EA014726B1

EA014726B1 - Система очистки воды и способ очистки воды

Info

Publication number: EA014726B1
Application number: EA200901307A
Authority: EA
Inventors: Манодж Кришна Кадам; Суреш Муригеппа Надакатти; Махеш Субхаш Тендулкар
Original assignee: Юнилевер Н.В.
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2008-02-29
Publication date: 2011-02-28
Also published as: EA200901307A1; CN101646627B; EP1980538A1; EP1980538B1; UA101314C2; WO2008116724A1; CN101646627A; MX2009010178A; PL1980538T3; BRPI0809374A2; ZA200905735B

Abstract

Изобретение относится к системе очистки воды, способу очистки воды при использовании системы и способу изготовления системы очистки воды. В частности, изобретение относится к системе очистки воды, предназначенной для упаковывания небольших количеств твердого хлорсодержащего дезинфицирующего средства, которое стабильно в течение длительного периода времени, тем самым, обеспечивая активность количества хлора, достаточного для умерщвления вредных микроорганизмов в воде, что сделает ее безопасной для употребления человеком. В соответствии с этим изобретение предлагает систему очистки воды, включающую емкость (саше), содержащую гранулы гипохлорита кальция.

Description

Область техники

Изобретение относится к системе очистки воды, способу очистки воды при использовании системы, к способу изготовления системы очистки воды и к способу очистки воды. В частности, изобретение относится к системе очистки воды, предназначенной для упаковывания небольших количеств твердого хлорсодержащего дезинфицирующего средства, которое стабильно в течение длительного периода времени, тем самым, обеспечивая активность количества хлора, достаточного для умерщвления вредных микроорганизмов в воде, что сделает ее безопасной для употребления человеком.

Уровень техники

Существуют миллиарды людей, в особенности в слаборазвитых и развивающихся странах, в особенности, в сельской местности, дома которых не имеют водопроводного снабжения очищенной водой. Муниципальные системы обработки воды на данных территориях в общем случае недоступны. Люди вынуждены собирать воду из источников, подобных рекам, колодцам, озерам, ручьям и артезианским скважинам, в горшки и хранить их у себя дома для целей как приготовления пищи, так и питья. Такая вода зачастую инфицирована вредными микроорганизмами, подобными цисте, вирусу и бактерии. Вследствие употребления такой загрязненной воды на данных территориях велики смертность и заболеваемость, в особенности у младенцев и маленьких детей. В общем случае люди начинают осознавать то, что кипячение воды делает воду микробиологически безопасной, но множество людей просто нагревают воду до температуры в диапазоне приблизительно от 60 до 70°С, а не кипятят ее в течение 20 мин, как рекомендует ВОЗ. Кроме того, кипячение воды стоит дорого и требует наличия топлива, подобного углю, керосину или древесины, источники которого становятся все более скудными. Передовые бытовые системы очистки, подобные системам на основе УФ (ультрафиолета), ОО (обратного осмоса) и тому подобного, требуют непрерывного протекания воды и электричества, что также недоступно на данных территориях в непрерывном режиме. Таким образом, всегда существовала потребность в предложении простого, легкого в применении, недорого и безопасного способа, удовлетворяющего потребность данных людей в питьевой воде.

Для умерщвления микроорганизмов в воде традиционно использовали дезинфицирующие средства на основе галогенов. Такие дезинфицирующие средства включают иод, иодированные смолы, соединения хлора, подобные гипохлориту кальция, натрий-дихлоризоциануровой кислоте (ЫаДХЦК), трихлоризоциануровой кислоте (ТХЦК) и тому подобному. Данные дезинфицирующие средства очень эффективны при умерщвлении микроорганизмов, но каждому из них свойственны свои собственные неотъемлемые ограничения и проблемы. Вода из вышеупомянутых грунтовых источников поступает загрязненной не только микроорганизмами, но также и другими загрязнителями, такими как взвешенные пыль и почва и растворенные примеси в следовых количествах, подобные органическим примесям, растворенным солям и остаткам пестицидов. Для того чтобы сделать воду пригодной для употребления человеком, важно также удалить и данные примеси. В таких ситуациях в прошлом предложили и использовали комбинацию из флоккулирования и дезинфицирования.

В документе XVО 96/32194 (1996, Тгис1сс11) описывается композиция для обработки воды в форме для однократного применения, например, таблетки, позволяющая проводить периодическую очистку воды для питьевых целей и в основном содержащая дезинфицирующее средство, которое представляет собой хлорорганическое соединение, коагулянт-осадитель, первичный и вторичный флоккулянт, буферное вещество для дисперсии, агломерационную матрицу и фильтр предварительной очистки, и объемистый ионообменный абсорбент. Как обнаружили изобретатели настоящего изобретения, использование хлорорганического соединения эффективно для дезинфицирования, и таблетка характеризуется высокой стабильностью в отношении активного хлора даже при хранении в течение длительных периодов времени в жарких и влажных условиях. Однако хлорорганическим соединениям свойственен недостаток, заключающийся в том, что после высвобождения хлора из соединения при растворении последнего в воде остается органическое соединение, например циануровая кислота, которое является вредным и должно быть из воды удалено. Это делает необходимым использование акцепторов, подобных активированному углю, что может оказаться обременительным для использования бытовым потребителем.

В документе νθ 02/00557 (Р&С) описывается композиция для очистки воды, по существу, содержащая первичный коагулянт, связывающий флоккулянт, добавку, способствующую коагулированию, и необязательно дезинфицирующее средство. Данная патентная заявка также заявляет способ осветления и очистки воды, который включает несколько стадий, выбираемых из коагулирования и флоккулирования, дезинфицирования, фильтрования, нейтрализации и напитывания.

В документе ЕР 0066421 (Висйап, 1982) описывается композиция в форме для однократного применения для одностадийной периодической очистки относительно небольшого количества воды при использовании комбинации из твердой неорганической соли металла, содержащей трехвалентный катион, твердой водорастворимой щелочи, твердого анионного полимерного гидрофильного коллоида и необязательно бактерицида.

Несмотря на направленность обеих вышеупомянутых публикаций - от Р&С и от Висйап - на очистку воды при использовании комбинации из флоккулирования и дезинфицирования (с использованием неорганических соединений на основе хлора) описания в данных документах относятся к композициям,

- 1 014726 содержащим дозу для однократного применения, где всю композицию перемешивают и упаковывают для использования потребителем. Композиции, описанные в данных двух публикациях, являются лучшими, чем композиция от Тгис1сс11. в том смысле, что в качестве дезинфицирующих средств используют неорганические соединения хлора, которые эффективны и имеют остаток, который безвреден для потребления в отличие от органических соединений хлора. Изобретатели настоящего изобретения в течение длительного времени также работают в данной сфере, и одна проблема, с которой они столкнулись, заключается в том, что неорганические соединения хлора, подобные гипохлориту кальция, очень нестабильны, в особенности в присутствии влаги. В рецептуре дозы для однократного применения другие ингредиенты композиции, подобные глине и тому подобному, гигроскопичны и имеют тенденцию к впитыванию влаги, что приводит к нестабильности соединения хлора, тем самым, уменьшая количество активного хлора к тому времени, когда потребитель будет использовать композицию. В вышеупомянутой публикации от Р&С сообщается о достижении оптимальной очистки в случае предпочтительного использования дезинфицирующего средства в форме с контролируемым, задержанным, пролонгированным или замедленным высвобождением. Способы получения такого замедленного высвобождения включают перемешивание соединения хлора с плохо растворимым в воде или гидрофобным материалом или нанесение на первое покрытия из второго. Как обнаружили изобретатели настоящего изобретения, для достижения желательных растворения и эффективности данные типы композиций требуют длительного времени перемешивания композиций с очищаемой водой, и для обеспечения легкости в применении для потребителя желательным является использование более коротких времен перемешивания. Кроме того, для достижения желательного качества очищенной воды на предшествующем уровне техники требуются большие количества композиций для очистки.

Изобретатели настоящего изобретения настойчиво работали над решением данной проблемы и разработали систему очистки воды, обеспечивающую удовлетворение очищенной водой желательных стандартов по удалению небезопасных микроорганизмов. Система включает неорганическое соединение хлора, обладающее предварительно заданными свойствами и упакованное в саше (в емкость). Количество хлора, требуемое для воды в целях дезинфицирования, должно находиться в узком окне, а именно, от 6 до 10 ч./млн (мас.). В случае чрезмерной малой его величины желательное дезинфицирование не происходит за желательное время, меньшее чем 5 мин. В случае чрезмерно большой его величины при последующих обработках необходимо будет использовать высокие уровни содержания акцептора, что может изменить вкус воды. Таким образом, количество неорганического соединения хлора, подобного гипохлориту кальция, упаковываемого в саше для использования бытовым потребителем, имеющим емкость с водой вместимостью в диапазоне приблизительно от 10 до 50 л, имеет порядок величины в диапазоне от 0,05 до 0,5 г. Такие небольшие количества материала, в особенности коррозионно-активного материала, подобного гипохлориту кальция, очень трудно упаковать в саше. В особенности это верно потому, что технология ориентирована на массовый рынок, когда миллиарды таких саше должны быть изготовлены при низкой стоимости, большой надежности и высокой скорости. Изобретатели настоящего изобретения провели всесторонний поиск технологии упаковывания, удовлетворяющей данному требованию, и не смогли никакой отыскать. В то время как некоторые доступные технологии не могли удовлетворить жесткое требование точности отвешивания, другим были свойственны проблемы, связанные с характеристиками сыпучести использующегося соединения хлора. После этого изобретатели настоящего изобретения приступили к решению данной проблемы. Как они обнаружили, в случае соответствия гипохлорита кальция определенным предварительно заданным свойствам становятся возможными упаковывание желательного небольшого количества в саше, соответствие высокой точности отвешивания, обеспечение надежности при высокоскоростном упаковывании, в любом случае при гарантированном неухудшении стабильности упакованного соединения хлора при хранении.

В документе ДР 2002136975 (Άηΐο КК) описывается способ дозирования небольших количеств питьевой воды, манипулирования с ними и их стерилизации в результате добавления к гипохлориту кальция сульфата кальция для увеличения объема гипохлорита кальция. Как обнаружили изобретатели настоящего изобретения, данная технология непригодна, поскольку не может быть удовлетворен жесткий критерий стабильности при хранении в виде потери в упакованной композиции не более чем 20% активного хлора.

Таким образом, цель настоящего изобретения заключается в предложении системы очистки воды, которая делает возможным упаковывание в саше неорганического дезинфицирующего средства, подобного гипохлориту кальция, в небольшом количестве в диапазоне от 0,05 до 0,5 г.

Еще одна цель настоящего изобретения заключается в предложении системы очистки воды, использующей саше, содержащее от 0,05 до 0,5 г гипохлорита кальция, где потеря активного хлора составляет не более чем 20%, в случае хранения при 40°С и 85%-ной относительной влажности в течение трех месяцев.

Еще одной другой целью настоящего изобретения является предложение способа формования и запаковывания саше, содержащих от 0,05 до 0,5 г гипохлорита кальция, на высокоскоростной машине при большой надежности отвешивания одновременно без ухудшения стабильности гипохлорита кальция при хранении.

- 2 014726

Еще одной другой целью настоящего изобретения является предложение системы очистки воды, которая обеспечивает очистку сырой воды при удовлетворении жестким критериям ВОЗ по удалению бактерий на 6 логарифмических единиц, удалению вирусов на 4 логарифмические единицы и удалению цист на 3 логарифмические единицы в случае использования средств флоккулированиядезинфицирования.

Краткое изложение изобретения

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагается система очистки воды, включающая саше, содержащее от 0,05 до 0,5 г гранул гипохлорита кальция, содержащего от 55 до 68% активного хлора и вплоть до 3% влаги, при этом по меньшей мере 80% упомянутых гранул имеют размер частиц в диапазоне от 300 до 850 мкм.

В соответствии с одним предпочтительным аспектом изобретения система очистки воды включает саше, имеющее два отделения, при этом первое отделение содержит от 0,05 до 0,5 г гранул гипохлорита кальция, содержащего от 55 до 68% активного хлора и вплоть до 3% влаги, причем по меньшей мере 80% упомянутых гранул имеют размер частиц в диапазоне от 300 до 850 мкм, а второе отделение содержит флоккулирующую композицию.

В особенности предпочтительным является изготовление саше системы очистки воды изобретения из ламината, образованного из полимера и металла.

В соответствии с еще одним аспектом изобретения предлагается способ очистки воды при использовании системы очистки воды изобретения, включающий стадию перемешивания содержимого саше с очищаемой водой.

В соответствии с еще одним другим аспектом изобретения предлагается способ формования и заполнения саше системы очистки воды изобретения, включающий стадии:

(a) формования емкости (саше) в результате сваривания перекрывающихся продольных и нижней кромок двух наложенных друг на друга ламинатов;

(b) заполнения таким образом сформованной емкости (саше) упомянутыми гранулами гипохлорита кальция из чаши предварительно заданного объема; и (c) термосваривания перекрывающихся верхних кромок.

Подробное описание изобретения

Все части в настоящем документе являются массовыми, если только не будет указано другого.

Первый аспект изобретения предлагает систему очистку воды, включающую саше, содержащее очень небольшое количество селективного дезинфицирующего средства, а именно, гипохлорита кальция, обладающего исключительно селективными свойствами. Как обнаружили изобретатели настоящего изобретения, при удовлетворении потребностей индивидуальных потребителей и их семей, которые имеют потребность в питьевой воде в горшках или ведрах вместимостью в диапазоне приблизительно от 10 до 50 л в день, для дезинфицирования воды требуется наличие очень небольшого количества соединения хлора порядка величины в диапазоне от 0,05 до 0,5 г. Масса соединения хлора различается в зависимости от выбранного соединения, его молекулярной массы и его уровня содержания активного хлора, но оно находится в пределах данного диапазона масс.

Термин активный хлор широко используется в промышленности очистки воды. Данный термин был создан для сопоставления потенциальной отбеливающей или окисляющей или дезинфицирующей способности соединений хлора. Данное сопоставление осуществляют в результате проведения количественного анализа хлора, который является активным для окисления, по методу, известному под наименованием иодометрического метода. Термин активный хлор соответствует рассчитанной массе молекулы хлора (С1₂), которая потребуется для высвобождения того же самого количества молекулы иода (1₂). Поскольку только половина молекулы хлора в растворе имеет положительную валентность (степень окисления + 1), уровень содержания активного хлора для любого соединения хлора, которое содержит С1+, (например, НОС1) всегда будет два раза большим имеющегося количества данного катиона.

Говоря вкратце, термин активный хлор относится к окисляющей способности подвергаемого испытанию соединения. Для получения более подробной информации можно обратится к работе НаибЬоок οί сЫогше аиб аНегиабуе бщшГес1аи18, ΓοιιΠίι ебйюи, Сео. Сййогб \У1Шс. (1ойи \УПсу & 8ОИ8 1пс.).

Большинство хлорсодержащих дезинфицирующих средств очень нестабильно, в особенности в присутствии влаги и воздуха и при высоких температурах, подобных температурам в диапазоне от 30 до 45°С, которые превалируют в тропических странах. Гипохлорит кальция представляет собой широко использующееся твердое неорганическое хлорсодержащее дезинфицирующее средство. В общем случае он доступен в двух формах. Более часто встречающаяся форма описывается формулой Са(ОС1)С1 и обычно называется стабилизированной хлорной известью (СХИ). В общем случае коммерчески доступная хлорная известь содержит активный хлор в количествах в диапазоне от 30 до 35 мас.%. В общем случае СХИ доступна в виде тонкоизмельченного порошка и при малом влагосодержании, меньшем, чем 1 мас.%. Другая форма гипохлорита кальция называется высококонцентрированным гипохлоритом и описывается химической формулой Са(ОС1)₂. Она может быть коммерчески приобретена при уровне содержания активного хлора в диапазоне от 60 до 65 мас.%. В общем случае коммерческий высококонцентри

- 3 014726 рованный гипохлорит доступен при уровне влагосодержания в диапазоне от 5 до 10 мас.%.

Когда изобретатели настоящего изобретения приступили к поиску решения настоящей проблемы предложения системы очистки воды, которая может дезинфицировать воду для индивидуальных потребителей и их семей в сельской местности, они осознали то, что упаковываемое дезинфицирующее средство должно иметься в очень небольших количествах, меньших чем 0,5 г, а очень часто меньших чем 0,1 г. Они обнаружили то, что технологии упаковывания таких небольших количеств материалов не очень точны и надежны, в особенности в случае коррозионно-активных материалов, подобных соединениям хлора. Они попытались добавлять различные наполнители, которые будут увеличивать массу упаковываемого материала. Они также работали с различными технологическими условиями, опциями таблетирования и использованием различных дезинфицирующих средств, каждое из которых обладает различными свойствами. Они обнаружили то, что существует множество условий, которые должны быть удовлетворены, для того чтобы продукт удовлетворял бы всем требованиям потребителя. Продукт должен быть упакован таким образом, чтобы он был бы стабилен для обеспечения наличия количества хлора, достаточного для проведения дезинфицирования, в то же самое время уровень содержания активного хлора не должен быть настолько большим, чтобы сделать употребление воды затруднительным. В большинстве испробованных опций изобретатели столкнулись с множеством различных проблем, подобных точности отвешивания, закупориванию и отсутствию надежности заполнения саше вследствие возникновения проблем с сыпучестью порошка/гранул, неудовлетворительной стабильности упакованного соединения хлора, медленному растворению гранул/порошка, в числе множества других проблем. Как обнаружили изобретатели настоящего изобретения, только в случае гипохлорита кальция, который соответствует высокоселективным свойствам, заключающимся в уровне влагосодержания, меньшем чем 3%, и уровне содержания активного хлора в диапазоне от 55 до 68 мас.%, размере частиц, таком чтобы более чем 80%, находились бы в диапазоне размеров от 300 до 850 мкм, было можно провести его упаковывание в саше в количествах в диапазоне от 0,05 до 0,5 г и, тем не менее, удовлетворить все вышеупомянутые противоречивые требования, которые были описаны ранее. В случае несоответствия любому из данных свойств возникали одна или несколько проблем, и целей изобретения добиться было невозможно.

Предпочитается, чтобы по меньшей мере 90% гранул, более предпочтительно по меньшей мере 95% гранул, гипохлорита кальция находились бы в диапазоне размеров от 300 до 850 мкм, при этом упомянутые гранулы содержат менее чем 3% влаги, и от 55 до 68% активного хлора. Предпочитается, чтобы гипохлорит кальция содержал бы активный хлор в диапазоне от 60 до 68 мас.%, более предпочтительно от 60 до 65 мас.%. Что касается системы очистки воды изобретения, то саше предпочтительно содержит от 0,1 до 0,25 г гранул гипохлорита кальция. В особенности предпочтительным является гипохлорит кальция, описывающийся химической формулой Са(ОС1)₂. Предпочитается, чтобы саше дополнительно содержало бы от 2 до 10% оксида кальция при расчете на массу гранул гипохлорита кальция. Как было обнаружено, такие композиции, содержащие оксид кальция, обеспечивают достижение дополнительно улучшенной стабильности.

При получении оптимальной стабильности и других желательных свойств упакованного дезинфицирующего средства также важен и упаковочный материал. Упаковочным материалом предпочтительно является ламинат, включающий слой из алюминия и слой из полиэтилена. В общем случае полиэтиленовый слой нахолодится в контакте с гранулами гипохлорита кальция. Алюминиевый слой находится на внешней стороне полиэтиленового слоя. На алюминиевый слой необязательно могут быть дополнительно наслоены другие один или несколько полимерных слоев. Подходящим для использования полимером является полиэтилентерефталат (ПЭТФ). Внутренний полиэтиленовый слой предпочтительно имеет толщину слоя в диапазоне от 30 до 100 мкм, более предпочтительно в диапазоне от 35 до 75 мкм. Толщина алюминиевого слоя предпочтительно находится в диапазоне от 5 до 15 мкм, более предпочтительно в диапазоне от 8 до 12 мкм.

Гранулы гипохлорита кальция в системе очистки воды присутствуют таким образом, чтобы при перемешивании с очищаемой водой они бы растворялись в течение менее чем одной минуты. В случае использования системы очистки воды изобретения уровень содержания активного хлора в упомянутых гранулах уменьшается менее чем на 20%, более предпочтительно менее чем на 10%, при хранении в емкости (саше) в течение трех месяцев при 40°С и 85%-ной относительной влажности.

Один предпочтительный аспект изобретения предлагает систему очистки воды, где саше включает два отделения, при этом первое отделение содержит гранулы гипохлорита кальция, а второе отделение содержит флоккулирующую композицию. В случае наличия у емкости (саше) двух отделений в особенности предпочитается, чтобы площадь внешней поверхности упомянутого первого отделения была бы меньшей, чем площадь внешней поверхности упомянутого второго отделения. Причина использования данного соотношения площадей поверхностей обусловливается необходимостью сведения к минимуму величины площади поверхности, доступной для поступления влаги, что обеспечит минимальное поступление влаги для достижения максимальной стабильности.

Флоккулирующая композиция, присутствующая во втором отделении, предпочтительно содержит коагулянт, который представляет собой водорастворимую соль трехвалентного неорганического металла; флоккулянт, который представляет собой высокомолекулярный водорастворимый полимер; и адсор

- 4 014726 бирующую глину.

Коагулянтом является соединение, которое представляет собой водорастворимую неорганическую соль металла, содержащую трехвалентный катион. Подходящими для использования трехвалентными катионами являются А1^{3 +} и Ее^{3 +}. В общем случае коагулянт не содержит атомов углерода. Примеры коагулянтов представляют собой сульфат трехвалентного железа, сульфат алюминия и хлорид полиалюминия. Как можно себе представить, не ограничивая себя теорией, данные коагулянты при добавлении к воде образуют гелеобразные гидроксидные соединения при значении рН, большем или равном 6. Механизм коагулирования через образование гелеобразного гидроксида оптимален в случае доведения значения рН до величины в диапазоне от 6 до 8,5. Гелеобразный осадок по мере своего оседания или коагулирования захватывает мелкие суспендированные частицы и микробов. Коагулянт предпочтительно присутствует в количестве в диапазоне от 5 до 50%, более предпочтительно от 15 до 40%, при расчете на массу флоккулирующей композиции.

Флоккулянтом во флоккулирующей композиции данного изобретения является соединение, которое представляет собой высокомолекулярный водорастворимый полимер. Примеры флоккулянтов представляют собой полисахариды (декстранцеллюлозы), белки, модифицированные целлюлозы (гидроксиэтильную/гидроксипропильную или карбоксиметильную) и полиакриламиды, предпочтительно высокомолекулярный полиакриламид. В особенности предпочитается, чтобы полиакриламид был бы либо анионно-, либо неионномодифицированным, более предпочтительно анионномодифицированным. Подходящие для использования молекулярные массы данных полиакриламидов находятся в диапазоне от 10⁵ до 10⁷. Предпочтительным флоккулянтом является ЗирегПос (от компании Су1ес). Предпочтительные количества флоккулянта находятся в диапазоне от 0,5 до 15%, более предпочтительно от 1 до 10%, а наиболее предпочтительно от 2 до 8%, при расчете на массу флоккулирующей композиции.

Адсорбирующей глиной во флоккулирующей композиции являются те глины, которые способны адсорбировать большие количества воды и органических или неорганических соединений. Примеры глины, которая может быть введена, представляют собой монтмориллонитовую глину (диоктаэдральная смектитовая глина), лапонит, гекторит, нонтронит, сапонит, волконсит, сауконит, бейделлит, аллеварлит, иллит, галлуазит, аттапульгит, морденит, каолины и бентонит. Исключительно предпочтительной глиной, соответствующей данному изобретению, является бентонитовая глина. В случае введения адсорбирующей глины она присутствует в количестве в диапазоне от 5 до 75%, более предпочтительно от приблизительно 10 до 60%, при расчете на массу флоккулирующей композиции.

Флоккулирующая композиция предпочтительно содержит акцептор, который способен вступать в реакцию с хлором, тем самым делая воду пригодной для употребления человеком. Подходящими для использования акцепторами являются тиосульфат натрия или аскорбиновая кислота. Акцептор предпочтительно присутствует в количестве в диапазоне от 1 до 20%, более предпочтительно от приблизительно 2 до 12%, при расчете на массу флоккулирующей композиции.

Еще одним необязательным ингредиентом, который может присутствовать во флоккулирующей композиции, является буферное вещество, способное сохранять значение рН в диапазоне от 6 до 8,5 при растворении/диспергировании флоккулирующей композиции в воде. Подходящими для использования буферными веществами являются оксид кальция, карбонат натрия или бикарбонат натрия. Буферное вещество в случае его присутствия вводят в количестве в диапазоне от 0,5 до 10% при расчете на массу флоккулирующей композиции.

Флоккулирующая композиция предпочтительно находится во втором отделении саше в количествах в диапазоне от 0,5 до 10 г, более предпочтительно в диапазоне от 1 до 5 г.

В соответствии с еще одним аспектом настоящего изобретения предлагается способ очистки воды при использовании системы очистки воды изобретения, включающий стадию перемешивания содержимого саше с очищаемой водой.

В случае конфигурирования саше имеющий два отделения предпочтительный способ очистки воды включает стадии (ί) перемешивания содержимого упомянутого первого отделения с грязной водой с последующими; (ίί) примешиванием содержимого упомянутого второго отделения для получения в ней флоккулированного осадка; и (ш) отделением упомянутого флоккулированного осадка от упомянутой грязной воды для получения очищенной воды.

Содержимое первого отделения обычно примешивают в течение периода времени продолжительностью от 0,5 до 5 мин, а после этого воде дают возможность постоять в течение периода времени продолжительностью от 2 до 10 мин, после чего добавляют содержимое второго отделения. Затем смесь перемешивают в течение периода времени продолжительностью от 0,5 до 5 мин и еще раз дают возможность постоять в течение периода времени продолжительностью от 2 до 10 мин. После этого флоккулированной массе дают возможность отстояться, а затем ее отделяют от смеси обычно в результате фильтрования или декантирования. Для фильтрования может быть использована простая ткань.

При использовании системы очистки воды изобретения может быть очищена партия воды объемом в диапазоне от 10 до 50 л. Способ очистки воды изобретения обеспечивает удаление бактерий на 6 логарифмических единиц (примеры 2-4), удаление вирусов на 4 логарифмические единицы (примеры 5 и 6) и удаление цист на 3 логарифмические единицы (пример 7).

- 5 014726

Предпочтительный способ формования и заполнения емкости (саше) включает стадии:

(b) получения сварного шва по продольному сечению емкости (саше) для получения двух отделений;

(c) заполнения упомянутого первого отделения емкости (саше) упомянутыми гранулами гипохлорита кальция из чаши предварительно заданного объема и упомянутого второго отделения саше флоккулирующей композицией и (ά) сваривания перекрывающихся верхних кромок.

В соответствии с еще одним другим аспектом изобретения предлагаются гранулы гипохлорита кальция, содержащие от 55 до 68% активного хлора и вплоть до 3% влаги, при этом по меньшей мере 80% упомянутых гранул имеют размер частиц в диапазоне от 300 до 850 мкм, для использования при упаковывании в саше в количестве в диапазоне от 0,05 до 0,5 г.

Далее изобретение будет проиллюстрировано при помощи последующих не ограничивающих примеров.

Примеры

Пример 1 и сравнительные примеры от А до Ώ.

Пример 1.

Образец гипохлорита кальция, описывающегося химической формулой Са(ОС1)₂ и содержащего 60% активного хлора, высушивали до приблизительно 2,8% влаги. Образец просеивали для получения размера частиц, такого чтобы приблизительно 95% частиц имели бы размер в диапазоне от 300 до 800 мкм. Для упаковывания образца в саше, изготовленное из ламината, включающего полиэтилен в качестве внутреннего слоя, полиэтилентерефталат в качестве внешнего слоя и алюминиевый слой между данными двумя слоями, использовали формовочно-фасовочно-укупорочную пакетирующую машину. Машина работала в течение приблизительно часа без возникновения каких-либо проблем, случайным образом в качестве образцов отбирали приблизительно десять саше и в них определяли массу гранул гипохлорита кальция. Саше старались заполнить до средней целевой массы в 0,155 г. Данные по вариативности массы продемонстрированы в табл. 1.

Сравнительный пример А.

Изготавливали емкости (саше), соответствующие примеру 1, за исключением того, что гипохлорит кальция характеризовался размером частиц, таким, чтобы 90% размера частиц находились бы в диапазоне от 500 до 2000 мкм, 70% находились бы в диапазоне размеров от 300 до 800 мкм, а 10% находились бы в диапазоне размеров от 150 до 500 мкм. Данные по вариативности массы для десяти таких случайным образом выбранных емкостей (саше) обобщенно представлены в табл. 1.

Таблица 1

	Пример 1	Сравнительный пример А
Средняя масса, граммы	0,155	0,165
Диапазон по массе, граммы	от 0,150 до 0,158	от 0,151 до 0,180
Среднеквадратическое отклонение, граммы	0,003	0,011

Данные в табл. 1 свидетельствуют о том, что при использовании гипохлорита кальция, который соответствует свойствам изобретения, (пример 1) может быть обеспечено получение очень высокой степени контроля количества гипохлорита кальция, упакованного в саше, в то время как в примере, не соответствующем изобретению, (сравнительный пример А) степень контроля неудовлетворительна.

Сравнительный пример В.

Запаковывали саше, соответствующие примеру 1, за исключением того, что первоначальная влажность гипохлорита кальция составляла приблизительно 5,9%. Данные саше хранили в жаркой и влажной камере (85%-ная относительная влажность и 40°С) в течение нескольких недель. Раз в несколько недель отбирали образцы. Содержимое саше растворяли в 10 л воды в результате перемешивания в течение одной минуты. Измеряли уровень содержания активного хлора в 10 л воды. Средние значения для двух таких измерений обобщенно представлены в табл. 2.

Пример 1.

Подобные исследования хранения провели для образцов, полученных в соответствии с примером 1. Данные по уровню содержания активного хлора в виде среднего значения для двух измерений обобщенно представлены в табл. 2. После хранения в данных жарких и влажных условиях в течение трех месяцев приемлемым считается уровень содержания активного хлора в очищаемой воде, больший чем 6 ч./млн.

- 6 014726

Таблица 2

Пример 1: Первоначальная влажность = 2,94%	Сравнительный пример В: Первоначальная влажность = 5,87%
Неделя	Активный (ч./млн.)	хлор	Неделя	Активный (ч./млн.)	хлор
0	10,2	0	10,0
12	8,2	5	3,9

Данные в табл. 2 свидетельствуют о том, что гипохлорит кальция, обладающий свойствами, не соответствующими изобретению, (сравнительный пример В) нестабилен в течение менее чем 5 недель хранения, в то время как образец, соответствующий изобретению, (пример 1) удовлетворяет желательным критериям стабильности.

Сравнительные примеры С и Ό.

Гипохлорит кальция, характеризующийся уровнем содержания активного хлора и размером частиц, не соответствующими диапазонам изобретения.

Сравнительный пример С.

Для введения в емкость (саше) при заполнении 0,15 г в формовочно-фасовочно-укупорочной пакетирующей машине использовали образец гипохлорита кальция, описывающийся химической формулой Са(ОС1)С1, характеризующийся приблизительно 30%-ным уровнем содержания активного хлора и уровнем влагосодержания 1% и коммерчески доступный под наименованием стабилизированной хлорной извести. Размер частиц гипохлорита кальция был таков, что 90% частиц по размеру были меньшими, чем 250 мкм. Наблюдения во время упаковывания обобщенно представлены в табл. 3.

Сравнительный пример Ό.

Образец, соответствующий сравнительному примеру С, гранулировали для получения размера частиц, такого чтобы 90% частиц находились бы в диапазоне размеров от 500 до 1500 мкм. Наблюдения по использованию емкостей (саше), запакованных при использовании данного образца, для случая растворения в 10 л воды обобщенно представлены в табл. 3.

Таблица 3

Сравнительный пример	Наблюдение
С	Операция по заполнению проходила трудно. Частицы гипохлорита кальция прилипали к деталям машины, сыпучесть частиц была неудовлетворительной, и желательной однородности заполнения добиться было невозможно.
ϋ	Полного растворения в воде не происходило даже после перемешивания в течение пяти мигнут.

Данные в табл. 3 свидетельствуют о том, что очень трудно упаковать в емкость (саше) небольшое количество гипохлорита кальция, обладающего свойствами, не соответствующими селективному диапазону в отношении % активного хлора и размера частиц.

Примеры от 2 до 7. Микробиологическая эффективность системы изобретения

Получали емкости (саше), соответствующие примеру 1. Готовили и при использовании содержимого емкости (саше) очищали воду для испытания, характеризующуюся различными уровнями содержания бактерий, вируса полиомиелита и цисты. Измеряли количество логарифмических единиц удаления различных микроорганизмов. Методы измерения уровня содержания микроорганизмов/суррогатов относятся к использованию метода, подробно описанного в публикации статьи Тгор1са1 МеЕюше апЕ 1п1егпа1юпа1 Неа11й, νο1. 11, по. 9, рр. 1399-1405, 8ер1етЬег 2006, М1сгоЫо1од)са1 рег£огтапсе о£ а \\а1ег 1геа1теп1 ипи Еез1§пеЕ £ог Ьоизейо1Е изе ίη Ееνе1οр^пβ соип1пез, Тотаз С1азеп, 8игезк НаЕакаШ апЕ 8казЫка1а Мепоп.

Данные обобщенно представлены в табл. 4.

- 7 014726

Таблица 4

Микробы Бактерия (Е	Пример 2	Концентрация на входе 2х 10⁸/100мл	Концентрация на выходе < 10	Уменьшение в логарифмичес ких единицах 8,30
СоП)	3	2х 10⁶/100 мл	< 10	6,30
	4	7 х 10⁶/100 мл	<10	6,80
Вирус полиомиелита (типа 1 по Сэйбину)	5	10⁴’²⁵ БОЭ/50 мкл	<10	4,25
	6	1О⁴’¹⁰ БОЭ/ЮО мкл	< 10	4,10
Циста (облученная)	7	5 х 10⁴/л	50/л	3,00

Данные в табл. 4 свидетельствуют о том, что при использовании системы настоящего изобретения может быть получена вода, характеризующаяся очень высокой степенью микробиологической чистоты, соответствующей удалению бактерий на 6 логарифмических единиц, удалению вирусов на 4 логарифмические единицы и удалению цист на 3 логарифмические единицы.

Примеры 8 и 9. Эффект от введения оксида кальция

Пример 8.

Получили образец, подобный тому, что и в примере 1, за исключением того, что количество влаги на момент упаковывания составляло 2,32%.

Пример 9.

Получили образец, подобный тому, что и в примере 8, за исключением того, что в саше вводили оксид кальция в количестве 5 мас.% от гипохлорита кальция.

В примерах 8 и 9 целевая масса составляла 0,17 г. Емкость (саше) изготавливали из ламината, включающего 70-микронный полиэтилен с внутренней стороны, покрытый 12-микронным полиэтилентерефталатом (ПЭТФ), покрытым 9-микронным алюминием, покрытым 12-микронным ПЭТФ. Образцы емкости (саше) хранили в жарких и влажных условиях (40°С и 85%-ная влажность) в течение нескольких недель. Раз в несколько недель отбирали образцы и содержимое емкости (саше) растворяли в 10 л воды. Измеряли уровень содержания активного хлора в 10 л воды. Данные обобщенно представлены в табл. 5.

Таблица 5

Пример 8	Пример 9
Неделя	Активный хлор (ч./млн.)	Неделя	Активный (ч./млн.)	хлор
0	10,0	0	10,6
12	8,0	12	10,4
20	0,8	40	9,4

Данные в табл. 5 свидетельствуют о том, что образец, соответствующий изобретению, (пример 8) удовлетворяет желательному критерию стабильности при хранении в виде уровня содержания активного хлора, большего чем 6 ч./млн, после хранения в жарких и влажных условиях в течение 12 недель. Введение оксида кальция придает повышенную стабильность, соответствующую более чем 40 неделям хране ния в жарких и влажных условиях.

Примеры от 10 до 19.

В формовочно-фасовочно-укупорочной пакетирующей машине изготавливали емкость (саше), имеющую два отделения. В первое отделение упаковывали 0,15 г гранул гипохлорита кальция изобретения, а во второе отделение упаковывали 1,85 г флоккулирующей композиции, как это продемонстрировано в приведенной далее табл. 6.

Таблица 6

Первое отделение	Масса, граммы
Гипохлорит кальция *	0,15
Второе отделение	Масса, граммы
Хлорид полиалюминия	0,40
Полиакриламид	0,08
Бентонитовая глина	1,25
Безводный тиосульфат натрия	0,10
Оксид кальция	0,03

* Использовали гранулы гипохлорита кальция, соответствующие изобретению.

Получили приблизительно 3000 таких емкостей (саше) без какого-либо перерыва в работе пакети

- 8 014726 рующей машины. Приблизительно десять случайным образом выбранных образцов использовали для очистки воды, характеризующейся мутностью, равной приблизительно 80-90 нефелометрическим единицам мутности. Способ, использованный для очистки воды, приводится далее.

Способ очистки воды

Готовили воду для испытания, характеризующуюся указанной величиной мутности. К 10 л воды для испытания добавляли и в течение одной минуты перемешивали содержимое первого отделения и все оставляли постоять в течение пяти минут. После этого добавляли и в течение одной минуты перемешивали содержимое второго отделения и все оставляли постоять в течение пяти минут. После этого воду отфильтровывали через грубую чистую ткань. Определяли уровень содержания хлора в воде до добавления содержимого второго отделения и после фильтрования. Также измеряли мутность воды до добавления содержимого первого отделения и после фильтрования. В общем случае приемлемой считалась величина мутности, меньшая чем 1 нефелометрическая единица мутности. Данные обобщенно представлены в табл. 7.

Таблица 7

Пример	После добавления содержимого первого отделения	После добавления содержимого второго отделения	Акцептирова ли ли остаточный хлор?
% влаги	Активный хлор в обработанно й воде	Мутность, нефелометрическая единица мутности **
Вода для испытания	Обработанна я вода
10	2,04	8,15	81	0,69	Да
И	1,92	8,72	81	0,50	Да
12	1,71	8,33	81	0,8	Да
13	1,52	8,54	81	0,85	Да
14	1,76	8,36	81	0,94	Да
15	3,01	8,93	81	0,82	Да
16	1,75	8,10	81	0,76	Да
17	1,35	8,21	87	0,80	Да
18	2,03	8,57	87	0,93	Да
19	2,28	8,82	87	0,99	Да

Данные в таблице 7 свидетельствуют о том, что в случае высокоскоростной пакетирующей машины, использующей емкость (саше), имеющую два отделение, где в первое отделение в очень небольших количествах упаковывали гипохлорит кальция, а во второе отделение упаковывали флоккулирующую композицию, в высшей степени воспроизводимым образом может быть получена высокочистая вода.

Сравнительные примеры Е и Е. Влияние типа упаковочного материала

Сравнительный пример Е.

Гранулы гипохлорита кальция, использованные в примере 1, упаковывали в саше, изготовленное из ламината, образованного из полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) на внутренней стороне, покрытого слоем полиэтилена высокой плотности (ПЭВП).

Сравнительный пример Е.

Гранулы гипохлорита кальция, использованные в примере 1, упаковывали в саше, изготовленное из ламината, образованного из полипропилена (ПП) на внутренней стороне, покрытого слоем полиэтилена высокой плотности (ПЭВП).

Емкость (саше) из сравнительных примеров Е и Е и емкости (саше) из примера 1 хранили в камере, выдерживаемой при 40°С и 85%-ной влажности. Образцы проверяли, выясняя возможность их удовлетворения критерию в виде уровня содержания активного хлора, равного по меньшей мере 6 ч./млн, при растворении гранул в 10 л воды по истечении 12 недель такого хранения. Результаты обобщенно представлены в табл. 8.

Таблица 8

Таким образом, изобретение предлагает систему очистки воды, которая делает возможным упаковывание гипохлорита кальция в емкости (саше) в небольшом количестве в диапазоне от 0,05 до 0,5 г, которая стабильно обеспечивает достаточное количество активного хлора вплоть до использования потребителем для очистки питьевой воды. Изобретение обеспечивает высокую надежность отвешивания таких небольших количеств. Система флоккулирования-дезинфицирования изобретения способна удовлетворить жесткие критерии ВОЗ по удалению бактерий на 6 логарифмических единиц, удалению вирусов на 4 логарифмические единицы и удалению цист на 3 логарифмические единицы из грязной воды.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Система очистки воды, включающая емкость, содержащую от 0,05 до 0,5 г гранул гипохлорита кальция, который содержит от 55 до 68% активного хлора и вплоть до 3% влаги, при этом по меньшей мере 80% гранул имеют размер частиц в диапазоне от 300 до 850 мкм, в которой емкость имеет два отделения, причем первое отделение содержит гранулы, а второе отделение содержит флоккулирующую композицию, которая содержит акцептор.
2. Система очистки воды по п.1, в которой емкость изготовлена из ламината, образованного из полимера и металла.
3. Система очистки воды по любому одному из предшествующих пп.1-2, в которой потеря активного хлора в гранулах составляет не более 20% в случае хранения емкости при 40°С и 85%-ной относительной влажности в течение трех месяцев.
4. Система очистки воды по любому одному из предшествующих пунктов, в которой площадь внешней поверхности первого отделения является меньшей, чем площадь внешней поверхности второго отделения.
5. Система очистки воды по любому одному из предшествующих пунктов, в которой флоккулирующая композиция содержит:

(ί) коагулянт, представляющий собой водорастворимую соль трехвалентного неорганического металла;

(ίί) флоккулянт, представляющий собой высокомолекулярный водорастворимый полимер; и (ϋϊ) адсорбирующую глину.
6. Система очистки воды по любому одному из предшествующих пунктов, в которой флоккулирующая композиция содержит буферное вещество.
7. Система очистки воды по п.6, в которой буферным веществом являются карбонат натрия, оксид кальция или бикарбонат натрия.
8. Способ очистки воды при использовании системы очистки воды по любому одному из предшествующих пп.1-7, который включает следующие стадии:

(ί) перемешивания содержимого первого отделения с грязной водой с последующими:

(ίί) примешиванием содержимого второго отделения для получения в ней флоккулированного осадка и (ΐϊϊ) отделением флоккулированного осадка от грязной воды для получения очищенной воды.
9. Способ по п.8, в котором стадия (1) длится в течение периода времени продолжительностью от 0,5 до 5 мин, и где перед началом проведения стадии (ίί) смеси дают возможность постоять в течение периода времени продолжительностью от 2 до 10 мин.
10. Способ по п.8 или 9, в котором стадия (ίί) длится в течение периода времени продолжительностью от 0,5 до 5 мин и где перед началом проведения стадии (ίίί) смеси дают возможность постоять в течение периода времени продолжительностью от 2 до 10 мин.
11. Способ очистки воды по любому одному из пп.8-10, в котором очищают от 10 до 50 л воды.
12. Применение системы очистки воды по любому из пп.1-7 для обеспечения удаления бактерий на 6 логарифмических единиц, удаления вирусов на 4 логарифмические единицы и удаления цист на 3 логарифмические единицы.
13. Способ формования и заполнения емкости в системе очистки воды по любому из пп.1-7, который включает следующие стадии:

(ί) формования емкости путем сваривания перекрывающихся продольных и нижней кромок двух наложенных друг на друга ламинатов;

(ίί) получения сварного шва по продольному сечению емкости для получения двух отделений;

(ίίί) заполнения первого отделения емкости гранулами гипохлорита кальция из чаши предварительно заданного объема и второго отделения емкости флоккулирующей композицией и (ίν) сваривания перекрывающихся верхних кромок.
14. Применение гранул гипохлорита кальция, содержащих от 55 до 68% активного хлора и вплоть до 3% влаги, при этом по меньшей мере 80% гранул имеют размер частиц в диапазоне от 300 до 850 мкм в качестве материала для заполнения емкости в системе очистки воды в количестве в диапазоне от 0,05 до 0,5 г, где емкость имеет два отделения, при этом первое отделение содержит гранулы, а второе отделение содержит флоккулирующую композицию, которая содержит акцептор.