RU2826647C2 - Biocidal coated particles - Google Patents
Biocidal coated particles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2826647C2 RU2826647C2 RU2021123644A RU2021123644A RU2826647C2 RU 2826647 C2 RU2826647 C2 RU 2826647C2 RU 2021123644 A RU2021123644 A RU 2021123644A RU 2021123644 A RU2021123644 A RU 2021123644A RU 2826647 C2 RU2826647 C2 RU 2826647C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- polyamine
- polymer
- carrier material
- porous particles
- Prior art date
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 title description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims abstract description 25
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 claims abstract description 14
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 50
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 claims description 25
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 claims description 25
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 16
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 12
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 12
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 6
- 239000012609 strong anion exchange resin Substances 0.000 claims description 3
- 239000012610 weak anion exchange resin Substances 0.000 claims description 3
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 abstract description 11
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 2
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 39
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 39
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 39
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 25
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 25
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 18
- 239000000047 product Substances 0.000 description 16
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 13
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 13
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 12
- UWFRVQVNYNPBEF-UHFFFAOYSA-N 1-(2,4-dimethylphenyl)propan-1-one Chemical compound CCC(=O)C1=CC=C(C)C=C1C UWFRVQVNYNPBEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 10
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- SNGREZUHAYWORS-UHFFFAOYSA-N perfluorooctanoic acid Chemical compound OC(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F SNGREZUHAYWORS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 7
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 7
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 7
- BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N Epichlorohydrin Chemical compound ClCC1CO1 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N N-Heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002156 adsorbate Substances 0.000 description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 6
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 description 6
- AOBIOSPNXBMOAT-UHFFFAOYSA-N 2-[2-(oxiran-2-ylmethoxy)ethoxymethyl]oxirane Chemical compound C1OC1COCCOCC1CO1 AOBIOSPNXBMOAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 5
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 5
- NABHRPSATHTFNS-UHFFFAOYSA-N 2-(2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentoxymethyl)oxirane Chemical compound FC(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)COCC1CO1 NABHRPSATHTFNS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 241000589517 Pseudomonas aeruginosa Species 0.000 description 4
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 4
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 4
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 4
- 230000036541 health Effects 0.000 description 4
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 4
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 3
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 3
- DJHGAFSJWGLOIV-UHFFFAOYSA-K Arsenate3- Chemical class [O-][As]([O-])([O-])=O DJHGAFSJWGLOIV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 2
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000003385 bacteriostatic effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000000413 hydrolysate Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 2
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 2
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 2
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 208000024172 Cardiovascular disease Diseases 0.000 description 1
- 101000610640 Homo sapiens U4/U6 small nuclear ribonucleoprotein Prp3 Proteins 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010009736 Protein Hydrolysates Proteins 0.000 description 1
- 101001110823 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) 60S ribosomal protein L6-A Proteins 0.000 description 1
- 101000712176 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) 60S ribosomal protein L6-B Proteins 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004280 Sodium formate Substances 0.000 description 1
- 102100040374 U4/U6 small nuclear ribonucleoprotein Prp3 Human genes 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 1
- 229940000489 arsenate Drugs 0.000 description 1
- AQLMHYSWFMLWBS-UHFFFAOYSA-N arsenite(1-) Chemical compound O[As](O)[O-] AQLMHYSWFMLWBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008452 baby food Nutrition 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical class 0.000 description 1
- 125000002843 carboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 229920001688 coating polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011033 desalting Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 150000004675 formic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000008233 hard water Substances 0.000 description 1
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 229920000592 inorganic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 159000000003 magnesium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Natural products C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- YFSUTJLHUFNCNZ-UHFFFAOYSA-N perfluorooctane-1-sulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F YFSUTJLHUFNCNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002688 persistence Effects 0.000 description 1
- 229920001467 poly(styrenesulfonates) Polymers 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- QYHFIVBSNOWOCQ-UHFFFAOYSA-N selenic acid Chemical class O[Se](O)(=O)=O QYHFIVBSNOWOCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940082569 selenite Drugs 0.000 description 1
- MCAHWIHFGHIESP-UHFFFAOYSA-L selenite(2-) Chemical compound [O-][Se]([O-])=O MCAHWIHFGHIESP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000003346 selenoethers Chemical class 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- HLBBKKJFGFRGMU-UHFFFAOYSA-M sodium formate Chemical compound [Na+].[O-]C=O HLBBKKJFGFRGMU-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000019254 sodium formate Nutrition 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- HLFCZZKCHVSOAP-DAMYXMBDSA-M sodium;(5z)-5-(carbamoylhydrazinylidene)-1-methyl-6-oxo-2,3-dihydroindole-2-sulfonate Chemical compound [Na+].NC(=O)N/N=C/1C(=O)C=C2N(C)C(S([O-])(=O)=O)CC2=C\1 HLFCZZKCHVSOAP-DAMYXMBDSA-M 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 150000003871 sulfonates Chemical class 0.000 description 1
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 150000003460 sulfonic acids Chemical class 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000870 ultraviolet spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
- 238000013014 water-saving technology Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к получению абсорбирующих смол для удаления тяжелых металлов, анионов элементных или анионов элементарных кислот, а также конкретных микрозагрязняющих веществ и бактерий из водного раствора, при этом один из способов включает лишь внешнее покрытие коммерческих ионообменных смол или полное покрытие пористых полимерных частиц содержащим аминогруппу полимером и последующую модификацию полимера функционализирующими лигандами.The present invention relates to the production of absorbent resins for removing heavy metals, elemental anions or elemental acid anions, as well as specific micropollutants and bacteria from an aqueous solution, wherein one of the methods involves only an outer coating of commercial ion exchange resins or a complete coating of porous polymer particles with an amino group-containing polymer and subsequent modification of the polymer with functionalizing ligands.
Согласно отчетам Всемирного экономического форума (2015 год), водный кризис представляет собой первоочередную глобальную проблему, которая затронет все население планеты.According to the World Economic Forum (2015), the water crisis is a priority global issue that will affect the entire population of the planet.
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) и ЮНИСЕФ также подчеркивают, что 663 миллиона человек в мире в настоящее время не имеют доступа к чистой питьевой воде, а 2,4 миллиарда человек используют источники с ненадлежащим качеством воды (по состоянию на 2015 г.).The World Health Organization (WHO) and UNICEF also highlight that 663 million people worldwide currently lack access to clean drinking water, and 2.4 billion people use sources of poor water quality (as of 2015).
Общая ситуация имеет несколько причин, среди которых можно упомянуть непрерывный рост населения, сокращение водных ресурсов из-за изменения климата и глобального потепления, а также возрастающая площадь загрязнения источников воды промышленными отходами. Поэтому решающее значение состоит в повышении качества питьевой воды и уменьшении степени загрязнения воды.The overall situation has several causes, including the continuous population growth, the reduction of water resources due to climate change and global warming, and the increasing area of pollution of water sources by industrial waste. Therefore, it is crucial to improve the quality of drinking water and reduce the degree of water pollution.
Источники питьевой воды могут быть загрязнены различными загрязняющими веществами. К ним относятся химические вещества, бактерии, микрозагрязняющие вещества и тяжелые металлы. Эти загрязняющие вещества должны быть удалены из воды перед ее употреблением для сохранения здоровья.Drinking water sources can be contaminated with a variety of pollutants. These include chemicals, bacteria, micropollutants, and heavy metals. These pollutants must be removed from the water before consumption to maintain health.
Есть несколько возможных способов удаления загрязняющих веществ для получения безопасной и чистой питьевой воды. Самый распространенный способ - это механическая фильтрация, которую достигают с помощью различных технологий и способов. Крайне важно, чтобы загрязняющие вещества фильтровали с помощью фильтра, мембраны и т.п. с определенным размером пор, который меньше, чем размер частиц загрязняющего вещества.There are several possible ways to remove contaminants to obtain safe and clean drinking water. The most common way is mechanical filtration, which is achieved through various technologies and methods. It is essential that the contaminants are filtered through a filter, membrane, etc. with a certain pore size that is smaller than the particle size of the contaminant.
Обратный осмос является одним из таких способов фильтрации, при котором большую часть фильтруемой воды выбрасывают как отходы (около 90 %), имеющих высокие эксплуатационные расходы (например, потребление электроэнергии). В связи с истощением источников воды в современном мире важно разработать экономичные и водосберегающие технологии для фильтрации питьевой воды.Reverse osmosis is one such filtration method, in which most of the filtered water is discarded as waste (about 90%), having high operating costs (e.g. electricity consumption). Due to the depletion of water sources in the modern world, it is important to develop cost-effective and water-saving technologies for filtering drinking water.
Теперь очевидно, что ни одна из имеющихся на рынке технологий в одиночку не может охватить все области возможного спектра загрязняющих веществ. Это также относится к смолам, поставляемым компанией instrAction GmbH, которые, например, не могут удалить «хлор» из воды. В результате существует потребность в интеллектуальной и новой комбинации известных технологий очистки (например, использование активированного угля для удаления «хлора») с инновационными абсорбирующими смолами для удаления тяжелых металлов, анионов элементарных или анионов элементных кислот, микрозагрязняющих веществ и бактерий.It is now clear that no single technology on the market can cover all areas of the possible spectrum of pollutants. This also applies to the resins supplied by instrAction GmbH, which, for example, cannot remove "chlorine" from water. As a result, there is a need for an intelligent and new combination of known purification technologies (e.g. the use of activated carbon to remove "chlorine") with innovative adsorbent resins to remove heavy metals, elemental anions or elemental acid anions, micropollutants and bacteria.
При заданном профиле примесей и желаемых скоростях истощения смолы производительность в значительной степени определяется необходимым временем пребывания в слое абсорбирующей смолы. Например, в данном случае предпочтительны мелкие частицы, так как при этом пути диффузии загрязняющих веществ являются короткими, но с другой стороны, что нежелательно, увеличивается противодавление. Для более крупных частиц может потребоваться более крупный слой, а небольшие слои могут быть устойчиво заполнены крупными частицами с трудом; с другой стороны, очень вероятно, что для крупных частиц потребуется более длительное время пребывания из-за более длинных путей диффузии.For a given impurity profile and desired resin exhaustion rates, the performance is largely determined by the required residence time in the absorbent resin bed. For example, fine particles are preferred because they provide short diffusion paths for the contaminants, but on the other hand, undesirably, the back pressure increases. Larger particles may require a larger bed, and small beds may be difficult to stably fill with large particles; on the other hand, it is very likely that larger particles will require a longer residence time because of the longer diffusion paths.
По сравнению с конкурирующими технологиями, доступными на рынке, обратный осмос (RO) является наиболее широко используемым способом. Согласно исследованию рынка, проведенному в 2017 году компанией Grand View Research (Market Research Reports & Consulting), его рыночная доля составляет около 44 % в области очистки бытовой питьевой воды. Всего в 2016 году по всему миру было продано около 210 миллионов единиц.Compared to competing technologies available in the market, reverse osmosis (RO) is the most widely used method. According to a 2017 market study by Grand View Research (Market Research Reports & Consulting), it holds a market share of about 44% in the domestic drinking water purification field. In total, about 210 million units were sold worldwide in 2016.
Существенным недостатком модулей обратного осмоса является их очень низкая производительность. Только около 10-20% от доставляемой для очистки воды фактически очищают и поставляют заказчику. Еще одним недостатком является необходимость использования электричества для работы насоса, а также обеспечение качества очищенной воды: системы обратного осмоса производят чистую воду без необходимых солей, которые затем необходимо снова добавлять (например, кальций и магний).A significant disadvantage of reverse osmosis modules is their very low productivity. Only about 10-20% of the water delivered for purification is actually purified and delivered to the customer. Another disadvantage is the need for electricity to operate the pump, as well as ensuring the quality of the purified water: reverse osmosis systems produce clean water without the necessary salts that must then be added again (e.g. calcium and magnesium).
Недостаток, заключающийся в чрезвычайно высоком потреблении энергии, является общим и для процессов дистилляции. Более того, здесь, как и в случае с обратным осмосом, также удаляются полезные для здоровья элементы, в результате чего образуется дистиллированная вода, которая не подходит для длительного потребления, и в нее снова нужно добавлять на следующей стадии важные ингредиенты, такие как соли магния.The disadvantage of extremely high energy consumption is also common to distillation processes. Moreover, as with reverse osmosis, healthy elements are also removed, resulting in distilled water that is not suitable for long-term consumption and must be re-added with important ingredients such as magnesium salts in a subsequent step.
Машины для очистки воды, которые сочетают в себе несколько способов фильтрации в отдельных блоках/картриджах, требуют сложных трубопроводов с соответствующими клапанами или соединителями, которые, однако, подвержены сбоям и открывают возможность для утечек и т. д. Более того, соединители являются точками, в которых бактерии и т.д. имеют особенно хорошие возможности для роста из-за условий потока.Water purification machines that combine several filtration methods in separate units/cartridges require complex piping with appropriate valves or connectors, which are, however, prone to failure and open the possibility of leaks, etc. Moreover, connectors are points at which bacteria, etc. have particularly good opportunities to grow due to flow conditions.
Известным фильтрующим материалом, используемым на рынке, является, например, активированный уголь, который используют в качестве уплотненного слоя частиц в картриджах с линейным потоком или в виде прессованного полого цилиндра с радиальным потоком.A well-known filter material used on the market is, for example, activated carbon, which is used as a compacted layer of particles in linear flow cartridges or as a pressed hollow cylinder with radial flow.
Ионообменные смолы, которые также связывают тяжелые металлы, конкурируют с кальцием и магнием и поэтому являются ненадежными, или тяжелые металлы могут вымываться из смолы в небольшом объеме в концентрированной форме, незадолго до истощения полной емкости ионообменной смолы. В то же время состояние истощения достигается очень быстро, особенно при наличии жесткой воды. С этого момента больше не удаляются и тяжелые металлы. Скорее, ионы тяжелых металлов, уже иммобилизованные на ионообменной смоле, элюируются в сравнительно небольшом объеме, потому что они вытесняются избытком присутствующих щелочноземельных металлов. В то же время ионы натрия выделяются в воду ионообменной смолой: высокое содержание натрия в питьевой воде все более скептически рассматривают в связи с детским питанием и сердечно-сосудистыми заболеваниями. Помимо тяжелых металлов, вряд ли являются полезными в смысле здоровья потребление воды, содержащей анионы элементарных и анионы элементных кислот, такие как селениды, селенаты, арсениды и арсенаты.Ion exchange resins, which also bind heavy metals, compete with calcium and magnesium and are therefore unreliable, or heavy metals can be washed out of the resin in a small volume in concentrated form, shortly before the full capacity of the ion exchange resin is exhausted. At the same time, the state of exhaustion is reached very quickly, especially in the presence of hard water. From this point on, no more heavy metals are removed. Rather, the heavy metal ions already immobilized on the ion exchange resin are eluted in a comparatively small volume, because they are displaced by the excess of alkaline earth metals present. At the same time, sodium ions are released into the water by the ion exchange resin: high sodium content in drinking water is increasingly viewed skeptically in connection with baby food and cardiovascular diseases. In addition to heavy metals, drinking water containing elemental anions and elemental acid anions such as selenides, selenates, arsenides and arsenates is unlikely to be beneficial in terms of health.
Поэтому, исходя из вышесказанного, задача настоящего изобретения заключается в получении стабильных и недорогих абсорбирующих материалов для тяжелых металлов и анионов элементарных и анионы элементных кислот, которые надежно очищают воду с высоким выходом и в то же время удаляют бактерии.Therefore, based on the above, the object of the present invention is to obtain stable and inexpensive absorbent materials for heavy metals and elemental anions and elemental acid anions that reliably purify water with a high yield and at the same time remove bacteria.
Эту задачу решают путем обеспечения способа получения частиц с антибактериальным покрытием, который включает следующие стадии:This problem is solved by providing a method for producing particles with an antibacterial coating, which includes the following stages:
(а) обеспечение водной суспензии, содержащей полиамин, сшивающий агент и пористый органический или неорганический материал-носитель в форме частиц, при температуре ниже или равной 10°C в смесителе для покрытия неорганического материала-носителя полиамином;(a) providing an aqueous suspension comprising a polyamine, a crosslinking agent and a porous organic or inorganic carrier material in particulate form at a temperature below or equal to 10°C in a mixer for coating the inorganic carrier material with the polyamine;
(b) сшивание органического полимера в порах неорганического материала-носителя и одновременное удаление воды.(b) crosslinking of the organic polymer in the pores of the inorganic carrier material and simultaneous removal of water.
В рамках изобретения является предпочтительным, чтобы стадии а) и b) повторяли по меньшей мере один раз.In the context of the invention, it is preferred that steps a) and b) are repeated at least once.
Согласно предпочтительному варианту реализации способа сшивание проводят в реакторе с мешалкой.According to a preferred embodiment of the method, crosslinking is carried out in a reactor with a stirrer.
Полиамин предпочтительно используют в необессоленном состоянии.Polyamine is preferably used in a non-desalted state.
Полимерный органический носитель предпочтительно представляет собой полистирол.The polymeric organic carrier is preferably polystyrene.
Согласно дополнительному варианту реализации органический полимерный носитель представляет собой сильную или слабую анионообменную смолу, которая покрыта полимером только на ее внешней поверхности. Те органические полимеры, которые имеют группы сульфоновой кислоты, называют сильными анионообменными смолами. Слабые анионообменные смолы представляют собой полимеры, содержащие группы карбоновых кислот.According to an additional embodiment, the organic polymer carrier is a strong or weak anion exchange resin that is coated with a polymer only on its outer surface. Those organic polymers that have sulfonic acid groups are called strong anion exchange resins. Weak anion exchange resins are polymers containing carboxylic acid groups.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения органический полимер выбран из полистирола, полиметакрилата и полиакрилата.According to a further embodiment of the present invention, the organic polymer is selected from polystyrene, polymethacrylate and polyacrylate.
Полимер также может быть неорганическим полимером, выбранным из силикагеля и гидроксиапатита.The polymer may also be an inorganic polymer selected from silica gel and hydroxyapatite.
Кроме того, полиамин предпочтительно представляет собой поливиниламин.In addition, the polyamine is preferably polyvinylamine.
Еще одним объектом изобретения являются биоцидные пористые частицы, предпочтительно из сшитого полиамина, которые могут быть получены в соответствии со способом, описанным выше.Another object of the invention is biocidal porous particles, preferably made of cross-linked polyamine, which can be obtained according to the method described above.
Еще одним объектом изобретения являются пористые частицы, абсорбирующие тяжелые металлы, которые получают в соответствии со способом, описанным выше.Another object of the invention is porous particles that absorb heavy metals, which are obtained according to the method described above.
Еще одним объектом изобретения являются абсорбирующие пористые частицы, которые абсорбируют анионы элементарных или анионы элементных кислот, такие как селенит, селенат, арсенит и арсенат, причем данные частицы могут быть получены в соответствии со способом, описанным выше.Another object of the invention is to provide absorbent porous particles which absorb elemental anions or elemental acid anions such as selenite, selenate, arsenite and arsenate, said particles being obtainable according to the method described above.
Соединения 15 и 16 групп (ранее главных 5 и 6 групп) Периодической Таблицы, которые несут четыре атома кислорода, называют элементными кислотами или анионами элементных кислот, например, H3AsO4 или AsO4 3-, H3SeO4 или SeO4 3-.Compounds of groups 15 and 16 (formerly main groups 5 and 6) of the Periodic Table that carry four oxygen atoms are called elemental acids or elemental acid anions, for example, H 3 AsO 4 or AsO 4 3- , H 3 SeO 4 or SeO 4 3- .
Соединения 15 и 16 групп Периодической Таблицы, которые несут три атома кислорода, называются элементарными кислотами или анионами элементарных кислот, например, H3AsO3 или AsO3 3-, H3SeO3 или SeO3 3-.Compounds of groups 15 and 16 of the Periodic Table that carry three oxygen atoms are called elemental acids or elemental acid anions, for example, H 3 AsO 3 or AsO 3 3- , H 3 SeO 3 or SeO 3 3- .
Как и активированный уголь, ионообменные смолы также подвержены микробному загрязнению и образованию биопленок на своей поверхности. Таким образом, в конечном итоге, питьевая вода с низким уровнем микробного загрязнения может содержать больше бактерий после так называемой «очистки», чем до нее.Like activated carbon, ion exchange resins are also susceptible to microbial contamination and the formation of biofilms on their surfaces. Thus, drinking water with low levels of microbial contamination may ultimately contain more bacteria after so-called “purification” than before.
Поэтому задача заключается в обеспечении ионообменных смол, например, используемых при умягчении питьевой воды, с антибактериальной поверхностью без значительного снижения емкости ионообменных смол.The challenge therefore is to provide ion exchange resins, such as those used in drinking water softening, with an antibacterial surface without significantly reducing the capacity of the ion exchange resins.
В то же время потенциально токсичные микрозагрязняющие вещества все больше привлекают внимание общественности и экспертов.At the same time, potentially toxic micropollutants are increasingly attracting the attention of the public and experts.
Это, в частности, относится к перфторированным поверхностно-активным веществам (например, перфтороктановой кислоте, перфтороктансульфоновой кислоте), которые не поддаются или почти не поддаются биологическому разложению и поэтому имеют очень высокую стойкость («Sachstandsbericht ADONA und perfluorierte Substanzen» [«Assessment report ADONA and perfluorinated substances»], источник: Баварское государственное управление здравоохранения и безопасности пищевых продуктов).This applies in particular to perfluorinated surfactants (e.g. perfluorooctanoic acid, perfluorooctanesulfonic acid), which are not or only slightly biodegradable and therefore have a very high persistence (“Assessment report ADONA and perfluorinated substances”, source: Bavarian State Office for Health and Food Safety).
Существует ряд очень неэффективных и дорогостоящих способов удаления перфторированных поверхностно-активных веществ из питьевой воды, таких как, например, фильтрация через активированный уголь, который имеет очень низкую емкость для этого типа загрязняющих веществ, или использование мембран, которые, хотя и обеспечивают чистой питьевой водой, в то же время при этом образуются большие количества сточных вод, которые содержат перфторированные поверхностно-активные вещества в концентрированной форме. Более того, их нужно утилизировать (как правило, сжигать), затрачивая средства, иначе они снова попадут в сточные воды. Насколько нам известно, в настоящее время не существует селективного абсорбера с высокой емкостью для перфторированных поверхностно-активных веществ.There are a number of very inefficient and expensive ways to remove perfluorinated surfactants from drinking water, such as activated carbon filtration, which has a very low capacity for this type of pollutant, or the use of membranes, which, although providing clean drinking water, at the same time generate large quantities of wastewater containing perfluorinated surfactants in concentrated form. Moreover, they must be disposed of (usually incinerated), which costs money, otherwise they will end up in wastewater again. To our knowledge, there is currently no selective absorber with a high capacity for perfluorinated surfactants.
Поэтому задача заключается в том, чтобы модифицировать и развивать известные смолы таким образом, чтобы, помимо тяжелых металлов и бактерий, они также удаляли перфторированные поверхностно-активные вещества из питьевой воды.The challenge therefore is to modify and develop known resins so that, in addition to heavy metals and bacteria, they also remove perfluorinated surfactants from drinking water.
Известно, что смолы могут удалять тяжелые металлы (WO 2015EP01754, WO 2016EP78787) и бактерии (DE 102017007273.6) из питьевой воды. Как описано в указанных документах, аминополимер иммобилизируют на соответствующие носители и подвергают взаимодействию с бифункциональным сшивающим агентом с образованием стабильной трехмерной сети. Таким образом, данные смолы подходят как в качестве фильтров для тяжелых металлов на установках очистки питьевой воды, так и в качестве «контрольных фильтров» для удаления тяжелых металлов в конце каскада очистки ортогональными способами.It is known that the resins can remove heavy metals (WO 2015EP01754, WO 2016EP78787) and bacteria (DE 102017007273.6) from drinking water. As described in these documents, the amino polymer is immobilized on suitable carriers and reacted with a bifunctional crosslinking agent to form a stable three-dimensional network. These resins are therefore suitable both as filters for heavy metals in drinking water treatment plants and as "check filters" for the removal of heavy metals at the end of a purification cascade using orthogonal methods.
На первой стадии получения смолы получают необходимый покрывающий полимер, поливинилформамид, и гидролизуют его с помощью раствора гидроксида натрия с получением поливиниламина (PVAm). Затем реагенты и продукты разделяют путем трудоемкой и дорогостоящей тангенциальной фильтрации. Этот обессоленный раствор полимера теперь можно использовать на второй стадии для покрытия материала-носителя.In the first step of resin production, the required coating polymer, polyvinylformamide, is obtained and hydrolyzed with sodium hydroxide solution to produce polyvinylamine (PVAm). The reactants and products are then separated by labor-intensive and expensive tangential filtration. This desalted polymer solution can now be used in the second step to coat the carrier material.
Задача, вытекающая из экологических проблем (сокращение потребления энергии и количества сточных вод) и требований рынка к системам очистки питьевой воды, заключается в том, чтобы упростить способы получения, сделать их более дешевыми и ресурсосберегающими.The challenge arising from environmental concerns (reducing energy consumption and wastewater) and market demands for drinking water treatment systems is to simplify production methods, make them cheaper and more resource-efficient.
До сих пор было известно только то, что так называемые частицы MetCap® могут успешно удалять бактерии из растворов (DE 102017007273.6), которые либо основаны на силикагеле, либо обходятся без носителей. Получение и определение активности раскрыто в DE 102017007273.6. В этих документах описано покрытие частиц силикагеля (в качестве матрицы) необессоленным полимером и последующее растворение неорганического носителя, а также их антибактериальная активность.Until now, it was only known that so-called MetCap® particles can successfully remove bacteria from solutions (DE 102017007273.6), which are either based on silica gel or do without carriers. The preparation and determination of the activity is disclosed in DE 102017007273.6. These documents describe the coating of silica gel particles (as a matrix) with a non-desalted polymer and the subsequent dissolution of an inorganic carrier, as well as their antibacterial activity.
До сих пор не было известно о соответствующей активности частиц на основе органического носителя, например, полистирола. Эту активность неожиданно обнаружили на смоле на основе полистирола, полученной в соответствии с новым способом. Это наблюдение является неожиданным, потому что полистиролы обычно имеют тенденцию к выраженному образованию биопленок и, конечно же, не удаляют бактерии. Очевидно, новое покрытие гарантирует, что бактерии не будут расти на поверхности полистирола, а скорее будут связаны из матрицы, в данном случае из питьевой воды.Until now, no corresponding activity of particles based on an organic carrier, such as polystyrene, was known. This activity was unexpectedly found on a polystyrene-based resin obtained according to the new method. This observation is unexpected because polystyrenes usually tend to form pronounced biofilms and, of course, do not remove bacteria. Apparently, the new coating ensures that bacteria do not grow on the polystyrene surface, but rather are bound from the matrix, in this case from drinking water.
По указанным причинам возникает ряд задач, заключающийся в разработке и дальнейшем развитии известных смол, для выполнения следующих целей:For the above reasons, a number of tasks arise, consisting of the development and further development of known resins, to achieve the following goals:
упрощение существующего способа получения смол instrAction MetCap и BacCap, сокращение потока отходов, расширение ассортимента продукции за счет комбинирования свойств ионообменных смол с уже известными свойствами связывания металлов или бактерий, а также получение абсорбирующих смол для связывания перфторированных поверхностно-активных веществ, которые представляют растущую проблему при очистке питьевой воды. Кроме того, расширение ассортимента продукции за счет органических носителей, например, полистирола было бы большим преимуществом, поскольку их можно недорого получить с различными характеристиками в отношении размера частиц и размера пор. Полистиролы обладают хорошими механическими свойствами для применения и хорошо зарекомендовали себя на рынке.Simplification of the existing process for producing instrAction MetCap and BacCap resins, reduction of the waste stream, expansion of the product range by combining the properties of ion exchange resins with the already known metal or bacteria binding properties, and the production of absorbent resins for binding perfluorinated surfactants, which are an increasing problem in drinking water treatment. In addition, expansion of the product range by organic carriers, such as polystyrene, would be a major advantage, since they can be produced inexpensively with different characteristics with respect to particle size and pore size. Polystyrenes have good mechanical properties for the application and are well established in the market.
Упрощение способа получения с использованием смол на основе полистирола достигают за счет отказа от обессоливания гидролизата полимера, а также за счет дополнительных изменений в способе, которые относятся, в частности, к добавлению и сушке полимеров-носителей для образования раствора полимера.The simplification of the production method using polystyrene-based resins is achieved by eliminating the desalination of the polymer hydrolysate, as well as by additional changes in the method, which relate, in particular, to the addition and drying of carrier polymers to form a polymer solution.
Неожиданно оказалось возможным получить смолы MetCap® и BacCap® без предварительного обессоливания раствора полимера путем иммобилизации на пористые частицы полистирола. Это тем более неожиданно, потому что в более ранних исследованиях было обнаружено, что скорость осаждения или иммобилизации полимера на пористый носитель явно зависит от содержания соли в гидролизате полимера.It was unexpectedly possible to obtain MetCap® and BacCap® resins without prior desalination of the polymer solution by immobilization on porous polystyrene particles. This is all the more unexpected because earlier studies had found that the rate of polymer deposition or immobilization on a porous support was clearly dependent on the salt content of the polymer hydrolysate.
Путем регулирования способа нанесения покрытия (например, многократное нанесение покрытия, сушка в лемеховом смесителе Лёдига, внедрение новых стратегий промывки) можно обойтись без сложной и дорогостоящей стадии обессоливания гидролизата полимера, без необходимости ограничения эффективности продуктов.By adjusting the coating application method (e.g. multiple coatings, drying in a Loedig mixer, implementation of new washing strategies), the complex and expensive step of desalting the polymer hydrolysate can be avoided, without the need to limit the efficiency of the products.
Подводя итог, можно сказать, что при изменении способа получения, в частности, при отказе от обессоливания посредством мембранной фильтрации и применении органических материалов-носителей достигают существенного преимущества.To sum up, it can be said that by changing the production method, in particular by abandoning desalination by membrane filtration and using organic carrier materials, significant advantages are achieved.
Теперь содержание полимера определяется величиной партии во время полимеризации. К удивлению авторов, покрытие и предварительное сшивание диглицидиловым эфиром этиленгликоля в вакуумной лопаточной сушилке Лёдига происходит точно так же, как и с раствором полимера PVAm, который не содержит солей. Затем содержащиеся соли частично растворяют во время получения суспензии для последующего сшивания. После того как силикагель носителя был переведен в раствор с помощью раствора гидроксида натрия, все соли (силикаты, формиаты, хлориды и т. д.) вымывают из сшитого чистого органического материала подложки.The polymer content is now determined by the batch size during polymerization. To the authors' surprise, coating and pre-crosslinking with ethylene glycol diglycidyl ether in a Lodig vacuum paddle dryer occurs in exactly the same way as with a PVAm polymer solution that does not contain salts. The contained salts are then partially dissolved during the preparation of a suspension for subsequent crosslinking. After the silica gel carrier has been brought into solution with a sodium hydroxide solution, all salts (silicates, formates, chlorides, etc.) are washed out of the crosslinked pure organic support material.
Полученный таким образом материал BacCap® T или MetCap® T имеет те же свойства, что и абсорбирующие смолы, которые были получены в соответствии со способом с обессоленным полимером PVA. Это первое улучшение способа, которое оказалось неожиданным, потому что на сегодняшний день существует общепринятое предположение, которое также было подтверждено литературными данными, заключающееся в том, что потребность в объеме для высококонцентрированных солей в растворе полимера будет препятствовать эффективному и полному заполнению частиц полимером исключительно за счет их потребности в пространстве.The BacCap® T or MetCap® T material obtained in this way has the same properties as the absorbent resins which were obtained according to the method with desalted PVA polymer. This is the first improvement of the method, which was unexpected, because to date there is a generally accepted assumption, which was also confirmed by literature data, that the volume requirement for highly concentrated salts in the polymer solution would prevent an efficient and complete filling of the particles with polymer solely due to their space requirement.
Второй способ относится к покрытию промышленных сильных или слабых ионообменных смол антибактериальной полимерной пленкой PVA.The second method refers to coating industrial strong or weak ion exchange resins with antibacterial PVA polymer film.
Коммерческие ионообменные смолы, в частности, используемые в данном документе катиониты, как правило, имеют кислотные группы, ковалентно связанные с полимерным носителем (например, полистиролом, акрилатами и т. д.). Кислотные группы представляют собой карбоновые кислоты или карбоксилаты в случае слабых ионообменных смол, или сульфоновые кислоты или сульфонаты в случае сильных ионообменных смол. Оба типа используют для умягчения питьевой воды.Commercial ion exchange resins, particularly the cation exchangers used herein, typically have acid groups covalently bonded to a polymeric carrier (e.g., polystyrene, acrylates, etc.). The acid groups are carboxylic acids or carboxylates in the case of weak ion exchange resins, or sulfonic acids or sulfonates in the case of strong ion exchange resins. Both types are used to soften drinking water.
Чтобы придать этим ионообменным смолам антибактериальные свойства и в то же время не значительно снизить их способность к умягчению питьевой воды, требуется только внешнее покрытие частиц без изменения кислотных групп в порах частиц, где расположено большинство кислотных групп, ответственных за емкость смолы.To give these ion exchange resins antibacterial properties without significantly reducing their ability to soften drinking water, only an external coating of the particles is required without changing the acid groups in the pores of the particles, where most of the acid groups responsible for the resin's capacity are located.
Эту задачу решают за счет применения соответствующего полимера, который не может проникнуть в поры частиц ионообменной смолы из-за своего размера и гидродинамического радиуса. Размер пор в случае промышленных ионообменных смол находится в диапазоне от 20 нм до 100 нм. Для полимеров размером от 10 000 до 20 000 г/моль эти поры непроницаемы.This problem is solved by using a suitable polymer that cannot penetrate into the pores of the ion exchange resin particles due to its size and hydrodynamic radius. The pore size in the case of industrial ion exchange resins is in the range from 20 nm to 100 nm. For polymers with a size of 10,000 to 20,000 g/mol, these pores are impermeable.
В этом способе, в предпочтительном варианте реализации, покрывают только 2-25% внешней поверхности частицы, измеренной по радиусу частицы. Более предпочтительно, покрывают только 2-10% внешней поверхности частицы, измеренной по радиусу частицы. Наиболее предпочтительно, покрывают только 2-5% внешней поверхности частицы, измеренной по радиусу частицы.In this method, in a preferred embodiment, only 2-25% of the outer surface of the particle, measured by the radius of the particle, is coated. More preferably, only 2-10% of the outer surface of the particle, measured by the radius of the particle, is coated. Most preferably, only 2-5% of the outer surface of the particle, measured by the radius of the particle, is coated.
Таким образом, большинство групп, способных к ионному обмену, остаются доступными для умягчения воды.Thus, most of the groups capable of ion exchange remain available for water softening.
Для этого также можно использовать необессоленный полимер соответствующего размера, но это не является обязательным условием. Также возможно покрытие обессоленным полимером и использование необессоленного полимера.For this purpose, it is also possible to use a non-desalted polymer of the appropriate size, but this is not a requirement. It is also possible to coat with a desalted polymer and use a non-desalted polymer.
После гидролиза амидных групп поливиниламина раствором гидроксида натрия и последующей нейтрализации соляной кислотой полимер содержит примерно 15-25% масс. солей в виде формиата натрия и хлорида натрия. Содержание полимера в водном растворе составляет 9-13 % масс. в случае необессоленного полимера.After hydrolysis of the amide groups of polyvinylamine with sodium hydroxide solution and subsequent neutralization with hydrochloric acid, the polymer contains approximately 15-25% by weight of salts in the form of sodium formate and sodium chloride. The polymer content in the aqueous solution is 9-13% by weight in the case of non-desalted polymer.
В существующих на сегодняшний день способах соли удаляли сложным образом с помощью обратного осмоса и использовали полимер с содержанием соли менее 2,5% масс. Новый способ позволяет отказаться от этой сложной и дорогостоящей стадии обессоливания. Поэтому в новом способе предпочтительно используют частично обессоленный полимер с содержанием соли 2,5-15% масс., более предпочтительно частично обессоленный полимер с содержанием соли 10-15% масс., наиболее предпочтительно необессоленный полимер с содержанием соли 15-25% масс.In the existing methods, salts were removed in a complex manner using reverse osmosis and a polymer with a salt content of less than 2.5% by weight was used. The new method eliminates this complex and expensive desalination step. Therefore, the new method preferably uses a partially desalted polymer with a salt content of 2.5-15% by weight, more preferably a partially desalted polymer with a salt content of 10-15% by weight, and most preferably a non-desalted polymer with a salt content of 15-25% by weight.
Пример 1Example 1
1712 г влажного материала-носителя в виде ионообменной смолы Lewatit S1567 помещали непосредственно в лемеховый смеситель VT5 от фирмы Lödige. Затем ионообменную смолу сушили в течение 60 мин при 80°C. Потерю влаги определяли взвешиванием высушенной ионообменной смолы. Было удалено 380 г воды. Температуру продукта в сушилке устанавливали на уровне 10°C. Смеситель вращался со скоростью 180 оборотов в минуту. Как только температура продукта в смесительном барабане достигла 10°C, отвешивали в сосуд 225 г ионообменной смолы, раствор необессоленного поливиниламина: партия PC 18007 (содержание полимера 10%), охлажденный до 10°C, и 1 г диглицидилового эфира этиленгликоля (EGDGE) [2224-15-9], и добавляли деионизированную воду до достижения общего объема 350 мл. Смесь помещали в смеситель в течение 10 мин и перемешивали в течение 1 ч при 10°C. Затем полимерный адсорбат сшивали при 80°C и пониженном давлении 5 кПа (50 мбар) в течение 2 часов. После чего покрытую полимером ионообменную смолу охлаждали до комнатной температуры.1712 g of wet carrier material in the form of Lewatit S1567 ion exchange resin were placed directly into a VT5 ploughshare mixer from Lödige. The ion exchange resin was then dried for 60 min at 80°C. The moisture loss was determined by weighing the dried ion exchange resin. 380 g of water were removed. The product temperature in the dryer was set at 10°C. The mixer rotated at 180 rpm. Once the product temperature in the mixing drum reached 10°C, 225 g of ion exchange resin, a solution of non-desalted polyvinylamine: lot PC 18007 (polymer content 10%) cooled to 10°C, and 1 g of ethylene glycol diglycidyl ether (EGDGE) [2224-15-9] were weighed into a vessel and deionized water was added to achieve a total volume of 350 ml. The mixture was placed in the mixer for 10 min and stirred for 1 h at 10°C. The polymer adsorbate was then crosslinked at 80°C and a reduced pressure of 5 kPa (50 mbar) for 2 h. The polymer-coated ion exchange resin was then cooled to room temperature.
Затем частицы переносили на подходящие вакуумные фильтры и промывали следующими растворителями (BV = объем слоя): 3 BV 0,1 M NaOH, 3 BV деионизированной воды, 3 BV 0,2 M HCl, 3 BV воды, 6 BV 0,1 M NaOH, 6 BV деионизированной воды. Продукт BacCap получали в виде смоченных водой частиц.The particles were then transferred to suitable vacuum filters and washed with the following solvents (BV = bed volume): 3 BV 0.1 M NaOH, 3 BV deionized water, 3 BV 0.2 M HCl, 3 BV water, 6 BV 0.1 M NaOH, 6 BV deionized water. The BacCap product was obtained as water-wetted particles.
Пример 2Example 2
3 л Lewatit S 8227 от компании Lanxess промывали 15 л деионизированной воды на стеклокерамическом фильтре с пористостью 3. Затем 2270 г влажной ионообменной смолы взвешивали в лопаточной вакуумной сушилке VT 5 от компании Lödige. Ионообменную смолу сушили при температуре рубашки 80°C, давлении 3 кПа (30 мбар) и скорости вращения 57 об/мин в течение 2 часов. После сушки 915 г высушенной ионообменной смолы сливали обратно в лопаточную вакуумную сушилку VT 5. Температуру рубашки доводили до 4°C и, когда температура продукта стала ниже 20°C, в течение 15 минут подавали 600 мл деионизированной воды с помощью перистальтического насоса в смеситель, который вращался со скоростью 180 об/мин. Для покрытия, в сосуд отвешивали 227 г раствора поливиниламина (содержание полимера 10%), партия PC 18007, и 227 г деионизированной воды. В качестве сшивающего агента 9,20 г диглицидилового эфира этиленгликоля (EGDGE) CAS [2224-15-9] отвешиваюли в другой сосуд. Сшивающий агент добавляли к раствору полимера и интенсивно перемешивали. Затем смесь подавали в смеситель от компании Lödige в течение 5 минут с помощью перистальтического насоса. Скорость вращения смесителя устанавливали на 240 об/мин, а температуру рубашки оставляли равной 4°C. После добавления перемешивание продолжали в течение 15 мин при 240 об/мин. Затем температуру рубашки сушилки доводили до 80°C, а скорость вращения снижали до 120 об/мин.3 l Lewatit S 8227 from Lanxess were washed with 15 l deionized water on a glass ceramic filter with a porosity of 3. Then 2270 g of the wet ion exchange resin were weighed into a VT 5 paddle vacuum dryer from Lödige. The ion exchange resin was dried at a jacket temperature of 80 °C, a pressure of 3 kPa (30 mbar) and a rotation speed of 57 rpm for 2 hours. After drying, 915 g of the dried ion exchange resin were poured back into the VT 5 paddle vacuum dryer. The jacket temperature was adjusted to 4 °C and, when the product temperature was below 20 °C, 600 ml of deionized water were fed into the mixer, which was rotating at 180 rpm, over 15 minutes using a peristaltic pump. For the coating, 227 g of polyvinylamine solution (polymer content 10%), lot PC 18007, and 227 g of deionized water were weighed into a vessel. As a crosslinking agent, 9.20 g of ethylene glycol diglycidyl ether (EGDGE) CAS [2224-15-9] were weighed into another vessel. The crosslinking agent was added to the polymer solution and mixed vigorously. The mixture was then fed into a Lödige mixer for 5 min using a peristaltic pump. The mixer speed was set to 240 rpm and the jacket temperature was maintained at 4°C. After the addition, mixing was continued for 15 min at 240 rpm. The dryer jacket temperature was then adjusted to 80°C and the speed was reduced to 120 rpm.
После чего частицы снова охлаждали до комнатной температуры и переносили их на подходящие вакуумные фильтры и промывали следующими растворителями: 3 BV 0,1 M NaOH, 3 BV деионизированной воды, 3 BV 0,1 M HCl, 6 BV воды. Продукт BacCap получали в виде смоченных водой частиц.The particles were then cooled back to room temperature and transferred to suitable vacuum filters and washed with the following solvents: 3 BV 0.1 M NaOH, 3 BV deionized water, 3 BV 0.1 M HCl, 6 BV water. The BacCap product was obtained as water-wetted particles.
Пример 3Example 3
500 г материала-носителя в виде сульфированного полистирола PRC 15035 (средний размер пор 450 Å, средний размер частиц 500 мкм) с водопоглощающей способностью 1,35 мл/г, всасывали непосредственно в лемеховый смеситель VT5 от компании Lödige. Температуру продукта в сушилке устанавливали на уровне 10°C. Смеситель вращался со скоростью 180 оборотов в минуту. Как только температура продукта в смесительном барабане достигла 10°C, отвешивали в сосуд 225 г необессоленного раствора поливиниламина: партия PC 16012 (содержание полимера 12%), охлажденного до 10°C, 20 г диглицидилового эфира этиленгликоля (EGDGE) CAS [2224-15-9] и 430 г деионизированной воды. Смесь помещали в смеситель в течение 10 мин и перемешивали в течение 1 ч при 10°C. Затем полимерный адсорбат сшивали при 65°C. После чего продукт охлаждали до комнатной температуры. Затем частицы переносили на подходящие вакуумные фильтры и промывали следующими растворителями: 3 BV 1 M NaOH, 3 BV деионизированной воды, 3 BV 2 M HCl, 3 BV воды, 6 BV 1 M NaOH, 6 BV деионизированной воды. Получали 1297 г продукта в виде смоченных водой частиц. Анионная емкость (AIC): 471 мкмоль/г.500 g of carrier material in the form of sulfonated polystyrene PRC 15035 (mean pore size 450 Å, mean particle size 500 μm) with a water absorption capacity of 1.35 ml/g were sucked directly into a VT5 ploughshare mixer from Lödige. The product temperature in the dryer was set to 10°C. The mixer rotated at 180 rpm. As soon as the product temperature in the mixing drum reached 10°C, 225 g of non-desalted polyvinylamine solution: lot PC 16012 (polymer content 12%), cooled to 10°C, 20 g of ethylene glycol diglycidyl ether (EGDGE) CAS [2224-15-9] and 430 g of deionized water were weighed into a vessel. The mixture was placed in a mixer for 10 min and stirred for 1 h at 10°C. The polymer adsorbate was then crosslinked at 65°C. The product was then cooled to room temperature. The particles were then transferred to suitable vacuum filters and washed with the following solvents: 3 BV 1 M NaOH, 3 BV deionized water, 3 BV 2 M HCl, 3 BV water, 6 BV 1 M NaOH, 6 BV deionized water. 1297 g of product were obtained as water-wet particles. Anionic capacity (AIC): 471 μmol/g.
Пример 4Example 4
Инструкция для получения пористых частиц, содержащих сшитый полимер, с размером частиц 100 мкм (партия BV 18007). 1. Получение полимерного адсорбата: 750 г материала-носителя в виде силикагеля (AGC Si-Tech Co. MS Gel D-200-100, партия 164M00711) подавали непосредственно в лемеховый смеситель VT5 от компании Lödige. Температуру продукта доводили до 10°C. Смеситель вращался со скоростью 180 оборотов в минуту. Когда температура продукта в смесительном барабане достигла 10°C, в сосуд отвешивали 1125 г необессоленного раствора поливиниламина, партия PC 18007 (содержание полимера 10%), охлажденного до 10°C, и 23,2 г диглицидилового эфира этиленгликоля (EGDGE) CAS [2224-15-9]. Смесь помещали в смеситель в течение 10 мин и перемешивали в течение 1 ч при 10°C. Затем полимерный адсорбат сушили при 80°C и давлении 5 кПа (50 мбар) (примерно в течение 2 часов). После чего покрытый силикагель охлаждали до 10°C. Для нанесения второго покрытия 750 г раствора полимера PC 18007 (содержание полимера 10%), охлажденного до 10°C, отвешивали в сосуд и добавляли 15 г диглицидилового эфира этиленгликоля (EGDGE) CAS [2224-15-9]. Раствор полимера заливали в смесительный барабан в течение 5 мин. Полимерный адсорбат перемешивали в течение 30 мин при 10°C. Затем температуру в смесителе Лёдига (Lödige) снова повышали до 65°C в течение 1 часа. К полимерному адсорбату добавляли 3 л деионизированной воды. Эту суспензию использовали для сшивания. Суспендированный в воде покрытый силикагель переносили в стеклянный реактор емкостью 10 л с автоматическим контролем температуры. Суспензию перемешивали и нагревали до 80°C. Затем в течение 20 мин добавляли 317 г эпихлоргидрина CAS [106-89-8] так, чтобы температура в реакторе не превышала 85°C. Затем по каплям в течение 20 минут добавляли 211 г 1,2-диаминоэтана CAS [107-15-3]. После чего в течение 20 минут производили второе добавление 317 г эпихлоргидрина CAS [106-89-8], затем снова добавляли 211 г 1,2-диаминоэтана CAS [107-15-3] и, наконец, еще добавляли 317 г эпихлоргидрина CAS [106-89-8], и реакционную смесь перемешивали в течение 1 ч при 85°C. Затем реакционную смесь охлаждали до 25°C, добавляли 1500 мл 50 % NaOH и реакционную смесь перемешивали в течение 12 часов. После чего темплатные частицы переносили на подходящие вакуумные фильтры и промывали следующими растворителями: 3 BV 1 M NaOH, 3 BV деионизированной воды, 3 BV 2 M HCl, 3 BV воды, 6 BV 1 M NaOH и 6 BV деионизированной воды.Instructions for the preparation of porous particles containing a crosslinked polymer with a particle size of 100 µm (Batch BV 18007). 1. Preparation of the polymer adsorbate: 750 g of the carrier material in the form of silica gel (AGC Si-Tech Co. MS Gel D-200-100, batch 164M00711) were fed directly into a VT5 ploughshare mixer from Lödige. The product temperature was brought to 10°C. The mixer was rotated at 180 rpm. When the product temperature in the mixing drum reached 10°C, 1125 g of non-desalted polyvinylamine solution, lot PC 18007 (polymer content 10%), cooled to 10°C, and 23.2 g of ethylene glycol diglycidyl ether (EGDGE) CAS [2224-15-9] were weighed into the vessel. The mixture was placed in the mixer for 10 min and stirred for 1 h at 10°C. The polymer adsorbate was then dried at 80°C and a pressure of 5 kPa (50 mbar) (for about 2 h). The coated silica gel was then cooled to 10°C. For the second coating, 750 g of the polymer solution PC 18007 (polymer content 10%), cooled to 10°C, were weighed into a vessel and 15 g of ethylene glycol diglycidyl ether (EGDGE) CAS [2224-15-9] were added. The polymer solution was poured into the mixing drum for 5 min. The polymer adsorbate was stirred for 30 min at 10°C. Then the temperature in the Lödige mixer was increased again to 65°C for 1 hour. 3 L of deionized water were added to the polymer adsorbate. This suspension was used for crosslinking. The coated silica gel suspended in water was transferred to a 10 L glass reactor with automatic temperature control. The suspension was stirred and heated to 80°C. Then, 317 g of epichlorohydrin CAS [106-89-8] were added over 20 min so that the temperature in the reactor did not exceed 85°C. Then, 211 g of 1,2-diaminoethane CAS [107-15-3] were added dropwise over 20 min. After which, a second addition of 317 g of epichlorohydrin CAS [106-89-8] was made over 20 min, then 211 g of 1,2-diaminoethane CAS [107-15-3] were added again, and finally 317 g of epichlorohydrin CAS [106-89-8] were added again, and the reaction mixture was stirred for 1 h at 85°C. The reaction mixture was then cooled to 25°C, 1500 mL of 50% NaOH was added, and the reaction mixture was stirred for 12 h. The template particles were then transferred to suitable vacuum filters and washed with the following solvents: 3 BV 1 M NaOH, 3 BV deionized water, 3 BV 2 M HCl, 3 BV water, 6 BV 1 M NaOH, and 6 BV deionized water.
Продукт получали в виде влажного осадка на фильтре.The product was obtained as a wet filter cake.
Пример 5Example 5
Абсорбирующую смолу, полученную согласно Примеру 1, Примеру 3 или Примеру 4, суспендировали в растворителе, например ДМФ. Затем к перемешиваемой суспензии смолы добавляли110 % мол. глицидил-2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилового эфира (в расчете на аминогруппы исходной смолы, Фиг. 2) и полученную суспензию перемешивали в течение 12 ч при 70°C. Затем суспензию промывали с помощью шприца следующими растворителями: 3 BV ДМФ, 3 BV н-гептана, 3 BV 1 M HCl в ДМФ, 3 BV 1 M NaOH в ДМФ и 3 BV ДМФ. Затем снова готовили 50 %-ную суспензию в ДМФ. На второй стадии реакции к этой суспензии снова добавляли 110 % мол. глицидил-2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентилового эфира. Затем реакционную смесь перемешивали в течение 12 ч при 70°C. После чего абсорбирующую смолу промывали следующими растворителями: 3 BV ДМФ, 3 BV н-гептана, 3 BV 1 M HCl в ДМФ, 3 BV 1 M NaOH в ДМФ и 3 BV CH3OH. Затем абсорбирующую смолу сушили в вакууме до постоянного веса.The absorbent resin prepared according to Example 1, Example 3 or Example 4 was suspended in a solvent, such as DMF. Then, 110 mol % glycidyl 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl ether (based on the amino groups of the starting resin, Fig. 2) was added to the stirred resin suspension and the resulting suspension was stirred for 12 h at 70 °C. Then, the suspension was washed with the following solvents using a syringe: 3 BV DMF, 3 BV n-heptane, 3 BV 1 M HCl in DMF, 3 BV 1 M NaOH in DMF and 3 BV DMF. Then, a 50 % suspension in DMF was again prepared. In the second reaction step, 110 mol % glycidyl 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl ether was again added to this suspension. glycidyl 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl ether. The reaction mixture was then stirred for 12 h at 70°C. The absorbent resin was then washed with the following solvents: 3 BV DMF, 3 BV n-heptane, 3 BV 1 M HCl in DMF, 3 BV 1 M NaOH in DMF, and 3 BV CH3OH . The absorbent resin was then dried in vacuo to constant weight.
Структура абсорбирующей смолы показана на Фиг. 1.The structure of the absorbent resin is shown in Fig. 1.
Пример 6Example 6
Абсорбирующую смолу, полученную в Примере 5, активированный уголь (100 Å, 45 мкм) и коммерческий гель для хроматографии C-18 (Kromasil, C18, 100 Å, 10 мкм) выливали в колонку для ВЭЖХ размером 33,5×4 мм, колонку герметизировали, и подвергали фронтальному анализу. Для этого готовили раствор перфтороктановой кислоты в воде с концентрацией 100 м.д., который прокачивали через колонку до тех пор, пока емкость не была исчерпана. Проскок измеряли с помощью УФ-спектрометрии при 205 нм.The adsorbent resin prepared in Example 5, activated carbon (100 Å, 45 μm) and commercial C-18 chromatography gel (Kromasil, C18, 100 Å, 10 μm) were poured into a 33.5 x 4 mm HPLC column, the column was sealed and subjected to frontal analysis. For this purpose, a solution of perfluorooctanoic acid in water with a concentration of 100 ppm was prepared and pumped through the column until the capacity was exhausted. The breakthrough was measured by UV spectrometry at 205 nm.
В таблице ниже (Таблица 1) приведена абсорбционная емкость относительно перфтороктановой кислоты, измеренная для трех абсорберов:The table below (Table 1) shows the absorption capacity for perfluorooctanoic acid measured for three absorbers:
Как видно из Таблицы 1, емкость абсорбера относительно перфтороктановой кислоты для фазы (номер партии ND 150201) примерно в 3-4 раза больше, чем для активированного угля. Коммерческий гель RP18 не абсорбирует перфтороктановую кислоту.As can be seen from Table 1, the absorber capacity for perfluorooctanoic acid for the phase (batch number ND 150201) is approximately 3-4 times greater than that for activated carbon. Commercial gel RP18 does not absorb perfluorooctanoic acid.
Кривая проскока по данным фронтального анализа показана на Фиг. 3.The breakthrough curve based on frontal analysis data is shown in Fig. 3.
Пример 7Example 7
Готовили суспензию смолы instrAction (BV 18009, полученную, как в Примере 3) в воде и заливали ее в картридж с аксиальным потоком таким образом, чтобы объем слоя составлял примерно 100 мл (размеры слоя: в среднем примерно 6,3 x 9 см).A suspension of instrAction resin (BV 18009, prepared as in Example 3) in water was prepared and poured into an axial flow cartridge such that the bed volume was approximately 100 ml (bed dimensions: on average approximately 6.3 x 9 cm).
Затем через картридж прокачивали в течение часа суспензию кишечной палочки (104-105 КОЕ/л) с расходом 100-500 мл/мин (60-300 BV/ч), постепенно увеличивая расход. Эффлюент собирали примерно через 3-5 мин каждый раз после установления определенного расхода, а затем исследовали количество оставшихся бактерий с помощью стандартных способов.A suspension of E. coli (10 4 -10 5 CFU/L) was then pumped through the cartridge for an hour at a flow rate of 100-500 mL/min (60-300 BV/h), gradually increasing the flow rate. The effluent was collected approximately 3-5 min after each flow rate had been reached, and the number of remaining bacteria was then assayed using standard methods.
Результат исследований показан на Фиг. 5: во всем диапазоне исследований бактерии в эффлюенте не обнаружили. Это означает, что бактерии были полностью удалены до концентрации, соответствующей для питьевой воды.The result of the studies is shown in Fig. 5: in the entire range of studies, bacteria were not detected in the effluent. This means that bacteria were completely removed to a concentration suitable for drinking water.
Пример 8Example 8
Смолу instrAction, полученную в Примере 3, исследовали на активность против Pseudomonas aeruginosa следующим образом: 500 г смолы, промытой водопроводной водой, инкубировали в реакционном сосуде с суспензией Pseudomonas aeruginosa (106 КОЕ/л) в 10 мл водопроводной воды. Через 3, 6, 12 и 24 часа отбирали образцы и исследуют их на Pseudomonas aeruginosa с помощью стандартных способов. Результат показан на Фиг. 6: всего через три часа инкубации бактерии больше не обнаруживаются.The instrAction resin obtained in Example 3 was tested for activity against Pseudomonas aeruginosa as follows: 500 g of the resin, washed with tap water, were incubated in a reaction vessel with a suspension of Pseudomonas aeruginosa (10 6 CFU/L) in 10 ml of tap water. Samples were taken after 3, 6, 12 and 24 hours and tested for Pseudomonas aeruginosa using standard methods. The result is shown in Fig. 6: after only three hours of incubation, the bacteria were no longer detectable.
Пример 9Example 9
Емкости для фильтрации водыWater filtration containers
Ескости для фильтрации воды, обычно продаваемые фирмами Brita и BWT, заполняли смесями, состоящими из смол instrAction по изобретению, полученными согласно Примеру 1 или 2 и Примеру 3, и активированного угля в соотношении 1:1, и проводили сравнение их с оригинальными содержащими серебро картриджами относительно роста бактерий.Water filtration containers, commonly sold by Brita and BWT, were filled with mixtures consisting of the instrAction resins of the invention, prepared according to Example 1 or 2 and Example 3, and activated carbon in a 1:1 ratio, and compared with the original silver-containing cartridges with respect to bacterial growth.
Для этого сначала добавляли 1 л суспензии E. coli (8,3×105 КОЕ/л) в картриджи, которые хранили и затем исследовали на наличие элюированных бактерий через 3 недели.To do this, 1 L of E. coli suspension (8.3× 105 CFU/L) was first added to the cartridges, which were stored and then examined for the presence of eluted bacteria after 3 weeks.
Результат исследований представлен на Фиг. 7.The results of the research are presented in Fig. 7.
Как и ожидалось, в промывочной среде оригинальных содержащих серебро картриджей от фирм BWT и Brita не удалось обнаружить бактерии, поскольку содержащееся серебро в картриджах частично элюируется и, соответственно, предотвращает рост бактерий в фильтрате. Для картриджей со смесями заявленных в данном документе смол и активированного угля, также не удалось обнаружить бактерии или только малое количество бактерий, которое находится на пределе обнаружения по сравнению с исходным количеством.As expected, no bacteria were detected in the wash medium of the original silver-containing cartridges from BWT and Brita, since the silver contained in the cartridges is partially eluted and, accordingly, prevents the growth of bacteria in the filtrate. For cartridges with mixtures of resins and activated carbon declared in this document, no bacteria were detected either, or only a small amount of bacteria, which is at the detection limit compared to the original amount.
Таким образом, продемонстрирован бактериостатический эффект смол, заявленных в настоящем изобретении. Таким образом, добавление нежелательного серебра в картриджи является излишним.Thus, the bacteriostatic effect of the resins claimed in the present invention is demonstrated. Thus, the addition of unwanted silver to the cartridges is unnecessary.
Скорость фильтрации, которая важна для применения, картриджей, заполненных смесями заявленных в данном документе смол и активированного угля, находится в том же диапазоне, что и скорость фильтрации коммерческих содержащих серебро картриджей.The filtration rate, which is important for the application, of cartridges filled with the resin and activated carbon mixtures claimed in this document is in the same range as the filtration rate of commercial silver-containing cartridges.
Список чертежей:List of drawings:
Фиг. 1: Глицидил-2,2,3,3,4,4,5,5-октафторпентиловый эфирFig. 1: Glycidyl 2,2,3,3,4,4,5,5-octafluoropentyl ether
Фиг. 2: Один из двух структурных изомеров абсорбера для перфторированных поверхностно-активных веществ (R = полимер)Fig. 2: One of two structural isomers of an absorber for perfluorinated surfactants (R = polymer)
Фиг. 3: Хроматографический профиль проскока для PV 150772 (партия смолы instrAction: номер партии ND 150201); проскок происходит только через примерно 900 мин или когда количество перфтороктановой кислоты составляет 220 мг на 1 мл смолы.Fig. 3: Chromatographic breakthrough profile for PV 150772 (resin lot instrAction: lot number ND 150201); breakthrough occurs only after about 900 min or when the amount of perfluorooctanoic acid is 220 mg per 1 ml of resin.
Фиг. 4: Экспериментальная установка для исследования бактериального истощения с помощью смолы BacCap; 1. Сосуд для хранения суспензии бактерий, E. coli, 104 КОЕ/л, 2. Насос, 3. Колонка/картридж со смолой instrAction BacCap, 4. Фракция.Fig. 4: Experimental setup for studying bacterial depletion using BacCap resin; 1. Storage vessel for bacterial suspension, E. coli, 10 4 CFU/L, 2. Pump, 3. Column/cartridge with instrAction BacCap resin, 4. Fraction.
Фиг. 5: Результат динамического удаления бактерий на ионообменной смоле только с внешним покрытием.Fig. 5: Result of dynamic bacteria removal on ion exchange resin with outer coating only.
Фиг. 6: Изменение концентрации Pseudomonas aeruginosa во времени в присутствии смолы instrAction BacCap в статических условиях.Fig. 6: Time course of Pseudomonas aeruginosa concentration in the presence of instrAction BacCap resin under static conditions.
Фиг. 7: Бактериостатический эффектFig. 7: Bacteriostatic effect
Claims (13)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102019106646.8 | 2019-03-15 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2024126823A Division RU2024126823A (en) | 2019-03-15 | 2020-03-13 | PARTICLES FOR BINDING PERFLUORINATED SURFACTANTS |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021123644A RU2021123644A (en) | 2023-04-17 |
| RU2826647C2 true RU2826647C2 (en) | 2024-09-16 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050263453A1 (en) * | 2001-08-23 | 2005-12-01 | The Procter & Gamble Company | Water filter materials and water filters containing a mixture of microporous and mesoporous carbon particles |
| JP2010254841A (en) * | 2009-04-27 | 2010-11-11 | Nippon Filcon Co Ltd | Metal adsorbent sintered porous body and method for producing the same |
| EP2570182A1 (en) * | 2011-09-15 | 2013-03-20 | InstrAction GmbH | Sorbent comprising on its surface a cationic or protonizable aliphatic residue for the purification of organic molecules |
| RU2515455C2 (en) * | 2012-07-29 | 2014-05-10 | Закрытое Акционерное Общество "Аксион-Редкие И Драгоценные Металлы" | Method of producing ion-exchange material adaptively selective to rare-earth metals |
| WO2016030021A1 (en) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | Instraction Gmbh | Sorbens for binding metals and production thereof |
| RU2674133C1 (en) * | 2015-03-16 | 2018-12-04 | Омиа Интернэшнл Аг | Method of water cleaning |
| WO2019025488A1 (en) * | 2017-08-01 | 2019-02-07 | Instraction Gmbh | REMOVAL OF BACTERIA FROM DRINKING WATER BY FILTRATION |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050263453A1 (en) * | 2001-08-23 | 2005-12-01 | The Procter & Gamble Company | Water filter materials and water filters containing a mixture of microporous and mesoporous carbon particles |
| JP2010254841A (en) * | 2009-04-27 | 2010-11-11 | Nippon Filcon Co Ltd | Metal adsorbent sintered porous body and method for producing the same |
| EP2570182A1 (en) * | 2011-09-15 | 2013-03-20 | InstrAction GmbH | Sorbent comprising on its surface a cationic or protonizable aliphatic residue for the purification of organic molecules |
| RU2515455C2 (en) * | 2012-07-29 | 2014-05-10 | Закрытое Акционерное Общество "Аксион-Редкие И Драгоценные Металлы" | Method of producing ion-exchange material adaptively selective to rare-earth metals |
| WO2016030021A1 (en) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | Instraction Gmbh | Sorbens for binding metals and production thereof |
| RU2674133C1 (en) * | 2015-03-16 | 2018-12-04 | Омиа Интернэшнл Аг | Method of water cleaning |
| WO2019025488A1 (en) * | 2017-08-01 | 2019-02-07 | Instraction Gmbh | REMOVAL OF BACTERIA FROM DRINKING WATER BY FILTRATION |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20250280823A1 (en) | Particles with biocidal coating | |
| Crini | Recent developments in polysaccharide-based materials used as adsorbents in wastewater treatment | |
| AU2001253721B2 (en) | Formation of composite materials with expandable matter | |
| TWI355961B (en) | Microporous filter media with intrinsic safety fea | |
| CN104136112B (en) | The preparation of graininess oxide adsorbent and use the method for treating water of this adsorbent | |
| EP1198257A1 (en) | Microorganism filter and method for removing microorganism from water | |
| AU2001253721A1 (en) | Formation of composite materials with expandable matter | |
| Dutta et al. | Interpenetrating polymer networks for desalination and water remediation: a comprehensive review of research trends and prospects | |
| CN111212567A (en) | Removal of bacteria from drinking water by filtration | |
| CN116143221B (en) | Method for adsorbing short-chain perfluorinated compounds | |
| RU2826647C2 (en) | Biocidal coated particles | |
| Toh et al. | Biodegradation of o-cresol by polyvinyl alcohol–alginate immobilized mixed culture | |
| JP2017164698A (en) | Adsorbent with increased ratio of polymer brush and method for removing useful or harmful substances using the adsorbent | |
| RU2777109C2 (en) | Biocide porous particles, its production method and use | |
| KR20240034247A (en) | Removal of viruses from water by filtration | |
| Vaziri et al. | Disinfection by-Products Removal Evaluation from Aqueous Solution by Hybrid Filtration Process | |
| Hua et al. | Physico‐Chemical Processes | |
| CA3223770A1 (en) | Composite material for mechanical filtration and chemical binding of substances, bacteria and viruses from solutions | |
| Malatjie | Polyamide Thin Film Composite Membranes Modified with Zinc Oxide Nanoparticles and Acrylic Acid for the Removal of Heavy Metals from Wastewater | |
| MOHAMED | Synthesis, Characterization and Some Properties of Chelating Polymers for Metal Ion Sorption | |
| JPH07227539A (en) | Microbial adsorbent and method for producing the same |