Способ обеззараживания воды пероксидом водорода

Способ обеззараживания воды пероксидом водорода

Реферат

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 системах водоснабжения городов и других населенных пунктов.

Известно, что для обеззараживания сточных вод производств медицинских препаратов перед их сбросом в городскую канализацию применяют метод каталитического окисления пероксидом водорода с гетерогенньм катализатором - пиролюзитом или силикагелем с палладиевым покрытием (см. RU 2043975, С 02 F 1/467, 1995). Этот метод малопригоден для обеззараживания питьевой воды, поскольку используемые реагенты в виде взвеси могут оставаться в воде после ее отстаивания и удаления осадка. Кроме того, этот метод не вполне экономичен из-за непроизводительных потерь части реагентов.

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). Однако этот процесс достаточно продолжителен.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения по назначению, совокупности существенных признаков и достигаемому результату является известный из патента Ru 2213707, опубликованного 10.10.2003 г., способ обеззараживания воды, включающий ее обработку пероксидом водорода и катализатором. При этом пероксид водорода вводят в воду в два этапа, на первом из которых в емкость с исходной водой добавляют часть от общего количества используемого в процессе пероксида водорода и выдерживают определенное время, затем в воду вводят гетерогенный катализатор, выдерживают и добавляют оставшееся количество пероксида водорода и выдерживают, при этом указанный катализатор получают смешением растертого в порошок пиролюзита с частицами мелкораздробленного металлического серебра размером не более 0,05 мм при массовом соотношении пиролюзит : серебро, равном (800-1500):1, последующим добавлением к смеси воды до получения пасты, ее подсушиванием при температуре и формованием на прессе в виде таблеток. Недостатками способа является сложность процесса, его многостадийность, необходимость дробления металлического серебра до мелких фракций.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, являлось упрощение процесса обеззараживания воды до питьевого качества с обеспечением возможности предотвращения вторичного бактериального заражения воды в течение длительного времени (не менее месяца), а также снижение материальных затрат, прежде всего за счет уменьшения количества серебра, идущего на приготовление катализатора без снижения его активности.

Поставленная задача решается тем, что способ обеззараживания воды, включающий ее обработку пероксидом водорода, пиролюзитом и серебром, отличается от наиболее близкого аналога тем, что пероксид водорода вводят в воду однократно, затем в воду добавляют гетерогенный катализатор, при этом указанный катализатор получают посредством смешения бентонитовой глины и порошка пиролюзита с водным раствором нитрата или сульфата серебра, причем массовое соотношение бентонитовая глина : пиролюзит : соль серебра в пересчете на ионы серебра составляет 100-200:(1600-2500):1, соответственно, затем полученную пасту подсушивают при 120-125°С и формуют в виде таблеток или гранул.

Предпочтительно используют 0,1-0,5 мас.%-ный раствор соли серебра.

В предпочтительном частном случае указанный катализатор контактирует с обеззараживаемой водой в течение 0,2-0,4 часа.

Предлагаемый способ позволяет вводить в катализатор один из его компонентов - серебро не в виде частиц, а в ионной форме, что резко увеличивает площадь контакта катализатора с водой и его активность. В результате помимо упрощения технологии получения катализатора и процесса обеззараживания в целом также резко повышается эффективность бактерицидной обработки, а это, в свою очередь, позволяет значительно сократить продолжительность процесса. Предлагаемые соотношения ингредиентов соответствуют максимальной активности катализатора и его хорошим технологическим свойствам - прочности, стабильности, долговечности.

Именно указанная выше совокупность существенных признаков предложенного изобретения обеспечивает получение предусмотренного технического результата.

Ниже приведены примеры осуществления предложенного способа.

Пример 1.

В воду с концентрацией микроорганизмов Е.coli 10⁴ кл./л при температуре 20°С и рН 7,1 вводили пероксид водорода с концентрацией 300 мг/л. Далее воду пропускали через слой гетерогенного катализатора в течение 0,4 часа. Последний получен посредством введения бентонитовой глины и порошка пиролюзита в дистиллированную воду, в которой был предварительно растворен нитрат серебра AgNO₃ при массовом соотношении бентонитовая глина : пиролюзит : серебро (в пересчете на ионы Ag⁺), равном 100:2500:1. Для приготовления катализатора использовали 0,5 мас.%-ный водный раствор AgNO₃. Далее образовавшуюся пасту подсушивали при температуре 120-125°С и формовали в виде гранул. Результаты испытаний представлены в таблице.

Пример 2. Опыты проводили аналогично примеру 1. Отличие состояло в том, что бентонитовую глину и порошок пиролюзита смешивали с дистиллированной водой, в которой был предварительно растворен сульфата серебра при массовом соотношении бентонитовая глина : пиролюзит : серебро (в пересчете на ионы Ag⁺), равном 200:2000:1. Для приготовления катализатора использовали 0,1 мас.%-ный водный раствор Ag₂SO₄. Далее образовавшуюся пасту подсушивали при температуре 120-125°С и формовали в виде таблеток диаметром 10 мм и высотой 5 мм. Воду пропускали через слой катализатора в течение 0,2 часа. Соотношение объемов обрабатываемой воды и катализатора составляло 500:1. Результаты испытаний представлены в таблице.

Как следует из результатов испытаний, представленных в таблице, предлагаемый способ обладает такой же эффективностью, как и известный аналог, но при существенно меньшем содержании серебра.

Обработанную по примерам 1 и 2 воду выдерживали в течение одного месяца с периодическим (через 2 суток) отбором проб на микробиологический анализ. По истечении месяца выдержки вода оставалась безопасной в бактериологическом отношении (число микроорганизмов не превышало 2 особей/л). При этом не были обнаружены неприятный вкус и запах у воды.

Таким образом, предложенный способ обеззараживания воды является относительно простым, он позволяет при высокой эффективности существенно экономить дорогостоящее серебро и обеспечивать длительную сохранность воды.

ТаблицаСпособ обеззараживания воды пероксидом водорода
Испытуемый катализатор	Исходное число микроорганизмов, особей/л	Число выживших микроорганизмов, особей/л
По примеру 1	104	не обнаружены
По примеру 2	104	1
Известный из КЦ 2213707	104	1

1. Способ обеззараживания воды, включающий ее обработку пероксидом водорода, пиролюзитом и серебром, отличающийся тем, что пероксид водорода вводят в воду однократно, затем в воду добавляют гетерогенный катализатор, при этом указанный катализатор получают посредством смешения бентонитовой глины и порошка пиролюзита с водным раствором нитрата или сульфата серебра, причем массовое соотношение бентонитовая глина: пиролюзит: соль серебра в пересчете на ионы серебра составляет 100-200:(1600-2500):1 соответственно, затем полученную пасту подсушивают при 120-125°С и формуют в виде таблеток или гранул.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют 0,1-0,5 мас.%-ный раствор соли серебра.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанный катализатор контактирует с обеззараживаемой водой в течение 0,2-0,4 ч.