DE2303364C3 - Sterilisiermittel für Wasser, insbesondere Trinkwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sterilisiermittel für Wasser, insbesondere Trinkwasser, aus einem Jodid und einem Jodat oder einem anderen Oxidationsmittel, sowie einer Säure.

Mittel zur Sterilisierung von Wasser für Trinkzwecke und andere Anwendungen, z.B. in Schwimmbecken, sind allgemein bekannt Ein Bedürfnis spezieller Art ergibt sich jedoch bei der Wasserversorgung, insbesondere der Trinkwasserversorgung, von Reisenden oder Expeiiitionsteilnehmern in technisch unerschlossenen Gebieten oder von Truppen bei militärischen Operationen oder in Not- und Katastrophenfällen, wenn die normalerweise vorgesehene Wasserversorgung unterbrochen ist und nur seuchenverdächtiges Wasser zur Verfügung steht und auch die Möglichkeit zum Abkochen und Destillieren der benötigten Mengen nicht besteht

Ein geeignetes Sterilisiermittel, das in derartigen Fällen dem zur Verfügung stehenden Wasser zugegeben werden kann, sollte physiologisch verträglich, von einfacher Anwendungsweise und, vorzugsweise in Tablettenform, zuverlässig dosierbar sein, so daß bei Gebrauch keine Untersuchung des Wassers auf Keimfreiheit erforderlich ist. Die Haltbarkeit des Mittels sollte innerhalb einer angemessenen Aufbewahrungsdauer gewährleistet sein, und es sollte nach Möglichkeit dem Wasser keinen unangenehmen Geschmack verleihen.

Unter den bekannten, für den beschriebenen Zweck mehr oder weniger gut geeigneten Sterilisiermitteln werden diejenigen bevorzugt, bei denen die sterilisierende Wirkung durch freies Jod erzeugt wird. Eine Übersicht zum Stand der Technik derartiger Mittel findet sich in »Industrial and Engineering Chemistry«, Band 45, Nr. 5, 1953, Seiten 1013-1015. Demgemäß bietet freies Jod in Konzentrationen von 8 ppm bei fast allen Wasserarten innerhalb von 10 Minuten Schutz gegen alle Krankheitserreger, wobei in den wenigen Ausnahmefällen eine Verdoppelung der Konzentration oder eine Verlängerung der Einwirkungsdauer wirksam ist. Elementares Jod hat jedoch den Nachteil, daß es sich nur langsam auflöst und nicht in Tablettenform einsetzen läßt.

Es wird in der genannten Literaturstelle von jodabgebenden, auch in Tablettenform anwendbaren Zusammensetzungen berichtet, die während des ersten Weltkriegs im Felde verwendet wurden und ein wasserlösliches Jodid sowie ein Oxidationsmittel enthielten, so daß sie in wäßrigen Lösungen Jod freisetzten.

Bei diesen Zusammensetzungen wird es als nachteilig bezeichnet, daß sie eine saure Lösung zur Reaktion des Jodids mit dem Jodat erfordern, und daß die Reaktion bei den zur Desinfizierung geeigneten Konzentrationen der verwendeten Wirkstoffe sehr langsam verläuft, und

hi somit eine genügend hohe Jodkonzentration in der Lösung nur nach unbestimmter längerer Zejt oder durch Verwendung einer größeren Menge des Präparats erreichbar ist Mittel dieser Art erscheinen somit unsicher in der Anwendung.

Ferner geht aus dieser Druckschrift hervor, daß Mischungen von Jodiden mit schneller reagierenden oxidierenden Mitteln gleichzeitig hochempfindlich gegen Feuchtigkeitseinwirkung sind, so daß das Jod vorzeitig freigesetzt wird und verdampft und ein weitgehend unwirksam gewordenes Präparat zurückbleibt

Wie weiter berichtet wird, haben spätere Untersuchungen gezeigt, daß Jod in Form von: wasserlöslichen Polyjodiden einsetzbar ist, die erst in sehr schwachen Lösungen in Jodide und Jod zerfallen. Während erst das Vorhandensein von großen Kationen diesen Verbindungen eine ausreichende Stabilität gewährleistet bewirkt dies gleichzeitg eine Verringerung der Löslichkeit Die hochstabilen quaternären Ammoniumpolyjodide sind

z. B. zu unlöslich, um zu den vorliegenden Zwecken verwendbar zu sein. Stabile und leichter lösliche Polyjodide sind jedoch diejenigen komplexer Kationen, bei denen die Kationen selbst in Lösung zerfallen. Brauchbare Verbindungen dieser Art sind z. B. Tetragly cinhydroperjodid und Kaliumtetraglycintrijodid, denen bei Zubereitung in Tablettenform das saure Natriumpyrophosphat zugegeben wird, um die Eigenschaften der Tabletten zu verbessern und den pH-Wert des zu behandelnden Wassers zu senken. Es wird angegebeben, daß sich eine Tablette mit 20 mg Tetraglycinhydroperjodid, 90 mg Dinatriumdihydrogenpyrophosphat und 5 mg Talk in weniger als 1 Minute bei Zimmertemperatur auflöst und unter Abgabe von 8 mg Jod 1 Liter pathogenfreies Wasser erzeugt

Aus dem Handbuch »Water Quality and Treatment«, 3. Auflage, McGraw-Hill-Book Company, 1971, Seiten 169-172 geht hervor, daß im Jahre 1950 vom US National Research Council für militärische Zwecke die Verwendung von Jodverbindungen zur Desinfektion von Trinkwasser empfohlen wurde und daraufhin die bis dahin verwendeten chlorhaltigen Tabletten durch Tetraglycinhydroperjodid enthaltenden Tabletten ersetzt wurden. Somit erscheint es, daß zu den angegebenen Zwecken bereits chemische Spezialpräparate eingesetzt werden müssen, die zu ihrer Herstellung einer aufwendigen organisch-chemischen Synthese bedürfen und somit nur von bestimmten Herstellern beziehbar sind. Im üblichen Fachhandel sind derartige Präparate kaum erhältlich

Mi und es ist fraglich, ob sie in einem unvorhergesehenen Notfall überhaupt oder in ausreichender Menge zur Verfügung stehen oder schnell genug beschafft werden könnten. Über größere Vorräte an diesen Mitteln dürfen allenfalls militärische Organisationen oder

6^r> größere Rettungsdienste verfügen, wobei die Beschaffung und Lagerhaltung, insbesondere aufgrund des Umstands, daß diese Präparate von nur begrenzter Haltbarkeit sind, kostenaufwendig sein dürfte.

Eine etwaige Weiterentwicklung und Verbesserung des über 60 Jahre alten Standes der Technik, nach dem ein einfaches Jodid, mit einem Jodat oder einem Oxidationsmittel vermischt, zur Sterilisation von Trinkwasser eingesetzt wird, erscheint im Lichte der Ausführungen in der Literatur als unzweckmäßig und wird in keiner Weise nahegelegt oder empfohlen.

Aus dem obengenannten Handbuch geht lediglich hervor, daß sich Jod zu Desinfektionszwecken auch in Form eines Natrium- oder Kaliumsalzes anwenden läßt, allerdings nur bei Wasser von Schwimmbädern. Hierbei wird das elementare Jod erst durch die Einwirkung von Oxidationsmitteln wie Chlor oder Hypochloriten freigegeben.

Die CH-PS 5 06 295 beschreibt auch keimtötende und desinfizierende jodhaltige Mittel, die jedoch besonders für die sanitäre Behandlung und das Desinfizieren von Vorrichtungen für die Nahrungsmittelindustrie geeignet sind, die an Ort upri Stelle gereinigt werden müssen. Diese zum Tranport weniger geeigneten flüssigen Mittel enthalen Jod in einer Kaliumjodidlösung gelöst. Im festen, d.h. wasserfreien, Zustand sind derartige, elementares Jod enthaltende Mittel kaum haltbar und nicht zur Verarbeitung in Tablettenform geeignet Es gibt auch keinen Hinweis darauf, daß sie in irgendeiner Weise zum Sterilisieren von Trinkwaser brauchbar sind.

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, ein zuverlässig dosierbares, auch in Tablettenform einsetzbares, ausreichend haltbares, rasch wirkendes Sterilisiermittel für Wasser, insbesondere Trinkwasser, zur Verwendung als Alternative zu bekannten Mitteln, insbesondere in Notfällen vor zusehe'-, das auf einfachem Wege aus leicht erhältlichen Ausgangsstoffen herstellbar ist

Die Aufgabe wird gelöst durch folgende Zusammensetzung:

Kaliumpermanganat Weinsäure, Zitronensäure und/oder Adipinsäure Natriumjodid und/oder Kaliumiodid Natriumjodat und/oder Kaliumjodat

ί bis 5 Gewichtsteile 10 bis 50 Gewichtsteile 10 bis 50 Gewichtsteile 10 bis 50 Gewichtsteile

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Sterilisiermittei Carboxymethylcellulose und Laktose als Tablettenzusätze.

Das erfindungsgemäße Sterilisiermittel enthält somit ein Jodid, ein Jodat, ein Oxydationsmittel und eine Säure. In überraschender Weise ergibt sich mit den genannten Wirkstoffen in den angegebenen Anteilen ein brauchbares Mittel, das auch in bevorzugter Weise zu einer kleinen Tablette verarbeitbar ist, mit der Wasser zum menschlichen Gebrauch sterilisiert werden kann.

Obwohl der Wirkungsmechanismus der Zusammensetzung nicht genau bekannt ist, wird die Sterilisierkraft dem freigesetzten Jod und dem Oxidationsmittel zugeschrieben, wobei das Jod den Hauptwirkstoff darstellt.

Zur praktischen Anwendung wird dem Wasser vorzugsweise eine ausreichende Menge der Zusammensetzung zugegeben, um einen Gehalt an freigesetztem Jod von etwa 8 ppm zu erzielen. Die dabei vorhandenen Mengen an Kaliumpermanganat sind völlig ungiftig (im nachfolgenden Beispiel 1 etwa 0,001 g/l).

Wird die Zusammensetzung zum Sterilisieren von Wasser für menschlichen Gebrauch verwendet, werden

ίο

vorzugsweise reine Wirkstoffe eingesetzt, weil andernfalls unerwünschte Nebenwirkungen auftreten können.

Die Zusammensetzung liegt vorzugsweise in Mischung mit Zerfallmitteln, wie Kunstharzen und/oder Carboxymethylcellulose, und einem Hilfsstoff, wie Laktose, in Tablettenform vor. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält eine Tablette mit angegebenen Wirkstoffen weniger als 10 Gewichtstc He, vorzugsweise weniger als 4 Gewichtsteile Feuchtigkeit und soviel Hilfsstoff und Zerfallmittel, daß sich ein Gesamttablettengewicht von 200 Teilen ergibt Der Hilfsstoff und das Zerfallmittel werden gemäß bekannten Kriterien ausgewählt, so daß sich die erwünschten physikalischen Eigenschaften ergeben.

Da Jod selbst bei gemäßigten Temperaturen flüchtig ist, empfiehlt es sich, wenn eine ausgedehnte Lagerung und/oder tropische Temperaturen in Betracht kommen, die relativen Mengen des Oxydationsmittels und der das Jod freilegenden Mittel derart zu wählen, daß ein durch einen Verlust an Jod bei der Lagerung bedingter Verlust an Sterilisierkraft teilweise durch das Oxydationsmittel kompensiert wird, das aufgrund seiner Oxydationseigenschaften auch eine Sterilisierwirkung besitzt

Wie aus dem nachfolgend angegebenen Beispiel 3 hervorgeht, ergibt sich kaum ein eindeutig feststellbarer Unterschied zwischen dg«; Wirkung des erfindungsgemäßen Sterilisiermittels und der des bisher bevorzugten bekannten Mittels Tetraglycinhydroperjodid, so daß durch die Erfindung ein dem bekannten Mittel zumindest gleichwertig wirkendes Mittel vorgesehen wird. Das erfindungsgemäße Mittel erbringt jedoch gegenüber den bekannten, vergleichbaren Mitteln den überraschenden Fortschritt, daß es auf sehr einfache Weise und mit relativ geringem Aufwand ohne Spezialkenntnisse durch Zusammenmischen leicht erhältlicher Ausgangsstoffe rasch herstellbar ist

Beispiel 1

Es wurden Tabletten aus gemäß der British Pharmacopoea reinen Stoffen, die vor dem Vermischen so fein zermahlen wurden, daß sie durch Sieböffnungen von ca. 400 μπι hindurchgingen, in folgender Zusammensetzung zubereitet:

Kaliumpermanganat Zitronensäure Kaliumiodid Natriumjodat Feuchtigkeit Hilfsstoff und Zerfallmittel

etwa 0,001 g etwa 0,02 g etwa 0,02 g etwa 0,01 g weniger als 0,01 g soviel, daß sich ein Gesamttablettengewicht von etwa 0,2 g ergab.

Die Sterilisierwirkung wurde folgendermaßen stimmt:

Eine Tablette wurde zu 1 Liter mäßig kontaminiertes Wasser gegeben, das fünf Minuten stehenblieb, dann geschüttelt und weitere 20 Minuten lang stehengelassen wurde. Unter Verwendung von Mehrfachprobierglä* sern oder des Membranfilter-Verfahrens wurde die Gesamtnährbodenauszählung durchgeführt und die Anzahl der koliformen Organismen bestimmt. Die Anzahl der festgestellten Kolonien wurde mit A bezeichnet.

Es wurde die Gesamtnährbodenauszählung durchgeführt und die Anzahl der koliformen Organismen bei unbehandeltem Wasser mittels des gleichen Verfahrens

bestimmt. Die Anzahl der erfaßten Kolonien wurde als

B bezeichnet Es gilt Sterilisierwirkung^;

χ 100%,

Die Ergebnisse dieser Bestimmung sind aus Tabelle ersichtlich.
Tabelle 1

Anzahl kolifcrmer Bakterien

Unbehandeltes Wasser > 11000 pro ml Behandeltes Wasser keine pro ml

Prozentuale Tötungskraft > 99,9 % (Koliforme Organismen)

Diese Tablette hatte eine Zerfallzeit von weniger als 5 Minuten, die gemäß dem folgenden Verfahren bestimmt wurde:

Die Temperatur von 1 Liter Wasser wurde auf 20°C±l° eingeregelt. Nach Zugabe einer Tablette wurde das Wasser kräftig geschüttelt. Dünn wurde mit der Zeitmessung begonnen. Nach fünf Minuten war die Tablette vollkommen zerfallen.

Beispiel 2

Es wurde ähnlich wie im Beispiel 1 eine Tablette hergestellt, wobei jedoch anstelle von Natriumjodat etwa 0,012 g Kaliumjodat verwendet wurde. Die Wirksamkeit dieser Tablette war gleich derjenigen gemäß Beispiel 1.

Beispiel 3

Es wurde eine Reihe von vergleichenden Untersuchungen der Wirksamkeit von Tabletten, die aus dem

ί erfindungsgemäßen Sterilisiermittel hergestellt worden waren und von üblichen, Tetraglycinhydroperjodid usd Dinatriumdihydrogenpyrophosphat enthaltenden Tabletten durchgeführt
Zu diesem Zweck wurden Kolibazillen enthaltende

ι ο Wasserproben, die natürlichen Wässern aus 16 verschiedenen Gebieten Australiens entnommen worden waren, mit beiden Sterilisiermitteln behandelt Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 dargestellt
Die Proben 1 bis 6 entstammten Gebieten in

π tropischen Gegenden (Queensland), während die Proben 7 bis 16 Gebieten in gemäßigteren Zonen (Tasmanien) entstammten.

Die Mittel wurden jeweils in der zur Erzeugung der notwendigen Menge Jod eingesetzt Was die Sterilisierwirkung betrifft so unterschieden sich die Mittel in kaum feststellbarem Ausmaß. Ευ wurde lediglich gefunden, daß sich die erfindungsgemäßen Tabletten sofort zersetzten und auflösten, während die Yergleichstabletten länger in Wasser geschüttelt werden mußten. Fehler ergab sich, daß das mit den erfindungsgemäßen Tabletten behandelte Wasser bereits nach 5 bis 10 Minuten brauchbar war und nach 20 Minuten völlige Sicherheit vor Krankheitserregern bot Bei den üblichen Tabletten beträgt die empfohlene Wartezeit 30 Minuten.

Tabelle 2	(a)	(b)	Sterilisier	(C)	Sterilisier
Wasser	Anzahl	Anzahl	wirkung	Anzahl	wirkung
probe	Bakterien	Bakterien	%	Bakterien	%
	pro ml	pro ml	>99,9	pro ml	>99,9
	860	keine	>99,9	keine	>99,9
1	>1000	keine	>99,9	keine	>99,9
2	4550	keine	>99,2	keine	>99.6
3	>1000	8	>99,7	4	>97,5
4	>1000	3	>99,9	25	>99,9
5	>1000	keine	99,6	keine	>99,9
6	168	1	>99,9	keine	>99,9
7	198	keine	>99,9	keine	>99,9
8	80	keine	>99,9	keine	>99,9
9	120	keine	>W,9	keine	>99,9
10	800	keine	>99,9	1	>98,6
11	227	keine	>99,9		>99,9
12	184	keine	>99,9	keine	>99,9
13	unzählig	keine	>99,9	keine	>99,9
14	unzählig	keine	>99,9	keine	>99,9
15	194	keine		keine
16

(a) Unbehandeltes Wasser.

(b) Mit Telraglycinhydroperiodidpräparat behandeltes Wasser.

(c) Mit erfindungsgemäßem Sterilisiermittel behandeltes Wasser.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   U Sterilisiermittel für Wasser, insbesondere Trinkwasser, aus einem Jodid und einem Jodat oder einem anderen Oxidationsmittel, sowie einer Säure, gekennzeichnet durch folgende Zusammensetzung:

   Kaliumpermanganat 1 —5 Gewichtsteile

   Weinsäure, Zitronensäure

   und/oder Adipinsäure 10—50 Gewichtsteile

   Natriumiodid und/oder

   Kaliumiodid 10—50 Gewichtsteile

   Natriumjodat und/oder

   Kaliumjodat 10 - 50 Gewichtsteile
2. 2. Sterilisiermittel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Carboxymethylcellulose und Laktose als Tablettenzusätze.