!HU000005645T2! (19)
HU
(11) Lajstromszám:
E 005 645
(13)
T2
MAGYAR KÖZTÁRSASÁG Magyar Szabadalmi Hivatal
EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA C02F 1/28
(21) Magyar ügyszám: E 05 843705 (22) A bejelentés napja: 2005. 12. 19. (96) Az európai bejelentés bejelentési száma: EP 20050843705 (97) Az európai bejelentés közzétételi adatai: EP 1838623 A1 2006. 07. 06. (97) Az európai szabadalom megadásának meghirdetési adatai: EP 1838623 B1 2009. 01. 07.
(51) Int. Cl.:
(30) Elsõbbségi adatok: MU14362004 2004. 12. 31.
(73) Jogosultak: UNILEVER N. V., 3013 AL Rotterdam (NL); UNILEVER PLC, London EC4P 4BQ (GB)
IN
(72) Feltalálók: GUPTA, Romesh HINDUSTAN LEVER RESEARCH CENTRE, Andheri East, Mumbai 400 099 (IN); MAHAPATRA, Samiran HINDUSTAN LEVER RESEARCH CENTRE, Andheri East, Mumbai 400099 (IN); PAL, Sukdeb HINDUSTAN LEVER RESEARCH CENTRE, Andheri East, Mumbai 400 099 (IN); SHAH, Nimish, Harshadrai HINDUSTAN LEVER RESEARCH, Andheri East, Mumbai 400 099 (IN); SRIVASTAVA, Madalasa HINDUSTAN LEVER RESEARCH CNTR, Andheri East, Mumbai 400 099 (IN) (54)
(2006.01) B01J 20/32 (2006.01) B01J 20/08 (2006.01) (87) A nemzetközi közzétételi adatok: WO 06069712 PCT/EP 05/013812
(74) Képviselõ: dr. Pethõ Árpád, DANUBIA Szabadalmi és Jogi Iroda Kft., Budapest
Szûrõközegek és eljárás elõállításukra
HU 005 645 T2
(57) Kivonat A találmány tárgya eljárás víz szûrésére, szennyezõdések eltávolítása és emberi fogyasztásra való alkalmassá tétele céljából. A találmány tárgyát képezik továbbá szûrõközegek olyan szûrõegységekben történõ alkalmazásra, amelyek képesek szennyezõdéseket a vízbõl eltávolítani, például oldott szerves anya-
gokat, mint például peszticideket és maradványait, valamint mikroorganizmusokat, például baktériumokat és vírust, ezáltal biztonságossá téve azt fogyasztás céljára. A találmány tárgyát képezik továbbá eljárások a találmány szerinti szûrõközegek elõállítására.
A leírás terjedelme 8 oldal (ezen belül 1 lap ábra) Az európai szabadalom ellen, megadásának az Európai Szabadalmi Közlönyben való meghirdetésétõl számított kilenc hónapon belül, felszólalást lehet benyújtani az Európai Szabadalmi Hivatalnál. (Európai Szabadalmi Egyezmény 99. cikk (1)) A fordítást a szabadalmas az 1995. évi XXXIII. törvény 84/H. §-a szerint nyújtotta be. A fordítás tartalmi helyességét a Magyar Szabadalmi Hivatal nem vizsgálta.
1
HU 005 645 T2
A találmány szakterülete A találmány tárgya eljárás víz szûrésére, szennyezõdések eltávolítása és emberi fogyasztásra való alkalmassá tétele céljából. A találmány tárgyát képezik továbbá szûrõközegek olyan szûrõegységekben történõ alkalmazásra, amelyek képesek szennyezõdéseket a vízbõl eltávolítani, például oldott szerves anyagokat, mint például peszticideket és maradványait, valamint mikroorganizmusokat, például baktériumokat és vírust, ezáltal biztonságossá téve azt fogyasztás céljára. A találmány tárgyát képezik továbbá eljárások a találmány szerinti szûrõközegek elõállítására. A találmány mûszaki háttere A víz tipikusan szennyezõdéseket tartalmaz, amelyek közé szuszpendált részecskék, oldott vegyszerek és mikroorganizmusok tartoznak. Ha emberi fogyasztásra szánjuk, kívánatos eltávolítani ezeket a szennyezõdéseket a vízbõl fogyasztása elõtt, a jó egészségi állapot fenntartása céljából. Számos különféle módszer ismeretes víz szûrésére, valamint erre a célra különbözõ eszközöket és berendezéseket terveztek, és kereskedelmi forgalomban rendelkezésre állnak. Ezek a módszerek és berendezések eltérõek lehetnek aszerint, hogy az alkalmazási területük ipari vagy háztartási célú. A szuszpendált részecskés szennyezõdéseket általában szedimentációs szûrõ alkalmazásával távolítják el, ami lehet szövött vagy nemszövött textil. Az oldott szennyezõdéseket, például szerves vegyületeket, például humuszos anyagokat, fulvinanyagokat, festékeket, zsírsavakat, karboxilátokat, szénhidrogéneket, aminosavakat, peszticideket és peszticidmaradványokat adszorpcióval választják el a vízbõl olyan szemcsés vagy részecskés adszorbenseken, amelyek nagymértékû porozitással rendelkeznek, például agyagon vagy aktív szénen. Patogén organizmusokat, például baktériumokat és vírusokat hagyományosan egyrészt fõzéssel vagy fertõtlenítõszerekkel, például halogénekkel, halogénezett vegyszerekkel, például klórozott vagy jódozott vegyületekkel történõ kezeléssel távolítják el. A fõzés nagyon hatékony módja mikroorganizmusok elpusztításának. Azonban a fõzéshez nagy mennyiségû energiára van szükség, és ezért költséges. Továbbá sok ember nem szereti a fõzött víz ízét. Halogénezett vegyszerek alkalmazásával végzett fertõtlenítés szintén nagyon hatékony módja mikroorganizmusok elpusztításának, azonban az ilyen vegyületek alkalmazott dózisát nagyon körültekintõen kell szabályozni, és a fertõtlenítés után maradt vegyszereket gondosan el kell távolítani. Néhány ember kellemetlennek érzi a klórozott/jódozott víz szagát és ízét. Tehát kívánatos olyan víztisztító berendezés elõállítása, amely képes ezeket a szennyezõdéseket az ivóvízbõl eltávolítani, miközben az említett hátrányok minimalizálva vannak, vagy teljesen meg vannak szüntetve. Az 5,369,072 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban (Benjamin és munkatársai, 1994) víz szûrésére szolgáló eljárást írnak le, amelyben vizet
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60 2
2
átszûrnek egy olyan szûrõközeget tartalmazó szûrõágyon, amely szilárd hordozót tartalmaz ráadszorbeálva elõhidrolizált vassal. A WO 00/13764 számú nemzetközi közzétételi iratban (Lukasik és munkatársai, 2000) folyadék szûrésére szolgáló eljárást írnak le, amelynek lépéseiben legalább egy fém-(hidr)oxidot in situ kicsapnak a szûrõmátrixra; és a szûrõközeget érintkeztetik egy folyadékkal, amelyben a folyadékból legalább egy szennyezõdés eltávolításának hatékonyságát a legalább egy fém(hidr)oxid alkalmazása javítja a szûrõmátrixon. Ebben a közleményben leírtak szerint fém-kloridokat, például alumínium-kloridot vagy vas-kloridot visznek fel egy hordozóra, például homokra, és a fém-hidroxidot lecsapják a homokra nagy feleslegben alkalmazott bázisoldattal, például ammónium-hidroxiddal, megnövelt hõmérsékleten, például 80 °C¹nál magasabb hõmérsékleten. Tehát a közlemény kitanítása, hogy teljesen hidrolizált fém-hidroxidok, például alumínium-hidroxid [Al(OH)3 és Fe(OH)3] van kicsapva egy hordozóra, víz szûrése céljából. A 6,630,016 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban (Koslow Tech., 2003) egy olyan szûrõközeget ismertetnek, amely mikroporózus struktúrát tartalmaz, amelyben aktív részecskék vannak megfelelõ elrendezésben („array”), ahol a mikroporózus struktúra átlagos áramlási útvonalának mérete kisebb, mint körülbelül két mikron; és leírnak egy mikrobiológiai kifogást fokozó ágenst, amely egy kationos anyagot tartalmaz, amelynek közege nagy töltéssûrûségû és molekulatömege nagyobb, mint 5000 dalton, ez adszorbeálva van a mikroporózus struktúra legalább egy részére, és egy biológiailag aktív fém közvetlenül a kationos anyag mellett van, és szintén a mikroporózus struktúra legalább egy részén. A fenti követelményeket kielégítõ kationos anyagok hosszú listája van megemlítve, és ezek általában szerves vegyületek, például aminok, amidok, kvaterner ammóniumsók, imidek, benzalkóniumvegyületek, biguanidok, amino-szilikon-vegyületek és ezek polimerjei és ezek kombinációi. Az US2004/0164018 számú szabadalmi iratban (P & G, 2004) leírnak egy ivóvíz elõállítására szolgáló szûrõt, amely (a) bevezetéssel és kivezetéssel rendelkezõ házat; és (b) szûrõanyagot tartalmaz a házban elhelyezve, amit legalább részben, sok mezopórusos aktív szén szûrõrészecske, és a következõk által alkotott csoportból kiválasztott részecske alkot: mezopórusos aktív szén szûrõrészecskék teljesen burkolva kationos polimerrel, mezopórusos aktív szén szûrõrészecskék részlegesen burkolva kationos polimerrel, és keverékeik. A KR2003066880 számú szabadalmi iratban (Kwak és munkatársai) egy olyan hordozót írnak le mikroorganizmusok fixálására és növesztésére, amely aktívszén-port tartalmaz poliuretán szivacshoz fixálva. A szénpor impregnálva van szervetlen koagulánssal, például polialumínium-szulfáttal vagy kloriddal, polivasszulfáttal vagy kloriddal vagy más alumínium- vagy vassókkal. A hordozót szennyvíz kezelésére alkalmaz-
1
HU 005 645 T2
zák, ahol a mikroorganizmusok szerves anyagot abszorbeálnak. A JP61133140 számú szabadalmi iratban (Nippon Soda Co) leírnak olyan granulátomokat, amelyek egy zeolitkeveréket és 1%¹ig polialumínium-kloridot vagy alumínium-szulfátot tartalmaznak. A granulátumokat szennyvízzel keverik, és ülepítéssel különítik el a szuszpendált anyagot. A két utolsó dokumentumban leírt eljárásokban a kezelendõ vizet kevertetik a hordozóval, amely a fémvegyületet tartalmazza, és egy további lépésre van szükség a víz és a hordozó elválasztása céljából. A víz hosszabb idõtartamra érintkezésben marad a hordozóval: a koreai szabadalmi iratban leírtak szerint akár tíz percig, vagy tovább is. A találmány összefoglalása és célkitûzései Azt találtuk, hogy mikroorganizmusok, oldott szerves anyagok és részecskeszennyezõdések nagyon hatékony eltávolítását biztosítja szennyezett víz szûrése egy olyan szûrõközegen át, amely szilárd hordozót tartalmaz, erre elõhidrolizált, pozitívan töltött, többértékû fémvegyületei vannak adszorbeálva, amely vegyületekben egy speciális OH/fém arány van kialakítva. Tehát a találmány szerinti megoldás kidolgozása során célul tûztük ki eljárás kidolgozását víz szûrésére, amelyben a vizet átengedjük olyan szûrõközeget tartalmazó szûrõágyon, amely szilárd hordozót tartalmaz, ráabszorbeálva elõhidrolizált, pozitívan töltött, többértékû fémek vegyületeivel, ezáltal eltávolítjuk a mikroorganizmusokat, oldott szerves anyagokat és részecskeszennyezõdéseket, így alkalmassá tesszük a vizet emberi fogyasztásra. A találmány szerinti megoldás kidolgozása során másik célul tûztük ki javított szûrõközeg elõállítását, amely képes eltávolítani a mikroorganizmusokat, oldott szerves anyagokat és részecskeszennyezõdéseket, és jól mûködik, még hosszabb ideig tartó alkalmazás esetén is.
5
10
15
20
25
30
35
40 A találmány részletes leírása Tehát a találmány tárgyát képezi egyik aspektusában eljárás víz szûrésére, amelyben a vizet átengedjük olyan szûrõközeget tartalmazó szûrõágyon, amely szilárd hordozót tartalmaz, erre 1–20 tömeg% (a szûrõközegre vonatkoztatva) elõhidrolizált, pozitívan töltött, többértékû fém vegyülete, konkrétan alumíniumvegyület van ráadszorbeálva, amely vegyületben az OH és a fém aránya 0,5 és 3 közötti. Az elõhidrolizált, pozitívan töltött, többértékû fém vegyületének pH¹ja elõnyösen 4 és 8 közötti tartományban van, 1 vegyes% vizes oldatban. Elõhidrolizált, pozitívan töltött, többértékû fém vegyületét úgy definiáljuk, mint egy olyan vegyületet, amelyre a hidrolízisarányt kifejezõ B=[OH]/[M] érték nagyobb, mint 0, de kisebb, mint a fémion értéke (M jelentése olyan fémion, amelynek vegyértéke „n”); azaz 0
n. Elõhidrolizált, pozitívan töltött, többértékû, kívánt B értékkel rendelkezõ fémvegyületeket az alábbi módon lehet elõállítani:
45
50
55
60 3
2
(i) egy fémsó lúgosításával (kívánt/számított mennyiségû lúgosítóágens hozzáadásával), vagy (ii) egy fémsó savanyításával (kívánt/számított mennyiségû savanyítóágens hozzáadásával). Elõhidrolizált, pozitívan töltött, többértékû fémek vegyületei kereskedelmi forgalomban rendelkezésre állnak. Alkalmas vegyület lehet például polialumínium-klorid, alumínium-klórhidrát, polialumínium-szulfát, alumínium-klórhidrát-szilikát, alumínium-klórhidrát-szulfát, polialumínium-klór-szulfát, polialumínium-szilikátszulfát, polialumino-vas(III)-szulfát, polialumínium-vas-halogenidek vagy bázikus polialumínium-szulfát-oldat, amely további többértékû kationokat tartalmaz a kalcium, magnézium és cink alkotta csoportból. A legkönnyebben beszerezhetõ és a találmány szerinti megoldásra legalkalmasabb vegyület alumínium-klórhidrát és polialumínium-klorid. Ha az elõhidrolizált, pozitívan töltött, többértékû fém vegyületének fémkomponense alumínium, feltételezzük, hogy az alábbi vegyületeket kell elõállítani, hogy az OH/Al-aránya 0,5 és 3 között legyen: Vegyületfajta OH/Al arány AlOH2+ 1,0 Al(OH)2+ 2,0 Al2(OH)24+ 1,0 Al2(OH)24+ 1,0 Al3(OH)45+ 1,33 Al7(OH)174+ 2,43 Al13(OH)327+ 2,46 Al6(OH)153+ 2,50 Al13(OH)345+ 2,62 (az egyszerûség kedvéért a vízmolekulákat és az oxidligandumokat kihagytuk). Megfigyeltük, hogy a fenti vegyületek közül az Al13(OH)327+, amely „Al13” tridekamerként is ismert, Al13O4, (OH)24(H2O)127+ képletû formája a legdominánsabb vegyület. Az alábbi cikkekben további részleteket találhatunk az ilyen vegyületfélék kémiájáról: (1) Bottero, J. Y. és munkatársai, J. Phys. Chem. 84, 2933–2939 (1980); (2) Bottero, J. Y. és munkatársai, J. Colloid Interface. Sci. 117, 47–57 (1987). Ha az elõhidrolizált, pozitívan töltött, többértékû fémvegyület fémkomponense alumínium, az OH/fém aránya elõnyösen 2,3 és 2,7 között van. Ilyen esetben a vegyület 1 vegyes%¹os oldatának pH¹ja elõnyösen 4 és 8 közötti érték. Az elõhidrolizált, pozitívan töltött, többértékû fém vegyülete elõnyösen a szûrõközegre vonatkoztatva 2 és 15 tömeg% közötti, elõnyösebben 5 és 15 tömeg% közötti tartományba esõ mennyiségben van jelen. A találmány szerinti megoldásban szilárd hordozóként szemcsés anyagot alkalmazunk, amely homok, üveg, kvarc, szén, aktív szén, diatómaföld, cellulóz, gyanták, szövött és nemszövött textil, alumino-szilikátok, agyag vagy zeolit közül van kiválasztva. A legelõnyösebben alkalmazott szemcsés anyag az aktív szén. A szemcsés anyag részecskemérete 50 és 1200 mm közötti tartományban van, elõnyösebben a szemcsés anyag legalább 80%-ának részecskemérete 75 és 250 mm közötti tartományban van.
1
HU 005 645 T2
Bár a szûrõközeg aktív szenes szûrõágyat tartalmazhat, elõnyös, hogy a szénszemcsék egy blokkba legyenek kötve alkalmas kötõanyagok segítségével. A kötõanyagok elõnyösen polimerek, és lehet polietilén, polipropilén, poliészter, gyanták, cellulóz vagy keverékeik. Mikroorganizmusok eltávolításának hatékonysága úgy javítható, hogy a szûrõközeg továbbá biocidot tartalmaz. Elõnyösen alkalmazható biocid lehet ezüst vagy sói, polietilén-imin és kvaterner ammóniumsók, például polidiallil-dimetil-ammónium-sók és cetil-piridinium-klorid. Ennek megfelelõen, szintén a találmány tárgyát képezi javított szûrõközeg, amely fentebb leírt szilárd hordozót tartalmaz, ráadszorbeálva 1–20 tömeg% (a szûrõközegre vonatkoztatva) elõhidrolizált, pozitívan töltött, többértékû fém vegyületével, konkrétan alumíniumvegyülettel, amely vegyületben az OH és a fém aránya 0,5 és 3 közötti, a fentebb leírtak szerint, és továbbá biocidot tartalmaz, a fentebb leírtak szerint. Olyan szûrõközeg elõállítására szolgáló alkalmas eljárás, amelyben szilárd hordozón elõhidrolizált, pozitívan töltött, többértékû fém vegyülete van jelen, az eljárás a szilárd hordozó kezelésére szolgáló lépést tartalmaz, amelyben elõhidrolizált, többértékû fém vegyületének vizes oldatával kezeljük a szilárd hordozót úgy, hogy a vegyület vizes oldatában az OH/fém arány 0,5 és 3 között van. Adott esetben a szubsztrátot bázis vagy sav jelenlétében, elõnyösen bázis jelenlétében kezeljük a vegyülettel. Adott esetben a szubsztrátot ezután biocid oldattal kezeljük, elõnyösen olyannal, amiket fentebb leírtunk. A találmány tárgyát képezi egy másik aspektusában gravitációs betáplálású víztisztító berendezés, amely 3 mikronnál nagyobb részecskeméretû, szemcsés anyag elválasztásához adaptált szedimentációs szûrõt, és olyan szûrõközeget tartalmaz, amelyre 1–20 tömeg% (a szûrõközegre vonatkoztatva) elõhidrolizált, pozitívan töltött, többértékû fém vegyülete, konkrétan alumíniumvegyület van adszorbeálva, amely vegyületben az OH és a fém aránya 0,5 és 3 közötti. A berendezésben a szedimentációs szûrõ lehet szövött vagy nemszövött textil, elõnyösen nemszövött textil. A találmány szerinti megoldást most az alábbi példákkal szemléltetjük, amelyekben leírtakra azonban nem kívánjuk igényünket korlátozni. Példák Baktériumok (E. coli) eltávolítása szemcsés, aktív szenet tartalmazó szûrõágy alkalmazásával, ami alumínium-klórhidráttal volt kezelve különbözõ pH¹n 1. példa 100 g adag aktív szenet bemértünk egy fõzõpohárba, és hozzáadtunk 200 ml desztillált vizet, így elõállítottunk egy zagyot. Elkészítettünk 100 ml, 2,5 vegyes%¹os alumínium-klórhidrátot (Clariant cégtõl szereztük be, Németország), és lassan hozzáadtuk a szenes zagyhoz, folyamatos kevertetés közben, felsõ ke-
2
verõlapát alkalmazásával. A szenet és alumínium-klórhidrátot tartalmazó zagy pH¹ját 6¹nak mértük. Ha a zagy pH¹ja 6¹nál több volt, akkor azt levittük 6¹ra sósav hozzáadásával, mielõtt hozzáadtuk volna az alumí5 nium-klórhidrát-oldatot. A keveréket legalább 30 percig kevertetve hagytuk, azután a kezelt szenet leszûrtük Büchner-tölcséren, vákuum alkalmazásával. A kezelt szenet legalább két liter desztillált vízzel mostuk, és végül hagytuk megszáradni 40–65 °C¹on. Magasabb szá10 rítási hõmérsékletet nem alkalmaztunk. Az „Al13” vegyület, azaz a Al13O4,(OH)24(H2O)127+ képletû tridekamer jelenlétét a szénrészecskéken szilárd fázisú 27Al NMR-technika alkalmazásával igazoltuk. Alumínium-klórhidráttal kezelt aktív szén szilárd fá15 zisú 27Al NMR-spektrumát bemutatjuk az 1. ábrán. A spektrumon egyértelmûen látható az „Al13” vegyület jelenléte. Az Al13O4,(OH)24(H2O)127+ jellegzetes 27Al NMR-spektrumán látható, hogy jelen van az alumínium két kémiai környezete, konkrétan az oktahedrális (Oh) 20 jel 5–10 ppm-nél és a tetrahedrális (Td) jel körülbelül 65 ppm-nél. A) összehasonlító példa Elõállítottunk szemcsés aktív szenes szûrõágyat az 25 1. példában leírtak szerint, azzal az eltéréssel, hogy a vizes oldat/zagy pH¹ját 3¹ra állítottuk sósav alkalmazásával, így 0,3 OH/Al arányt alakítottunk ki.
30
B) összehasonlító példa Elõállítottunk szemcsés aktív szenes szûrõágyat az 1. példában leírtak szerint, azzal az eltéréssel, hogy a vizes oldat/zagy pH¹ját 9¹re állítottuk nátriumhidroxid alkalmazásával, így 3,0 OH/Al arányt alakítottunk ki.
35
40
45
50
55
60 4
C) összehasonlító példa Elõállítottunk szemcsés aktív szenes szûrõágyat az 1. példában leírtak szerint, azzal az eltéréssel, hogy a vizes oldat/zagy pH¹ját 10¹re állítottuk, amely esetben tudjuk, hogy olyan Al(OH)3 vegyületet állítunk elõ, amelyben az OH/Al arány 3. Hét gramm szemcsés aktív szenet (részecskemérete 75 és 250 mikron közötti) betöltöttük egy 18 mm átmérõjû és 60 mm magasságú oszlopba. Klórmentesített csapvízbe oltottunk 107 cfu/liter baktériumot, konkrétan E. colit, és ebbõl 10 litert átfolyattunk az oszlopon. A kifolyó vízbõl aliquotokat vettünk 5 liternél és 10 liternél, és E. colira vizsgáltuk. A baktériumok eltávolításának hatékonyságát az alábbi teszteljárás alkalmazásával mértük: E. colit (ATCC 10536) növesztettünk egy éjszakán át Tryptic Soya Agar tálcákon, 37 °C¹on. Elkészítettük a fentebb leírt, frissen nõtt tenyészet nátrium-klorid-oldattal lemosott szuszpenzióját OD600 nm 0,8¹ra (108 cfu/ml). Ezt beoltottuk 10 liter, klórmentesített csapvízbe, így 104 cfu/ml végkoncentrációjú szennyezett vizet kaptunk. Ezt a szennyezett vizet átfolyattuk különbözõ oszlopokon, és az elfolyóból vízmintákat vettünk 5 liter és 10 liter elfolyt térfogatnál steril edényekbe. Ezeket a mintákat tizedelõ hígítási sorban lehígítottuk, és mikro-
1
HU 005 645 T2
biológiailag analizáltuk Standard Pour Plate módszerrel MacConkeys-féle Agar-táptalajon. Az eredményeket cfu/ml értékként jegyeztük fel azután, hogy 24–48 óra hosszáig, 37 °C¹on inkubáltuk. Kiszámítottuk a csökkenés megfelelõ log-értékeit ml¹ként. Az eredményeket különbözõ szûrõágyakra bemutatjuk az 1. táblázatban. 1. táblázat Példa
OH/Al arány
Az átengedett víz térfogata (liter)
Átlagos log csökkenés/ml
1. példa
2,5
10
2,4
A) összehasonlító példa
0,3
10
2,0
B) összehasonlító példa
3
10
0,5
C) összehasonlító példa
3
10
0,4
Az 1. táblázatban feltüntetett adatok azt mutatják, hogy az olyan vegyülettel kezelt, szemcsés aktív szén, amelyben az OH/fém arány 0,5 és 3 között van, képes eltávolítani a baktériumokat, jóval a megengedett határértékek alá.
2. Példa átlagos log csökkenés
D. összehasonlító példa átlagos log csökkenés
16
6,0
6,0
550
6,0
6,0
900
6,0
4,0
Átengedett víz térfogata (l)
2. Példa átlagos log csökkenés
D. összehasonlító példa átlagos log csökkenés
1150
6,0
5,0
1420
6,0
4,0
E. coli eltávolítását vizsgáló teszt hosszabb üzemi 10 idõtartam alatt, alumínium-hidráttal kezelt, szemcsés aktív szenes szûrõágy alkalmazásával, amely biocidokat, konkrétan cetil-piridinium-kloridot, polidiallil-dimetilammónium-kloridot is tartalmazott. 15
20
25
3. példa Kimértünk 50 gramm szemcsés aktívszén-mintát, és alumínium-klórhidrát 10 vegyes%¹os vizes oldatával kezeltük, az 1. példában leírtak szerint. Felvittünk cetilpiridinium-kloridot (CPC) a szénszemcsékre, az alábbiakban leírt eljárás alkalmazásával. Körülbelül 100 g, alumínium-klórhidráttal kezelt, szárított szenet megnedvesítettünk 200 ml vízzel, így egy zagyhoz jutottunk. Elkészítettünk 100 ml, 1 vegyes%¹os CPC-oldatot, és kevertetés közben hozzáadtuk az alumínium-klórhidráttal kezelt szénzagyhoz. A keveréket legalább 30 percig kevertetve hagytuk, azután a kezelt szenet leszûrtük Büchner-tölcséren, vákuum alkalmazásával. A kezelt szenet legalább két liter desztillált vízzel mostuk, és végül hagytuk megszáradni 40 és 65 °C között. Magasabb szárítási hõmérsékletet nem alkalmaztunk. Az így elõállított szénszemcséket tartalmazó szûrõágy hosszabb üzemi idõtartamon át végzett tesztelését a 2. példában leírtak szerint végeztük, és az adatokat összefoglaltuk a 3. táblázatban. 3. táblázat Átengedett víz térfogata (l)
Átlagos log csökkenés
70
6,0
300
6,0
900
6,0
A 3. táblázatban feltüntetett adatok azt mutatják, 45 hogy a találmány szerinti vegyülettel kezelt szénszemcsék, amelyeken továbbá CPC biocid is volt, képesek voltak eltávolítani a baktériumokat a vízbõl tartós használat esetén. 4. példa Bemértünk 50 gramm szemcsés aktívszén-mintát, és 100 ml alumínium-klórhidrát 10 vegyes%¹os vizes oldatával kezeltük, az 1. példában leírtak szerint. Felvittünk polidiallil-dimetil-ammónium-kloridot (PDAD55 MAC) a szénszemcsékre, a 3. példában leírt eljárás alkalmazásával. Az így elõállított szénszemcséket tartalmazó szûrõágy hosszabb üzemi idõtartamon át végzett tesztelését a 3. példában leírtak szerint végeztük, és az adatokat 60 összefoglaltuk a 4. táblázatban. 50
2. táblázat
Átengedett víz térfogata (l)
5
2. példa Harminc gramm, ezüsttel impregnált, szemcsés ak- 30 tív szenet (forrása Active Carbon Company, Hyderabad) kezeltünk 100 ml, alumínium-klórhidrát 10 vegyes%¹os oldatával, az 1. példában leírt eljárás szerint. Az így elõkészített szenet betöltöttük egy 30 mm átmérõjû és 100 mm magasságú oszlopba. Klórmentesített csapvi- 35 zet, ami 107 cfu/liter E. colit tartalmazott, folyattunk át a szûrõágyon körülbelül 100 és 120 ml/perc áramlási sebességgel. Az E. coli eltávolításának hatékonyságát hosszabb idõtartamon át vizsgáltuk úgy, hogy nagyobb térfogatú (>1000 liter) vizet engedtünk át a szûrõágyon, 40 és az adatokat a 2. táblázatban összesítettük. D) összehasonlító példa Harminc gramm, ezüsttel impregnált, szemcsés aktív szenet (forrása Active Carbon Company, Hyderabad) töltöttünk egy oszlopba, és arra teszteltük a 2. példában leírtak szerint, hogy milyen mértékben képes eltávolítani a baktériumokat. Az adatokat a 2. táblázatban összefoglaljuk.
2
5
1
HU 005 645 T2
4. táblázat Átengedett víz térfogata (l)
4. Példa: átlagos log csökkenés
10
6,0
200
6,0
340
6,0
480
4,0
575
5,0
A 4. táblázatban feltüntetett adatok azt mutatják, hogy a találmány szerinti vegyülettel kezelt szénszemcsék, amelyeken továbbá PDADMAC biocid is volt, képesek voltak eltávolítani a baktériumokat a vízbõl tartós használat esetén, bár a hatékonysága nem volt olyan jó, mint CPC vagy ezüst alkalmazása esetén.
SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Eljárás víz szûrésére, amely szerint a vizet szilárd hordozót tartalmazó szûrõközeget tartalmazó szûrõágyon juttatjuk keresztül, amely hordozóra (a szûrõközegre vonatkoztatva) 1–20 tömeg%-ban elõhidrolizált, pozitívan töltött, többértékû fém vegyülete, konkrétan alumíniumvegyület van adszorbeálva, amely vegyületben az OH és a fém aránya 0,5 és 3 közötti, és amelyben a vegyület 1 vegyes% vizes oldatának pH¹ja a 4 és a 8 által határolt tartományban van. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, ahol a vegyület a következõk közül van kiválasztva: polialumínium-klorid, alumínium-klórhidrát, polialumínium-szulfát, alumínium-klórhidrát-szilikát, alumínium-klórhidrát-szulfát, polialumínium-klór-szulfát, polialumínium-szilikát-szulfát, polialumino-vas(III)-szulfát, polialumínium-vas-halogenidek és bázikus polialumínium-szulfát-oldat, amely a kalcium, magnézium és cink alkotta csoportból választott, további többértékû kationokat tartalmaz. 3. A 2. igénypont szerinti eljárás, ahol a vegyületet alumínium-klórhidrát vagy polialumínium-klorid vizes oldataként állítjuk elõ. 4. A 3. igénypont szerinti eljárás, ahol a vegyületben az OH/fém arány 2,3 és 2,7 közötti. 5. Az 1–4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, ahol a szilárd hordozó szemcsés anyag, amelynek részecskemérete az 50 és 1200 mm közötti tartományban van.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
6
2
6. Az 5. igénypont szerinti eljárás, ahol a szemcsés anyag legalább 80%-ának részecskemérete a 75 és 250 mm közötti tartományban van. 7. Az 1–6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, ahol a szilárd hordozó a következõk közül kiválasztott, szemcsés anyag: homok, üveg, kvarc, szén, aktív szén, diatómaföld, cellulóz, gyanták, szövött és nemszövött textil, alumino-szilikátok, agyag és zeolit. 8. A 7. igénypont szerinti eljárás, ahol a szilárd hordozó aktív szén. 9. A 8. igénypont szerinti eljárás, ahol a szûrõközeg blokkformával rendelkezik, amely szemcsés anyagként aktív szenet tartalmaz kötõanyaggal kötve. 10. A 9. igénypont szerinti eljárás, ahol a kötõanyag a következõk közül kiválasztott polimer: polietilén, polipropilén, poliészter, gyanták, cellulóz és ezek keveréke. 11. Az 1–10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, ahol az elõhidrolizált, pozitívan töltött, többértékû fém vegyülete a szûrõközegre vonatkoztatva a 2 és 15 tömeg% közötti tartományba esõ mennyiségben van jelen. 12. Az 1–11. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, ahol a szûrõközeg biocidot tartalmaz. 13. A 12. igénypont szerinti eljárás, ahol a biocid ezüst és sói, polietilén-imin és kvaterner ammóniumsók közül van kiválasztva. 14. Szûrõközeg, amely szilárd hordozót tartalmaz, amelyre rá van adszorbeálva 1–20 tömeg% elõhidrolizált, pozitívan töltött, többértékû fém vegyülete, konkrétan alumínium vegyülete, amely vegyületben az OH és a fém aránya 0,5 és 3 közötti, és továbbá biocidot tartalmaz, és ahol a vegyület 1 vegyes%¹os vizes oldatának pH¹ja a 4 és 8 közötti tartományban van. 15. A 14. igénypont szerinti szûrõközeg, ahol a biocid ezüst és sói, polietilén-imin és kvaterner ammóniumsók közül van kiválasztva. 16. A 14. igénypont szerinti szûrõközeg, ahol a kvaterner ammóniumsók polidiallil-dimetil-ammónium-sók és cetil-piridinium-klorid közül vannak kiválasztva. 17. Gravitációs betáplálású víztisztító berendezés, amely – 3 mikronnál nagyobb részecskeméretû szemcsés anyag elválasztásához adaptált szedimentációs szûrõt, és – 14. igénypont szerinti szûrõközeget tartalmaz.
HU 005 645 T2 Int. Cl.: C02F 1/28
7
Kiadja a Magyar Szabadalmi Hivatal, Budapest Felelõs vezetõ: Törõcsik Zsuzsanna Windor Bt., Budapest
