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Gebiet der Technik
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Die technische Lösung betrifft das Gebiet von Trinkwasserreinigung in Haushalten und Trinkwasseranreicherung mit physiologisch aktiven Substanzen, konkret ein Fortifikationsfilter für Trinkwasser.
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Stand der Technik
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Infolge der ständig wachsenden und intensiveren Existenz der chemischen Stoffe in allen Gebieten der menschlichen Aktivitäten, kommt es naturgemäß zur schrittweisen Abwertung der grundlegenden Komponenten unserer Umwelt. Eine der empfindlichsten und meist gefährdeten grundlegenden Komponenten ist Wasser, da ohne Existenz von Wasser kein Leben auf der Erde möglich wäre. Es ist eine ganze Reihe von Verfahren zur Wasserreinigung bekannt, um das Trinkwasser zu gewinnen. Weiter ist auch eine ganze Reihe von Trinkwasserfiltern zur Möglichkeiten einer noch größeren Anreicherung und Nachreinigung des Trinkwassers bekannt. Einige Wasserfilter aufbereiten in den grundlegenden Parametern (mechanische Verunreinigung, Wasserhärte, durchlaufende Chlorierung von Brunnen, Vorhandensein von Bakterien u. ä.) das gesamte ins Haus oder in die Wohnung zufließendes Wasser. Andere Wasserfilter sind im Gegenteil zielgerecht auf Reinigung des Trinkwassers der höchsten Qualität für das Trinken und Kochen spezialisiert, wie zum Beispiel Ionisatoren, Membranfilter oder Filterautomaten mit Kühlung und Heizung. Diese Filter können am Hauseingang oder direkt auf der Küchenzeilebatterie, beziehungsweise auch unter der Küchenzeile vorgesehen werden und dienen als Quelle für Qualitätstrinkwasser für den ganzen Haushalt.
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Bis jetzt werden normal Filtereinlagen zur Trinkwasseraufbereitung gemäss den Anforderungen des Gesetzes Nr. 258/2000 der Gesetzessammlung und MZ Nr. 409/2004 der Gesetzessammlung verwendet. Es handelt sich um einen kompakten Block von Aktivkohle mit Porengröße 0,3 nm, der aus der Mischung zum Beispiel von Aktivkohle CW-20 in einer Menge von 10 Gew% und TH-90G in einer Menge von 60 Gew% und von Bindemittel GUR 2122PE-UHMW auf Polyolefinbasis in einer Menge von 30 Gew% besteht. Die Aktivkohle weist aufgrund ihrer sehr feinen Struktur eine ausgezeichnete Fähigkeit auf, Moleküle der chemischen Wirkstoffe und Verbindungen von einer bestimmten Größe unwiderbringlich an sich zu binden. Für die Verwendung in der Praxis wird der Einsatz in eine geeignete Box eingelegt. Das Filter wird dann zwischen die Trinkwasserzuleitung und die Entnahmebatterie angeordnet. Die Filterfunktion beseitigt Ablagerungen, geruchs- und geschmacksaktive Wirkstoffe und Chlor aus dem gechlorten Wasser. Die Ausnutzung der Absorptionsfähigkeit der Aktivkohle ist eine bewährte Deodorant- und Dechlorierungstechnik, die in der Technologie der chemischen Wasseraufbereitung, in der Zuckerindustrie und zur Säfteentfärbung laufend angewandt wird. Zu diesem Zweck wurde schon eine Unzahl von Absorptionsfiltern auf der Basis von Aktivkohle konstruiert, es wurden verschiedene Modifizierungen der Form von Aktivkohle und ihrer Präparation durchgeführt. Der Nachteil von dieser Ausgestaltung besteht hauptsächlich darin, dass es während des Betriebs zu einer Erhöhung des hydraulischen Widerstands von Filterfüllstoff kommt, was den Vorgang der Beseitigung von unerwünschten Stoffen aus dem Trinkwasser kompliziert.
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Es sind auch Filter mit einer sogenannten Fortifikationsfunktion bekannt, das heißt Filter, die nicht nur zur Beseitigung von unerwünschten Stoffen aus Trinkwaser dienen, aber gleichzeitig auch dem Trinkwasser in einer gewissen Menge auch einen gesundheitsnützigen Stoff bieten, der aus dem Filter ins Wasser freigegeben wird. Zu diesen Zwecken sind auch zum Beispiel Ionenaustauschvorrichtungen mit poröser Struktur ausgenützt, in welchen im Wasser ein gezielter Ionenaustausch verläuft. So kommt es zu einer Trinkwasseranreicherung mit Magnesiumionen unter gleichzeitiger Beseitigung von Calciumsionen. Nachteile von diesen Ausgestaltungen liegen vor allem in hohen Beschaffungskosten der Ionenaustauschersysteme und in der Unrealisierbarkeit in Haushalten. Darüber hinaus kommt es zu einem kontinuierlichen und ungesteuerten Ionenaustausch im Wasser, was ein unnatürliches Gleichgewicht der im Trinkwasser vorhandenen Ionen zu Folge hat, das heißt es entsteht ein Überschuss von Magnesiumionen und ein Mangel an Calciumsionen. Eine hohe Konzentration im Filterdurchfluss bringt zusätzliche Probleme in der Nutzungsdauer des Filters und der Überschuss von Magnesium als Calcium-Antagonist kann gesundheitlich ungünstig wirken, zum Beispiel als erhöhtes Vorkommen von Durchfall.
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Der technischen Lösung liegt die Aufgabe zugrunde, die obigen Nachteile beseitigen und ein Fortifikationsfilter für Trinkwasser zu schaffen, das gleichzeitig unerwünschte geruchs- und geschmacksaktive Wirkstoffe aus dem Trinkwasser beseitigt und dabei das Trinkwasser mit physiologisch aktiven Substanzen anreichert, dessen Verwendung im Haushalt benutzerfreundlich und einfach wird, und welches fähig wäre, das natürliche Verhältnis von Calciums- und Magnesiumionen im Trinkwasser spontan zu steuern.
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Offenbarung der technischen Lösung
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Obige Nachteile werden mit einem Fortifikationsfilter für Trinkwasser gemäss dieser technischen Lösung beseitigt. Dieses Fortifikationsfilter für Trinkwasser wird von einem kompakten Monoblock eines Filtereinsatzes, der Aktivkohle, ein hochmolekulares Bindemittel und eine Anreicherungskomponente enthält, ausgebildet. Der Kerngedanke der technischen Lösung liegt darin, dass der Monoblock Aktivkohle TH 90G in einer Menge von 40 Gew% bis 75 Gew% der Fraktion bis 0,2 mm Größe, Bindemittel auf Polyethylenbasis in einer Menge von 20 Gew% bis 35 Gew % und Trinkwasseranreicherungskomponente mit schrittweiser Freigabe in das Trinkwasser auf Basis von Rohmagnesit (Magnesiumscarbonat) in einer Menge von 5 Gew% bis 20 Gew% der Fraktion bis 0,2 mm Größe enthält. Derart vorgeschlagener Aufbau des Filtereinsatzes erfüllt nicht nur die grundlegende Funktion eines klassischen Trinkwasserfilters, also die Beseitigung unerwünschten farbigen oder stinkenden Komponenten und des Chlors aus Trinkwasser, aber gleichzeitig erfüllt auch die Fortifikationsfunktion, das heißt eine Verbesserung des Nutzwertes des gefilterten Trinkwassers, indem eine kleine Menge der Anreicherungskomponente langsam ins Wasser freigegeben wird, in diesem Fall eine physiologisch bedeutende Substanz. Die Menge der Anreicherungskomponente im Filtereinsatz bringt mit sich eine relativ beständige und langsame Freisetzung dieser Komponente aus dem Filtereinsatz ins Trinkwasser.
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In einer bevorzugten Ausführung bildet die Anreicherungskomponente des Trinkwassers Rohmagnesit der Fraktion bis 1 mm Größe. Vorteile bei Ausnutzung der Magnesiumionen bestehen vor allem darin, dass eine genügende Menge von Magnesium in der Ernährung wichtig für richtige Muskel- und Nervenaktivität ist. Magnesium-Aufnahme bei der Mehrheit der Bevölkerung ist nicht ausreichend, sie bewegt sich zwischen 70 bis 90 % der empfohlenen Tagesdosis, bei schwangeren Frauen sogar nur um 50 %. Durch die Anordnung des Fortifikationsfilters gemäss dieser technischen Lösung kommt es zu Magnesium-Ergänzung in der Nahrungsaufnahme, was bei Mehrheit der Bevölkerung nötig ist und zusätzlich kommt es zu einer Verbesserung des Verhältnisses von Calcium- und Magnesiumionen im Trinkwasser. Falls ein sehr hartes Wasser konsumiert ist, aber mit einem Überschuss an Calcium, droht erhöhte Calciumablagerung in Weichgewebe, Magen, Lunge und Nieren, was ein großes Risiko für die menschliche Gesundheit bedeutet. Dank Anordnung des Fortifikationsfilters gemäss dieser technischen Lösung kommt es zu einer relativ ständigen und langsamen Konzentrationserhöhung von Magnesium im durchfließenden Trinkwasser. Gerade diese ständige und dabei kleine Erhöhung der Magnesiumionenkonzentration im fließenden Wasser stellt den Hauptvorteil dieser technischen Lösung dar, weil die hohen Magnesiumkonzentrationen beim Durchfluss würden ein großes Problem nicht nur aus dem Grund der Verwendbarkeit des Filters darstellen, aber ein größerer Überschuss an Magnesium als Calcium-Antagonist könnte gesundheitlich ungünstig wirken.
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Mangel an Magnesium im menschlichen Körper, der ca. 300 von verschiedenen Enzymen aktiviert, verursacht neuromuskuläre Hyperirritabilität, Angstzustände, Hysterie, erhöhte Blutfette, erhöhte Inzidenz von ischämischen Herzerkrankungen und Herzinfarkt, erhöhten Blutdruck, verursacht Schlafstörungen, erhöhte Mangel verursacht Krämpfe, wie sog. Tetanus Krampf-Syndrom und mitwirkt bei der Entwicklung von Anämie. Mangel an Magnesium im menschlichen Körper erhöht zusätzlich die Häufigkeit von Erkrankungen der Nieren, Lunge, Knochen und Diabetes. Im Gegensatz dazu unterdrückt genug Magnesium im menschlichen Körper schädliches überschüssiges Salz als Folge des übermäßigen Salzens von Würsten und anderen Lebensmittel, verbessert Arteriosklerose, Gedächtnis, Urteil und Denken, inhibiert die Bildung von Phosphat- und Oxalatharnsteinen, unterdrückt die Wirkung von Umweltschadstoffen, besonders von Schwermetallen, vor allem von Blei. Magnesium erhöht die Ausnutzung von Eiweißstoffen, es handelt sich um einen wichtigen Vasodilalator, der die Blutgefäße erweitert, den Zustand der Alzheimer-Krankheit verbessert und Cholesterinspiegel im Blut deutlich senkt. Das hat große Bedeutung bei der Verlangsamung des Alterungsprozesses als Folge der Arteriosklerose, die besonders bei der Konsumation von Lipoperoxiden beim Grillen, Braten und Rösten bei Temperaturen über 180 °C, Kaffee rösten usw.
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In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Fortifikationsfilter weiter Aktivkohle CW 20 in einer Menge im Bereich von bis 30 Gew%. Damit wird die Kompaktheit des Monoblocks von Fortifikationsfilter gewährleistet. Vorteile des Fortifikationsfilters für Trinkwasser gemäss dieser technischen Lösung bestehen insbesondere darin, dass gleichzeitig die unerwünschten Geruchs- und Farbstoffe aus Trinkwasser beseitigt und das Trinkwasser mit physiologisch aktiven gesundheitsfördernden Substanzen anreichert werden. Darüber hinaus ist die Verwendung des Fortifikationsfilters im Haushalt benutzerfreundlich.
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Ausführungsbeispiel der technischen Lösung
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Es versteht sich, dass die weiter beschriebenen und dargestellten konkreten Ausführungsbeispiele der technischen Lösung nur für Illustration vorgestellt sind, nicht als Beschränkung der technischen Lösung auf die angeführten Beispiele. Der Fachmann findet oder ist imstande mit Hilfe von Routineexperimenten eine größere oder geringere Anzahl von Äquivalenten zu spezifischen Ausführungen der hier beschriebenen technischen Lösungen gewährleisten. Auch diese Äquivalenten werden in die folgenden Schutzansprüche einbezogen.
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Das Fortifikationsfilter gemäss dieser technischen Lösung ist als kompakter Monoblock des Filtereinsatzes, der Aktivkohle, hochmolekulares Bindemittel auf Polyethylenbasis und Anreicherungskomponente für das Trinkwasser auf Basis von Rohmagnesit enthält. Aktivkohle wird in Form der Fraktion 0,1 mm, Polyethylen als Fraktion bis 0,2 mm und Rohmagnesit als Fraktion bis 1 mm verwendet. Diese Vormischung wird in eine Form platziert und dort anschließend überbackt. Beim Überbacken verschmilzt das Polyethylen, womit zwischen Aktivkohle- und Magnesitpartikeln eine Bindemittelkomponente entsteht und so der Filtereinsatz einstückig und kompakt wird. Ein Filtereinsatz, der auf diese Weise hergestellt wird, ist in der Lage 4,5 Liter/min durchzulassen.
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Beispiel 1
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Es wird Aktivkohle TH 90 G in einer Menge von 59 Gew%, weiter Aktivkohle CW 20 G in einer Menge von 7 Gew%, Bindemittel auf Polyethylenbasis in einer Menge von 27 Gew% und Anreicherungskomponente auf Basis von Rohmagnesit in einer Menge von 7 Gew% verwendet. Diese Mischung wird, wie oben erwähnt, anschließend als Fortifikationsfiltermonoblock aufarbeitet.
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Beispiel 2
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Es wird Aktivkohle TH 90 G in einer Menge von 75 Gew%, Bindemittel auf Polyethylenbasis in einer Menge von 20 Gew% und Anreicherungskomponente auf Basis von Rohmagnesit in einer Menge von 5 Gew% verwendet. Diese Mischung wird anschließend ebenfalls, wie oben erwähnt, als Fortifikationsfiltermonoblock aufarbeitet.
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In anderen Ausführungsbeispielen kann die Menge der einzelnen Komponenten auch anders sein. Aufgrund des Vorhandenseins des Rohmagnesits in dem Filtereinsatz, ist offensichtlich einer ziemlich stabilen und langsamen Anreicherung des durchfließenden Wassers mit Magnesium erzielt.
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Es ist möglich, das Fortifikationsfilter für Trinkwasser zur Trinkwasseraufbereitung aus verschiedenen Haushaltsquellen anzuwenden, in diesem Ausführungsbeispiel ist das Fortifikationsfilter auf eine Küchenbatterie angebracht und so wird gleichzeitig das Trinkwasser, welches sowohl zur Konsumation, als auch zum Kochen bestimmt ist, gefiltert und angereichert.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Es ist möglich, das Fortifikationsfilter für Trinkwasser gemäss dieser technischen Lösung für jede Trinkwasseraufbereitung von verschiedenen Haushaltsquellen verwenden, bei denen neben der Beseitigung von unerwünschten Stoffen aus Trinkwasser, wie zum Beispiel Stoffe die eine Verfärbung bewirken, Geruchsstoffe, Chlor, suspendierte und kolloidale Partikel, auch zugleich eine Anreicherung mit physiologisch aktiven Stoff, der für die menschliche Gesundheit vorteilhaft ist, erfordert wird.