DE69810735T2

DE69810735T2 - Zusammensetzung für die Behandlung von Wasser und deren Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE69810735T2
Application number: DE69810735T
Authority: DE
Inventors: Joseph A. King
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1998-10-19
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2018-10-20
Also published as: EP0911297B1; US6217892B1; CA2250379C; ES2191240T3; US6551609B2; US20020081325A1; EP0911297A1; DE69810735D1; CA2250379A1; US6383507B1

Description

ERFINDUNGSGEBIET

Die Erfindung betrifft allgemein eine zusammenwirkende Bakterien-abtötende Zusammensetzung und ein. Verfahren zum Bilden einer regenerativen zusammenwirkenden Bakterien abtötende Zusammensetzung und genauer ein Verfahren zum Bilden einer Wasserbehandlungszusammensetzung, die Bakterien-anhaftende Materialen auf eine Art und Weise positioniert hat, damit beide der Bakterien anhaftenden Materialien in einem Bakterien-reaktiven Zerstörungszustand bleiben.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

In Wasserbehandlungssystemen wird angenommen, dass Bakterien abtötende Materialien wie beispielsweise Silberionen beim Töten der Bakterien wirksam sind, da die Bakterienzellwände verschiedene chemikalische Gruppen enthalten, die eine Affinität mit Silber haben. Es wird angenommen, dass, wenn die Bakterienzellwand mit dem Silberion in Kontakt kommt, die Bakterienzelle durch die verschiedenen chemikalischen Gruppen in der Bakterienzelle stark an die Oberfläche des Silberions gebunden werden. Das Verfahren alleine hilft bei der Vorbeugung einer Vervielfältigung der Bakterien. Jedoch kann bei Vorliegen eines aufgelösten Sauerstoffs oder sehr geringer Pegel von Chlor eine weitere Tätigkeit auftreten, in der verschiedene chemikalische Gruppen in der Bakterienzelle chemisch mit dem Silberion in Reaktion treten und die Bakterien töten, indem die Zellwände der Bakterien beschädigt oder zerstört werden. Solchermaßen stellen Silberionen ein ideales Bakterienabtötungsmaterial an Ort und Stelle bereit; ohne eine Entfernung der toten Bakterien werden die Oberflächen des Silbers jedoch mit toten Bakterien kontaminiert und die Reaktion wird gestoppt.
Ein anderes Bakterienabtötungsmaterial ist Zink; vom Zinkion wird angenommen, dass es auf eine ähnliche Art und Weise wie das Silberion reagiert; jedoch wird angenommen, dass, wenn das Zinkion mit dem Silberion vorliegt, das Zinkion auch bei der Sauberhaltung der Oberfläche des Silbers wirksam ist, so dass die Silberionen damit fortfahren können, mit den Bakterien im Wasser zu reagieren oder damit zu binden.
Obwohl zwei Bakterien abtötende Materialien und insbesondere zwei Bakterien abtötende Materialien wie beispielsweise Zink und ein Silber-enthaltendes Material wie beispielsweise Silberchlorid gut zusammen arbeiten, hat Silber keine natürliche Affinität mit Zink. Daher muss man in der Lage sein, das Silber in der Nähe des Zinks zurückzuhalten, so dass sowohl Zink als auch Silber in einem Zustand gehalten werden können, worin es ihnen freisteht, mit den Chemikalien in den Bakterien zu reagieren. Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Bilden eines solchen unterstützten Verhältnisses zwischen den zwei Materialien bereit. Das Verfahren schließt das Zurückhalten vom Silberchlorid und Zink in einem Kanister ein, so dass Wasser durch die Materialien dringen kann.
Im bevorzugten Verfahren wurde herausgefunden, dass die Verwendung eines Klebers, der sowohl am Zink als auch am Silber sicherbar ist, das Zink und das Silber nah aneinander halten kann. Indem der Kleber in einer Matrix gebildet wird, kann man sowohl das Silber als auch das Zink in einem reaktiven Zustand halten und dennoch auf das Silber und das Zink zugreifen, so dass die Wasser-enthaltenden Bakterien mit dem Silber, das in der Matrix dispergiert wird, in Kontakt kommen können. Das bedeutet, dass der Kleber, der mit Bakterienchemikalien nicht reaktiv verbleibt, das Silber darin sichert. Indem das Silber anhaftend in der Nähe des Zinks und innerhalb einer anhaftenden Matrix befestigt wird, stellt man mehrere Oberflächenbereiche bereit, so dass die Bakterienzellen im Wasser sowohl mit den Silberionen als auch den Zinkionen in Kontakt kommen können.
Obwohl ein Kleber beschrieben wird, wäre eine mechanische Zurückhaltung des Silberchlorids und des Zinks ebenfalls geeignet, da die Zusammenwirkung aufrechterhalten werden kann, wenn das Zink und das Silber-enthaltende Material in fluidischer Nähe zueinander gehalten werden. Im vorliegenden Verfahren ist das Silber-enthaltende Material Silberchlorid.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Kurz zusammengefasst, umfasst die vorliegende Erfindung ein verfahren zur anhaftenden Beschichtung eines ersten Bakterienabtötenden Materials wie beispielsweise Zink mit einem zweiten Bakterien-abtötenden Material, das Silberchlorid ist, damit sowohl Silber als auch Zink in einem Bakterienreaktionszustand erhalten werden, indem eine anhaftende Matrix, die sowohl am Zink als auch am Silberchlorid sicherbar ist, gebildet wird, wobei die Matrix Wege für das mit Bakterien geladene Wasser bereitstellt, um sowohl mit dem Silberchlorid als auch dem Zink in Kontakt zu kommen, damit dem Zink und dem Silberchlorid ermöglicht wird, zusammenwirkend die Bakterien in dem mit Bakterien geladenen Wasser zu töten, und damit dem Zink ermöglicht wird, die toten Bakterien von der Oberfläche des Silberchlorids zu entfernen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Zinkpellets, das eine Matrix aufweist, die ein Silber abgebendes Ion darauf trägt; und
Fig. 2 ist eine Schnittansicht an der Linie 2-2 der Fig. 1, um die um das Zinkpellet herum befindliche anhaftende Matrix zu zeigen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im vorliegenden Verfahren bildet man eine Wasserbehandlungszusammensetzung in Pelletform, die zur Einführung in eine Zuführungsleitung in einer Wasserversorgung geeignet ist. Die Wasserbehandlungspellets umfassen einen Bakterien anhaftenden Träger, den in der bevorzugten Ausführungform die Zinkpellets bilden. An den Zinkpellets ist ein zweites Bakterienabtötungsmaterial angebracht, das eine darauf befindliche Silberchlorid-(AgCl)-Schicht umfasst. Die Silberchloridpartikel werden in einer anhaftenden Matrix suspendiert, die die Silberchloridpartikel anhaftend in der Nähe der Oberfläche der Zinkpellets sichert, um ein Zinkpellet mit einer Silberchloridbeschichtung zu erzeugen. Die Matrix erlaubt dem Silberchorid und dem Zink, in einem reaktiven Zustand zu bleiben, so dass sowohl das Silberchlorid als auch das Zink in Wasserbehandlungssystemen verwendet werden können.
Silberchlorid ist ein weißes Pulver, dass wie ein Metall geschmolzen oder gegossen werden kann, und wird aus der Erwärmung einer Silbernitratlösung und dem Hinzufügen einer Salzsäure oder Salzlösung hergeleitet, um eine Silberchloridlösung zu erzeugen, die dann im Dunkeln oder unter einem rubinroten Licht gesiedet oder gefiltert gesiedet wird, um das Silberchloridpulver zu erzeugen. Im vorliegenden Verfahren wird das Silberchlorid, während es noch in der Lösung ist, mit einem Kleber kombiniert, um eine Kleber-Silberchloridlösung zu bilden. Der Kleber und die Silber-Chloridlösung werden dann auf die. Zinkpellets aufgetragen. Der Kleber wird dann ausgehärtet, um Zinkpellets zu erzeugen, die über eine daran anhaftend angehaftete Silberchloridbeschichtung verfügen, wobei sowohl das Zink als auch das Silberchorid verfügbar sind, um mit den Chemikalien in einer Bakterienzelle zu reagieren, damit die Bakterien getötet oder beschädigt werden. Der Begriff 'anhaftend gesichert' bedeutet hierin die Beinhaltung einer Oberflächenanbringungsstruktur zwischen zwei Bakterien anhaftenden Materialien, die keine der Bakterien anhaftenden Materialien daran hindert, mit den Bakterien im Wasser zu binden, um die Bakterien im Wasser zu beschädigen oder zu zerstören.
Auf die Fig. 1 Bezug nehmend, wird ein Wasserbehandlungspellet 10 gezeigt, das eine anhaftenden Matrixbeschichtung 12 hat. Die anhaftende Matrixbeschichtung 12 umfasst einen Kleber, der sich sowohl an das Silberchlorid 13 als auch an das Zinkpellet 11 sichert, ohne entweder das Zink oder das Silberchlorid daran zu hindern, an den im Wasser befindlichen Bakterien anzuhaften und sie zu beschädigen oder zu töten. Das vorliegende Verfahren wird im Verhältnis zur Bildung der Silberschicht auf einem Zinkpellet beschrieben, so dass sowohl das Zink als auch das Silber in einem reaktiven Zustand bleiben, um mit den Chemikalien in den Bakterien zu reagieren und die Bakterien wirkungsvoll zu beschädigen oder zu töten. Während der bevorzugte Träger für das Silberchlorid Zinkpellets umfasst, muss der Träger solchermaßen nicht Zink sein, solange der Träger mit dem Bakterien anhaftenden Material auf dem Träger kompatibel ist. Der mit Silberchorid beschichtete Partikel 10 wird in Form eines Zylinders gezeigt und aus einem Zinkdraht geschnitten; jedoch könnte in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung irgendeine von vielen unterschiedlichen Pelletsformen verwendet werden.
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht des mit Silberchlorid beschichteten Pellets 10 aus Fig. 1, die einen Zinkpartikel 11 zeigt, das zentral innerhalb der anhaftenden Matrix 12 befindlich ist, die ein in der anhaftenden Matrix 12 fein verteiltes Silberchlorid 13 enthält. Wie aus der Zeichnung gesehen werden kann, wird das Silberchlorid 13 in der Matrix nahe am Zinkpellet 11 gehalten, um zu ermöglichen, dass Wasser sowohl mit dem innerhalb der Matrix befindlichen Zink als auch Silberchlorid in Kontakt kommt.
In der vorliegenden Erfindung beschichtet man einen Partikel wie beispielsweise ein Zinkpellet mit einem Silberionabgebenden Material wie beispielsweise Silberchlorid, indem das Silberchlorid und die Zinkpellets mittels einer nicht-löslichen, gegenüber Wasser porösen anhaftenden Matrix anhaftend aneinander nahe befestigt oder gesichert werden. Ein geeignetes Material für das anhaftende sichere Befestigen des Silberchlorids in der Nähe der Zinkpellets ist das im Handel erhältliche Gelatin, das mit einer wässrigen Lösung aus Formaldehyd oder Glutaraldehyd vernetzt werden kann, um auf der Außenfläche des Trägers eine nicht-lösliche, für Wasser durchdringliche Matrix zu bilden.
Im vorliegenden Verfahren bildet man eine Mehrzahl an Trägern oder Wasserbehandlungsgliedern, die für gewöhnlich 0,32 cm oder kleiner sind und für das Einfügen in einen Zuführungsleitung geeignet sind. Die Zinkpellets, die den Träger umfassen, können aus dem Zinkdraht gebildet sein, indem der Zinkdraht in zylindrische Abschnitte von etwa 0,32 cm (1/8 Zoll) Länge geschnitten wird.
Das folgende Beispiel veranschaulicht, wie eine Silberchloridbeschichtung nahe an der Außenfläche eines Zinkpellets befestigt wurde.

Beispiel 1

Um eine Charge von Zinkpellets mit feiner anhaftenden Matrix zu überziehen, die Silberchlorid enthält, mischt man 12,5 Gramm Silbernitrat in 25 ml destilliertem Wasser, um ein wässriges Silbernitratgemisch zu bilden.
Als nächstes mischt man 1,5 Gramm Gelatin in 25 ml an destilliertem Wasser, um ein Gelatingemisch zu bilden. Das Gelatingemisch wird auf eine Temperatur von etwa 60ºC erwärmt.
Um Klumpen im Gelatingemisch zu beseitigen, wird das Gelatingemisch durch ein Sieb gefiltert. Zu diesem Zeitpunkt werden 5 Gramm Natriumchlorid in das Gelationgemisch gemischt. Das Gelatingemisch wurde dann mit dem wäßrigen Silbernitratgemisch kombiniert, um das Silbernitrat in das Silberchlorid umzuwandeln, wodurch ein wässriges Silberchlorid-Gelationgemisch gebildet wird. Eine Vormischung aus Zinkpellets, die ein maximales Ausmaß von etwa 1/8 Zoll haben, wurde auf etwa 60ºC erwärmt. Die Pellets wurden dann mit dem erwärmten wässrigen Silberchlorid- Gelatingemisch besprüht. Um eine Matrix zu bilden, damit das Silberchlorid an den Zinkpellets befestigt wird, wurde das Silberchlorid-Gelatingemisch etwa 12 Stunden lang in ein wässriges Bad aus Glutaraldehyd getaucht, um das Gelatin mit dem Glutaraldehyd in Reaktion zu bringen. Das Aushärten erzeugte eine anhaftende Matrix, die die Zinkpellets mit dem Silberchlorid sicherte, das in der anhaftenden Matrix fein verteilt ist. Nach dem Aushärten wurden die Zinkpellets, die mit einer Schicht aus Silberchlorid bedeckt sind, ausgewaschen und luftgetrocknet, in Zinkpellets mit einer Silberchloridbeschichtung zu erzeugen, die nahe an den Zinkpellets festhaftete.

Beispiel 2

Das obige Verfahren wurde wiederholt, wenn man davon absieht, dass den Zinkpartikeln mit dem Silberchlorid-Gelatingemisch in einem wässrigen Bad aus Formaldehyd ausgehärtet wurden, anstatt die Zinkpartikel mit dem Silberchlorid-Gelatingemisch in ein wässriges Bad aus Formaldehyd einzutauchen.
In den obigen Beispielen hatten die Zinkpellets ein maximales Ausmaß von etwa 0,32 cm (1/8 Zoll). Größere und kleinere Pellets könnten verwendet werden; zur Verwendung als eine Wasserbehandlungszusammensetzung in einem Verteilerventil werden jedoch Träger in mehreren Pellets bevorzugt, um dem die Bakterien enthaltenden Wasser eine größere Oberfläche zu bieten.
In einem bevorzugten Verfahren war der verwendete Kleber Gelatin, da Gelatin in der Lage ist, an den Oberflächen sowohl vom Zink als auch vom Silberchlorid anzuhaften. Das bedeutet, dass das Gelatin, das bei Vorhandensein von Formaldehyd oder Glutaraldehyd vernetzt werden kann, um erforderliche anhaftende Eigenschaften zu erhalten, im Wasser unlöslich bleibt und weder mit Zink noch mit Silberchlorid reagiert und solchermaßen das Silberchlorid in der Nähe des Zinks halten kann. Das bedeutet, dass das vernetzte Gelatin nicht nur eine Oberflächenanbringung bildet, sondern eine Matrix bildet, um das Silberchlorid in der Nähe der Oberfläche des Zinkpellets zu stützen oder zu sichern. Da die Gelatinmatrix sowohl am Silberchlorid als auch an den Zinkpellets gesichert werden kann, wird gewährleistet, dass das Silberchlorid und das Zink nahe aneinander bleiben werden, so dass das regenerative, zusammenwirkende Verhältnis zwischen dem Zink und dem Silberchlorid beibehalten werden kann. Obwohl andere Kleber verwendet werden könnten, wird Gelatin bevorzugt, da es keine ungewollten Reste hinterlässt, die während des Wasserbehandlungsverfahrens im Wasser aufgelöst werden könnten. Das Gelatin ist auch wünschenswert, da die Porosität der aus Gelatin gebildeten Matrix dem Bakterien enthaltenden Wasser den Zugang sowohl auf das Zink als auch auf das Silberchlorid erlaubt, damit sowohl dem Zink als auch dem, Silberchlorid ermöglicht wird, zusammenwirkend die Bakterien im Wasser zu töten.
Wenn technische Merkmale in den Ansprüchen mit Bezugszeichen versehen sind, so sind diese Bezugszeichen lediglich zum besseren Verständnis der Ansprüche vorhanden. Dementsprechend stellen solche Bezugszeichen keine Einschränkungen des Schutzumfangs solcher Elemente dar, die nur exemplarisch durch solche Bezugszeichen gekennzeichnet sind.

Claims

1. Das Verfahren zum Bilden einer regenerativen Wasserbehandlungszusammensetzung, die mindestens zwei Materialien hat, um zusammenwirkend im Wasser mitgeführte Bakterien zu töten, das folgendes umfasst:

das Bilden eines ersten Bakterien anhaftenden Materials;

das Bilden eines zweiten Bakterien anhaftenden Materials aus Silberchlorid;

das Zurückhalten des zweiten Bakterien anhaftenden Materials in Fluidnähe zum ersten Bakterien anhaftenden Material, so dass die im Wasser mitgeführten Bakterien sowohl mit dem ersten Bakterien anhaftenden Material als auch mit dem zweiten Bakterien anhaftenden Material in Kontakt kommen, um es zu ermöglichen, dass sowohl das erste Bakterien-anhaftende Material als auch das zweite Bakterien-anhaftende Material die Bakterien im Wasser beschädigen, indem sie daran anhaften.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, das den Schritt zum Bilden des ersten Bakterien anhaftenden Materials aus Zink einschließt.

3. Das Verfahren nach Anspruch 1, das die Verwendung eines Klebemittels einschließt, um die Oberflächenanheftung des ersten Bakterien anhaftenden Materials und des zweiten Bakterien-anhaftenden Materials zu bilden, damit das erste Bakterien-anhaftende Material und das zweite Bakterien-anhaftende Material nah aneinander zurückgehalten werden.

4. Das Verfahren nach Anspruch 1, das den Schritt der Bildung des zweiten Bakterien anhaftenden Materials oder einer Außenfläche des ersten Bakterien anhaftenden Materials einschließt.

5. Eine regenerative Wasserbehandlungszusammensetzung, die mindestens zwei Materialien aufweist, um zusammenwirkend an im Wasser mitgeführte Bakterien anzuhaften, und die folgendes umfasst:

einen Träger, wobei der Träger ein erstes Bakterien-anhaftendes Material einschließt;

ein zweites Bakterien-anhaftendes Material, wobei das zweite Bakterien-anhaftende Material Silberchlorid ist und das zweite Bakterien-anhaftende Material klebend am Träger sichert, so dass das mit Bakterien beladene Wasser sowohl mit dem ersten Bakterien anhaftenden Material als auch dem zweiten Bakterien- anhaftenden Material in Kontakt kommen kann, um es zu ermöglichen, dass sowohl das erste Bakterien-anhaftende Material als auch das zweite Bakterien-anhaftende Material zusammenwirkend die Bakterien abtöten.

6. Die Wasserbehandlungszusammensetzung nach Anspruch 5, worin das erste Bakterien-anhaftende Material Zink ist und das zweite Bakterien-anhaftende Material Silberchlorid ist.

7. Die Verwendung einer Zusammensetzung gemäß Anspruch 5 in einer regenerativen Wasserbehandlung, worin das Silberchlorid aufgrund seiner Affinität zum Anhaften an ein im Wasser mitgeführtes Bakterienmaterial und seiner Schädigung ein Bestandteil der Zusammensetzung ist.