Композиции для обработки воды

Композиции для обработки воды

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к композициям, способам и наборам, которые могут быть использованы для очистки загрязненной питьевой воды с целью превращения ее в пригодную для питья воду. Данные композиции и наборы особенно подходят для личного или домашнего применения при периодической очистке и осветлении относительно небольших, определенных объемов загрязненной питьевой воды. Данные композиции и наборы также предназначены для личного или домашнего применения при очистке загрязненной питьевой воды и добавлении в нее питательных веществ.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Во всех областях земного шара существует потребность в пригодной для питья воде. В развитых странах очистку воды и снабжение пригодной для питья водой осуществляют в широком масштабе, как правило, национальные или многонациональные компании, занимающиеся водой. Такую воду обычно подают непосредственно в дома потребителей в пригодном для питья виде. Однако в некоторых частях земного шара, например в некоторых сельских районах развивающихся стран, многие люди либо не имеют прямого водоснабжения в своих домах, либо гарантии, что вода, которую они получают, является пригодной для питья. Поэтому по причине употребления загрязненной питьевой воды каждый год умирает значительное количество людей. Таким образом, существует потребность в наборах и композициях для очистки воды, позволяющих потребителю очищать свою собственную воду, получая воду, пригодную для питья, быстрым и эффективным способом.

Известные композиции для очистки воды, предлагаемые рынком в настоящее время, включают главным образом дезинфицирующие средства, к примеру источники хлора и/или йода, и не обеспечивают надлежащую очистку воды. Вода, получаемая после обработки такими наборами для очистки воды, может все еще содержать большое количество загрязняющих веществ, например ионы тяжелых металлов, таких как мышьяк, непрерывное потребление которых в течение длительного периода времени может вызвать проблемы со здоровьем. Таким образом, существует необходимость разработки композиции для очистки воды, удаляющей из воды загрязняющие ее вещества, такие как ионы тяжелых металлов, включая мышьяк и свинец, более эффективно и действенно, чем известные в настоящее время наборы для очистки воды.

Было установлено, что композиции для очистки воды на основе определенных сочетаний неорганических коагулянтов и растворимых или диспергируемых в воде полимеров обеспечивают удаление из нее большего количества загрязняющих воду веществ, таких как тяжелые металлы, по сравнению с известными в настоящее время композициями для очистки воды.

Такие известные в настоящее время композиции для очистки воды в недостаточной степени удаляют, убивают или инактивируют микроорганизмы, такие как бактерии, вирусы и цисты, присутствующие в воде. Таким образом, сохраняется необходимость разработки композиции для очистки воды, способной эффективно удалять, убивать или инактивировать указанные микроорганизмы.

Было установлено, что если композиция в соответствии с настоящим изобретением включает дезинфицирующий агент, то данная композиция удаляет, убивает или инактивирует на удивление большее количество микроорганизмов, таких как бактерии, вирусы и цисты, по сравнению с композициями для очистки воды, известными в данной области.

Кроме того, вода, очищаемая при помощи композиции, предназначенной для ее очистки, обычно включает большое количество растворимых в воде органических веществ, таких как гуминовая кислота. При использовании известных в настоящее время композиций для очистки воды отбеливающее вещество, особенно на основе хлора, может вступать во взаимодействие с растворимым в воде органическим веществом и образовывать в воде побочные продукты, включая производные хлора, такие как хлоруксусная кислота или хлороформ, наносящие вред здоровью людей и животных. Таким образом, существует необходимость разработки композиций для очистки воды, способов и наборов для получения очищенной воды, включающей небольшое количество побочных продуктов дезинфекции.

Другой проблемой, связанной с применением некоторых дезинфицирующих веществ на основе хлора, таких как гипохлорит кальция, является стабильность продукта. В частности, было установлено, что известные композиции на основе гипохлорита кальция могут терять существенную часть своей дезинфицирующей эффективности при обычных условиях хранения и применения. Таким образом, существует потребность в композициях для очистки и дезинфекции, имеющих повышенную стабильность при хранении.

После очистки и дезинфекции загрязненной питьевой воды встает дальнейшая проблема сохранения чистоты воды на протяжении необходимого для питья срока и обеспечения в то же время удовлетворительного вкуса питьевой воды. Таким образом, существует потребность в композициях, способах и наборах для очистки загрязненной питьевой воды, обеспечивающих получение очищенной воды, имеющей как более длительный срок хранения, так и улучшенные вкусовые качества.

Помимо необходимости очистки и осветления загрязненной питьевой воды, во многих областях земного шара существует также громадная потребность повышения стандартов питания и здоровья. Эффективное обеспечение как чистой водой, так и необходимыми минералами и витаминами, несомненно, принесет общую пользу, особенно значимую в тех частях земного шара, где имеется дефицит питьевой воды. Таким образом, существует потребность в композициях, способах и наборах для очистки загрязненной питьевой воды, а также одновременном добавлении в нее питательных веществ.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к композициям, способам и наборам для очистки и/или осветления загрязненной питьевой воды, а также к композициям, способам и наборам для очистки загрязненной питьевой воды и добавления в нее питательных веществ. В общем, композиции в соответствии с данным изобретением включают, по меньшей мере, первичный коагулирующий материал и так называемый "мостиковый флокулирующий материал", при этом количество и соотношение коагулянта и флокулянта предпочтительно имеют определенные значения. Наиболее предпочтительные композиции также содержат одно или несколько способствующих коагуляции веществ, бактерицидный дезинфектант, растворимую в воде щелочь, нерастворимый в воде силикат (например, глина, цеолит или их смесь) и пищевую добавку или источник питательных веществ.

В соответствии с первым аспектом данного изобретения разработана композиция для очистки и осветления загрязненной питьевой воды, включающая первичный коагулянт, мостиковый флокулянт и способствующее коагуляции вещество.

В соответствии с предпочтительными вариантами первичный коагулянт выбирают из группы, включающей водорастворимые, многовалентные неорганические соли и их смеси, например сульфат железа, хлорид железа, хлорид алюминия, сульфат алюминия, сульфат марганца, хлорид марганца, сульфат меди, хлорид меди, их полисоединения, а также их смеси. Композиции в соответствии с данным изобретением обычно включают приблизительно от 10 до 99%, предпочтительно приблизительно от 15 до 50%, более предпочтительно приблизительно от 25 до 40% мас. первичного коагулянта.

С другой стороны, мостиковый флокулянт предпочтительно представляет собой высокомолекулярный, растворимый или диспергируемый в воде полимер или смесь полимеров, имеющих средневесовую молекулярную массу, составляющую, по меньшей мере, около 2000000, более предпочтительно, по меньшей мере, около 5000000 и особенно, по меньшей мере, около 15000000. Предпочтительно применяемые в соответствии с данным изобретением мостиковые флокулянты выбраны из группы, включающей растворимые и диспергируемые в воде анионные и неионные полимеры, а также их смеси. Композиции в соответствии с данным изобретением обычно включают приблизительно от 0,1 до 10%, предпочтительно от 0,2 до 5%, более предпочтительно приблизительно от 0,5 до 3% мас. мостикового флокулянта.

Термин "способствующее коагуляции вещество" относится к растворимому или диспергируемому в воде полимеру, имеющему более низкую молекулярную массу, чем мостиковый флокулянт, и способствующему общему процессу агрегации и флокуляции. Предпочтительно применяемое в соответствии с данным изобретением вещество, способствующее коагуляции, представляет собой низкомолекулярный, растворимый или диспергируемый в воде полимер, обычно имеющий средневесовую молекулярную массу, составляющую менее приблизительно 1500000, предпочтительно менее приблизительно 750000 и особенно менее приблизительно 300000, а также его смеси. Обычно композиции в соответствии с данным изобретением включают приблизительно от 0,1 до 10%, предпочтительно приблизительно от 0,5 до 5%, наиболее предпочтительно приблизительно от 1 до 4% мас. способствующего коагуляции вещества.

Несмотря на то, что подходящие вещества, способствующие коагуляции, включают анионные, полимерные, гидрофильные коллоиды, такие как карбоксиметилцеллюлозы, в высшей степени предпочтительными с точки зрения эффективного снижения содержания тяжелых металлов, общего количества растворимых органических соединений и цист являются способствующие коагуляции вещества, выбранные из группы, включающей растворимые и диспергируемые в воде катионные полимеры и их смеси, например катионные полисахариды, среди которых особенно предпочтительным является хитозан. Предпочтительными веществами, способствующими коагуляции, являются по существу не растворимые в воде вещества, содержащие, по меньшей мере, 10% в расчете на общую сухую массу нерастворенного материала (определяют в результате проведения описываемого ниже теста), которые предпочтительны с точки зрения применения композиций и способов, обеспечивающих низкое общее содержание растворимых в воде органических веществ.

В соответствии с данным изобретением весовое соотношение первичного коагулянта и мостикового флокулянта предпочтительно составляет приблизительно от 10:1 до 200:1, более предпочтительно приблизительно от 10:1 до 150:1, еще более предпочтительно приблизительно от 20:1 до 100:1, особенно предпочтительно от 25:1 до 75:1, при этом указанные соотношения особенно эффективны в сочетании с вышеуказанными количествами коагулянта и флокулянта, обеспечивающими их оптимальную действенность в сильно загрязненной воде и существенно более высокую скорость фильтрации и низкий уровень загрязнения фильтра, а также высокую чистоту и прозрачность конечного продукта с применением бумаги и нетканых фильтров. Несмотря на то, что причины такого повышения скорости фильтрации, снижения уровня загрязнения фильтра и прозрачности продукта до конца не ясны, более высокое содержание и соотношение мостикового флокулянта относительно коагулянта, предположительно, повышает липкость хлопьев с последующим снижением количества коллоидальных микрочастиц. Такие композиции также наиболее применимы в соответствии с данным изобретением в сочетании с тканевыми фильтрами.

Таким образом, в соответствии с другим аспектом данного изобретения разработана композиция для очистки и осветления загрязненной питьевой воды, содержащая первичный коагулянт, выбранный из группы, включающей водорастворимые, многовалентные неорганические соли и их смеси; растворимый или диспергируемый в воде полимерный мостиковый флокулянт, в котором весовое соотношение первичного коагулянта и мостикового флокулянта составляет приблизительно от 10:1 до 150:1, предпочтительно от 20:1 до 100:1, более предпочтительно приблизительно от 25:1 до 75:1; и, необязательно, растворимое или диспергируемое в воде полимерное вещество, способствующее коагуляции. Фильтрационные характеристики композиции могут быть определены при помощи обычного теста на фильтрацию и предпочтительно обеспечивают прохождение, по меньшей мере, одного литра обработанной поверхностной воды модели после обработки с применением 620 мг/литр композиции для очистки через 1,2-мкм ватманский фильтр марки GF/C менее чем за один час, предпочтительно менее чем за 45 минут, еще более предпочтительно менее чем за 30 минут, при температуре окружающей среды (20°С), а также прохождение, по меньшей мере, 1 литра, предпочтительно, по меньшей мере, 2 литров, более предпочтительно, по меньшей мере, 3 литров обработанной воды через фильтр без его засорения.

Вышеупомянутая поверхностная вода модели включает:

(i) 24 мг/л гуминовой кислоты - источник растворимого натурального органического вещества;

(ii) 20 мг/л тонкодисперсного порошка для теста (1-3 мкм) - предназначенного для усиления мутности;

(iii) 1500 мг/л соли - для создания стрессовых условий, соответствующих высокому общему содержанию растворенных твердых веществ.

Полученная вода имеет высокое содержание органических веществ (общее содержание органических веществ (ТОС) составляет >10 мг/л), насыщенный цвет (>300 платиново-кобальтовых единиц (PCU)), высокую мутность (>15 нефелометрических единиц мутности (NTU)) и высокое общее содержание растворенных твердых веществ (TDS). рН воды почти нейтрален, но также может быть доведен до рН 5 или 9 с применением НСl или NaOH, соответственно, при стрессовом тестировании. Такая вода в данном описании названа "поверхностной водой модели".

Композиции, оказывающие оптимальное очищающее и осветляющее действие, также могут быть охарактеризованы ссылкой на весовое отношение первичного коагулянта и способствующего коагуляции вещества к мостиковому флокулянту. Таким образом, в предпочтительных вариантах весовое отношение первичного коагулянта к веществу, способствующему коагуляции, составляет приблизительно от 8:1 до 100:1, предпочтительно приблизительно от 12:1 до 30:1 и более предпочтительно приблизительно от 15:1 до 25:1. С другой стороны, весовое отношение вещества, способствующего коагуляции, к мостиковому флокулянту предпочтительно составляет приблизительно от 10:1 до 1:6, предпочтительно приблизительно от 5:1 до 1:3, более предпочтительно приблизительно от 3:1 до 1:1.

Композиции, способы и наборы в соответствии с данным изобретением также предпочтительно включают бактерицидный дезинфектант. Несмотря на то, что для применения в данном изобретении подходит широкий спектр бактерицидных дезинфектантов, предпочтительным является дезинфектант на основе хлора. Особенно предпочтительным является гипохлорит кальция. Композиции в соответствии с данным изобретением предпочтительно включают первичный коагулянт и бактерицидный дезинфектант в весовом соотношении, составляющем приблизительно от 10:1 до 100:1, более предпочтительно приблизительно от 12:1 до 60:1, особенно предпочтительно от 15:1 до 40:1. Обычно данные композиции включают приблизительно от 0,2 до 10%, предпочтительно приблизительно от 0,5 до 4%, более предпочтительно приблизительно от 0,7 до 2,5% маc. бактерицидного дезинфектанта.

Композиции, способы и наборы в соответствии с данным изобретением обычно также включают растворимую в воде щелочь, необходимую с точки зрения обеспечения оптимального используемого профиля рН. В общем, содержание первичного коагулянта и щелочи должно быть отрегулировано таким образом, чтобы обеспечить рН при используемой концентрации (обычно около 620 ч.млн. от общей массы композиции) в интервале, составляющем приблизительно от 6,0 до 8,5, однако, предпочтительно в интервале, составляющем приблизительно от 6,0 до 7,0, что является предпочтительным с точки зрения обеспечения эксплутационной жесткости загрязненной воды с различной степенью и видами загрязнения. Для достижения необходимого уровня рН весовое отношение первичного коагулянта к растворимой в воде щелочи обычно составляет приблизительно от 0,8:1 до 3:1, предпочтительно приблизительно от 0,9:1 до 2,4:1, более предпочтительно приблизительно от 1:1 до 2:1. Обычно композиции включают приблизительно от 10 до 45%, предпочтительно приблизительно от 15 до 40%, более предпочтительно приблизительно от 20 до 35% маc. растворимой в воде щелочи.

Композиции, способы и наборы в соответствии с данным изобретением также могут включать нерастворимый в воде силикатный материал, такой как глина или цеолит, способствующий процессу флокуляции, выполняя роль затравочной частицы либо стимулируя абсорбцию или катионный обмен ионов металла. В предпочтительных вариантах осуществления данного изобретения весовое отношение первичного коагулянта к не растворимому в воде силикату составляет приблизительно от 0,3:1 до 5:1, предпочтительно приблизительно от 0,7:1 до 2:1, более предпочтительно приблизительно от 0,8:1 до 1,2:1. Обычно данные композиции включают приблизительно от 10% до 80%, предпочтительно приблизительно от 20% до 50%, более предпочтительно приблизительно от 25% до 35% маc. нерастворимого в воде силиката.

Композиции и наборы в соответствии с данным изобретением могут иметь разнообразные формы и применяться различными способами, включая периодический и непрерывный, однако предпочтительно данная композиция имеет вид дозированной разовой формы и применяется для периодической очистки и осветления относительно небольшого, определенного объема загрязненной питьевой воды. Под относительно небольшим объемом подразумевается объем воды, обычно необходимый для немедленного домашнего или личного потребления, либо необходимый для краткосрочного хранения и потребления. Как правило, данные композиции применяют для обработки объема загрязненной питьевой воды в интервале, составляющем приблизительно от 0,1 до 100, предпочтительно от 0,5 до 40, более предпочтительно приблизительно от 5 до 20, особенно предпочтительно приблизительно от 8 до 13 литров. С другой стороны, объем разовой дозы композиции обычно колеблется приблизительно от 50 до 2000, предпочтительно приблизительно от 100 до 1000, более предпочтительно приблизительно от 250 до 750 мг на литр загрязненной питьевой воды. Дозированные разовые формы, применимые в данном изобретении, включают таблетки, брикеты, экструдаты, растворимые в воде мешочки с одним и несколькими отделениями и т.д., однако предпочтительными дозированными разовыми формами являются саше с одним или несколькими отделениями, содержащими разовую дозу гранулированной или измельченной в порошок композиции, которые перед использованием вскрывают, а их содержимое высыпают в определенное количество загрязненной питьевой воды.

Для вышеуказанных целей наиболее предпочтительной в соответствии с данным изобретением является композиция в виде дозированной разовой формы, включающей:

(i) приблизительно от 15% до 50%, предпочтительно приблизительно от 25% до 40% мас. первичного коагулянта;

(ii) приблизительно от 0,2% до 5%, более предпочтительно приблизительно от 0,5% до 3% мас. мостикового флокулянта; и

(iii) приблизительно от 0,5% до 5%, более предпочтительно приблизительно от 1% до 4% мас. вещества, способствующего коагуляции.

Также необходимо убедиться в том, что при использовании данных композиций в очищаемую загрязненную воду попадает эффективное количество ингредиентов состава. Таким образом, количество первичного коагулянта, мостикового флокулянта и способствующего коагуляции вещества в композиции предпочтительно должно быть достаточным для того, чтобы обеспечить, в расчете на массу загрязненной питьевой воды, приблизительно от 50 до 500, предпочтительно приблизительно от 75 до 300, более предпочтительно приблизительно от 100 до 250 ч.млн. первичного коагулянта; приблизительно от 1 до 15, предпочтительно приблизительно от 2 до 10, более предпочтительно приблизительно от 2,5 до 7,5 ч.млн. мостикового флокулянта и приблизительно от 1 до 25, предпочтительно приблизительно от 5 до 20, более предпочтительно приблизительно от 8 до 12 ч.млн. вещества, способствующего коагуляции.

В предпочтительных вариантах бактерицидный дезинфектант вводят в композиции в соответствии с данным изобретением в контролируемой, замедленной, пролонгированной или медленно высвобождающейся форме, при этом дезинфектант поступает в питьевую воду и взаимодействует с растворимыми органическими примесями в ней только после завершения стадий коагуляции и флокуляции по существу, что является важным с точки зрения контроля и сведения к минимуму содержания тригалометанов (ТНМ), образующихся во время процесса очистки. В данном случае мерой скорости высвобождения дезинфектанта служит t_max, означающее время, необходимое для достижения максимальной остаточной концентрации дезинфектанта после добавления композиции к деионизированной воде при 20°С и осторожном перемешивании. Композиции в соответствии с данным изобретением предпочтительно имеют t_max, составляющее, по меньшей мере, около 1 минуты, предпочтительно, по меньшей мере, около 2 минут, более предпочтительно, по меньшей мере, около 4 минут, особенно, по меньшей мере, около 8 минут. С другой стороны, скорость коагуляции и флокуляции органических примесей измеряют при помощи n%-ной скорости флокуляции растворимого органического вещества (t_n). n%-ная Скорость флокуляции растворимого органического вещества означает в данном описании время, необходимое для n%-ного снижения концентрации гуминовой кислоты, измеряемой в соответствии с описываемой ниже методикой. Для данной композиции t₈₀ предпочтительно составляет менее приблизительно 2 минут, предпочтительно менее приблизительно 1 минуты, более предпочтительно менее приблизительно 30 секунд. Более того, в предпочтительных вариантах t₉₀ для данной композиции составляет менее приблизительно 2 минут, предпочтительно менее приблизительно 1 минуты, более предпочтительно менее приблизительно 30 секунд.

Таким образом, в соответствии со следующим аспектом данного изобретения разработана композиция для очистки и осветления загрязненной питьевой воды, включающая:

(i) первичный коагулянт, выбранный из группы, включающей растворимые в воде, многовалентные неорганические соли и их смеси;

(ii) растворимый или диспергируемый в воде полимерный мостиковый флокулянт; и

(iii) бактерицидный дезинфектант, при этом указанный дезинфектант имеет контролируемую, замедленную, пролонгированную или медленно высвобождаемую форму, а композиция имеет t_max, соответствующее времени достижения максимальной концентрации дезинфектанта после ее добавления к деионизированной воде при 20°С, что превышает 80%-ную скорость флокуляции растворимых органических веществ (t₈₀) композиции, и более предпочтительно 90%-ную скорость флокуляции растворимых органических веществ (t₉₀) композиции.

t_max предпочтительно превышает, по меньшей мере, приблизительно на 1 минуту, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 2 минуты, еще более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 4 минуты, особенно, по меньшей мере, на 8 минут t₈₀ и, предпочтительно, t₉₀.

n-%-ную Скорость флокуляции органических веществ измеряют, применяя вышеупомянутую модель поверхностной воды. 620 мг композиции для очистки воды добавляют к 1 литру образца поверхностной воды модели при перемешивании. Затем с 30-секундными интервалами забирают аликвотные доли жидкости, при этом каждую аликвотную долю фильтруют через 0,45-мкм фильтр. После этого определяют цвет аликвотной доли, например, с помощью измерителя цвета Hanna HI3727, сравнивая его со стандартным набором известной концентрации гуминовой кислоты и полученным цветом. n%-ную скорость флокуляции растворимых органических веществ представляет собой время, необходимое для получения цвета, соответствующего содержанию гуминовой кислоты, составляющего (100-n)% от начального содержания (24 ч.млн.).

Окончательно получаемый цвет (например, через 30 минут после фильтрации) в результате применения композиций для очистки в соответствии с данным изобретением in vivo или поверхностной воды модели предпочтительно имеет менее 20, более предпочтительно менее 15, особенно менее 10 PCU. С другой стороны, конечная мутность, полученная в результате применения композиций для очистки в соответствии с данным изобретением in vivo или поверхностной воды модели предпочтительно имеет менее 5, более предпочтительно менее 2, особенно менее 1 NTU, при этом мутность определяют, применяя измеритель мутности Jenway 6035, ежедневно калибруемый против стандарта, составляющего 0,5 NTU.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления данного изобретения дезинфектант и композиция для очистки воды могут применяться на отдельных стадиях обработки, одновременно или последовательно один за другим.

При раздельном применении весовое отношение композиции для очистки воды к дезинфектанту предпочтительно составляет от 10000:1, или предпочтительно от 5000:1, или предпочтительно от 1000:1, или предпочтительно от 500:1, и предпочтительно до 2:1, или предпочтительно до 10:1, или предпочтительно до 25:1, или предпочтительно до 50:1, или предпочтительно до 100:1.

Композиции, способы и наборы в соответствии с данным изобретением также предпочтительно включают пищевую добавку или источник питательных веществ, что является существенным с точки зрения получения не только чистой питьевой воды, но и воды, также содержащей нужные минералы и другие пищевые добавки, необходимые для хорошего здоровья и питания. Пищевые добавки или источник питательных веществ могут быть включены в наборы в соответствии с данным изобретением как одна или нескольких отдельных композиций в виде дозированной разовой формы, либо они могут непосредственно входить в состав самой композиции для очистки воды.

Таким образом, в соответствии с другим аспектом данного изобретения разработана композиция для очистки и осветления загрязненной питьевой воды, а также добавления к ней питательных веществ, включающая:

(i) первичный коагулянт, выбранный из группы, включающей растворимые в воде, многовалентные неорганические соли и их смеси;

(ii) растворимый или диспергируемый в воде полимерный мостиковый флокулянт; и

(iii) пищевую добавку или источник питательных веществ.

При использовании некоагулируемых или хотя бы частично не подвергшихся процессам коагуляции и флокуляции пищевых добавок, например фторирующих агентов, иодирующих агентов и необходимых минералов, таких как цинк и железо, пищевая добавка или флокулянт могут быть введены в композицию для очистки воды без особых затруднений. Пищевая добавка или источники питательных веществ также могут быть введены в контролируемом, замедленном, пролонгированном или медленно высвобождаемом виде в соответствии с 'вышеприведенным описанием относительно дезинфектанта. В таком случае композиция должна иметь t_max, соответствующее времени, необходимому для достижения максимальной концентрации питательных веществ после добавления к деионизированной воде при 20°С, и превышающему 80%-ную скорость флокуляции растворимых органических веществ (t₈₀) и, предпочтительно, 90%-ную скорость флокуляции растворимых органических веществ (t₉₀) композиции.

Также желательно контролировать содержание свободной влаги в композициях для очистки воды, особенно в тех композициях в соответствии с данным изобретением, которые включают гипохлорит кальция в качестве бактерицидного дезинфектанта. Следует отметить, что многие ингредиенты данной композиции, такие как бентонитовые глины, коагулянты на основе квасцов и т.д., содержат естественное количество свободной влаги, которая особенно отрицательно влияет на стойкость гипохлорита кальция. Поэтому в предпочтительных вариантах композиции в соответствии с данным изобретением должны иметь содержание свободной влаги, составляющее менее приблизительно 6%, предпочтительно менее приблизительно 4%, особенно менее приблизительно 2,5% от их массы. Также особенно желательно вводить один или несколько ингредиентов, способных впитывать влагу, например предварительно высушенные глины и гидратирующиеся соли с низким содержанием влаги в безводной или частично гидратной форме, при этом содержание свободной влаги в композиции поддерживают ниже теоретического уровня, необходимого для 100% гидратирования компонентов данной композиции. Особенно предпочтительными ингредиентами, впитывающими влагу, являются предварительно высушенные глины и алюмосиликаты, безводный карбонат натрия, а также их соли. Впитывающие влагу ингредиенты предпочтительно имеют содержание свободной влаги, составляющее менее приблизительно 4%, более предпочтительно менее приблизительно 3%, особенно менее приблизительно 2,5%, а наиболее предпочтительно менее приблизительно 1,5% маc. Содержание свободной влаги в продукте или впитывающем влагу ингредиенте определяют следующим образом. 2 г образца продукта или впитывающего влагу ингредиента экстрагируют в 50 мл сухого метанола при комнатной температуре в течение 20 минут. Затем отбирают 1-мл аликвотную долю полученного раствора и определяют содержание свободной влаги при помощи обычного титрования по Карлу Фишеру. Содержание свободной влаги выражают в виде весового процента воды относительно массы образца (в данном случае масса составляет 2 г).

Таким образом, в соответствии с дальнейшим аспектом данного изобретения разработана композиция для очистки и осветления загрязненной питьевой воды, включающая:

(i) первичный коагулянт, выбранный из группы, включающей растворимые в воде, многовалентные неорганические соли и их смеси;

(ii) растворимый или диспергируемый в воде полимерный мостиковый флокулянт;

(iii) гипохлорит кальция в качестве бактерицидного дезинфектанта; и необязательно

(iv) впитывающий влагу ингредиент, при этом композиция имеет содержание свободной влаги, составляющее приблизительно менее 6%, предпочтительно приблизительно менее 4%, более предпочтительно приблизительно менее 2,5% ее массы.

Настоящее изобретение также относится к способам очистки загрязненной питьевой воды, включающим взаимодействие воды с по меньшей мере первичным коагулирующим материалом и мостиковым флокулянтным материалом, при этом количество и отношение коагулянта к флокулянту предпочтительно имеют определенные значения. Наиболее предпочтительные способы также включают контакт питьевой воды с одним или несколькими веществами, способствующими коагуляции, бактерицидным дезинфектантом, дезинфицирующим и нейтрализующим агентом, растворимой в воде щелочью, нерастворимым в воде силикатом (например, глина, цеолит или их смесь), а также пищевой добавкой или источником питательных веществ.

Таким образом, в аспекте, касающемся способа, данное изобретение относится к способу очистки и осветления загрязненной питьевой воды, включающему взаимодействие загрязненной воды с:

(i) первичным коагулянтом, выбранным из группы, включающей растворимые в воде, многовалентные неорганические соли и их смеси;

(ii) мостиковый флокулянт, выбранный из группы, включающей растворимые и диспергируемые в воде анионные и неионные полимеры, имеющие средневесовую молекулярную массу, по меньшей мере, приблизительно 2000000, а также их смеси; и

(iii) способствующее коагуляции вещество, выбранное из группы, включающей растворимые и диспергируемые в воде катионные полимеры, имеющие средневесовую молекулярную массу менее приблизительно 1500000, а также их смеси.

В следующем аспекте, касающемся способа, данное изобретение относится к способу очистки и осветления загрязненной питьевой воды, включающему взаимодействие загрязненной воды с:

(i) первичным коагулянтом, выбранным из группы, включающей растворимые в воде, многовалентные неорганические соли и их смеси;

(ii) растворимым или диспергируемым в воде полимерным, мостиковым флокулянтом, предпочтительно выбранным из группы, включающей растворимые и диспергируемые в воде анионные и неионные полимеры, при этом полимерный мостиковый флокулянт имеет средневесовую молекулярную массу, по меньшей мере, приблизительно 2000000, а весовое отношение первичного коагулянта к мостиковому флокулянту составляет приблизительно от 10:1 до 150:1, предпочтительно приблизительно от 20:1 до 100:1, более предпочтительно приблизительно от 2.5:1 до 75:1; и необязательно

(iii) растворимым или диспергируемым в воде полимерным веществом, способствующим коагуляции, предпочтительно выбранным из группы, включающей растворимые и диспергируемые в воде катионные полимеры, при этом способствующее коагуляции полимерное вещество имеет средневесовую молекулярную массу менее приблизительно 1500000.

Настоящее изобретение также относится к способу очистки и осветления загрязненной питьевой воды, а также добавления к ней питательных веществ, включающему взаимодействие загрязненной воды с:

(i) первичным коагулянтом, выбранным из группы, включающей растворимые в воде, многовалентные неорганические соли и их смеси;

(ii) растворимым или диспергируемым в воде полимерным, мостиковым флокулянтом; и

(iii) пищевой добавкой или источником питательных веществ.

Способы в соответствии с данным изобретением включают ряд различных химических и физических стадий, которые могут быть осуществлены одновременно или последовательно. В широком смысле данные стадии включают:

(i) стадию коагуляции и флокуляции, на которой загрязненную питьевую воду подвергают смешиванию с коагулянтом, мостиковым флокулянтом и при его использовании веществом, способствующим коагуляции, таким образом, чтобы коагулировать и флокулировать примеси в воде в виде твердого вещества;

(ii) стадию дезинфекции, на которой питьевую воду подвергают бактерицидному взаимодействию с дезинфектантом во время или после завершения стадии коагуляции и флокуляции по существу;

(iii) стадию отделения перед или после стадии дезинфекции, на которой твердое вещество физически отделяют от питьевой воды.

Питьевую воду предпочтительно подвергают бактерицидному взаимодействию с дезинфектантом по завершении стадии коагуляции и флокуляции по существу, при этом, как указано выше, t_max превышает 80%-ную скорость флокуляции растворимых органических веществ (t₈₀), предпочтительно 90%-ную скорость флокуляции растворимых органических веществ (t₉₀) композиции.

Кроме того, способы в соответствии с данным изобретением также предпочтительно включают стадию нейтрализации, на которой питьевую воду подвергают взаимодействию с дезинфицирующим и нейтрализующим агентом после указанной стадии разделения с целью сохранения чистоты питьевой воды во время ее хранения и снижения содержания или удаления избытка дезинфектанта перед ее использованием. При использовании дезинфектантов на основе хлора подходящие дезинфицирующие и нейтрализующие агенты включают активированный уголь и восстанавливающие агенты, такие как тиосульфат натрия, сульфит натрия, перекись водорода и перкарбонат натрия.

Таким образом, в соответствии с другим аспектом данного изобретения разработан способ очистки и осветления загрязненной питьевой воды, включающий следующие стадии ее обработки:

(i) стадию коагуляции и флокуляции, на которой загрязненную питьевую воду подвергают смешиванию с первичным коагулянтом, полимерным мостиковым флокулянтом и необязательно полимерным веществом, способствующим коагуляции, таким образом, чтобы коагулировать и флокулировать примеси в воде в виде твердого вещества;

(ii) стадию дезинфекции, на которой питьевую воду подвергают бактерицидному взаимодействию с дезинфектантом во время или после завершения стадии коагуляции и флокуляции по существу;

(iii) стадию отделения, осуществляемую до или после стадии дезинфекции, на которой твердое вещество физически отделяют от питьевой воды; и

(iv) стадию нейтрализации, на которой питьевую воду подвергают взаимодействию с дезинфицирующим и нейтрализующим агентом после указанной стадии разделения с целью снижения содержания или удаления избытка дезинфектанта.

Кроме того, способы в соответствии с данным изобретением также предпочтительно включают стадию добавления питательных веществ, на которой к питьевой воде добавляют пищевую добавку либо источник питательных веществ до или после стадии разделения.

Таким образом, в соответствии со следующим аспектом, относящимся к способу, разработан способ очистки и осветления загрязненной питьевой воды, а также добавления к ней питательных веществ, включающий следующие стадии ее о