Композиции для обработки воды

Композиции для обработки воды

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к композиции, способам и наборам для использования при очистке загрязненной питьевой воды с целью сделать ее пригодной для питья. Композиции и наборы особенно предназначены для индивидуального или домашнего применения при периодической очистке и осветлении относительно небольших предопределенных объемов загрязненной питьевой воды. Композиции и наборы также предназначены для индивидуального или домашнего применения при очистке и обогащении питательными веществами загрязненной питьевой воды.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Во всех областях мира существует потребность в пригодной для питья воде. В развитых странах воду очищают и обычно питьевую воду поставляют в больших масштабах крупные национальные или транснациональные компании по использованию водных ресурсов. Такую воду обычно подают непосредственно в дома потребителей в пригодной для питья форме. Однако в некоторых частях света, например в некоторых сельских областях развивающихся стран многие люди или не имеют прямого водоснабжения в их дома, или имеют доступ только к источнику не пригодной для питья коммунальной воды, такому как сельский колодец, или не могут быть уверены, что вода, которую они получают, пригодна для питья. В результате значительные количества людей ежегодно умирают непосредственно из-за потребления грязной питьевой воды. Следовательно, существует потребность в наборах и композициях для очистки воды, которые позволяют потребителю очищать их собственную воду с получением пригодной для питья воды быстрым и эффективным способом.

Современные композиции для очистки воды, доступные сегодня на рынке, состоят главным образом из дезинфицирующих средств, например источников хлора и/или йода, и не очищают воду должным образом. Вода, которую получают после обработки такими наборами для очистки воды, может все еще включать некоторые количества загрязняющих примесей, содержащихся в воде, например ионов тяжелых металлов, таких как мышьяк, который при постоянном потреблении в течение длительного периода времени может привести к серьезным проблемам со здоровьем. Таким образом, существует потребность в разработке композиции для очистки воды, которая удаляет загрязнения, содержащиеся в воде, подобные ионам тяжелых металлов, включая мышьяк и свинец, более рационально и эффективно, чем существующие наборы для очистки воды.

Было обнаружено, что композиции для очистки воды на основе некоторых комбинаций неорганических коагулянтов и растворимых в воде или диспергируемых в воде полимеров удаляют из воды большее количество загрязнителей, содержащихся в воде, таких как тяжелые металлы, по сравнению с существующими композициями для очистки воды.

Кроме того, современные композиции для очистки воды не удаляют, не уничтожают или не дезактивируют должным образом микроорганизмы, такие как бактерии, вирусы и цисты, которые присутствуют в воде. Следовательно, остается потребность в композиции для очистки воды, которая действительно должным образом удаляет, уничтожает или дезактивирует такие микроорганизмы.

В настоящее время установлено, что, когда композиция настоящего изобретения содержит дезинфицирующее средство, эта композиция удаляет, уничтожает или дезактивирует неожиданно большее количество микроорганизмов, таких как бактерии, вирусы и цисты, по сравнению с композициями для очистки воды, известными в данной области техники.

Кроме того, вода, которая должна быть очищена с помощью композиции для очистки воды, обычно содержит большое количество растворимого в воде органического компонента, такого как гуминовая кислота. В современных композициях для очистки воды осветляющее вещество, в особенности осветляющее вещество на основе хлора, может реагировать с растворимым в воде органическим компонентом и образовывать в воде побочные продукты, в том числе производные хлора, такие как хлоруксусная кислота или хлороформ, которые вредны для здоровья человека и животных. Следовательно, существует потребность в композициях для очистки воды, способах и наборах, которые обеспечивают очищенную воду, содержащую низкие количества побочных продуктов дезинфекции.

Другая проблема, связанная с использованием некоторых дезинфицирующих средств на основе хлора, таких как гипохлорит кальция, состоит в стабильности продукта. В частности, установлено, что известные композиции на основе гипохлорита кальция могут значительно терять дезинфицирующую эффективность при нормальных условиях хранения и применения. Следовательно, существует потребность в очищающих и дезинфицирующих композициях, имеющих улучшенную стабильность при хранении.

После очистки и дезинфекции загрязненной питьевой воды возникает еще одна проблема, проблема сохранения чистоты и эстетического качества воды в течение времени, которое требуется для питья, при обеспечении удовлетворительного вкуса питьевой воды. В этом контексте установлено, что использование хлорных дезинфицирующих средств и коагулянтов для обработки питьевой воды, содержащей высокие уровни растворимых марганцевых загрязнителей, вводимых либо из воды, либо из самого коагулянта, может привести к развитию эффекта изменения цвета воды после стадии флокуляции. Такой эффект изменения цвета называют в данном случае «связанное с марганцем изменение цвета после флокуляции» питьевой воды. Хотя причины такого эффекта не совсем понятны, полагают, что остаточные количества растворимого марганца, оставшиеся после протекания реакции коагуляции и флокуляции, могут окисляться хлорным дезинфицирующим средством с образованием сильно окрашенных чистых или смешанных коллоидных образцов, которые содержат некоторое количество диоксида марганца. Таким образом, существует потребность в композициях, способах и наборах для очистки загрязненной питьевой воды, которые обеспечивают очищенную воду, имеющую улучшенные эстетические характеристики, а также более длительный срок годности и улучшенные вкусовые свойства.

Помимо необходимости в очистке и осветлении загрязненной питьевой воды во многих частях света также существует огромная потребность в улучшении стандартов питания и здоровья. Эффективное снабжение как чистой водой, так и важнейшими минералами и витаминами, очевидно, давало бы положительный результат, и особенно в тех частях света, где пригодная для питья вода находится в дефиците. Следовательно, существует потребность в композициях, способах и наборах для очистки при одновременном обогащении питательными веществами загрязненной питьевой воды.

СУТЬ 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 и обогащения питательными веществами загрязненной питьевой воды. В общих чертах, композиции настоящего изобретения включают, по меньшей мере, основной коагулирующий материал, бактерицидное дезинфицирующее средство и окисляющую систему для предупреждения или уменьшения связанного с марганцем изменения цвета после флокуляции. Особенно предпочтительные композиции также содержат один или несколько так называемых образующих поперечные связи флокулирующих материалов, причем уровни и соотношения коагулянта к флокулянту предпочтительно находятся в пределах определенных интервалов, вспомогательное вещество, способствующее коагуляции, растворимую в воде щелочь, нерастворимый в воде силикат (например, глину, цеолит или их смесь) и пищевую добавку или источник питательного вещества.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается композиция для очистки и осветления питьевой воды, которая содержит основной коагулянт, бактерицидное дезинфицирующее средство на основе хлора, окислительную систему, способную обеспечивать каталитическое или автокаталитическое окисление растворимого Mn(II) до MnO₂, и, необязательно, один или несколько образующих поперечные связи флокулянтов, вспомогательное вещество, способствующее коагуляции, растворимую в воде щелочь, нерастворимый в воде силикат, выбранный из глин, цеолитов и их смесей; а также пищевую добавку или источник питательных веществ. Названные образующий поперечные связи флокулянт и вспомогательное вещество, способствующее коагуляции, являются особенно ценными в сочетании с основным коагулянтом и окислительной системой для минимизации связанного с марганцем изменения цвета после флокуляции. Хотя причины этого до конца не ясны, предполагается, что системы настоящего изобретения особенно эффективны при окислении Mn(II) и при коагуляции и флокуляции образующегося коллоидного диоксида марганца, что сводит к минимуму или предупреждает эффект изменения цвета после флокуляции.

В предпочтительных вариантах воплощения изобретения основной коагулянт выбран из группы, состоящей из растворимых в воде, многовалентных неорганических солей и их смесей, например сульфата железа, хлорида железа, хлорида алюминия, сульфата алюминия, сульфата марганца, хлорида марганца, сульфата меди, хлорида меди, их полиразновидностей, а также их смесей. Обычно рассматриваемые композиции включают от приблизительно 10 до приблизительно 99%, предпочтительно от приблизительно 15 до приблизительно 50%, более предпочтительно от приблизительно 25 до приблизительно 40 мас.% основного коагулянта.

С другой стороны, образующий поперечные связи флокулянт предпочтительно представляет собой высокомолекулярный растворимый в воде или диспергируемый в воде полимер или смесь полимеров, имеющих среднюю молекулярную массу, по меньшей мере, приблизительно 2000000, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 5000000 и особенно предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 15000000. Образующие поперечные связи флокулянты для использования в данном изобретении выбирают из группы, состоящей из растворимых в воде и диспергируемых в воде анионных и неионных полимеров и их смесей. В общем случае рассматриваемые композиции содержат от приблизительно 0,1 до приблизительно 10%, предпочтительно от приблизительно 0,2 до приблизительно 5%, более предпочтительно от приблизительно 0,5 до приблизительно 3 мас.% образующего поперечные связи флокулянта.

Определение «вспомогательное вещество, способствующее коагуляции» относится к растворимому в воде или диспергируемому в воде полимеру с более низкой молекулярной массой, чем молекулярная масса образующего поперечные связи флокулянта, и это вспомогательное вещество способствует процессу полной агрегации и флокуляции. Вспомогательное вещество, способствующее коагуляции настоящего изобретения, представляет собой низкомолекулярный, растворимый в воде или диспергируемый в воде полимер, который обычно имеет средневесовую молекулярную массу менее чем приблизительно 1500000, предпочтительно менее чем приблизительно 750000 и особенно предпочтительно менее чем приблизительно 300000, а также смеси таких полимеров. Обычно рассматриваемые композиции включают от приблизительно 0,1 до приблизительно 10%, предпочтительно от приблизительно 0,5 до приблизительно 5%, более предпочтительно от приблизительно 1 до приблизительно 4 мас.% вспомогательного вещества, способствующего коагуляции.

Хотя подходящими вспомогательными веществами, способствующими коагуляции, являются анионные полимерные гидрофильные коллоиды, такие как карбоксиметилцеллюлозы, особенно предпочтительными с точки зрения реализации прекрасных характеристик уменьшения содержания тяжелых металлов, суммарного количества растворимого органического материала и цист, являются вспомогательные вещества, способствующие коагуляции, выбранные из группы, состоящей из растворимых в воде и диспергируемых в воде катионных полимеров и их смесей, например катионных полисахаридов, из которых особенно предпочтительным является хитозан. Предпочтительные вспомогательные добавки, способствующие коагуляции, в настоящем изобретении представляют собой по существу нерастворимые в воде, содержащие, по меньшей мере, 10% из расчета на общую сухую массу нерастворенного материала, определяемого с помощью описанного далее метода, и они предпочтительны для приготовления композиций и способов, обеспечивающих низкое общее содержание растворимых в воде органических веществ.

Массовое отношение основного коагулянта к образующему поперечные связи флокулянту в настоящем изобретении составляет предпочтительно от приблизительно 10:1 до приблизительно 200:1, более предпочтительно от приблизительно 10:1 до приблизительно 150:1, еще более предпочтительно от приблизительно 20:1 до приблизительно 100:1 и особенно предпочтительно от приблизительно 25:1 до приблизительно 75:1, причем эти соотношения особенно имеют значение в сочетании с уровнями коагулянта и флокулянта, описанными выше, для достижения оптимального проведения очистки в случае сильно загрязненной воды и для достижения значительно улучшенных скоростей фильтрации и характеристик «не забивающегося» фильтра, а также прекрасной конечной чистоты и прозрачности продукта при использовании бумажных и нетканых фильтров. Хотя причины для такого улучшения скорости фильтрации, характеристик отсутствия забивки и прозрачности продукта не совсем понятны, предполагается, что более высокие уровни и соотношения образующего поперечные связи флокулянта относительно коагулянта повышают «липкость» хлопьев с последующим уменьшением коллоидного материала в форме частиц. Такие композиции также хорошо подходят для использования в настоящем изобретении в сочетании с тканевыми фильтрами.

Таким образом, в соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается композиция для очистки и осветления загрязненной питьевой воды, которая содержит основной коагулянт, выбранный из группы, состоящей из растворимых в воде многовалентных неорганических солей и их смесей; бактерицидного хлорного дезинфицирующего средства в количестве, достаточном, чтобы вызвать связанное с марганцем изменение цвета питьевой воды после флокуляции; окислительной системы, обеспечивающей каталитическое или автокаталитическое окисление растворимого Mn(II) в MnO₂; растворимого в воде или диспергируемого в воде полимерного образующего поперечные связи флокулянта, где массовое отношение основного коагулянта к образующему поперечные связи флокулянту составляет от приблизительно 10:1 до приблизительно 150:1, предпочтительно от приблизительно 20:1 до приблизительно 100:1, и более предпочтительно от приблизительно 25:1 до приблизительно 75:1, и, необязательно, растворимого в воде или диспергируемого в воде вспомогательного вещества, способствующего коагуляции. Характеристики фильтрации композиции могут быть оценены с использованием стандартных методов фильтрации и предпочтительно являются такими, что, по меньшей мере, один литр обработанной модельной поверхностной воды после обработки 620 мг/л очищающей композиции проходит через фильтр сорта Whatman 1,2 мкм GF/C менее чем за 1 час, предпочтительно менее чем за 45 мин и более предпочтительно менее чем за 30 мин при обычных температурных условиях (20°С), и, по меньшей мере, 1 л, предпочтительно, по меньшей мере, 2 л, более предпочтительно, по меньшей мере, 3 л обработанной воды будет проходить через фильтр без его забивки.

Описанная модельная поверхностная вода содержит:

(i) 24 мг/л гуминовой кислоты - источник растворимого природного органического материала;

(ii) 20 мг/л тонкодисперсной исследуемой пыли (1-3 мкм) - предназначена для добавления мутности;

(iii) 1500 мг/л соли - для создания тяжелых условий с высоким суммарным количеством растворенных твердых веществ.

Полученная вода имеет высокое общее содержание органических веществ (ОСОВ) (>10 мг/л), сильную окраску (>300 единиц платинового кобальта (ЕПК, PCU, platinum cobalt units)), высокую мутность (>15 единиц нефелометрической мутности (ЕНМ, NTU, nephelometric turbidity units)) и высокое суммарное содержание растворенных твердых веществ (СРТВ). Значение рН воды близко к нейтральному, но также может быть доведено до рН 5 или 9 с использованием HCl или NaOH соответственно для проведения испытаний с нагрузкой. Такую воду в данном описании называют «модельной поверхностной водой».

Композиции, имеющие оптимальные характеристики очистки и осветления, также могут быть охарактеризованы с помощью массового отношения основного коагулянта и вспомогательного вещества, способствующего коагуляции, к образующему поперечные связи флокулянту. То есть в предпочтительных вариантах осуществления изобретения массовое отношение основного коагулянта к вспомогательному веществу, способствующему коагуляции, составляет от приблизительно 8:1 до приблизительно 100:1, предпочтительно от приблизительно 12:1 до приблизительно 30:1 и более предпочтительно от приблизительно 15:1 до приблизительно 25:1. С другой стороны, массовое отношение вспомогательного вещества, способствующего коагуляции, к образующему поперечные связи флокулянту, предпочтительно находится в интервале от приблизительно 10:1 до приблизительно 1:6, предпочтительно от приблизительно 5:1 до приблизительно 1:3, более предпочтительно от приблизительно 3:1 до приблизительно 1:1.

Композиции, способы и наборы настоящего изобретения также содержат бактерицидное дезинфицирующее средство. Хотя для использования в данном изобретении предусмотрен широкий спектр бактерицидных дезинфицирующих средств, предпочтительным является дезинфицирующее средство на основе хлора. Особенно предпочтительным является гипохлорит кальция. Предпочтительно композиции изобретения содержат основной коагулянт и бактерицидное дезинфицирующее средство в массовом отношении от приблизительно 10:1 до приблизительно 100:1, более предпочтительно от приблизительно 12:1 до приблизительно 60:1 и особенно предпочтительно от приблизительно 15:1 до приблизительно 40:1. Обычно рассматриваемые композиции содержат от приблизительно 0,2 до приблизительно 10%, предпочтительно от приблизительно 0,5 до приблизительно 4%, более предпочтительно от приблизительно 0,7 до приблизительно 2,5 мас.% бактерицидного дезинфицирующего средства.

Композиции, способы и наборы настоящего изобретения также содержат окислительную систему. Функция окислительной системы состоит в окислении растворимого марганца (Mn(II)), содержащегося в питьевой воде, и коагулянта до коллоидного диоксида марганца в наиболее возможной степени в пределах естественной временной рамки реакции коагуляции/флокуляции. Поскольку системы коагуляции/флокуляции композиций настоящего изобретения, будучи высоко активными, обычно обеспечивают, по меньшей мере, 80 %-ное уменьшение содержания органического материала в питьевой воде в пределах 30 секунд и, по существу, полную флокуляцию в течение 5 минут, это налагает значительные требования на окислительные системы. Предпочтительными с точки зрения достижения быстрого и эффективного окисления растворимого марганца и оптимального контроля связанного с марганцем изменения цвета после флокуляции являются окислительные системы, выбранные из группы, состоящей из автокаталитических окислителей, комбинаций окислителей и катализаторов окисления, а также их смесей. Окислители, используемые в данном случае, должны иметь окислительно-восстановительный потенциал больше, чем системы MnO₂/Mn(II) в условиях применения и предпочтительно их стандартный окислительно-восстановительный потенциал должен составлять, по меньшей мере, приблизительно 1,23 В. При введении в композиции настоящего изобретения количество окислительной системы, достаточное для получения 200 ч./млрд автокаталитического окислителя или катализатора окисления, должно быть способно уменьшать концентрацию растворимого марганца в деионизированной воде, содержащей 150 ч./млрд растворимого марганца, по меньшей мере, приблизительно на 50%, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 60% за одну минуту и, по меньшей мере, приблизительно на 60%, предпочтительно приблизительно, по меньшей мере, на 70% за пять минут, причем растворимый марганец определяют с помощью атомной абсорбционной спектроскопии и оценку проводят при температуре окружающей среды (20°С). Автокаталитические окислители и катализаторы окисления, предпочтительные для использования в данном изобретении, представляют собой катализаторы на основе переходных металлов, особенно предпочтительно металлов групп V, VI, VII и VIII Периодической Таблицы, таких как Mn, Co, V, Mo и Ru, а также на основе их смесей. Особенно предпочтительными автокаталитическими окислителями для использования в настоящем изобретении являются манганаты и особенно перманганат калия. Катализаторы окисления, приемлемые для использования в данном изобретении, включают сам диоксид марганца и марганцевые и кобальтовые катализаторы, описанные, например, в публикациях WO-A-97/00311, US-A-5246612, US-A-4810410, EP-A-0408131 и US-A-5244594. Окислители, приемлемые для использования в комбинации с катализаторами окисления или, действительно, с автокаталитическими окислителями, включают дезинфицирующие средства на основе хлора, причем комбинация хлорных дезинфицирующих средств и автокаталитических окислителей дает особенно хорошие результаты с точки зрения обеспечения быстрого и эффективного окисления растворимого марганца в пределах временной границы реакции коагуляции/флокуляции.

Предпочтительно композиции настоящего изобретения содержат от приблизительно 0,001 до приблизительно 0,15%, предпочтительно от приблизительно 0,01 до приблизительно 0,1%, более предпочтительно от приблизительно 0,02 до приблизительно 0,06 мас.% автокаталитического окислителя, катализатора окисления или их смеси.

Химикаты для обработки воды, такие как сульфаты двухвалентного железа и трехвалентного железа, обычно производят из сырьевых материалов, имеющих высокое содержание растворимого марганца, которое сохраняется в различной степени в конечном коммерческом продукте. Хотя некоторые производители предпринимают шаги для минимизации содержания растворимого марганца в их продуктах, установлено, что для целей настоящего изобретения небольшая доля растворимого марганца в коагулянте является весьма желательной по двум причинам. Во-первых, он, как оказывается, активизирует реакцию окисления, что приводит к более низким конечным уровням растворимого марганца, и уменьшает изменение цвета после флокуляции, особенно в условиях сильно загрязненной воды, делая возможным, например, для воды, содержащей до 200-300 ч./млрд растворимого марганца, в некоторых случаях уменьшить его содержание после флокуляции до менее чем 50 ч./млрд или ниже. Во-вторых, он обеспечивает компенсирующую нагрузку в условиях низкого загрязнения растворимым марганцем, что дает возможность после флокуляции сохранять минимальными уровни автокаталитического катализатора. Это особенно важно в случае окислительных систем на основе перманганата калия, который может привести к тому, что обработанная вода приобретает розовый оттенок, если окислитель присутствует в избыточных количествах.

Таким образом, композиции настоящего изобретения предпочтительно содержат в качестве части коагулянта или иным образом от приблизительно 0,005 до приблизительно 0,2%, предпочтительно от приблизительно 0,01 до приблизительно 0,1% и более предпочтительно от приблизительно 0,015 до приблизительно 0,05% марганца в форме Mn(II). С другой стороны, массовое отношение Mn(II) к автокаталитическому окислителю, такому как перманганат калия, предпочтительно находится в интервале от приблизительно 1:10 до приблизительно 10:1, более предпочтительно от приблизительно 1:5 до приблизительно 5:1 и особенно предпочтительно от приблизительно 1:2 до приблизительно 2:1.

Композиции, способы и наборы настоящего изобретения также обычно содержат растворимую в воде щелочь, причем присутствие щелочи имеет значение для получения оптимального при применении профиля рН. В общем случае уровни основного коагулянта и щелочи должны быть подогнаны так, чтобы обеспечить значение рН при концентрации применения (обычно приблизительно 620 ч./млн всей композиции) в интервале от приблизительно 6,0 до 8,5, но предпочтительно в интервале от приблизительно 6,0 до 7,0, причем это предпочтительно для обеспечения способности композиции сохранять свои функции на загрязненных водах с различными уровнями и типами примесей. Для достижения необходимых уровней рН массовое отношение основного коагулянта к растворимой в воде щелочи обычно будет находиться в интервале от приблизительно 0,8:1 до приблизительно 3:1, предпочтительно от приблизительно 0,9:1 до приблизительно 2,4:1 и более предпочтительно от приблизительно 1:1 до приблизительно 2:1. Обычно композиции включают от приблизительно 10 до приблизительно 45%, предпочтительно от приблизительно 15 до приблизительно 40%, более предпочтительно от приблизительно 20 до приблизительно 35 мас.% растворимой в воде щелочи.

Композиции, способы и наборы настоящего изобретения также могут включать растворимый в воде силикатный материал, такой как глина или цеолит, который способствует процессу флокуляции, выполняя функцию зародышевых частиц или стимулируя абсорбцию или катионный обмен ионов металла. В предпочтительных вариантах воплощения изобретения массовое отношение основного коагулянта к растворимому в воде силикату в данном случае находится в интервале от приблизительно 0,3:1 до приблизительно 5:1, предпочтительно от приблизительно 0,7:1 до приблизительно 2:1 и более предпочтительно от приблизительно 0,8:1 до приблизительно 1,2:1. Обычно композиции настоящего изобретения содержат от приблизительно 10 до приблизительно 80%, предпочтительно от приблизительно 20 до приблизительно 50%, более предпочтительно от приблизительно 25 до приблизительно 35 мас.% растворимого в воде силиката.

Композиции и наборы настоящего изобретения могут быть использованы в различных формах и типах процессов, включая периодические и непрерывные, но предпочтительно композиция находится в форме стандартной дозированной формы и используется при периодической очистке и осветлении относительно небольшого предопределенного объема загрязненной питьевой воды. Относительно небольшой объем означает объем воды, обычно необходимый для немедленного потребления при домашнем или индивидуальном использовании, или который требуется в течение короткого срока хранения и потребления. Обычно композиции данного изобретения будут использоваться при обработке объема загрязненной питьевой воды в интервале от приблизительно 0,1 до приблизительно 100, предпочтительно от приблизительно 0,5 до приблизительно 40, более предпочтительно от приблизительно 5 до приблизительно 20 и особенно от приблизительно 8 до приблизительно 13 литров. С другой стороны, стандартные дозированные количества композиции обычно будут находиться в интервале от приблизительно 50 до приблизительно 2000, предпочтительно от приблизительно 100 до приблизительно 1000, более предпочтительно от приблизительно 250 до приблизительно 750 мг на литр загрязненной питьевой воды. Стандартные дозированные формы, подходящие для использования в настоящем изобретении, включают таблетки, компакты, экструдаты, растворимые в воде мешочки с одним или несколькими отделениями и т.д., но предпочтительными стандартными дозированными формами являются саше с одним отделением или несколькими отделениями, содержащие стандартную дозу гранулированной или порошкообразной композиции, которые открывают перед применением, и компоненты высыпают в заранее определенное количество загрязненной питьевой воды.

Для названных выше целей особенно предпочтительной в настоящем изобретении является композиция в стандартной дозированной форме, содержащая:

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

(ii) от приблизительно 0,2 до приблизительно 5%, более предпочтительно от приблизительно 0,5 до приблизительно 3 мас.% образующего поперечные связи флокулянта;

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

(iv) от приблизительно 0,2 до приблизительно 10%, предпочтительно от приблизительно 0,5 до приблизительно 4%, более предпочтительно от приблизительно 0,7 до приблизительно 2,5 мас.% бактерицидного дезинфицирующего средства на основе хлора;

(v) от приблизительно 0,001 до приблизительно 0,15%, предпочтительно от приблизительно 0,01 до приблизительно 0,1%, более предпочтительно от приблизительно 0,02 до приблизительно 0,06 мас.% автокаталитического катализатора или катализатора окисления на основе переходного металла.

Также важно гарантировать, чтобы при применении композиций эффективные уровни ингредиентов рецептуры высвобождались в образец загрязненной воды, которую необходимо очистить. Таким образом, уровни основного коагулянта, образующего поперечные связи флокулянта, вспомогательного вещества, способствующего коагуляции, дезинфицирующего средства на основе хлора и окислительной системы в комбинации предпочтительно должны быть достаточными, чтобы создать по массе в загрязненной питьевой воде от приблизительно 50 до приблизительно 500, предпочтительно от приблизительно 75 до приблизительно 300, более предпочтительно от приблизительно 100 до приблизительно 250 ч./млн основного коагулянта, от приблизительно 1 до приблизительно 15, предпочтительно от приблизительно 2 до приблизительно 10, более предпочтительно от приблизительно 2,5 до приблизительно 7,5 ч./млн образующего поперечные связи флокулянта, от приблизительно 1 до приблизительно 25, предпочтительно от приблизительно 5 до приблизительно 20, более предпочтительно от приблизительно 8 до приблизительно 12 ч./млн вспомогательного вещества, способствующего коагуляции, от приблизительно 1 до приблизительно 20, предпочтительно от приблизительно 2 до приблизительно 15, более предпочтительно от приблизительно 3 до приблизительно 10 ч./млн дезинфицирующего средства на основе хлора и от приблизительно 10 до приблизительно 1000, предпочтительно от приблизительно 50 до приблизительно 800, более предпочтительно от приблизительно 100 до приблизительно 400 ч./млрд автокаталитического окислителя или катализатора окисления на основе переходного металла.

В предпочтительных вариантах осуществления изобретения бактерицидное дезинфицирующее средство вводят в композиции изобретения в форме с контролируемым, пролонгированным, отложенным или замедленным высвобождением, в результате чего дезинфицирующее средство высвобождается в питьевую воду и вступает в реакцию с растворимыми органическими загрязнителями в ней только после фактического окончания стадии коагуляции и флокуляции, причем это важно для регулирования и сведения к минимуму уровня тригалогенметанов (ТГМ), образующихся в процессе очистки. Величина скорости высвобождения дезинфицирующего средства в данном случае представляет собой t_макс, причем это время представляет собой время, необходимое для достижения максимальной остаточной концентрации дезинфицирующего средства после добавления композиции к деионизированной воде при 20°С при легком перемешивании. Предпочтительно композиции настоящего изобретения имеют t_макс, по меньшей мере, приблизительно 1 мин, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 2 мин, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 4 мин, и, особенно предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 8 минут. С другой стороны, скорость коагуляции и флокуляции органических загрязнителей измеряют с помощью n%-ной скорости флокуляции растворимого органического материала (t_n). Указанную n%-ную скорость флокуляции растворимого органического материала определяют как время, необходимое для n%-ного уменьшения концентрации гуминовой кислоты при измерении в соответствии с описанной ниже методикой. Предпочтительно t₈₀ для композиций настоящего изобретения составляет менее чем приблизительно 2 мин, предпочтительно менее чем приблизительно 1 мин, более предпочтительно менее чем приблизительно 30 сек. Более того, в предпочтительных вариантах воплощения t₉₀ для композиций настоящего изобретения составляет менее чем приблизительно 2 мин, предпочтительно менее чем приблизительно 1 мин, более предпочтительно менее чем приблизительно 30 сек. Признаком настоящего изобретения является то, что композиции настоящего изобретения обеспечивают эффективный контроль реакции изменения цвета после флокуляции, несмотря на тот факт, что для целей минимизации образования ТГМ и оптимизации дезинфекции, уничтожения цист и т.д. большая часть дезинфицирующего средства высвобождается только после окончания реакции коагуляции и флокуляции.

Таким образом, в соответствии с другим аспектом изобретения предлагается композиция для очистки и осветления загрязненной питьевой воды, и эта композиция содержит:

(i) основной коагулянт, выбранный из группы, состоящей из растворимых в воде, многовалентных неорганических солей и их смесей;

(ii) бактерицидное дезинфицирующее средство на основе хлора;

(iii) окислительную систему, обеспечивающую каталитическое или автокаталитическое окисление растворимого Mn(II) до MnO₂; и необязательно

(iv) растворимый в воде или диспергируемый в воде полимерный образующий поперечные связи флокулянт;

и где бактерицидное дезинфицирующее средство находится в форме с контролируемым, пролонгированным, отложенным или замедленным высвобождением, в результате чего композиция имеет t_макс, соответствующее времени достижения максимальной концентрации дезинфицирующего средства после добавления к деионизированной воде при 20°С, которое больше чем 80%-ная скорость флокуляции растворимого органического материала (t₈₀) и предпочтительно больше 90%-ной скорости флокуляции растворимого органического материала (t₉₀) композиции.

Предпочтительно t_макс составляет, по меньшей мере, приблизительно на 1 мин, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 2 мин, даже более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 4 мин и в особенности, по меньшей мере, на 8 мин больше чем t₈₀ и предпочтительно больше чем t₉₀.

n%-ную скорость флокуляции органического материала измеряют на модельной поверхностной воде, описанной в данной работе выше. Добавляют при перемешивании 620 мг композиции для очистки воды к 1 литру образца модельной поверхностной воды. Аликвоты жидкости отбирают через 30-секундные интервалы, причем каждую аликвоту фильтруют через 0,45 мкм фильтр. Цвет аликвоты измеряют с использованием, например, определителя цвета Hanna HI93727, и сравнивают с набором стандартов известной концентрации гуминовой кислоты и показанием прибора. Такая n%-ная скорость флокуляции органического материала представляет собой время, требуемое для достижения показания прибора, соответствующего уровню гуминовой кислоты, который равен (100-n)% от начального уровня (24 ч./млн).

Предпочтительно конечный цвет, достигаемый (например, после флокуляции через 30 мин и при хранении в течение до 72 час) с использованием очищающих композиций настоящего изобретения или in vivo или на модельной поверхностной воде, составляет меньше чем 20 ЕПК, более предпочтительно менее чем 15 ЕПК и в особенности менее чем 10 ЕПК. С другой стороны, конечная мутность, достигаемая с использованием очищающих композиций настоящего изобретения или in vivo или на модельной поверхностной воде, предпочтительно составляет менее чем 5 ЕНМ, более предпочтительно менее чем 2 ЕНМ и в особенности менее чем 1 ЕНМ, причем мутность измеряют с использованием нефелометра Jenway 6035, калибруемого ежедневно относительно стандарта на 5 ЕНМ.

В альтернативном варианте воплощения изобретения дезинфицирующее средство и остальная часть композиции для очистки воды (не содержащая дезинфицирующего средства композиция) могут быть использованы на отдельных стадиях обработки, или одновременно, или последовательно одна за другой.

Предпочтительно массовое отношение не содержащей дезинфицирующее средство композиции к дезинфицирующему средству при использо