СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ ПЕРОКСИДОМ ВОДОРОДА

СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ ПЕРОКСИДОМ ВОДОРОДА


RU (11) 2288180 (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: 2005118036/15 
(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 2213705 C1, 10.10.2003. RU 2213707 C1, 10.10.2003. RU 2213706 С1, 10.10.2003. US 2004/0048762 А1, 11.03.2003. GB 432101 А, 15.07.1935. WO 9422771 А1, 13.10.1994. 
(72) Автор(ы): Гутенев Владимир Владимирович (RU); Сердцев Николай Иванович (RU); Денисов Владимир Викторович (RU); Котенко Андрей Владимирович (RU); Ажгиревич Артем Иванович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Ажгиревич Артем Иванович (RU) 
Адрес для переписки: 123520, Москва, Пятницкое ш., 23, корп.1, кв.25, В.В. Гутеневу 

(54) СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ ПЕРОКСИДОМ ВОДОРОДА

Изобретение относится к технике обработки воды окислителями и может быть использовано для обеззараживания питьевой воды, в том числе в системах водоснабжения. Способ обеззараживания воды включает ее обработку пероксидом водорода и гетерогенным катализатором, содержащим гопкалит и серебро, причем требуемое количество пероксида водорода вводят в воду однократно, после чего ее выдерживают 0,2-0,5 часа и подают на контактирование в течение 0,5-1 ч с таблетками или гранулами гетерогенного катализатора, полученного в соответствии с технологией а) или б). По технологии а) растертый в порошок гопкалит увлажняют до состояния пасты водным раствором, содержащим ионы серебра, который готовят растворением соли серебра в дистиллированной воде или электролитическим растворением металлического серебра под действием постоянного тока, при этом массовое соотношение между гопкалитом и ионами серебра устанавливают равным (1500-2000):1 соответственно, затем пасту формуют в виде таблеток или гранул. По технологии б) таблетки или гранулы гопкалита помещают в колонку, через которую пропускают водный раствор, содержащий ионы серебра, который готовят растворением соли серебра в дистиллированной воде или электролитическим растворением металлического серебра под действием постоянного тока, при этом массовое соотношение между гопкалитом и ионами серебра устанавливают равным (1500-2000):1 соответственно. В качестве соли серебра используют предпочтительно нитрат, сульфат или аммиачный комплекс. Контактирование можно осуществлять в колонке, заполненной гетерогенным катализатором, через которую пропускают воду, предварительно обработанную пероксидом водорода. Способ обеспечивает упрощение процесса обеззараживания воды, упрощение технологии приготовления катализатора, уменьшение дозы вводимого серебра, а также предотвращение вторичного бактериального заражения воды в течение длительного времени (не менее месяца). 2 з.п. ф-лы.




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Данное изобретение относится к методам обработки воды пероксидом водорода в присутствии гетерогенного катализатора, содержащего соединения марганца и серебра. Оно может быть использовано для обеззараживания питьевой воды, в том числе в системах водоснабжения, а также для разложения остаточных количеств пероксида водорода, используемого для обработки сточных вод.

Известен способ химической обработки и обеззараживания вод и водных систем (ЕР 0059978, С 02 F 1/50, 1982), заключающийся в одновременном использовании четвертичных соединений аммония, водорастворимых солей меди и/или серебра и пероксидного соединения, выделяющего при разложении кислород. Однако этот способ требует для своего осуществления применения достаточно дефицитных соединений, кроме того его использование для подготовки питьевой воды нецелесообразно из-за санитарно-гигиенических ограничений: в воду могут поступить вредные для человека соединения.

Известен способ очистки сточных вод от красителей, включающий обработку воды в реакторе перекисью кальция в виде порошка или суспензии в присутствии катализатора в виде порошка, содержащего медь и марганец, например, гопкалита (RU 2031858, С 02 F 1/72, 1995). В результате химической реакции образуется осадок, в который переходят красители, а также непрореагировавший окислитель и катализатор. Однако этот метод не пригоден для обеззараживания питьевой воды, так как используемые реагенты в виде взвесей могут оставаться в воде после ее отстаивания и удаления осадка. Помимо этого, вследствие непроизводительных потерь части реагентов этот метод не вполне экономичен.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения по назначению, совокупности существенных признаков и достигаемому результату является известный из RU 2213705, С 02 F 9/04, 2003 многоступенчатый способ обеззараживания питьевой воды. Способ включает добавление в емкость с исходной водой части используемого в процессе пероксида водорода, выдержку в течение 0,5 ч, последующее введение гетерогенного катализатора в виде таблеток, содержащих гопкалит (катализатор на основе диоксида марганца и оксида меди) и серебро, выдержку в течение 0,5-1 ч, добавление оставшегося количества пероксида водорода и выдержку в течение 0,5 ч. Указанные таблетки получают путем смешения растертых в порошок гранул гопкалита с мелкими частицами металлического серебра при соотношении гопкалит: серебро, равном 1000:1, добавления воды до получения пасты, ее подсушивания и формования. Общее количество используемого в процессе пероксида водорода составляет 50-200 мг/л, количество таблеток катализатора 0,1-1 мг/л.

Недостатком известного способа являются: 1) многостадийность, что усложняет технологическую схему; 2) необходимость дробить металлическое серебро, что увеличивает трудоемкость и энергозатраты при приготовлении катализатора. В то же время относительно крупные частицы металлического серебра не обеспечивают эффективный контакт их поверхности с пероксидом водорода, используемым для обработки воды.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, являлось упрощение процесса обеззараживания воды, упрощение технологии приготовления катализатора, уменьшение дозы вводимого серебра, а также предотвращение вторичного бактериального заражения воды в течение длительного времени (не менее месяца).

Поставленная задача решается тем, что способ обеззараживания воды, включающий ее обработку пероксидом водорода и гетерогенным катализатором, содержащим гопкалит и серебро, и отличается от наиболее близкого аналога тем, что требуемое количество пероксида водорода вводят в воду однократно, после чего ее выдерживают 0,2-0,5 часа и подают на контактирование в течение 0,5-1 час с таблетками или гранулами гетерогенного катализатора, полученного в соответствие с технологией а) или б):

а) растертый в порошок гопкалит увлажняют до состояния пасты водным раствором, содержащим ионы серебра, который готовят растворением соли серебра в дистиллированной воде или электролитическим растворением металлического серебра под действием постоянного тока, при этом массовое соотношение между гопкалитом и ионами серебра устанавливают равным (1500-2000):1 соответственно, затем пасту формуют в виде таблеток или гранул;

б) таблетки или гранулы гопкалита помещают в колонку, через которую пропускают водный раствор, содержащий ионы серебра, который готовят растворением соли серебра в дистиллированной воде или электролитическим растворением металлического серебра под действием постоянного тока, при этом массовое соотношение между гопкалитом и ионами серебра устанавливают равным (1500-2000):1, соответственно.

В частном случае в качестве соли серебра используют нитрат, сульфат или аммиачный комплекс серебра. Указанный комплекс получают следующим образом: в отдельной емкости готовят 0,1-1,0%-ный раствор Ag2SO4 или AgNO3, в который при перемешивании вводят газообразный аммиак или аммиачную воду до достижения массового соотношения Ag+:NH3 , равного 2,8-3,0.

В другом частном случае контактирование осуществляют в колонке, заполненной гетерогенным катализатором, через которую пропускают воду, обработанную пероксидом водорода.

Ниже приведены примеры осуществления предложенного способа.

Пример 1.

Исходная вода имела следующие показатели: температура 20°С, рН7,1, содержание взвешенных веществ 0,58 мг/л, цветность 22 град, окисляемость перманганатная 24 мг/л О2, число санитароно-показательных микроорганизмов (E.coli) 1200 особей/л. В исходную воду вводили пероксид водорода в количестве 200 мг/л. Полученную воду выдерживали 0,2 часа и приводили в контакт с катализатором, количество которого составляло 1 мг/л. Гетерогенный катализатор получали смешением мелко раздробленного порошка гопкалита (размер частиц 0,01-0,05 мм) с дистиллированной водой, в которую предварительно путем анодного растворения металлического серебра вводили ионы серебра. Массу последних рассчитывали таким образом, чтобы при смешении с гопкалитом выдерживалось массовое соотношение гопкалит: ионы серебра, равное 2000:1. Полученную пасту подсушивания при температуре 105°С и формования на прессе в виде таблеток диаметром 10 мм и высотой 5 мм. Время контактирования катализатора с обеззараживаемой водой составляло 0,5 часа.

Показатели полученной воды: содержание взвешенных веществ 0,3 мг/л, цветность 14 град., окисляемость перманганатная 14 мг/л О2, число микроорганизмов 3 особи/л.

Пример 2.

Исходная вода имела показатели, указанные в примере 1. Обработка пероксидом водорода аналогична примеру 1. При получении гетерогенного катализатора использовали дистиллированную воду с растворенным в нем нитратом серебра. Массовое соотношение между пиролюзитом и ионами серебра в приготовленных таблетках составляло 1800:1, соответственно. Остальные стадии получения катализатора аналогичны примеру 1.

Показатели полученной воды: взвешенные вещества 0,3 мг/л, цветность 12 град., окисляемость перманганатная 12 мг/л О2, число санитарно-показательных микроорганизмов - 2 особи/л.

Пример 3.

Исходная вода имела те же показатели, что и в примере 1. Обработку воды пероксидом водорода проводили при его концентрации 100 мг/л и выдерживали 0,5 часа. При получении гетерогенного катализатора использовали дистиллированную воду, в которую при помощи электролиза вводили ионы серебра. Соотношение между гопкалитом и ионами серебра составляло 1500:1 соответственно. Остальные стадии получения катализатора аналогичны примеру 1.

Показатели полученной воды: взвешенные вещества 0,28 мг/л, цветность 13 град., окисляемость перманганатная по кислороду 13 мг/л, число микроорганизмов - 2 особи/л.

Пример 4.

Исходная вода имела те же показатели, что и в примере 1. Обработка пероксидом водорода была аналогична примеру 3. При получении гетерогенного катализатора гранулы гопкалита помещали в колонку диаметром 15 см и высотой 150 см, через которую пропускали раствор сульфата серебра в дистиллированной воде (0,2 мас.%). Операцию проводили до насыщения гопкалита ионами серебра с тем, чтобы соотношение между ними в готовом гетерогенном катализаторе было 1500:1 соответственно. После этого через колонку с катализатором пропускали воду, прошедшую обработку пероксидом водорода и выдержку в течение 0,5 часа.

Показатели полученной воды: взвешенные вещества 0,26 мг/л, цветность 10 град, окисляемость перманганатная по кислороду 14 мг/л, число микроорганизмов - 3 особи/л.

Пример 5.

Исходная вода имела те же показатели, что и в примере 1. Обработка пероксидом водорода аналогична примеру 1. При получении гетерогенного катализатора гранулы гопкалита помещали в колонку диаметром 15 см и высотой 150 см, через которую пропускали раствор аммиачного комплекса серебра [Ag(NH3) 2]NO3. Последний получали пропусканием газообразного аммиака через емкость с раствором AgNO3 при избытке 5 мас.% по аммиаку относительно стехиометрии. Процесс обработки гопкалита указанным раствором проводили до насыщения гопкалита ионами серебра с тем, чтобы массовое соотношение между ними в готовом гетерогенном катализаторе было 1900:1 соответственно. После этого через колонку с катализатором пропускали воду, прошедшую предварительную обработку пероксидом водорода и выдержку.

Показатели полученной воды: взвешенные вещества 0,24 мг/л, цветность 8 град., окисляемость перманганатная по кислороду 10 мг/л, число микроорганизмов - не обнаружены.

Пример 6 (сравнительный).

Испытания провели с катализатором, полученным по известному способу RU 2213705 (соотношение гопкалит:серебро =1000:1). Исходная вода имела те же показатели, что и в примере 1. Обработка пероксидом водорода аналогична примеру 1 - в одну стадию.

Показатели полученной воды: взвешенные вещества 0,36 мг/л, цветность 15 град, окисляемость перманганатная 16 мг/л, число микроорганизмов - 3 особи/л.

Таким образом, результаты испытаний показали, что предлагаемый способ может быть охарактеризован как более эффективный в отношении химического и бактериологического качества получаемой воды. Важно отметить, что это имеет место при существенном (в 1,5-2 раза) снижении количества дорогостоящего серебра, вводимого в гопкалит по сравнению с известным способом.

Исследования, выполненные для установления уровня бактериальной устойчивости обработанной известным и предлагаемым способами воды, показали, что во всех случаях вода сохраняет устойчивость к внешнему бактериальному загрязнению в течение длительного времени - не менее месяца.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ обеззараживания воды, включающий ее обработку пероксидом водорода и гетерогенным катализатором, содержащим гопкалит и серебро, отличающийся тем, что пероксид водорода вводят в воду однократно, после чего ее выдерживают 0,2-0,5 ч и подают на контактирование в течение 0,5-1 ч с таблетками или гранулами гетерогенного катализатора, полученного в соответствии с технологией а) или б):

а) растертый в порошок гопкалит увлажняют до состояния пасты водным раствором, содержащим ионы серебра, который готовят растворением соли серебра в дистиллированной воде или электролитическим растворением в воде металлического серебра под действием постоянного тока, при этом массовое соотношение между гопкалитом и ионами серебра устанавливают равным (1500-2000):1 соответственно, затем пасту формуют в виде таблеток или гранул;

б) таблетки или гранулы гопкалита помещают в колонку, через которую пропускают водный раствор, содержащий ионы серебра, до достижения массового соотношения между гопкалитом и ионами серебра, равного (1500-2000):1 соответственно, при этом указанный раствор готовят растворением соли серебра в дистиллированной воде или электролитическим растворением в воде металлического серебра под действием постоянного тока.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве соли серебра используют нитрат, сульфат или аммиачный комплекс Ag(NH3 )2NO3 или [Ag(NH3)2 ]2SO4.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что контактирование осуществляют в колонке, заполненной гетерогенным катализатором, через которую пропускают воду, обработанную пероксидом водорода.





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