СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА

СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА


RU (11) 2288177 (13) C1

(51) МПК
C02F 1/50 (2006.01)
C02F 1/72 (2006.01)
C02F 103/04 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 15.01.2008 - действует 

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005118027/15 
(22) Дата подачи заявки: 2005.06.14 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.06.14 
(45) Опубликовано: 2006.11.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2213706 C1, 10.10.2003. RU 2213707 C1, 10.10.2003. RU 2073359 C1, 10.02.1997. JP 10-174882 А, 30.06.1998. US 5205940 А, 27.04.1993. ЕР 0876762 А1, 11.11.1998. 
(72) Автор(ы): Гутенев Владимир Владимирович (RU); Юнак Алевтин Иванович (RU); Теличенко Валерий Иванович (RU); Денисов Владимир Викторович (RU); Ажгиревич Артем Иванович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Гутенев Владимир Владимирович (RU) 
Адрес для переписки: 123520, Москва, Пятницкое ш., 23, корп.1, кв.25, В.В. Гутеневу 

(54) СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА

Изобретение относится к методам обработки воды пероксидом водорода и гетерогенным катализатором и может быть использовано для обеззараживания питьевой воды в системах водоснабжения отдельных построек, городов и других населенных пунктов. Способ обеззараживания воды включает введение пероксида водорода, предпочтительно, в количестве 50-100 мг/л и контактирование с гетерогенным катализатором, содержащим рутил и частицы серебра, при этом катализатор получают путем измельчения природного минерала рутила до порошка с размером частиц не более 0,5 мм, обжига при температуре 800-900°С в течение 1-2 часов, последующего смешения с частицами металлического серебра размером не более 0,05 мм и бентонитовой глиной при массовом соотношении обожженный рутил:серебро:бентонитовая глина, равном (1200-2000):(1-1,5):(120-200), добавления к смеси воды до образования пасты, подсушивания при 100-110°С и формования. Катализатор используют в количестве 0,5-1,5 мг на литр обрабатываемой воды. Исходную воду перед обработкой пероксидом водорода пропускают через УФ-устройство. Способ обеспечивает повышение эффективности процесса обеззараживания воды, существенное снижение количества используемого серебра и возможность предотвращения внешнего бактериального заражения воды в течение длительного времени - не менее месяца - при температурах до 30-40°С. 4 з.п. ф-лы, 1 табл.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к методам обработки воды пероксидом водорода и гетерогенным катализатором, содержащим серебро и природный минерал рутил. Оно может быть использовано для обеззараживания питьевой воды в системах водоснабжения отдельных построек, населенных пунктах, предприятий пищевой индустрии, а также в чрезвычайных обстоятельствах.

Известен способ обеззараживания воды совместным действием пероксида водорода и ионов серебра (см. Интенсификация процессов обеззараживания воды. Под ред. Л.А.Кульского, Киев, Наукова думка, 1978, с.7-8).

Известно, что для окисления органических примесей, содержащихся в сточных водах, их обрабатывают пероксидом водорода в количестве 100-200 мг/л, ультрафиолетовым излучением и катализатором - нерастворимым в воде порошком титаната бария в количестве 0,01-1 мас.% (US 5330661, С 02 F 1/32, 1994). Этот метод, однако, непригоден для обеззараживания питьевой воды, поскольку используемый катализатор в виде взвеси может оставаться в воде после ее отстаивания и удаления осадка.

Другой известный способ очистки жидкости или газа предусматривает облучение обрабатываемой среды светом и обработку сверхтонкодисперсным оксидом титана, сформованным с помощью оптически прозрачного материала в пористые комьеобразные образования (JP 4-54511, С 02 F 1/72, 1988). Этот способ недостаточно эффективен для удаления из воды различных микроорганизмов.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения по назначению, совокупности существенных признаков и достигаемому результату является известный из RU 2213706, 2003, комплексный способ обеззараживания воды, включающий ее пропускание через реактор с импульсными ксеноновыми лампами сплошного спектра, преимущественно вырабатывающими УФ-излучение длиной волны 200-400 нм при частоте 1-1,3 Гц, после чего в воду вводят пероксид водорода в количестве 50-100 мг/л и пропускают через второй реактор, содержащий гетерогенный катализатор, который получают путем смешения порошка рутила и частиц металлического серебра при их массовом соотношении, соответственно равном (700-1000):1, добавления к смеси воды, подсушивания полученной пасты и формования. Недостатком является относительно большой расход серебра и значительные энергетические, временные и трудовые затраты.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, являлось повышение эффективности процесса обеззараживания воды, существенное снижение количества используемого металлического серебра и обеспечение возможность предотвращения внешнего бактериального заражения воды в течение длительного времени - не менее месяца - при температурах до 30-40°С.

Способ обеззараживания воды включает введение пероксида водорода и последующее контактирование с гетерогенным катализатором, содержащим рутил и частицы серебра, и отличается от наиболее близкого аналога тем, что катализатор получают путем измельчения природного минерала рутила до порошка с размером частиц не более 0,5 мм, окислительного обжига при температуре 800-900°С, осуществляемого в течение 1-2 часов при подаче воздуха снизу вверх для создания кипящего слоя порошка рутила, последующего смешения с частицами металлического серебра размером не более 0,05 мм и бентонитовой глиной при массовом соотношении обожженный рутил:серебро:бентонитовая глина, равном (1200÷2000):(1÷1,5):(120÷200), добавления к смеси воды до образования пасты, ее подсушивания при 100-110°С и последующего формования.

Преимущественно, пероксид водорода вводят в количестве 50-100 мг/л.

Предпочтительно, катализатор используют в количестве 0,5-1,5 мг на литр обрабатываемой воды.

Также предпочтительно катализатор формуют в виде таблеток или цилиндров.

В частном случае, исходную воду перед обработкой пероксидом водорода пропускают через устройство с ультрафиолетовыми УФ-лампами.

Рутил - это достаточно распространенный минерал на основе одной из модификаций диоксида титана, который может содержать в виде примесей железо, хром, тантал, ниобий, ванадий. Предлагаемый окислительный обжиг рутила увеличивает содержание в порошке диоксида титана (на 15-20%), повышает его каталитическую активность в отношении процесса обеззараживания воды, что, в свою очередь, позволяет вдвое уменьшить количество вводимого серебра.

Предлагаемый способ обработки воды по сравнению с использованием только пероксида водорода значительно увеличивает скорость реакции окисления и разложения органических примесей, бактерий, вирусов и грибков. Диоксид титана (рутил) в смеси с серебром обладает значительными бактерицидными свойствами, кроме того, эти вещества являются катализаторами процесса окисления примесей пероксидом водорода. Указанные в формуле размеры частиц рутила являются оптимальными как с точки зрения эффективности проведения его окислительного обжига, так и снижения потерь при этом обжиге. Размеры частиц серебра являются оптимальными с точки зрения каталитической активности. Бентонитовая глина улучшает технологические свойства смеси катализаторов, ее пластичность и формуемость. Она является оптимальной добавкой к смеси рутила и серебра. Преимуществом предлагаемого катализатора является также то, что он способствуют удалению избытка пероксида водорода после окончания процесса обеззараживания воды.

Использование катализатора в формованном виде, например в виде таблеток или цилиндров, предотвращает попадание его частиц в питьевую воду. Кроме того, его удобно хранить до использования в процессе обеззараживания. Катализатор может быть формован также в виде гранул, шариков и т.п.

Предложенные параметры процесса и концентрации реагентов являются оптимальными для данной схемы обработки воды.

Дополнительная обработка УФ-излучением целесообразна в случаях сильного загрязнения воды патогенными микроорганизмами и грибами, а также при наличии большого количества органических примесей. Использование ультрафиолетового излучения, включающего "бактерицидный" участок и участок, соответствующий условиям деструкции органических соединений, позволяет получить высокий обеззараживающий и очищающий эффект.

Ниже приведены примеры осуществления предложенного способа.

Пример 1.

Исходную воду объемом 100 л, содержащую 104 клеток/л санитарно-показательных микроорганизмов E.coli, подавали в смеситель и вводили пероксид водорода в количестве 50 мг/л, затем со скоростью 10 л/мин (0,6 м3/ч) пропускали через реактор, содержащий таблетки катализатора, общее количество которого рассчитывали исходя из его концентрации 1 мг на литр воды. Испытания проводили с водой, температура которой составляла 20, 30 и 40°С.

Катализатор получали путем измельчения природного минерала рутила с содержанием TiO2 около 93% до порошка с размером частиц не более 0,5 мм (распределение частиц по размерам: 0,1-0,3 мм - 30%, 0,31-0,5 мм - 70%) и окислительного обжига при температуре 800°С, осуществляемого в течение 2 часов при подаче воздуха снизу вверх для создания кипящего слоя порошка рутила. Содержание TiO2 в обожженом рутиле повышалось до 99,5%. Затем обожженный рутил смешивали с частицами металлического серебра размером 0,05 мм и бентонитовой глиной при массовом соотношении рутил:серебро:бентонитовая глина, равном 1200:1:120, добавляли к смеси воду до образования пасты, ее подсушивали при 100°С и формовали в виде таблеток диаметром 15 мм и высотой 6 мм.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Пример 2.

Обеззараживание воды проводили аналогично примеру 1 с изменением некоторых параметров: концентрация пероксида водорода - 100 мг/л, концентрация катализатора - 1,5 мг/л, рутил обжигали при температуре 900°С в течение 1 часа, массовое соотношение рутила, серебра и бентонитовой глины составляло 2000:1,5:200, пасту, приготовленную из компонентов катализатора и воды, подсушивали при температуре 110°С и формовали в виде цилиндров диаметром 8 мм и высотой 25 мм. Результаты приведены в таблице.

Пример 3.

Исходную воду объемом 100 л, содержащую 104 клеток/л санитарно-показательных микроорганизмов E.coli, а также 103 особей/л дрожжеподобных грибов рода Candida, пропускали со скоростью 16,7 л/мин (1,0 м3/ч) через реактор, содержащий размещенные в слое воды импульсные ксеноновые лампы сплошного спектра, преимущественно излучающие в диапазоне 200-400 нм при частоте импульсов 1 Гц, плотности потока 2,5 кВт/см 2 и удельных энергозатратах 2,5 Дж/см3 воды. Затем воду обрабатывали аналогично примеру 1 с изменением лишь концентрации катализатора - 0,5 мг/л. Результаты приведены в таблице.

В качестве объекта сравнения был использован способ обеззараживания воды, проведенный также, как описано в примере 1, но с использованием катализатора, полученного в соответствии с RU 2213706 и содержащего необожженный рутил и металлическое серебро в соотношении 1000:1.

Представленные данные свидетельствуют о высоком качестве обеззараживания воды, проведенного предложенным способом. При этом также улучшаются другие показатели воды - вкус, залах, цветность, уменьшается содержание неорганических и органических примесей. После хранения обработанной воды в укупоренных бутылях емкостью 20 л в течение месяца при температуре до 40°С в ней не были обнаружены патогенные микроорганизмы.

Таблица

СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА 
Катализатор Время для достижения полного обеззараживания воды при разных температурах, часы 
20°С 30°С 40°С 
По примеру №1 2,5 1,5 1,0 
По примеру №2 2,75 2,0 1,5 
По примеру №3 2,0 1,8 1,0 
Полученный по RU 2213706 3,5 2,5 2,0 





ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ обеззараживания воды, включающий введение пероксида водорода и контактирование с гетерогенным катализатором, содержащим рутил и частицы серебра, отличающийся тем, что катализатор получают путем измельчения природного минерала рутила до порошка с размером частиц не более 0,5 мм, его окислительного обжига при температуре 800-900°С, осуществляемого в течение 1-2 ч при подаче воздуха снизу вверх для создания кипящего слоя порошка рутила, последующего смешения с частицами металлического серебра размером не более 0,05 мм и бентонитовой глиной при массовом соотношении обожженный рутил: серебро: бентонитовая глина, равном (1200-2000):(1-1,5):(120-200), добавления к смеси воды до образования пасты, ее подсушивания при 100-110°С и последующего формования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пероксид водорода вводят в количестве 50-100 мг/л.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что катализатор вводят в количестве 0,5-1,5 мг на литр обрабатываемой воды.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что катализатор формуют в виде таблеток или цилиндров.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что перед обработкой пероксидом водорода исходную воду пропускают через устройство с ультрафиолетовыми лампами.





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