DE2304654B2

DE2304654B2 - Verfahren zur Inaktivierung von Krankheitserregern

Info

Publication number: DE2304654B2
Application number: DE2304654A
Authority: DE
Inventors: Glenn E. Charlottesville Va. Stoner (V.St.A.)
Original assignee: Research Corp
Current assignee: Research Corp
Priority date: 1972-03-01
Filing date: 1973-01-31
Publication date: 1979-08-09
Also published as: US3725226A; CA1000649A; IT995036B; FR2215392A1; DE2304654C3; GB1387215A; FR2215392B1; DE2304654A1; JPS4898014A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Inaktivierung von Krankheitserregern in einem wäßrigen Medium durch Beaufschlagen mindestens eines Paars von in das wäßrige Medium tauchenden Elektroden mit einem elektrischen Wechselstrom.

Im allgemeinen werden pathogene Mikroorganismen in wäßrigen Medien durch Hitzebehandlung und/oder chemische Behandlung zerstört oder inaktiviert. Der Energiebedarf für die Durchführung dieses Verfahrens ist jedoch sehr groß, wenn man das Hitzeverfahren anwendet, was sich insbesondere bei der Behandlung von Abwässern sehr ungünstig auswirkt. Das Verfahren ist unwirtschaftlich, unzureichend und umständlich und die Verwendung von Chemikalien führt zu unbefriedigenden Ergebnissen, da bestimmte Arten von pathogenen Mikroorganismen durch die bekannten chemischen Mittel nicht angegriffen werden. Zum Beispiel werden pathogene Viren, insbesondere nicht-lipide Picorna-Viren, wie Polio-Viren, Rhino-Viren, Entero-Viren oder Encaphalomyocarditis-Viren nicht angegriffen, sie überleben eine Behandlung mit Chlor und andere herkömmliche Wasserbehandlungen. Ferner wurde gezeigt, daß derartige Viren auch einer Behandlung mit herkömmlichen liphophilen keimtötenden Mitteln, wie Isopropylalkohol, Ortho-phenyl-phenol-Derivaten, kationischen oberflächenaktiven Mitteln oder dergleichen widerstehen.

Man hat daher veitsucht, Krankheitserreger in wäßrigen Medien durch Elektrolyse zu inkativieren. Hierbei wird ein elektrischer Strom zwischen geeigneten Elektroden durch das wäßrige Medium geschickt, wobei an der Anode Sauerstoff entwickelt wird. Während manche Krankheitserreger durch die Entstehung einer hohen Sauerstoffkonzentration im wäßrigen Medium durch Oxydation zerstört werden, beobachtet man doch bei anderen Mikroorganismen und insbesondere bei aeroben Mikroorganismen eine Stimulierung

ίο der Aktivität durch diese Sauerstoffentwicklung. Diese Stimulierung wird bei anderen herkömmlichen Verfahren ausgenutzt, z. B. bei Abwasserbehandlungsverfahren mit aeroben Mikroorganismen zur Zersetzung biologisch zersetzbarer organischer Stoffe. Ursprünglieh wurden relativ hohe Spannungen wie 10 Volt gewählt, um zu einer geeigneten Sauerstoffentwicklung für die Stimulierung der aeroben Mikroorganismen oder für die Zerstörung der nicht-aeroben Mikroorganismen zu gelangen. In dem US-Patent 34 40157 wurden Spannungen bis hinauf zu 7500 Volt zur Zerstörung der Krankheitserreger vorgeschlagen.

Nach einem Artikel von Stoner et al. »Adsorbtion of Blood Proteins on Metals Using Capacitance Techniques«, journal of Physical Chemistry, Band 74, Nr. ά, Seite 1088 (März 1970) ist es bekannt, daß bei Anlegen einer relativ niedrigen Spannung an ein wäßriges Medium ein anderes Phänomen auftreten kann. Es wurde gefunden, daß Proteinstoffe, welche in Berührung mit nicht aus Graphit bestehenden Elektroden kommen,

jo die auf einem bestimmten Potential gehalten werden, welches gewöhnlich 1 oder 2 Volt beträgt, an den Elektroden adsorbiert werden und chemisch modifiziert werden. Dies geschieht gewöhnlich durch eine Art Oxidationsreaktion.

r> Ferner ist es aus der US-Patentschrift 30 58 894 bekannt, pathogene Mikroorganismen und insbesondere pathogene Viren an Graphitelektroden bei bestimmten Spannungen zu adsorbieren und zu »inaktivieren«, so daß sie nicht mehr als Krankheitserreger wirken können. Bei diesem Verfahren wird eine bestimmte konstante Spannung an die Zelle angelegt, welche niedriger ist als die zur Entwicklung oder Bildung von Elektrolyseprodukten an der Arbeitselektrode erforderliche Spannung, jedoch hoch genug ist, um eine

Überführung von Elektronen zwischen Krankheitserregern und Anode zu bewirken.

Dieses Verfahren hat zwei schwerwiegende Nachteile. Erstens wurde festgestellt, daß dieses Verfahren nicht allgemein anwendbar ist, da es hinsichtlich der Arten der Krankheitserreger, welche adsorbiert und inaktiviert werden, recht selektiv ist und sich nicht zur unterschiedslosen Inaktivierung aller Arten von Krankheitserregern eignet. Daher kann man dieses Verfahren nicht anwenden, falls der Typ der jeweils vorliegenden Krankheitserreger und ihre Inaktivierbarkeit nicht vorher bekannt ist.

Die zweite Schwierigkeit dieses bekannten Verfahrens beruht darauf, daß das Elektrolyseverfahren periodisch unterbrochen werden muß, um die Anode zu entfernen und zu reinigen. Wenn die Anode nicht periodisch gereinigt wird, so scheiden sich bald derart viele Mikroorganismen ab, daß die Wirksamkeit der Behandlung beeinträchtigt oder unterbrochen wird.

Es ist ferner bekannt, daß Abwasser und Industrie-

b5 wasser durch Elektrolyse belüftet werden können und daß die Elektroden von abgeschiedenem Material befreit werden können, indem man dem Gleichstrom einen Wechselstrom überlagert. Die Art der in solchen

Systemen auftretenden Verschmutzung der Elektroden ist jedoch von der Verschmutzung durch adsorbierte Mikroorganismen grundlegend verschieden. Bei ersterem Verfahren liegt die Verschmutzung in Form vofn Nebenprodukten bei den Zersetzungen von biologisch zersetzbarem organischen Material vor. Tatsächlich gelingt es aeroben Mikroorganismen kaum die Elektns*- de bei höheren Spannungen zu erreichen, da um die Oberfläche herum während der Elektrolyse eine Sauerstoffschicht gebildet wird. Darüber hinaus werden to die aeroben Mikroorganismen durch die stimulierende Wirkung des Sauerstoffs von der Elektrode ferngehalten, so daß in diesem Fall die Adsorption inn wesentlichen versagt- Die Überlagerung eines Wechsellstroms über einen Gleichstrom reicht im allgemeinen nicht zur wirksamen Entfernung von Schmutz an Elektroden aus.

Es ist vorgeschlagen worden, bei der elektrolytischen Behandlung von Wasser Wechselstrom anzuwenden, wobei der Wechselstrom nicht einem Gleichstrom überlagert wird (US-Patent 33 36 220). In diesem Fall wird jedoch eine sehr hohe Spannung gewählt, um genügend Sauerstoff zu entwickeln, so daß die Aktivität der Mikroorganismen stimuliert und die Geschwindigkeit der Zersetzung von biologisch abbaubarem organischem Material im Wasser erhöht wird.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Inaktivierung von Krankheitserregern 2:u schaffen, welches hinsichtlich der Arten von inaktiviei·- baren Krankheitserregern keinen Beschränkungen jo unterliegt und welches nicht zur Entfernung des Schmutzes von den Elektroden unterbrochen werden muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die Elektroden mit einem Wechselstrom einer j5 Frequenz von 0,1 — 10 Herz und einer Stromdichte von 1— 20 mA/cm² beaufschlagt, dessen Maximalspannung in der anodischen Phase im wesentlichen nicht zair Sauerstoffentwicklung ausreicht und dessen Maximalspannung in der kathodischen Phase zur Wasserstoff- entwicklung ausreicht, so daß während der anodischen Phase die Krankheitserreger inaktiviert werden und während der kathodischen Phase die inaktivierten Krankheitserreger von der Elektrode entfernt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können ein« v> Vielzahl verschiedenster pathogener Mikroorganismen inaktiviert werden. Die Krankheitserreger werden an den Elektroden adsorbiert, inaktiviert und danach desorbiert. Die Entfernung der Krankheitserreger von den Elektroden wird durch die Wasserstoffentwicklurig w während der kathodischen Phase herbeigeführt.

Es wird angenommen, daß bei Erhöhung der Spannung während der anodischen Phase des Wechselstroms die Krankheitserreger an der Elektrode adsorbiert werden und daß sie danach durch Oxydation inaktiviert werden, wobei der Krankheitserreger mindestens ein Elektron an den Stromkreis abgitn:. Während der kathodischen Phase des Wechselstroms wird Wasserstoff erzeug!, welcher die Krankheitserreger an der Elektrode ersetzt und hierdurch eine t>o Desorption oder Entfernung der Krankheitserregerreste von der Elektrode bewirkt. Gewöhnlich findet di« Inaktivierungsreaktion am besten bei einem Spannungswert statt, welcher höher liegt als der Spannungswert bei dem die Adsorption am besten vonstatten geht Wenn nun das wäßrige Medium eine Vielzahl verschiedener Krankheitserreger umfaßt, so geschieht es leicht, daß eine Krankheitserregerart an der Elektrode adsorbiert wird, während gleichzeitig oder annähernd gleichzeitig eine andere Krankheitserregerart inaktiviert wird. Hierin liegt ein wichtiger Aspekt der vorliegenden Erfindung, da beobachtet wurde, daß verschiedenen Krankheitserregerarten verschiedene bevorzugte Spannungen zugeordnet sind, bei denen die Adsorption und die Inaktivierung am besten vonstatten gehen. Wenn man nun die Spannung, das gesamte Spannungsspektrum von 0 bis kurz unterhalb der Spannung, bei der Sauerstoff entwickelt wird, durchläuft, so gelingt es, eine größere Vielzahl verschiedener Krankheitserreger zu adsorbieren und zu inaktivieren, als mit herkömmlichen Verfahren möglich war, bei denen eine Konstantspannung angelegt wurde. Ferner hat man den Vorteil, daß während der Spannungsabnahme in der anodischen Phase des Wechselstroms die bisher noch nicht inaktivierten adsorbierten Krankheitserreger inaktiviert werden.

Wenn die Elektrode vom anodischen zum kathodischen Zustand wechselt, so beginnt sich Wasserstoff durch Elektrolyse zu entwickeln, welcher anstelle der inaktivierten Pathogene tritt, so daß die Elektroden nicht verschmutzen. Daher muß die Elektrode nicht häufig herausgenommen und gereinigt werden. Dies bietet offenbare Vorteilte.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Theorie zugrunde, daß bei einem bestimmten Elektrodenpotential Vi das Protein, das Polysaccharid oder die Schutzhülle des Krankheitserregers an der Elektrodenoberfläche haftet Wenn nun das Potential stärker anodisch wird, (V₂), so findet eine anodische Elektrolyse des Krankheitserregerüberzugs statt, wodurch dieser denaturiert wird, so daß die krankheitserregende Wirkung des Erregers zerstört wird. Bei einem bestimmten kathodischen Potential (V₃) nahe dem Wasserstoffentwicklungspotential werden alle Proteine und organischen Bestandteile von der Elektrode desorbiert oder verdrängt.

Der spezielle Potentialbereich ist recht wichtig, da bei zu hohem Potential während der anodischen Phase die Adsorption der Pathogene an der Elektrode durch Sauerstofferzeugung verhindert wird. Bei genügend hohen Spannungen wird nämlich Sauerstoff durch Elektrolyse erzeugt, welcher sich in einer Schicht rund um die Elektrode legt. Daher sollte die Spannung vorzugsweise ± 5 VoI und insbesondere ± 2 Volt nicht übersteigen. Die Messung des Elektrodenpotentials findet relativ zu einer normalen Kalomelelektrode statt. Die geringst mögliche Spannung kann vorzugsweise 200 mV betragen.

Jede Wechselspannungsform kann verwendet werden, solange nur die maximalen Werte innerhalb des bevorzugten Bereiches liegen. Beste Ergebnisse werden mit einem Dreieck-Spannungsverlauf erzielt:

Ferner kann auch eine normale Sinuswellenform verwendet werden. Da diese jedoch für die einzelnen Spannungswerte nicht gleich lange Zeiten erlaubt, ist eine solche Spannung vom Standpunkt der Leistung und der Wirksamkeit nicht sehr erwünscht. Dennoch mag sie am häufigsten verwendet werden, da diese Spannung leicht zugänglich ist.

Ferner kann auch eine Sägezahnwellenform verwendet werden:

Es ist jedoch nicht immer erwünscht, eine derartige Sägezahnform zu wählen. Dies ist noch nicht vollständig erklärbar. Anscheinend werden bestimmte pathogene Erreger besser bei abnehmender Spannung adsorbiert oder inaktiviert als bei zunehmender Spannung, jedenfalls ist die Dreieck-Wellenform bevorzugt Eine quadratische Wellenform ist im allgemeinen weniger is bevorzugt als die obenerwähnten Wellenformen.

Die Sti'omfrequenz sollte vorzugsweise 0,1 Herz bis 10 Herz betragen. Die verwendete Wellenform muß nicht symmetrisch sein, d.h. die Perioden während welcher die Elektroden sich jeweils im anodischen bzw. im kathodischen Zustand befinden, müssen nicht gleich sein. In bestimmten Fällen kann es sogar erwünscht sein, daß die Arbeitselektrode eine längere anodische Phase hat. Gute Ergebnisse werden erzielt, wenn das Verhältnis der anodischen Phase zur kathodischen Phase der jeweiligen Elektrode im Bereich von 0,9 bis 03 liegt.

Die Stromdichte zwischen den Elektroden kann vorzugsweise 1 bis 20 Milliampere/cm² und insbesondere 1 bis 5 Milliampere/cm² betragen. Dabei wird Sauerstoff nur sporadisch erzeugt Man kann hieraus den Energieaufwand errechnen und es zeigt sich dabei, daß der maximale Energieaufwand recht gering ist und in der Größenordnung von 2 bis 40 Milliwatt/cm² liegt. Hierdurch wird das erfindungsgemäße Verfahren vom industriellen Standpunkt sehr vorteilhaft

Die Elektroden können aus jedem geeigneten Material, welches sich zur Adsorption von pathogenen Erregern eignet, bestehen. Kohlenstoff und Graphit sind für diesen Zweck besonders bevorzugt, da sie relativ billig sind und ausgezeichnete Adsorptionseigenschaften haben. Edelmetalle sind ebenfalls wirksam. Sie werden jedoch nicht so leicht von Ablagerungen befreit und sie sind feiner teuerer und daher nicht bevorzugt Darüber hinaus können auch Stahlelektroden oder Aluminiumelektroden oder zusammengesetzte Elektroden und Legierungselektroden verwendet werden.

Wenn Elektroden von Stangenform eingesetzt werden, so können diese in einem Abstand von 0,01 bis 1,0 cm voneinander entfernt angeordnet sein. Im allgemeinen ist es jedoch bevorzugt, Elektroden mit einer möglichst großen Oberfläche zu wählen, wie z. B. Siebelektroden. Das erfindungsgemäße Verfahren unterliegt hinsichtlich der Temperatur und des Drucks keinen Beschränkungen. Am besten wird das erfindungsgemäße Verfahren jedoch bei Zimmertemperatur und Atmosphärendruck durchgeführt. Im übrigen gelten die bei elektrochemischen Verfahren üblichen Bedingungen. Auch der pH-Wert des wäßrigen Mediums, welches behandelt werden soll, ist nicht kritisch.

Es können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beliebige wäßrige Medien behandelt werden. Zum Beispiel eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur Zerstörung von Krankheitserregern in Trinkwasser und in Wasserreservoiren, ferner zur Verhinderung von Schleim- oder Algenbildung in Wasserleitungen, z. B. in der Nähe von Papierfabriken; sowie zur Reinigung des Wassers für Fischteiche oder zur tertiären Behandlung von Abwässern, zur Behandlung von Schwimmbadwasser über Nacht Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gelingt es, die Verwendung von Chlor ganz oder teilweise zu unterlassen. Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren für Wasserumlaufsysteme, bei denen es allmählich zu einer immer stärkeren Zunahme der Konzentration an Krankheitserregern kommt

Eine große Vielzahl von pathogenen Mikroorganismen oder Makroorganismen können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren inaktiviert werden, wie Bakterien, Viren, krankheitserregende Würmer (Blattwürmer, Trematoden), Protozoen, Endoparasiten, Fungi, Nematoden, Algen, Fungisporen. Zum Beispiel können Bakterien wie E. coli und Furunkuloseerreger sowie Bakteriophagen, wieT-4,T-7^-X erfolgreich ;nit dem erfindungsgemäßen Verfahren inaktiviert werden. Ferner können auch Säugetiere-Viren, wie Picorna-Viren, Polio-Virus II, der Erreger der Encephalomyocarditis, Erreger der Hepatitis, Adeno-Viren, Myxo-Viren, Herpes simplex-Viren, Staupe-Erreger, Parainfluenza-Erreger, Paraleukopenia-Erreger, Coxsackie-Viren, Rhino-Erreger, Influenza-Erreger oder dgL behandelt werden. Auch können krankheitserregende Würmer oder Blattwürmer (Nanophyetux salmincola, Schistosoma Mansoni und andere Schistosoma-Arten oder dgl.) mit dem erfindungsgemäßen Verfahren inaktiviert werden. Ferner können auch Algen, wie Chlorella pyrenodosa inaktiviert werden. Andere pathogene Organismen, welche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren inaktivierbar sind, umfassen externe Parasiten, wie Gyrodactylus und interne Parasiten, wie Protozoen, z. B. Costia und Ichthyophthirus, sowie pathogene Vieren, wie z. B. die Viren-Erreger der hämorrhagischen Septikämie.

Da im allgemeinen eine Inaktivierung der Erreger an der Elektrode nicht stattfindet falls die Erreger nicht genügend nahe an die Elektrode herankommen, ist es erwünscht, das wäßrige Medium zu rühren oder in irgendeiner Weise zu bewegen, oder jedenfalls die Elektrode in Berührung mit einer möglichst großen Menge des wäßrigen Mediums zu bringen. Falls das wäßrige Medium sich in einem Behälter, wie z. B. einem Tank oder dgl, befindet, kann ein Rührer verwendet werden, um das Medium in Kontakt mit der Elektrode zu bringen. Falls das wäßrige Medium durch eine Rohrleitung oder eine andere Leitung fließt während es behandelt wird, so kann ein genügender Kontakt erzielt werden, wenn man eine Störmung mit einer hohen Reynolds-Zahl verwirklicht.

Die Elektrode kann in Form eines Siebes oder Gitters mit großer Oberfläche in die Rohrleitung eingesetzt werden, so daß der größte Teil des wäßrigen Mediums nahe bei den einzelnen Elektrodenbereichen vorbeiströmen muß. In diesem Fall können beide Elektroden aus einem Gitter oder Sieb bestehen oder falls das Rohr aus leitfähigem Material besteht kann die Wandung des Rohrs als eine der Elektroden dienen. Wenn eine Pumpe zur Förderung des wäßrigen Mediums verwendet wird, so können bestimmte Teile der Pumpe als Elektroden dienen, so daß die Pumpe sowohl der Förderung als auch der Sterilisation dient.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert

Beispiel 1

In ein Glasbecherglas mit einem Volumen von 15 cm³ werden zwei Kohlenstabelektroden (E. F. Fullam,

3,2 mm Durchmesser, spektrographisch rein) eingesetzt, welche mit einer Stromquelle verbunden sind, so daß ein Wechselstrom von Dreieckform mit einer geeigneten Frequenz hindurchfließt. In diesem Beispiel hat: der Wechselstrom die Maximalwerte + 1 Volt und - 1 Volt relativ zur gesättigten Kalomel-Elektrode und eine Frequenz von 5 sec/Schwingung.

Ein gegen osmotischen Schock resistenter Stamm der T-4 Bakteriophagen wird gemäß Benzinger et al, »Rapid Bacteriophage Sedimentation in the Presence of Polyäthylen Glycol and its application to Large Scale Virus Purification«, Virology, Band 40, Nr. 3, Seite 734 (1970) gewonnen. Die infektiösen Viren werden durch Entnahme von 0,1 ml Proben, Verdünnung mit Brühe und Belegung von weichem Agar mit E. Co!i-Ze!len titriert Die Fleckzahlen sind ein Maß für die residuale Infektiösität der Viren. Die Bewertung wurde anhand des Standardverfahrens gemäß Adams, Bacteriophages, Interscience Publishers (1955), Seiten 446—451 vorgenommen.

Die Virus-Konzentration im Reaktionsgefäß betrug 6 χ 10⁹ Viren/ml. Die Spannung wurde angelegt, sobald die Bakteriophagen in die Lösung gegeben wurden. Die Viren befinden sich in einer M-9-Pufferlösung als Elektrolyt. Die durchschnittliche Zahl der auf der Platte verbleibenden Viren ist im folgenden zusammengestellt.

Zahl der	Durchschnittliche
Spannungs	Zahl der Viren
schwingungen	auf der Platte
0	301
1	287
10	254
100	185
400	64

JO

*) Jeder Virus (PFU) auf der Platte entspricht 3 x 10⁷ PFU/ ml in der Testlösung.

Beispiel 2

Der Versuch gemäß Beispiel 1 wird wiederholt, wobei die Viren jedoch 47 min in dem Behälter verblieben, bevor die Beaufschlagung mit Spannung begann. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:

WI-2 verwendet und mit Hanks-Puffersalzlösung verdünnt wurde. Die Bewertung wurde unter Verwendung von Wl-38d diploiden Monoschichtlangzellkulturen (TCD5) von menschlichem Embryo gemäß Lennette et al, »Diagnostic Procedures for Viral and Rickettsial infections«, American Public Health Association, New York (1969), Seiten 46-47, durchgeführt.

Die ursprüngliche Konzentration der Viren in der Lösung betrug 1,5 χ 10⁶ Viren/ml. Die Oberfläche der Kohlenstabelektroden betrug 2 cm². Die Viren verblieben 30 min bei Erdpotential im Behälter, wonach die Spannung angelegt wurde. Die Spannung wechselte zwischen + 1,5 Volt, relativ zur gesättigten Kalomel-Elektrode während 30 min mit einer äquilateralen, Dreiecksweüenform und mit einer Frequenz von 1 Schwingung/5 see. Nach den ersten 30 min betrug die Viruskonzentration noch 1,5 χ 10⁶ Viren/ml. Im wesentlichen alle Viren wurden jedoch während der 30minütigen Spannungsbehandlung zerstört. Der Versuch wurde mit dem gleichen Ergebnis bei einem großen Verhältnis von Schlamm/Viren wiederholt.

Beispiel 4

Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch ein Reaktionsbehälter von 12OmI verwendet wird. Man verwendet als wäßriges Medium ein Medium mit Bakteriphagen T4 in dem zweiten Überlauf des städtischen Wasserklärsystems von Charlottesville. Die angelegte Spannung schwankte von + 2,5 Volt bis — 2,5 Volt SCE. Der pH des Abwassers betrug 6,35. Ein Magnetrührer wurde dazu verwendet, das wäßrige Medium umzurühren. Die Elektroden hatten eine Oberfläche von 3 cm². Die Ergebnisse sind im folgenden zusammengestellt:

Zeit Viruskonzentration, bezogen auf

ursprüngliche Konzentration

(min) (%)

Zeit
(min)

Zahl der
Schwingungen

Durchschnittliche Zahl der Viren auf der Platte

0,67
8,3
47
47,8
55,3
90,2

50

55

10
100
400

226

161

109

27

0,91

0,88

0,78
0,71
0,63
0,53
0,32
0,21

c/cn

Beginn der Spannungsbeaufschlagung

Beispiel 5 Beispiel 3

65

Der Versuch gemäß Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch der Säugetiere befallende Virus Polio-Virus Der Versuch gemäß Beispiel 1 wird wiederholt, wobei jedoch ein Graphittuch anstelle von Kohlenstäben verwendet wird. Das Lösungsvolumen beträgt 130 ml und es wird mit einem Magnetruhrer gerührt Das wäßrige Medium enthält einen schockresistenten Stamm von Bakteriophagen T₄. Die Spannung wechselt zwischen ± 2 Volt (SEC, Standard-Kalomel-Elektrode). Man wendet eine äquilaterale Dreieckswellenform an. Die Frequenz beträgt 1 Sch wingung/sec. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt:

Konzentration der Viren bezogen auf die ursprüngliche Konzentration

1,2

0,76

c/c₀

Anzahl der Spannungs-Schwingungen 1 Schwingung 0,83

10 Schwingungen 0,25

20 Schwingungen 0,0i4

30 Schwingungen 0

40 Schwingungen 0

Beispiel 6

Eine Elektrolysezelle mit einer Kapazität von 500 ml in Form eines Polyäthylen-Bechers wird mit einem Rührer mit 1 cm² Blättern und einem 22,5 cm langen Stab ausgerüstet. Ein Graphittuch (Qualität VCA [UCAR, Carbon & Graphite Fiber Products]), etwa 0,27 kg/m wird an der Seite des Bechers als Elektrode befestigt und 500 ml der Lösung werden in die Zelle gegeben und mit 240 Umdrehungen/min gerührt. Eine M-9-Puffersa!zlösung wird verwendet. Die Lösung wird mit E. CoIi geimpft. Eine Spannung von ± 2 Volt (SEC) und einer Frequenz von 1 Schwingung/sec mit Dreieckwellenform wird an die Elektroden angelegt. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt:

Viruskonzentration bezogen auf ursprüngliche Konzentration

c/ca

0,5 0,36 0,22

Viruskonzentration
bezogen auf ursprüngliche Konzentration

0,14
0,08
0,05
0

Beispiel 7

500 Schistosoma-Mansoni-Cercariae, erhalten nach Standard-Methoden aus infizierten Schnecken, werden zu 400 ml Futter gegeben. Das Futter wird mit einer Geschwindigkeit von 30cm³/min durch einen Durchflußreaktor geschickt. Der Reaktor hat eine Rohrform mit einem Einlaß und einem Auslaß und mit einem Aufnahmevermögen von 30 ml. Zwei Kohlentuchelektroden vom obigen Typ werden in das Rohr eingebaut und durch eine grobe Schwammtrennwand voneinander getrennt gehalten.

Jede Elektrode hat eine angenäherte Oberfläche von 100 cm². Die an die Elektroden angelegte Spannung beträgt ± 3 Volt und die Frequenz betrag 1 Schwingung/sec. Alle durch den Reaktor fließenden Cercariae werden zerstört. Zum Vergleich wird die gleiche Anzahl Cercariae durch den Reaktor bei Erdpotential geschickt. Dabei bleiben 495 am Leben und nur 5 werden getötet. Bei einem ähnlichen Versuch wird im Chargenbetrieb unter Rühren gearbeitet. Das Reaktionsgefäß hat einen Inhalt von 400 ml und enthält 500 Cercariae. Die angelegte Spannung hat die oben angegebenen Werte und die Ergebnisse sind nachfolgend zusammengestellt:

Zeit
(min)

% Carcariae (lebend)

2 Wechselspannung 1,00

3 0,33
6 0

12 0

19 0

c/c₀

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Inaktivierung von Krankheitserregern in einem wäßrigen Medium durch Beaufschlagen mindestens eines Paars von in das wäßrige Medium tauchenden Elektroden mit einem elektrischen Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, daß man die Elektroden mit einem Wechselstrom einer Frequenz von 0,1 — 10 Herz und einer Stromdichte von 1—20 mA/cm² beaufschlagt, dessen Maximalspannung in der anodischen Phase im wesentlichen nicht zur Sauerstoffentwicklung ausreicht und dessen Maximalspannung in der kathodischen Phase zur Wasserstoffentwicklung ausreicht, so daß während der anodischen Phase die Krankheitserreger inaktiviert werden und während der kathodischen Phase die inaktivierten Krankheitserreger von der Elektrode entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsmaxima der Wechselspannung ±5 Volt betragen.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung Dreieckswellenform hat

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung während der kathodischen Phase einen Wert von mehr als ± 1 Volt hat.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Elektroden in Form eines Gewebes mit einer großen Oberfläche vorliegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung einen maximalen Wert von ± 2 Volt hat.