DE2355893B2

DE2355893B2 - Bakterieide Membran für Wasserreiniger

Info

Publication number: DE2355893B2
Application number: DE19732355893
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Kumano; Atsushi Nishino; Kazunori Sonetaka
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1972-11-09
Filing date: 1973-11-08
Publication date: 1979-03-01
Also published as: CA998893A; GB1449239A; FR2206111B1; DE2355893A1; DE2355893C3; FR2206111A1

Description

20

Die Erfindung bezieht sich auf eine baktericide Membran für Wasserreiniger nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Solche Wasserreiniger werden heutzutage in großem Umfang in Privathaushalten und Gewerbebetrieben für die Desinfektion sowie für die Geschmacks- und Geruchsverbesserung von Trinkwasser oder Brauchwasser eingesetzt. Bei den meisten dieser Wasserreiniger wird das im Trinkwasser enthaltene Chlor oder Bleichpulver durch ein Adsorbens, beispielsweise durch Aktivkohle, entfernt. Dementsprechend weist das behandelte Wasser dann keine « eiteren baktericiden Kräfte auf; dies führt oftmals zur Ausbreitung von Bakterien, z. B. von pathogenen .' iämmen und von Koliformen, im Vorratsbehälterabschnitt und in der Ausgangsleitung des Wasserreinigers, wenn nicht wirksame Gegenmaßnahmen durch baktericide Einrichtungen getroffen werden.

Bei den aus der DE-PS 4 22 903 bekannten mechanischen Filtern zur Reinigung von Flüssigkeiten wird ein Durchwachsen von Keimen durch die Schüttung aus beispielsweise Kieselgur, Ton, Kohle, Kies, Asbest od. dgl. dadurch verhindert, daß diese Schüttung mit edleren Metallen, wie z. B. Kupfer, Silber, Quecksilber, oder deren unlösliche Verbindungen, wie z. B. deren Oxyde oder Chloride, imprägniert ist. Da die Imprägnierung auf den genannten Filtermaterialien schlecht haftet, werden diese Imprägnierungsstoffe relativ schnell wieder ausgewaschen, so daß die Filter nach kurzer Zeit wieder verkeimt sind. Außerdem sind solche mechanischen Filter wegen ihres großen Volumenaufwands für Haushaltsgeräte nicht geeignet.

Aus der DE-PS 5 94 561 ist es bekannt, den aus einem elastischen Baumwollgewebe bestehenden Filterbeutel, der zur Aufnahme einer Aktivkohle-Filtermasse vorgesehen ist, durch Imprägnieren mit Silber, das in den Gewebefasern in feinverteilten und kolloidalem Zustand niedergeschlagen ist, vor der Zerstörung durch Mikroorganismen zu schützen. Als Filter zur Wasseraufbereitung bzw. -entkeimung wird hier die Aktivkohlepackung benutzt, die durch den Filterbeutel lediglich in kompakter Form zusammengehalten werden soll. Da hier die Silberteilchen in den Gewebezwischenräumen nur eingelagert sind, werden sie durch die Wasserströmung bei Benutzung des Filters relativ schnell wieder ausgeschwemmt, so daß das Gewebe sehr bald seinen

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f>^r> Schutz vor der Zerstörung durch Mikroorganismen verliert und verrottet, wodurch das Wasser erneut mit Keimen verseucht wird.

Aus der US-PS 33 27 859 ist es bekannt, den Filterbeutel, der ein Aktivkohlebett umgibt, aus einem in Wellenform angeordneten porösen Trägerkörper, beispielsweise aus kunstharzgetränktem Papier, Sintermaterialien, Kunststoff- oder Naturfasern in gewebtem oder unverwebtem Zustand, mit einer Beschichtung aus faserigem Material, wie z. B. Glas, Asbest, NaUr- oder Metallfasern, oder Fasern aus Kunststoffen, wie z. B. Polyvinylchlorid, Polyacrylnitril, Polyäthylen, Polypropylen, Polymeren der Terephthalsäure, Polyamid, Rayon eta, herzustellen und diese Beschichtung mit einer baktericiden Substanz, z. B. einem Silberhalogenid zu imprägnieren. Zwar könnten Rayon und einige andere Naturfasern, insbesondere Baumwollfasern, sehr gut mit Silberchlorid überzogen werden; doch sind diese Fasern als Materialien für die Verwendung in Wasserreinigern nicht geeignet, weil sie vor allem sehr leicht durch Schwämme und Bakterien angegriffen werden. Da diese Beschichtung außerdem nur auf der Außenseite des Filterelements aufgebracht ist und das Filterelement von der zu reinigenden Flüssigkeit von innen nach außen durchströmt wird, wird infolge der hohen Strömungsgeschwindigkeiten in den Zwischenräumen der faserigen Beschichtung aufgrund der schlechten Haftfestigkeit der angelagerten Silberchloridpartikel an den genannten Beschichtungsmaterialien der Überzug bzw. die Imprägnierung sehr schnell abgetragen und damit die baktericide Wirkung der Filtermembran aufgehoben.

Selbst wenn diese Beschichtung mit der Silberchloridimprägnierung auf der Innenseite des Filterbeutels aufgebracht wäre, würde keine Verbesserung erzielt. Es hat sich nämlich bei der gleichzeitigen Verwendung von Silberchlorid und Aktivkohle, die als Adsorbens für Verunreinigungen in dem Reiniger verwendet wird, herausgestellt, daß sich bei einer solchen Kombination der Wirkungsgrad des Wasserreinigers aus vielerlei Gründen verschlechtert, beispielsweise wird bei schlecht haftendem Silberchlorid wegen der großen Differenz in den spezifischen Gewichten zwischen Aktivkohle und Silberchlorid (die Werte liegen bei 0,2 bzw. 5,0) sich das Silberchlorid in den unteren Abschnitten des Reinigers absetzen, wodurch es unmöglich wird, Silberionen dem fließenden Wasser in bestimmten Anteilen zuzuführen, wodurch die Einhaltung einer verläßlichen baktericiden Kraft unmöglich gemacht wird. Df. außerdem die Aktivkohle die Chlorionen in dem zugeführten Wasser absorbiert, steigt die Chlorionenkonzentration in der Aktivkohleschicht und in deren Umgebung zunehmend an, wodurch der daraus resultierende gemeinsame loneneffekt die Auflösung von Silberchlorid stark inhibiert.

Aus dem DE-Gbm 18 82 ist es bekannt, keimdichte Anschwemmfilter unter Verwendung von Entk-imungs- und Entseuchungsmitteln, die auf der sogenannten oligodynamischen Metallwirkung beruhen, zu formieren.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine baktericide Membran mit einer verbesserten Haftfestigkeit des Silberchlorids auf den faserigen Beschichtungsmaterialien zu finden, wodurch sich eine längere Lebensdauer und zuverlässige Wirksamkeit der baktericiden Membran ergibt.

Diese Aufgabe wird gemäß Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst. Die im Rahmen der Erfindung

verwendeten acetalisierten Polyvinylalkoholfasern oder Mischungen davon mit Polyamidfasern, Polyesterfasern oder Polypropylenfasern zeichnen sich neben ihrer besonderen chemischen und physikalischen Stabilität sowie Resistenz gegenüber Schwämmen und Bakterien vor allem durch eine erheblich stärkere Affinität gegenüber Silberchlorid aus, was für die Dauerwirksamkeit und den Wirkungsgrad einer baktericiden Membran für Wasserreiniger von entscheidender Bedeutung ist. Außerdem weisen sie eine gute Benetzbarkeit gegenüber Silbersalzlösungen auf, was für das Herstellungsverfahren der baktericiden Membran zur Erzielung einer guten Haftfestigkeit von Wichtigkeit ist. Außerdem weist die erfindungsgemäße baktericide Membran eine große spezifische Oberfläche von Silberchlorid, einen geringen Widerstand gegenüber dem durchfließenden Wasser sowie eine angemessene Flexibilität auf. Sie ist in Wasserreinigern leicht zu installieren bzw. auszuwechseln. Die Membran wird üblicherweise in längeren Bahnen hergestellt und in Stücke von geeigneter Größe und Gestalt zerschnitten. Bei der erfindungsgemäßen baktericiden Membran soll die Dicke der nicht gewebten Tuchbah: 0,01 bis 5 mm betragen, wobei die Dicke der Beschichtung bzw. imprägnierten Auflage zwischen 0,4 und 50 μπι liegt.

Die baktericide Membran kann beispielsweise dadurch hergestellt werden, daß man das vorstehend genannte Bahnmaterial in eine wäßrige Lösung eines wasserlöslichen Silbersalzes eintaucht, wodurch die Bahn mit dem Silbersalz imprägniert und beschichtet wird, dann diese Bahn in eine wäßrige Lösung eines Chlorids eintaucht, um das Silbersalz in ein wenig oder beschränkt lösliches Silberchlorid umzuwandeln, anschließend die mit dem Silberchlorid beschichtete und imprägnierte Bahn mit Wasser wäscht und die gewaschene Bahn trocknet. Die Beschichtungen oder Auflagen von Silberchlorid können andererseits auch durch Eintauchen des Bahnmaterials in wäßrigen Ammoniak, der Silberchlorid als Amminkomplexsalz enthält, und anschließendes Trocknen hergestellt werden.

Die erfindungsgemäße baktericide Membran braucht aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften und ihrer Langlebigkeit und wegen der bereits eingangs erläuterten Schwierigkeiten bei gleichzeitigem Vorhandensein . von Aktivkohle nicht mehr in Verbindung mit Aktivkohle in Wasserreinigern eingesetzt zu werden, sondern kann für sich selbst als Grundlage für den baktericiden Bestandteil anstelle von Aktivkohle vorgesehen sein.

Die Erfindung soll nun nnhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer baktericiden Membran,

F i g. 2 in Draufsicht eine vergrößerte Darstellung der Membran gemäß F i g. I und

Fig.3 einen Querschnitt durch eine beschichtete Faser gemäß F i g. 2.

Gemäß F i g. 1 besteht die baktericide Membran 20 im wesentlichen aus einer Bahn 10, deren Oberflächen porös mit Silberchlorid 12 beschichtet sind. Die Unterlagebahn 10 soll porös sein, um den Wasserdurch-Nuß zu gestatten; üblicherweise soll sie auch flexibel sein. Außer Porosität und Flexibilität soll die Unterlagebahn 10 die Eigenschaften von Wasserunlöslichkeit und chemischer Stabilität aufweisen, da Silberchloride starke korrosive Eigenschaften aufweisen; ferner soll

das Material ausreichend hydrophil oder wassernetzbar sein, um die Imprägnierung mit wäßrigen Lösungen von Silbersalzen und Chloriden bei der Herstellung der Membran 20 zu ermöglichen.

Nicht gewebtes Tuch ist am besten geeignet, insbesondere wegen der guten Netzbarkeit und der Fähigkeit zum starken Zurückhalten des niedergeschlagenen Silberchlorids 12. Im Hinblick auf die chemische Stabilität und die physikalische Festigkeit der Bahn 10 sind als Materialien für das nicht gewebte Tuch Polyvinylalkoholfasern in teilweiser Acetalform und Mischungen dieser Fasern mit Polyamidfasern, Polyesterfasern oder Polypropylenfasern geeignet. Am meisten bevorzugt unter diesen Materialien ist teilweise acetalisierte Polyvinylalkoholfaser, die eine ausgezeichnete Netzbarkeit aufweist, d. h. nahezu gleich dem Rayon, und die eine hohe physikalische Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber der Einwirkung von Wärme, Säuren, Silbersalzen, Wasser und Pilzen im Vergleich mit Polyestern besitzt. Insbesondere ist ein ausreichend starkes Anhaften des Silberchlorids gewährleistet, wenn teilweise acetalisie,te Polyvinylalkoholfaser verwendet wird. Es ist auch eine der billigsten synthetischen Fasern. Die Mischung mit Polyamidfasern, Polyesterfasern oder Polypropylen fasern gibt ebenfalls eine nicht gewebte Tuchbahn der erwünschten Qualität.

Die Dicke der Unterlagebahn 10 wird unter Berücksichtigung der Art der Bahn und der vorgesehenen Anwendung bestimmt und liegt generell innerhalb eines Bereiches von etwa 0,01 bis 5 mm. Obwohl diese Tuchbahn in relativ großer Dicke angewendet werden kann, steigt der Durchflußwiderstand der Bahn 10 gegenüber dem durchfließenden Wasser merklich an, sobald die Dicke über 5 mm hinausgeht, so daß die Auflösungsmenge des niedergeschlagenen Silberchlorids 12 und die Diffusionswirksamkeit der Silberionen in das Wasser hinein abnehmen. Andererseits kann die Bahn 10, wenn sie dünner als 0,01 mm is·, nicht die notwendige physikalische Festigkeit haben, um den Wasserdruckveränderungen und verschiedenen Stoßen zu widerstehen, die während längeren Gebrauchs oder wiederholter Benutzung stattfinden. Die Breite und die Länge der Bahn 10 unterliegen kaum irgendwelchen Beschränkungen, da die baktericide Membran 20 in Stücke der gewünschten Größe geschnitten werden kann.

Hinsichtlich der Schichten aus Silberchlorid 12 ist zu berücksichtigen, daß die Dicke in Obereinstimmung mit der Auslegung der Wasserreiniger und des gesamten Oberflächenbereiches der baktericiden Membran, die in einem Wasserreinigtr zu installieren ist, bestimmt wird. Wenn die Beschichtungen 12 zu dünn sind, ist das niedergeschlagene Silberhalogenid erschöpft, bevor die Lebensdauer der anderen Teile des Reinigers, beispielsweise der Aktivkohle, zu Ende geht. Jedoch führen unangemessen dicke Beschichtungen zu emer Behinderung des Wasserflusses und zum Anstieg der Kosten. Die bevorzugte Dicke liegt im Bereich von 0,4 bis 50 μηι. Wie vorstehend ervähnt, sind die Beschichtungen aus Silberchlorid 12 so ausgebildet, daß sie porös sind; eine mikroskopische Betrachtung einer baktericiden Membran 20 aus einem nicht gewebten Tuch ver.-.nschaulicht, daß die Oberfläche jeder Faser 11 (dargestellt in F i g. 2) mit dem Silberchlorid 12 beschichtet ist (dargestellt in Fig.3).

Die baktericide Membran 20 kann bei den üblichen Wasserreinigern im wesentlichen aller TvDen ance-

bracht werden, wobei keine oder nur eine geringfügige Modifizierung erforderlich wäre; besondere Eignung zeigt sich für Wasserreiniger kleinen Maßstabs aufgrund der Möglichkeit einer leichten Installation. Bei Anbringung zwischen dem Absorptionselcment und dem Auslaß eines Wasserreinigers behält die baktericide Membran gemäß der Erfindung ihre ausgezeichnete baktericide Kraft im wesentlichen unverändert während der gesamten Lebensdauer ohne nachteilige Effekte auf die Qualität des behandelten Wassers bei.

Die Herstellung der baktericiden Membran soll nachstehend anhand einiger Beispiele näher veranschaulicht werden.

Beispiel I

Eine aufgewickelte Bahn von nicht gewebtem Tuch aus teilweise acetalisieiter Polyvinylalkoholfaser mit einer Dicke von 0,3 mm, einer Breite von 45 cm und

Würde uüTCn Ci CiFtCiTi GcWiCiIt Vom 7OgZ g

wäßrige Lösung von Silbernitrat bei Raumtemperatur gdeitet. Die Bahn wurde so bewegt, daß die Verweilzeit in der Lösung I Minute betrug. Dann wurde die mit Silbernifat beschichtete bzw. versehene Bahn bei 6(FC dadurch getrocknet, daß sie durch einen 15 m langen Heißlufttrockner innerhalb von 30 Minuten hindurchgeführt wurde. Obwohl das Trocknen kein wesentliches Erfordernis ist, führt man diese Stufe vorzugsweise doch durch, da die Entwässerung sowohl hinsichtlich der Erhöhung der Haftfestigkeit als auch hinsichtlich der Verbesserung der Nutzwirksamkeit der Silberverbindung von Einfluß ist. Danach wurde die getrocknete Bahn durch eine IO%ige wäßrige Lösung von Natriumchlorid bei Raumtemperatur geleitet, wobei die Eintauchzeit I Minute betrug. Anschließend wurde die mit Silberchlorid beschichtete Bahn mit fließendem Wasser gewaschen und bei 60° C getrocknet.

Die Menge an Silberchlorid, die in der erhaltenen baktericiden Membran enthalten war, lag im Bereich zwischen 1.20 und 1,25 g/1000 cm², wobei der Bereich die Gesamtheit der beiden Oberflächen der Bahn einschließt. Die mittlere Teilchengröße des anhaftenden Silberchlorids betrug 0.5 μιη.

Es wurde eine Untersuchung ausgeführt, um die Haftfestigkeit der Silberchloridniederschläge bei 3 Proben zu prüfen, die gleichartig gemäß dem vorstehenden Beispiel hergestellt waren, nämlich unter Anwendung von nicht gewebten Tuchen aus teilweise acetalisierter Polyvinylalkoholfaser, aus einer Polyesterfaser und aus Rayon. Test A wurde in einem Gefäß mit Hilfe eines Rührers 24 Stunden lang bewegt; Test B wurde in einer Vibrationssiebvorrichtung 24 Stunden lang zum Vibrieren gebracht. Die Ergebnisse sind in der -> nachstehenden Tabelle veranschaulicht, nämlich als Anteile des Abfallens von anhaftendem Silberchlorid, definiert durch die Formel

H„ - H₁

in "

wobei W_n und W₁ die Gewichte des ander Bahn vordem Test bzw. nach dem Test anhaftenden Silberchlorids darstellen.
Obwohl die Differenz im Material eine geringe

r. Variation in der Festigkeit verursacht, ist bei jedem dieser Werte eine ausreichende Festigkeit oder Dauerhaftigkeit hinsichtlich der Verwendung als baktericide Membran für Wasscrrciniger gegeben.

-"' Tabelle

Anteile des Abfallens von niedergeschlagenem AgCI

Test A
Test B

Teilweise
ucctiilisicrtc
I'olyvinylalkoholfaser

0,1-0,6%
0,3-0,9%

Polyester

Rayon

2,5-3,3%
4,5-6,8 V₀

0,2-0,6% 0,3-0,8%

Beispiel 2

Ein ähnliches nicht gewebtes Tuch als Bahn wie in Beispiel 1. mit der Ausnahme jedoch, daß das Tuch aus einer Mischung von teilweise acetalisierter Polyvinylalkoholfaser und Polyäthylenterephthalatfasern bestand, wurde verwendet. Die Bahn wurde durch eine Silberamminkomplexlösung geleitet, die durch Auflösen von 3 Gew.-% Silberchlorid in 4 Gew.-% wäßrigem Ammoniak hergestellt worden war. Das Eintauchen wurde bei etwa 0°C unter Atmosphärendruck ausgeführt, wobei die Bahn in der Lösung ! Minute lang gehalten wurde. Nach der Herausnahme wurde die Bahn luftgetrocknet, worauf eine Trocknung bei 60°C in einem Trockner folgte. Die erhaltende baktericide Membran wies Silberchloridbeschichtungen von etwa 1.2 g/1000 cm² auf.

Hierzu I Blnit Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bakterieide Membran für Wasserreiniger aus einem faserigen wasserunlöslichen porösen Bahn- ι material mit porösen Beschichtungen bzw. Auflagen von wenig oder beschränkt wasserlöslichem Silberchlorid, dadurch gekennzeichnet, daß das faserige Material aus einer ebenen, nicht gewebten Tuchbahn von teilweise acetalisierten in Polyvinylalkoholfasern oder Mischungen davon mit Polyamidfasern, Polyesterfasern oder Polypropylenfasern besteht.

Z Bakterieide Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der nicht gewebten r> Tuchbahn 0,01 bis 5 mm beträgt, wobei die Dicke der Beschichtung bzw. imprägnierten Auflage zwischen 0,4 bis 50 μπι liegt.