила, отличается от наиболее близкого аналога тем, что катализатор получают смешением растертого в порошок природного минерала рутила с частицами оксида меди (II) при массовом соотношении рутил: оксид меди, равном (50-100):1, последующим добавлением бентонитовой глины в количестве 5-10 мас.% от массы смеси рутила и оксида меди, введением воды до получения пасты, ее подсушиванием при температуре (105-120°С) и формованием в виде таблеток.
Таким образом, нами предлагается вместо металлического серебра смешивать порошок рутила с порошком оксида меди (CuO), который, как показали наши исследования, обладает высокой бактерицидной активностью, обеспечивает обработанной им воде длительную (около месяца) антибактериальную устойчивость. Кроме того, оксид меди является катализатором разложения пероксида водорода, в процессе которого образуются сверхактивные в бактерицидном отношении радикалы ОН, ускоряющие уничтожение нежелательных микроорганизмов, которые, в свою очередь, по истечении относительно небольшого промежутка времени (исчисляемого минутами) превращаются в молекулы воды. Одновременное использование всех существенных признаков изобретения приводит к неаддитивному повышению эффективности обработки воды.
Технология получения катализатора на основе рутила и оксида меди состоит в следующем. Порошок рутила с размерами частиц не более 0,5 мм смешивают с порошком оксида меди CuO (размер частиц 0,2-0,5 мм) при заданном соотношении. К полученной смеси добавляют бентонитовую глину в качестве связующего и воду до консистенции пасты, далее ее подсушивают при 105-120°С и формуют. Предпочтительно, указанный катализатор вводят в количестве 1-1,5 г на 1 м3 обеззараживаемой воды.
Известно, что пероксид водорода является экологически чистым, относительно недорогим бактерицидным препаратом для обеззараживания питьевой воды, который не изменяет ее физико-химические характеристики.
Рутил - минерал, одна из кристаллических модификаций диоксида титана, иногда с примесью железа, тантала, ниобия. Твердость по минералогической шкале 6-6,5; плотность 4200-4300 кг/м3. Диоксид титана практически нерастворим в воде, поэтому использование катализатора в виде таблеток предотвращает попадание его частиц в питьевую воду. Кроме того, такие таблетки удобно хранить до использования в процессе обеззараживания. Метод их приготовления очень прост. Катализатор также способствует удалению избытка пероксида водорода после окончания процесса обеззараживания воды.
Ниже приведены примеры осуществления предложенного способа.
Пример 1.
Природную воду с концентрацией микроорганизмов, указанной в таблице, при температуре 20°С и рН 6,8 помещали в реактор и облучали импульсными ксеноновьми лампами сплошного спектра, преимущественно излучающие в диапазоне 200-400 нм при частоте импульсов 2 Гц, плотности потока 2 кВт/см2 и удельных энергозатратах 2 Дж/см3 воды. Затем в воду вводили пероксид водорода в количестве 50 мг/л. Полученную воду выдерживали в течение 0,2 часа, после чего в нее вводили таблетки катализатора на основе рутила и оксида меди в количестве 1 мг/л (1 г/м3). Таблетки предварительно готовили путем смешения порошка рутила (размер частиц 0,01-0,5 мм) с порошком оксида меди (чда) при массовом соотношении рутил: оксид меди, равном 50:1, последующего добавления бентонитовой глины в количестве 5 мас.% от массы вышеуказанной смеси и воды до получения пасты, ее подсушивания при температуре 105°С и формования на прессе в виде таблеток диаметром 15 мм и высотой 8 мм. После введения катализатора воду в реакторе выдерживали в течение 1 часа. Результаты испытаний представлены в таблице.
Пример 2.
Для испытаний использовали исходную воду, зараженную кишечной палочкой E.coli 1257 с концентрациями, указанными в таблице. Воду обрабатывали в соответствии с примером 1, за исключением того, что концентрация пероксида водорода составляла 100 мг/л, массовое соотношение рутил: оксид меди было равно 100:1, количество бентонитовой глины составляло 10 мас.% от массы смеси рутила и оксида меди, а температура подсушивания пасты - 120°С. Результаты испытаний представлены в таблице.
Как следует из результатов испытаний, представленных в таблице, предлагаемый способ вполне эффективен в бактерицидном отношении. При этом по истечении 1 часа контактирования катализатора с водой, содержащей пероксид водорода, следов последнего обнаружено не было. С целью изучения эффекта бактерицидного последействия поставили отдельный эксперимент. Обработанную воду (см. примеры 1 и 2, исходная концентрация E.coli 105 особей/л) выдерживали в течение 48 часов, а затем определяли их число. Указанные микроорганизмы обнаружены не были, что свидетельствовало о наличии эффекта последействия, обусловленного присутствием катализатора. Аналогичные анализы, проведенные в течение последующих 28 суток с интервалом 48 часов, дали те же результаты, т.е. эффект бактерицидного последействия (способность сопротивляться вторичному бактериальному загрязнению) сохранялся в течение месяца. Запах и неприятный вкус у воды отсутствовали, цвет не изменился.
Для сравнения проводили эксперименты по обработке воды (после воздействия УФ-излучения) только пероксидом водорода, только рутилом в виде порошка (без добавки оксида меди), а также только предлагаемым катализатором. В первом случае уже через двое суток в воде отмечено появление микроорганизмов E.coli, во втором - через 4 суток. Только в присутствии готовой формы катализатора обнаружился устойчивый обеззараживающий и консервирующий эффект.
Таким образом, предложенный способ обеззараживания воды может быть охарактеризован как эффективный и отличающийся относительной простотой и доступностью. Его можно использовать в случаях, когда велика опасность вторичного бактериального загрязнения воды.
| СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ ПЕРОКСИДОМ ВОДОРОДА И КАТАЛИЗАТОРОМ Таблица |
|||
| Вид микроорганизма | Исходное число микроорганизмов, особей/л | Конечная концентрация микроорганизмов, особей/л | |
| пример 1 | пример 2 | ||
| Кишечная палочка E.coli | 103 | 2 | не обнаружена |
| 104 | 3 | 2 | |
| 105 | 45 | 50 | |
Claims (1)
- Способ обеззараживания воды, включающий ее обработку ультрафиолетовыми излучением, пероксидом водорода и катализатором на основе рутила, отличающийся тем, что катализатор получают смешением растертого в порошок природного минерала рутила с частицами оксида меди (II) при массовом соотношении рутил: оксид меди (50-100):1, последующим добавлением бентонитовой глины в количестве 5-10% от массы смеси рутила и оксида меди, введением воды до получения пасты, ее подсушиванием при температуре 105-120°С и формованием в виде таблеток.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005118039/15A RU2288189C1 (ru) | 2005-06-14 | 2005-06-14 | Способ обеззараживания воды |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005118039/15A RU2288189C1 (ru) | 2005-06-14 | 2005-06-14 | Способ обеззараживания воды |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2288189C1 true RU2288189C1 (ru) | 2006-11-27 |
Family
ID=37664400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005118039/15A RU2288189C1 (ru) | 2005-06-14 | 2005-06-14 | Способ обеззараживания воды |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2288189C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140294989A1 (en) * | 2011-12-22 | 2014-10-02 | Showa Denko K.K. | Copper-and-titanium-containing composition and production method therefor |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997008101A1 (en) * | 1995-08-29 | 1997-03-06 | Korea Institute Of Science And Technology | Wastewater treatment by catalytic oxidation |
| RU2207982C2 (ru) * | 2001-07-05 | 2003-07-10 | Бахир Витольд Михайлович | Способ обработки воды |
| RU2213705C1 (ru) * | 2002-11-28 | 2003-10-10 | Ажгиревич Артем Иванович | Способ обеззараживания питьевой воды |
| RU2213706C1 (ru) * | 2002-11-28 | 2003-10-10 | Гутенев Владимир Владимирович | Комплексный способ обеззараживания воды |
| US20040048762A1 (en) * | 2000-09-13 | 2004-03-11 | Stewart Shawn Alan | Method of purifying or cleansing a body of liquid |
-
2005
- 2005-06-14 RU RU2005118039/15A patent/RU2288189C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997008101A1 (en) * | 1995-08-29 | 1997-03-06 | Korea Institute Of Science And Technology | Wastewater treatment by catalytic oxidation |
| US20040048762A1 (en) * | 2000-09-13 | 2004-03-11 | Stewart Shawn Alan | Method of purifying or cleansing a body of liquid |
| RU2207982C2 (ru) * | 2001-07-05 | 2003-07-10 | Бахир Витольд Михайлович | Способ обработки воды |
| RU2213705C1 (ru) * | 2002-11-28 | 2003-10-10 | Ажгиревич Артем Иванович | Способ обеззараживания питьевой воды |
| RU2213706C1 (ru) * | 2002-11-28 | 2003-10-10 | Гутенев Владимир Владимирович | Комплексный способ обеззараживания воды |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140294989A1 (en) * | 2011-12-22 | 2014-10-02 | Showa Denko K.K. | Copper-and-titanium-containing composition and production method therefor |
| EP2671640A4 (en) * | 2011-12-22 | 2014-10-08 | Showa Denko Kk | COPPER AND TITANIUM COMPOSITION AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| EP2727649A4 (en) * | 2011-12-22 | 2014-10-08 | Showa Denko Kk | COPPER AND TITANIUM COMPOSITION AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF |
| US9210939B2 (en) * | 2011-12-22 | 2015-12-15 | Showa Denko K.K. | Copper-and-titanium-containing composition and production method therefor |
| US9516881B2 (en) | 2011-12-22 | 2016-12-13 | Showa Denko K.K. | Copper-and-titanium-containing composition and production method therefor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2691072T3 (es) | Tratamiento del agua | |
| EP2475622A1 (de) | Kontinuierliche reinigung von mit wassertieren und/oder wasserpflanzen besetztem hälterungswasser | |
| DE19743903A1 (de) | Verwendung von metallierten und/oder unmetallierten polymergebundenen Porphyrinen | |
| CN113060879A (zh) | 基于紫外/二氧化氯去除水中氟喹诺酮类抗生素的方法 | |
| Mura et al. | Ferrates for water remediation | |
| RU2213707C1 (ru) | Способ обеззараживания воды | |
| RU2213705C1 (ru) | Способ обеззараживания питьевой воды | |
| RU2288189C1 (ru) | Способ обеззараживания воды | |
| RU2213706C1 (ru) | Комплексный способ обеззараживания воды | |
| Poblete-Chávez et al. | Treatment of seawater for rotifer culture uses applying adsorption and advanced oxidation processes | |
| KR100271032B1 (ko) | 폐수처리용 원적외선 방사 세라믹체의 제조방법 | |
| KR100476610B1 (ko) | 영양염류 제거용 상수 처리제 및 이의 사용방법 | |
| RU2288174C1 (ru) | Способ повышения бактерицидной активности пероксида водорода, применяемого для обеззараживания питьевой воды | |
| RU2188167C1 (ru) | Многостадийный способ обеззараживания питьевой воды | |
| RU2288177C1 (ru) | Способ обеззараживания воды с использованием пероксида водорода | |
| RU2288176C1 (ru) | Способ обеззараживания воды пероксидом водорода | |
| RU2188169C1 (ru) | Способ получения питьевой воды | |
| CN103936136B (zh) | 利用紫外光激发草酸氧化水体中三价砷的处理方法 | |
| KR20120138416A (ko) | 녹조 및 이취미 제거용 수처리제, 이의 제조방법 및 이의 사용방법 | |
| KR20040025985A (ko) | 세라믹 촉매 제조 및 그 이용방법에 관한 기술 | |
| Ghian et al. | Using of ozonation method for filtertion of mineral water | |
| KR100311636B1 (ko) | 오존처리에의한초정수제조방법 | |
| RU2288173C1 (ru) | Способ повышения бактерицидной активности пероксида водорода | |
| KR0178333B1 (ko) | 음용수용 정균 및 살균제와 이의 제조방법 | |
| RU2288186C1 (ru) | Способ гетерогенно-каталитического обеззараживания воды пероксидом водорода |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070615 |