СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ

СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ


RU (11) 2286951 (13) C2

(51) МПК
C02F 1/467 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2004127425/15 
(22) Дата подачи заявки: 2004.09.07 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2004.09.07 
(43) Дата публикации заявки: 2006.02.20 
(45) Опубликовано: 2006.11.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: US 5464513 A1, 07.11.1995. SU 966024 A1, 15.10.1982. SU 969680 A1, 30.10.1982. RU 2058940 C1, 27.04.1996. RU 2129991 C1, 10.05.1999. US 3366564 A, 30.01.1968. 
(72) Автор(ы): Рутберг Филипп Григорьевич (RU); Коликов Виктор Андреевич (RU); Курочкин Владимир Ефимович (RU); Панина Людмила Константиновна (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Рутберг Филипп Григорьевич (RU); Коликов Виктор Андреевич (RU); Курочкин Владимир Ефимович (RU); Панина Людмила Константиновна (RU) 
Адрес для переписки: 191040, Санкт-Петербург, а/я 40, О.Л. Сандигурскому 

(54) СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ
Изобретение относится к технологии обеззараживания воды и может быть использовано для стерилизации природных и сточных вод. В камеру с водой помещают электроды и осуществляют между ними импульсный электрический разряд с образованием дуги. Измеряют расстояние между электродами и поддерживают его постоянным. Осуществляют проточное движение воды через камеру, при этом измеряют температуру воды на входе и выходе из камеры и поддерживают в заданных пределах значения температуры как на входе, так и на выходе из камеры, изменяя расход воды, проходящей через камеру. Обеспечивают разность температур воды на выходе из камеры и на входе в камеру не более 7°С. Поддерживают температуру воды в пределах от 5 до 50°С. Технический эффект - повышение интенсивности бактерицидного воздействия. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 10 табл. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к технологии обеззараживания воды и может быть использовано для стерилизации природных и сточных вод.

Самый распространенный способ обеззараживания воды - хлорирование. Он характеризуется широким спектром антимикробного действия. Однако хлор и его препараты являются токсичными соединениями. Невзирая на это, для получения гарантированного бактерицидного эффекта обычно используют его избыточные дозы. Это ухудшает органолептические показатели воды и приводит к ее денатурации. Кроме того, действие хлора зависит как от биологического характера микроорганизмов, так и от химического состава воды. Различные примеси антропогенного происхождения могут существенно влиять на эффективность процесса обеззараживания, так как хлор способствует образованию в воде соединений, накопление которых опасно в связи с их биологической активностью. Кроме того, такая вода имеет повышенный уровень токсичности, мутагенной и канцерогенной активности.

Наибольшее применение, как альтернатива хлорированию, нашло широко известное озонирование. Озон более сильный окислитель, чем хлор. Он удалят не только микробные загрязнители, но и некоторые другие, например металлические примеси, устраняет неприятные запахи и привкус, облегчает последующее коагулирование и фильтрацию отходов, обеспечивает компактность установки. Однако обработка озоном не исключает образование токсичных продуктов (броматов, альдегидов, карбоновых кислот и др.). Недостаточно изучено влияние озонирования воды на здоровье человека.

Для обеззараживания воды также широко используется ультрафиолетовое излучение (УФИ). Применение УФИ оправдано в тех случаях, когда вода удовлетворяет нормам по всем показателям, за исключением микробиологических. Основным преимуществом этой технологии являются низкие энергозатраты - энергоемкость данного метода сравнима с процессом хлорирования; при росте дозы УФИ экспоненциально растет степень дезинфекции, причем в случае передозировки нет побочного эффекта. Отрицательной стороной этого способа является зависимость бактерицидного эффекта от мутности и цветности воды, вида микроорганизмов, их количества, дозы облучения. Кроме того, данная технология не имеет последействия, и обеззараживающее воздействие происходит только в процессе УФ-облучения воды.

Можно использовать обработку воды и -излучением: доза 100000 Р освобождает воду от вирусов и всех видов микроорганизмов независимо от ее состава и свойств, но при этом необходимо обеспечение весьма жестких требований к соблюдению правил техники безопасности обслуживающим персоналом; способ весьма опасный и дорогостоящий, что существенно ограничивает его использование.

В последнее время появились способы обеззараживания воды на основе импульсного электролиза, в которых электрохимическим процессом управляют путем варьирования формой, амплитудой и частотой тока. Качественные изменения процесса электролиза в импульсном режиме наступают при более высокой, чем для стационарного, рабочей плотности тока и при высоких скоростях его нарастания, см. Костин Н.А., Кублановский B.C., Заблудовский А.В. "Импульсный электролиз" - Киев: Наукова Думка, 1989, с.168.

Недостатком такого способа является малая антимикробная эффективность ввиду того, что практически единственным обеззараживающим фактором являются быстро теряющие активность ионы.

Известен способ обеззараживания воды с помощью последовательности электрических разрядов между электродами, расположенными в воде, SU 861332.

Недостатком способа является резкое ухудшение параметров процесса обеззараживания в процессе эрозии электродов.

Наиболее близким в техническом отношении к заявляемому является способ обеззараживания воды, в котором в камеру с водой помещают электроды и осуществляют между ними импульсный электрический разряд с образованием дуги, US 5464513.

Одновременное воздействие на воду волн сжатия и ультрафиолетового излучения приводит или к непосредственной гибели микроорганизмов, или к существенному ослаблению их жизнеспособности. Кроме того, молекулы пропускаемой через область разряда воды диссоциируют с образованием атомарного кислорода и гидроксильных радикалов, которые вступают в реакцию с находящимися в воде органическими веществами, разрушая их.

Недостатки этого способа состоят в следующем:

- параметры электрических разрядов, в частности энергия в импульсе, выбираются только из соображений достаточности для генерации в воде волн сжатия, ультрафиолетового излучения, атомарного кислорода и гидроксильных радикалов, при этом не обеспечивается процесс образования необходимых наночастиц;

- не обеспечивается антимикробное пост-действие, так как ультрафиолетовое излучение и волны сжатия действуют только в момент нахождения воды в камере, а атомарный кислород и гидроксильные радикалы быстро (за время прохождения химических реакций с их участием) теряют свою способность убивать бактерии, что не предохраняет уже обработанную воду от размножения оставшихся в ней ослабленных микроорганизмов и от возможности ее повторного заражения другими микроорганизмами при ее хранении.

Металлические наночастицы, как известно, обладают выраженным антимикробным действием, однако это действие имеет место лишь при их определенных размерах (5-50 нм) и концентрации.

В способе-прототипе температура воды меняется неконтролируемо в весьма широких пределах. Это приводит к тому, что условия разряда также меняются в широком диапазоне значений. В результате получаемые наночастицы имеют размеры от 5 до 300 нм и более, в то время, как наночастицы проявляют специфические свойства при размерах от 5 до 50 нм; доля наночастиц с такими размерами в общей массе образующихся при реализации способа-прототипа наночастиц мала. При размере наночастиц более 50 нм коэффициент их диффузии падает, что приводит к выпадению наночастиц в осадок и исключению их из процесса обеззараживания.

Механизм антимикробного воздействия наночастиц размером 5-50 нм состоит в следующем.

Наночастицы размером 5-50 нм сорбируются микроорганизмами, поскольку имеют большую подвижность (коэффициент диффузии). При этом наночастицы являются своего рода "депо" для ионов металла, которые и оказывают бактерицидное действие. Образующиеся посредством импульсного разряда наночастицы начинают быстро окисляться еще в камере, в первую очередь, за счет атомарного кислорода и приобретают олигодинамические свойства (эффективность в малых количествах), то есть сразу же после выведения из камеры способны выполнять роль "депо" ионов. Полностью процесс окисления наночастиц заканчивается через несколько суток за счет растворенного и всегда присутствующего в воде кислорода, что не препятствует, во-первых, сорбции окисленных и не полностью окисленных наночастиц на микроорганизмы, а, во-вторых, выполнению функции "депо", что и придает обработанной воде длительные устойчивые антимикробные свойства.

В основу настоящего изобретения положено решение задачи повышения интенсивности бактерицидного воздействия.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в способе обеззараживания воды, в котором в камеру с водой помещают электроды и осуществляют между ними импульсный электрический разряд с образованием дуги, измеряют расстояние между электродами и поддерживают его постоянным, осуществляют проточное движение воды через камеру, при этом измеряют температуру воды на входе и выходе из камеры и поддерживают в заданных пределах значения температуры как на входе, так и на выходе из камеры, изменяя расход воды, проходящей через камеру, при этом обеспечивают разность температур воды на выходе из камеры и на входе в камеру не более 7°С; при этом поддерживают температуру воды в пределах от 5 до 50°С.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о способах обеззараживания, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "новизна".

Благодаря реализации отличительных признаков изобретения достигается весьма важный результат, который состоит в значительной интенсификации бактерицидного воздействия путем целенаправленного повышения удельной доли металлических наночастиц с размерами 5-50 нм, при их образовании вследствие эрозии электродов, в достаточной степени проявляющих специфические антимикробные свойства.

Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена схема установки для реализации способа.

В камере 1, выполненной из прочного диэлектрического материала, в частности поликарбоната, размещены металлические электроды 2 и 3. Электрод 2 снабжен приводом 4, обеспечивающим его перемещение с целью поддержания заданного постоянного значения межэлектродного расстояния. Контроль этого расстояния осуществляется с помощью оптического сенсора 5, который связан с контроллером 6. При изменении межэлектродного расстояния сенсор 5 подает соответствующий сигнал в контроллер 6, который управляет приводом 4 электрода 2. Электроды 2, 3 соединены с генератором 7 высоковольтных импульсов (напряжение холостого хода 50 кВ, ток 20 А). Вода, например деионизированная вода, подается в магистраль 8 и затем с помощью насоса 9 через входную часть 10 камеры поступает внутрь камеры. Насос 9 управляется приводом 11, связанным с контроллером 6. В камере 1 расположены датчик 12 (на выходе) и датчик 13 (на входе) для измерения температуры воды, связанные с контроллером 6.

При периодическом осуществлении электрических разрядов между электродами 2 и 3 происходит их эрозия, в результате которой образуются наночастицы, а также ионы и микрочастицы. При повышении температуры воды сигналы от датчиков 12 и 13 поступают в контроллер 6, который управляет приводом 11 насоса 9. Расход воды через камеру 1 возрастает, и температура воды на выходе камеры понижается, оставаясь в заданных пределах, практически, не выше 50°С. Поддержание температуры воды в камере 1 ниже 5°С нецелесообразно, поскольку не приводит к заметному улучшению качества продукта, но при этом нерационально увеличивается расход воды. При температуре свыше 50°С резко уменьшается удельная доля наночастиц с требуемыми размерами. Кроме того, контроллер 6 обеспечивает разность температур на входе и выходе камеры 1 не более 7°С, так как при превышении этого значения происходит газовыделение из воды с образованием пузырьков, что отрицательно влияет на условия разряда и, соответственно, на качество наночастиц.

Таким образом, при действии электрических разрядов с энергией в диапазоне 1-10 Дж/см3 в камере помимо генерации в потоке обеззараживаемой воды волн сжатия и ультрафиолетового излучения, создания атомарного кислорода и гидроксильных радикалов, за счет электроэрозии взрывного характера образуются ионы, наночастицы и микрочастицы из материала электродов.

При этом в результате реализации способа масса ионов от массы продукта электроэрозии составляет 10-15%, масса наночастиц - 60-75%, а масса микрочастиц 10-30% соответственно.

Это соотношение в конкретном случае определяется как энергией разряда, так и материалом электродов.

Микрочастицы обладают металлическими свойствами - слаборастворимы и, практически, не участвуют в обеззараживающем эффекте; под действием силы тяжести они либо выпадают в осадок, либо выводятся вместе с обработанной водой из камеры 1 через патрубок 14.

Ионы металлов оказывают неспецифическое ингибирующее действие на микроорганизмы.

Таким образом, в изобретении используется синергическое действие физических (волны сжатия, ультрафиолетовое излучение) и химических факторов (наночастицы металла, атомарный кислород, гидроксильные радикалы) на микроорганизмы, содержащиеся в воде как в камере, так и после выхода из нее.

При действии электрических разрядов с энергией в диапазоне 1-10 Дж/см3 (частота разрядов 10-100 Гц, скорость нарастания тока 106-107 А/с, расстояние между электродами 1 см, расход воды 1-10 см3/сек) с материалом электродов из железа, титана, меди, серебра и некоторых сплавов, экспериментально установлено, что в диапазоне pH от слабокислой до щелочной областей образуются наночастицы размером 5-50 нм. При этом образуется устойчивая водная дисперсная система, способная храниться в неметаллической посуде не менее одного года.

Например, для электродов из меди при энергии разряда 4,3 Дж/м3 (частота разрядов 50 Гц, скорость нарастания тока 3×106 А/с, расстояние между электродами 1 см, расход воды 1,0 см3/сек) образуется дисперсная система с массовой концентрацией наночастиц 100 мг/л, ионов 2 мг/л и металлических микрочастиц 10 мг/л; при этом средний размер наночастиц составил 15 нм, а их штучная концентрация 109 ед./л. Для электродов из титана при энергии разряда 10 Дж/см 3 (частота разрядов 50 Гц, скорость нарастания тока 6×10 6 А/с, расстояние между электродами 1 см расход воды 1,0 см3/сек) образуется дисперсная система с массовой концентрацией, наночастиц 100 мг/л, ионов 2 мг/л, и металлических микрочастиц 10 мг/л; средний размер наночастиц составил 25 нм, а их штучная концентрация 108 ед./л.

Обрабатывая один и тот же объем воды многократно, можно получить водную дисперсную систему с заданной концентрацией наночастиц и ионов, при этом концентрационное соотношение ионной формы и наночастиц будет выполняться в соответствии с законом растворимости. Такую водную дисперсную систему можно использовать для обеззараживания другой воды путем добавления дисперсной системы в обеззараживаемую воду. Использование таких дисперсных систем целесообразно не только для водоподготовки, но и может иметь самостоятельное значение во многих областях науки и промышленности, требующих материалов и растворов с олигодинамическими свойствами с пролонгированным антимикробным эффектом.

Реализация способа иллюстрируется приведенными ниже примерами.

Пример 1.

Выявляли сравнительную оценку гибели патогенных микроорганизмов (Proteus vulgaris 206, Serratia marcescens 208, Staphylococcus aureus 144, Candida albicans, Citrobacter freundii 61, Pseoudomonas aeruginosa) в образцах водопроводной воды, обработанной электрическими разрядами и в исходной воде. Удельная энергия обработки составляла 10 Дж/см 3. Электроды изготавливались из сплавов серебра и титана.

В качестве контроля использовали исходную водопроводную воду, не подвергавшуюся обработке. Время экспозиции микроорганизмов в опытных и контрольных образцах 24 часа. Оценку выживания микроорганизмов проводили по числу колониеобразующих единиц (КОЕ) при посеве суспензий на твердые агаризованные среды Эндо, Сабуро после 24 часов культивирования при 25°С. Результаты эксперимента приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Данные по выживанию условно патогенных микроорганизмов после обработки 
Микроорганизм Начальная концентрация, в см3 Контроль, в см3 Обработанная вода 
Proteus vulgaris 206 7,6×l05 1,3×106 0 
2,0×107 2,1×108 0 
Serratia marcescens 208 4,0×105 0,8×106 0 
3,4×107 2,3×108 0 
Staphylococcus aureus 144 7,0×105 0,5×105 0 
6,7×106 3,1×107 0 
Candida albicans 5,2×105 1,8×106 0 
6,4×10 6 1,2×107 0 
Citrobacter freundii 61 6,8×10 5 1,1×106 0 
1,4×10 7 8,5×107 0 
Pseudomonas aeruginosa 3,1×10 5 2,9×105 0 
2,9×10 7 2,7×107 0 


Таким образом, рост и размножение различных микроорганизмов в воде полностью подавляется.

Пример 2.

Определяли выживание микроорганизмов в природной воде из реки Невы после обработки согласно изобретению. Электроды изготавливались из сплавов серебра и титана.

Стандартными методами (по МУК 4.2.1018-01 "Санитарно-микробиологический анализ питьевой воды" и МУ 2285-81 "Санитарно-микробиологический анализ воды поверхностных водоемов") определяется численность жизнеспособных санитарно-показательных микроорганизмов (ОМЧ, общих и термотолерантных колиформных бактерий, спор сульфатредуцирующих клостридий, колифагов) в необработанной невской воде (контроль) и в невской воде после обработки ее импульсными электрическими разрядами с уровнем удельной энергии 5 Дж/см3 (вариант опыта 1) и 10 Дж/см3 (вариант опыта 2).

Определение численности микроорганизмов в воде проводили через интервал времени t1=6 час. и через t2=24 час. после ее обработки.

Результаты биологических анализов проб воды приведены в таблицах 2-6.

Таблица 2.

Численность сапрофитных микроорганизмов 
№ Наименование пробы Численность сапрофитных микроорганизмов (ОМЧ), КОЕ/см 3 
Начальная (время t0=0) После инкубации пробы (время t1=6 ч) После инкубации пробы (время t2=24 ч) 
1 Контроль 1698 4943 33400 
2 5 Дж/см 3 139 131 
3 10 Дж/см3 105 50 


Таблица 3.

Численность общих колиформных бактерий 
№ Наименование пробы Численность общих колиформных бактерий, КОЕ/100 см 3 
Начальная (время t0=0) После инкубации пробы (время t1=6 ч) После инкубации пробы (время t2=24 ч) 
1 Контроль 9250 10900 16000 
2 5 Дж/см 3 515 400 
3 10 Дж/см3 242 250 
Таблица 4.

Численность термотолерантных колиформных бактерий 
№ Наименование пробы Численность термотолерантных колиформных бактерий, КОЕ/100 см3 
Начальная (время t0=0) После инкубации пробы (время t1=6 ч) После инкубации пробы (время t2=24 ч) 
1 Контроль 4270 5670 5270 
2 5 Дж/см 3 339 247 
3 10 Дж/см3 176 85 
Таблица 5.

Численность спор сульфатредуцирующих клостридий 
№ Наименование пробы Численность микооооганизмов 
Начальная (время t0=0) После инкубации пробы (время t1=6 ч) После инкубации пробы (время t2=24 ч) 
1 Контроль 4 32 17 
2 5 Дж/см 3 12 8 
3 10 Дж/см3 11 6 


Таблица 6.

Численность колифагов 
№ Наименование пробы Численность колифагов, КОЕ/100 см3 
Начальная (время t0=0) После инкубации пробы (время t1=6 ч) После инкубации пробы (время t2=24 ч) 
1 Контроль 20<КОЕ>33 20<КОЕ>33 - 
2 5 Дж/см 3 3,6 - 
3 10 Дж/см3 9,3 - 


Установили, что рост и размножение микроорганизмов в устойчивом микробном сообществе в природной воде существенно (на два-три порядка) снижается после обработки электрическими разрядами, причем величина эффекта зависит от удельной вложенной энергии.

Помимо этого, наблюдается эффект пост-действия, выражающийся в гибели микробов по мере их экспозиции в обработанной воде.

Пример 3.

Тестировали фунгистатические/фунгицидные свойства обработанной в разных режимах воды. В работе использовались меланинсодержащие виды грибов Ulocladium chartarum, известные своей высокой устойчивостью в отношении разного рода внешних воздействий (УФ-излучение, высокие концентрации ионов тяжелых металлов, окислительный стресс и пр.). Результаты опытов оценивались морфологически на предмет выявления возможных нарушений нормального развития (микроскоп Jenaval, Zeiss) и по прорастанию спор после обработки водой (КОЕ/см 3). Культивирование проводилось на чашках Петри на овсяном агаре при температуре 25°С, а также в лунках микротитрационных планшетов в жидкой питательной среде и в воде. Для экспериментов исходно использовалась деионизированная вода (pH=6,5). Для опытов использовали электроды из сплавов титана, серебра и стали. Вода обрабатывалась при разных уровнях вложенной удельной энергии (3, 5 и 10 Дж/см3). Исследовалась обработанная вода разного срока хранения (от 3 часов до 9 месяцев от момента обработки).

Опыты по оценке жизнеспособности спор после экспозиции в обработанной воде проводились следующим образом. Вначале облучали деионизированную воду при различных энергиях (3, 5 и 10 Дж/мл), затем на этой воде разного срока хранения (от 3 час. до 9,5 мес.) готовили суспензии спор грибов, соответствующие по концентрации контрольной суспензии и инкубировали пробы при Т=25°С. После инкубации в течение t=0, 3, 24, 48 час., 7 суток микропробы из каждой суспензии высевались в 3-х повторах на агаризованную питательную среду для контроля выживаемости и мониторинга морфологии колоний. Результаты опытов представлены в таблице 7.



Как видно из таблицы, число колоний после экспозиции в контрольной пробе приблизительно соответствовало концентрации проросших спор в исходной суспензии, тогда как в обработанных пробах воды их концентрация снижается.

Немаловажным фактором, как оказалось, является численность спор в исходной суспензии. Эффект ингибирования роста отчетливо воспроизводится при исходных концентрациях спор порядка 103-104 см -3. Можно предположить, что при высоких концентрациях спор >106 см-3 концентрация реакционно-способных наночастиц в дисперсной системе снижается ниже порога чувствительности из-за адсорбции наночастиц на клеточной стенке грибов.

Фунгицидное действие (полная гибель) отмечено при инкубации спор в воде (при 10 Дж/см3, электроды титан + серебро) в течение более 2 дней.

При использовании титановых и стальных электродов в ряде случаев (низкие концентрации) наблюдался эффект стимулирования роста, очевидно, связанный с возрастанием в воде концентрации физиологически значимых для развития грибов микроэлементов, поступающих из материала электродов.

Наблюдения за изменениями морфологии колоний грибов, полученных при посеве спор, выдержанных в обработанной воде 3 и 48 часов, позволили выделить следующие типы морфологических отклонений:

1. Появление бесцветных, с ограниченной скоростью роста колоний Ulocladium chartarum. Пигментация запаздывает на 4-5 дней, скорость роста колоний приходит в норму через 11-12 дней после посадки (споры выдержаны 48 часов в воде, обработанной 5 и 10 Дж/см3, электроды титан и серебро).

2. Появление колоний U. chartarum с выраженным кирпично-красным пигментом, погл.=410 нм (абсолютно не характерным для данного вида грибов) - колонии выращены из спор, выдержанных 48 часов в воде, обработанной электрическими разрядами (5, 10 Дж/см3, титановые электроды). По мере роста таких колоний (через 2 нед.) нормальная пигментация восстанавливалась.

Отмеченные изменения пигментации, по-видимому, связаны с вызванным электрическими разрядами блокированием синтеза меланина в клеточной стенке грибов на разных стадиях. Нормализация морфологических показателей с течением времени при развитии грибов на полноценной питательной среде говорит об обратимости изменений, вызываемых действием обработанной воды, такие изменения не затрагивают генетический аппарат грибной клетки.

Отметим, что при одинаковых энергиях обработки фунгицидный эффект воды, обработанной с использованием серебряных электродов, был более выражен, чем при использовании, например, титановых электродов. Такой результат при использовании серебряных электродов можно объяснить, во-первых, более высокой концентрацией наночастиц в воде и, во-вторых, высокой токсичностью ионов серебра в ряду Ag>Ti, Fe (Siegel, 1986).

Пример 4.

Изучали обеззараживающее пост-действие обработанной по предлагаемому методу водопроводной воды из района Шувалово-Озерки. Энергия обработки выбиралась равной 5 Дж/см3, 10 Дж/см 3. Электроды изготавливались из сплава серебра и титана. В качестве контроля использовали исходную водопроводную воду, не подвергавшуюся обработке.

Оценку выживания спор грибов Ulocladium chartarum проводили по числу колоний при посеве суспензий на твердую агаризованную среду Чапека-Докса после 48 час. экспозиции при 25°С. Результаты эксперимента приведены в таблице 8.

Таблица 8.

Численность жизнеспособных спор грибов в обработанной водопроводной воде 
Электроды Энергия, Дж/см 3 Время, t=0 Время, t=48 час 
Контроль 5×10 3 5×103 
5 5×10 3 0 
5 (в разведении 1:2) 5×10 3 20-50 
Титан + серебро 5 (в разведении 1:4) 5×103 2,5×103 
5 (в разведении 1:8) 5×103 5*10 3 
10 5×103 0 
10 (в разведении 1:2) 5×103 10-20 
10 (в разведении 1:4) 5×103 100 
10 (в разведении 1:8) 5×103 5×10 3 


Обнаружили, что рост микроскопических грибов в обработанной водопроводной воде подавляется, причем при разведении эффект сохраняется, что дает возможность использовать воду в качестве антисептика.

Пример 5.

Устанавливали роль ультрадисперсных частиц, образующихся из материала электродов, как антимикробного фактора. В задачи работы входило:

1. Исследовать ингибирующие концентрации обработанной деионизированной воды, содержащей ультрадисперсные частицы металла электродов, на рост и развитие микроскопических грибов.

2. Исследовать ингибирующие концентрации супернатанта, полученного при осаждении частиц из облученной воды, на рост и развитие микроскопических грибов в сравнении с обработанной водой без осаждения частиц.

В сериях опытов использовали электроды из меди, серебра и стали. Энергия обработки 12 Дж/см3. Разведения воды соответствовали энергии 12, 8, 6, 3 и 1,5 Дж/см3.

Таблица 9.

Результаты по прорастанию в воде и супернатанте спор грибов Ulocladium chartarum и Phaeococcomyces chersonesos при 10-дневной инкубации. 
Обработанная вода 
Материал

электродов Энергия при разведении, Дж/см3 
контроль 12 8 6 3 1,5 
Ag + - - - + ++ 
Fe + - - + ± + 
Cu + - - - - ± 
Супернатант 
Материал

электродов Энергия при разведении, Дж/см3 
контроль 12 8 6 3 1,5 
Ag + - ± ± ± - 
Fe + + ++ + ++ ++ 
Cu + ± ± + + ++ 
Качественный микроскопический анализ. 
(+) - нормальный рост, (-) - полное отсутствие роста, (±) - слабый рост, (++) - обильный рост. 


Таблица 10.

Оценка усредненной концентрации (кл/см3) жизнеспособных спор, после их инкубации в воде и супернатанте в течение 10 суток и при последующем посеве этой воды на агаризованную среду Чапека-Докса.

Подсчет колоний на чашках Петри, среда Чапека-Докса. Споры грибов Ulocladium chartarum и Phaeococcomyces chersonesos, объем капли при посеве =100 мкл. 
Обработанная вода 
Материал

электродов Энергия (эквивалентные разведения), Дж/см3 
контроль 12 8 6 3 1,5 
Ag 

103

кл/см3 0 0 0 100 10 3 
Fe 10 0 10 3 10-100 100 
Cu 0 0 0 0 10-50 
Супернатант 
Материал

электродов Энергия (эквивалентные разведения), Дж/см3 
контроль 12 8 6 3 1,5 
Ag 

103

кл/см 0 0 0 10-50 100-500 
Fe 10-20 10 3 50-100 200 103 
Cu 10 10-50 50-100 50-100 100-200 


Как видно из результатов опытов, воспроизводимый фунгицидный эффект наблюдался в случае медных и серебряных электродов при энергиях обработки свыше 3 Дж/см3, для железных электродов при энергиях свыше 6 Дж/см3, то есть антигрибное действие воды, обработанной с помощью серебряных и медных электродов эффективнее, чем при обработке железными электродами.

Осаждение и удаление из обработанной воды ультрадисперсных частиц снижает ее антимикробную активность. В супернатанте грибы прорастали в разной степени практически во всех пробах, за исключением серебряных электродов на энергиях свыше 3 Дж/см3, что является доказательством того, что активным действующим компонентом облученной воды являются наночастицы с олигодинамическим действием.

Для реализации способа использовано известное оборудование и материалы, что обусловливает соответствие изобретения критерию "промышленная применимость".




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ обеззараживания воды, в котором в камеру с водой помещают электроды и осуществляют между ними импульсный электрический разряд с образованием дуги, отличающийся тем, что измеряют расстояние между электродами и поддерживают его постоянным, осуществляют проточное движение воды через камеру, при этом измеряют температуру воды на входе и выходе из камеры и поддерживают в заданных пределах значения температуры как на входе, так и на выходе из камеры, изменяя расход воды, проходящей через камеру, при этом обеспечивают разность температур воды на выходе из камеры и на входе в камеру не более 7°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поддерживают температуру воды в пределах от 5 до 50°С.






ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru