DE2505597B2

DE2505597B2 - Verfahren zur Rückgewinnung der Sterilisierwirkung von silberhaltiger Aktivkohle

Info

Publication number: DE2505597B2
Application number: DE2505597A
Authority: DE
Inventors: Nobuo Takatsuki Osaka Mitsumori; Hideichi Kyoto Miyasako; Chikahiro Otsu Shiga Takeda
Original assignee: Nippon Shinyaku Co Ltd
Current assignee: Nippon Shinyaku Co Ltd
Priority date: 1974-03-19
Filing date: 1975-02-11
Publication date: 1980-01-31
Also published as: DE2505597A1; GB1488945A; DE2505597C3; JPS5328154B2; JPS50123593A

Description

Verschiedene Verfahren zur Imprägnierung der Oberfläche von Aktivkohle mit Silber sind bereits bekannt, beispielsweise aus der US-PS 32 94 572. Es ist auch bekannt, daß derartige silberhaltige Aktivkohle, die mit den bekannten Verfahren aufbereitet wurde, eine Katalysatorwirkung beispielsweise beim Adsorbieren und Beseitigen von Quecksilberdämpfen hat (US-PS 33 74 60B) und außerdem eine Sterilisierwirkung aufweist, wenn sie beispielsweise bei der Reinigung von Reiswein oder zur Verhinderung von Pflanzenkrankheiten und zur Reinigung von bakterienhaltigem Wasser verwendet wird.

Derartige mit Silber imprägnierte Aktivkohle kann in großem Umfang zur Sterilisierung und Reinigung von Flüssigkeiten verwendet werden, wobei die Sterilisierwirkung des Silbers und die Adsorptionswirkung der Aktivkohle ausgenutzt werden. Dennoch hat dies bis heute noch keine allgemeine Verwendung gefunden. Der Grund dafür ist, daß die Sterilisierwirkung nicht für einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden kann. Dies rührt daher, daß organische Substanzen sich auf der Oberfläche des Silbers ansammeln, mit dem die Aktivkohle imprägniert ist, wodurch sich das Sterilisiervermögen des Silbers stark herabsetzt Darüber hinaus adsorbiert die Aktivkohle selb** die verschiedensten organischen Substanzen, wodurch auch das Adsorptionsvermögen der Aktivkohle herabgesetzt wird, wenngleich dies auch langsamer vor sich geht als die Verringerung des Sterilisiervermögens des Silbers.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe diese Probleme beseitigt werden können, d.h. daß Sterilisiervermögen und das Adsorptionsvermögen ίοώ Silber und Aktivkohle einer silberimprägnierten Kohlenstoffschicht fOr längere Zeit aufrechterhalten werden können.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die silberversetzte Aktivkohle einer Behandlung mit Wasserdampf unterworfen wird.

Wie es bei ähnlichen Verfahren üblich ist, wird hierbei der Wasserdampf vorzugsweise in einer Richtung durch oder über die Aktivkohle geleitet, die der Strömungsrichtung des Mediums, die die Aktivkohle verunreinigt hat, entgegengerichtet ist.

Metallisches Silber dringt in Aktivkohle ein, wenn die Aktivkohle in eine wäßrige Silbersalzlösung getaucht wird. Beirpielsweise wird eine Silberimprägnierung mit 0,1 Gew.-% Silber wie sie vorzugsweise verwendet wird, in der Weise erzeugt, daß Aktivkohle in eine 5O0-ppm-Si|bernitrat|ösung hineingegeben wird. Es können aber auch Lösungen von Silbersalzen organischer Sturen, wie z.B. Silberlactat und Silberzitrat, verwendet werden. Die Aktivkohle verliert jedoch ihre Adsorptionseigenschaften, wenn sie mit zu viel Silber imprägniert ist Sie ist dann nicht mehr in der Lage, organische Substanzen zu Adsorbieren. Es ergibt sich jedoch keine Beeinträchtigung der Adsorptionseigenschaften, wenn der Anteil des Imprägniersilbers klein, d.h. unterhalb von l,0Gew,-% liegt, wie später noch gezeigt wird. Beispielsweise kann Aktivkohle mit 0,1 Gew.-% Imprägniersilber Wasser sterilisieren und s klären, das mehrere Tausend bis mehrere Zehntausend gewöhnliche Bakterien pro Milliliter enthält Außerdem ist die Silberionenkonzentration in klarem Wasser, wie es sich nach dem Vorbeiletten an dem silberhaltigen Kohlenstoff ergibt, etwa 0,005 ppm, gemessen durch

ίο atomare Absorptionsanalyse. Dieser Wert ist erheblich niedriger als der Grenzwert von 0,05 ppm, wie er z, B, von den amerikanischen Gesundheitsbehörden vorgegeben ist Wenn Gebrauchswasser über Aktivkohle geleitet wird, dann werden die darin enthaltenen

;5 Chlorspuren adsorbiert, so daß sich gewöhnliche, im Wasser enthaltende Bakterien fortpflanzen können. Wenn jedoch das Wasser durch silberhaltige Aktivkohle geleitet wird, dann können sich gewöhnliche Bakterien nicht fortpflanzen, da im Wasser eine, wenn auch minimale, Silbermenge vorhanden ist Wenn jedoch solche silberhaltige Aktivkohle fortwährend zur Sterilisierung und Klärung von Wasser usw. verwendet wird, dann nimmt die Sterilisierwirkung allmählich ab, da sich organische Substanzen und abgetötete Bakterien, die im Wasser enthalten sind, auf der Silberoberfläche niederschlagen. Von der Erfindung wurde völlig unerwartet gefunden, daß die Sterilisi^rwirkung wiedergewonnen und außerdem für einige Zeit aufrechterhalten werden kann, wenn Dampf, vorzugsweise Wasserdampf, durch die silberhaltige Aktivkohle geleitet wird, deren Sterilisie-wirkung nachgelassen hat Es wurde auch gefunden, daß die Sterilisierwirkung, die aus dem Silbergehalt in der Aktivkohle entspringt durch die Dampfwäsche nicht merklich verringert wird, da die bei der Dampfwäsche aus der Aktivkohle herausgewaschenen Silbermengen sehr klein sind, etwa in der Größenordnung von 0,001 ppm.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird Silber direkt in die Aktivkohle imprägniert ohne Verwendung eines Reduktionsmittels, indem cie Aktivkohle in eine Silbersalzlösung gegeben wird, wie z. B. in eine Silbernitratlösung oder in die Lösung eines organischen Silbersalzes. Es wurde außerdem gefunden, daß die Sterilisierwirkung des so behandelten Kohlenstoffs wiedergewonnen werden kann, wenn er mit Wasserdampf behandelt wird. Dies gilt besonders für Aktivkohle, bei der die Silberimprägnierung durch Reduzierung von Silbernitrat mit einem Reduktionsmittel, wie Gerbsäure, Formalin, Natriumthiocyanat usw.

so vorgenommen wurde.

Es wurde darüber hinaus gefunden, daß die Dampfwäsche nicht nur die Sterilisierwirkungen der silberimprägnierten Aktivkohle zurückbringt, sondern auch der Abnahme der Adsorptionseigenschaften der Aktivkohle selbst entgegenwirkt, wie später noch gezeigt wird.

Es ist bekannt, daß in Wasserreinigungsanlagen, in denen lediglich Aktivkohle verwendet wird, im Wasser enthaltene Bakterien sich mit der Zeit vermehren, so daß aus der Wasserleitung zwar gereinigtes Wasser ausläuft, in diesem aber über 100 Bakterien pro Milliliter enthalten sind, was vom gesundheitlichen Standpunkt her äußerst unerwünscht ist

Im Verlauf der Untersuchungen, die zu der vorliegen-

den Erfindung geführt haben, wurden Versuche mit den herkömmlichen Wassersterilisier- und Reinigungsanlagen unternommen, bei denen in der beschriebenen Weise Wasserdampf durch die Anlage geschickt wurde.

Die Verhältnisse waren jedoch insofern untragbar, als dies wenigstens einmal am Tag durchgeführt werden mußte. Ein ganz erheblicher Fortschritt und eine stark gesteigerte Wirkung ergab sich erst, als silberimprignierte Aktivkohle anstelle gewöhnlicher Aktivkohle als s Adsorptionsmittel in der Sterilisier- und Reinigungsanlage benutzt wurde. Hierdurch wurde die Sterilishrwirkung auf wenigstens 10 Tage verlängert, ohne daß dabei die Adsorptionswirkung der Aktivkohle herabgesetzt wurde. ι ο

Die Erfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf einige Versuchsberichte und Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen erliutert werden. Es wurden Bakterientests durchgeführt, bei denen die Maßstäbe angelegt wurden, die die Richtlinien der japanischen Wasserversorgungsunteruehmen vorschreiben. In den Zeichnungeil zeigt

Fig. 1 die Sättigungs-iGleichgewichts}-Adsorptionsmengen von reiner Aktivkohle und mit 0,1 Gew.-% Silber versetzter Aktivkohle;

F i g. 2 die Sättigungs-(GIeichgewichts)-Adsorptionsmengen von Kohle vor und nach dein Durchleiten von Wasser sowie nach der Dampfwäsche;

F i g. 3 die Zeitdauer, für die das Sterilisiervermögen aufrechterhalten bleibt sowie das Regenerationsvermögen von silberversetzter Aktivkohle;

Fig.4 das Regenerationsvermögen der Sterilisierwirkung bei Anwendung in einem Wasserfilter.

Versuch!

30

Unter Verwendung von 2-Hexenal als zu adsorbierendes Medium wurden Sättigungs-(Gleichgewichts)-Adsorptionen von konventioneller Aktivkohle und von mit 0,1 Gew.-% silberimprägnierter Aktivkohle erhalten. Die Ergebnisse sind in F i g. 1 dargestellt Man sieht aus ihr, daß fast kein Unterschied im Adsorptionsvermögen zwischen reiner Aktivkohle und silberimprägnierter Aktivkohle vorhanden isL

Versuch 2

40

Leitungswasser, aus dem Chlor usw. entfernt wurde, so daß sich gewöhnliche Bakterien so weit vermehren konnten, daß in 1 ml 30 000 Bakterien vorhanden waren, wurde in eine Röhre von 24 mm Durchmesser und 60 mm Höhe hineingegeben, die mit 20 g Aktivkohle gestopft war, die 0,1 Gew.-% Silber enthielt, und die zuvor mit einem Wasserdamptstrahl einer linearen Geschwindigkeit von 80 cm/min gewaschen worden war. Im ausfließenden Wasser wurden keine Bakterien gefunden. so

Versuch 3

Leitungswasser, das gewöhnliche Bakterien enthielt, wurde dem aus der Röhre nach Versuch 2 ausfließenden Wasser hinzugefügt in einer Menge, daß 5000 Bakterien ss in 1 ml vorhanden waren. Es wurde dann drei Stunden lang bei 30° C aufbewahrt und anschließend die Vermehrungsrate der Bakterien gemessen. Es wurde gefunden, daß alle Bakterien abgestorben waren.

Versuch 4 ^Μ

Die Verminderung in den Adsorptionsvermögen von Aktivkohlefüllungen, die nicht gewaschen oder mit Dampf gewaschen worden waren, wurden untersucht, indem Leitungswasser durch sie hindurchgeleitet wurde, es so daß die Verunreinigungen im Leitungswasser adsorbiert wurden. Die Gesamtmenge an Wasser wat 20 m³ und die Damp .Wäsche wurde alle 50 bis 1001 durchgeführt Der Unterschied im Adsorptkmsverroögen unter Verwendung von 2-Hexenal als zu adsorbierendes Medium wurde in der Weise festgestellt, da3 die Adsorptionskennlinien von Kohle, durch die kein Wasser geflossen ist. Kohle, durch die Wasser geflossen ist, und mit Dampf gewaschener Kohle gemessen wurden. Die Ergebnisse sind in F i g. 2 dargestellt.

Es wurde hierdurch gefunden, daß es möglich ist, die Verminderung im Adsorptionsvermögen von Aktivkohle zu unterbinden, wenn man eine Wasserdampf wäsche durchführt

Nachfolgend seien einige Beispiele erläutert Beispiel 1

5 g Aktivkohle mit einem Silberanteil von 0,1 Gew.-%, die zuvor einer Dampfwäsche unterzogen worden war, wurde in einen 50 ml-ErlenmeyerkoIben gebracht 25 ml Wasser, das zwischen 2000 und 10000 gewöhnliche Bakterien pro Milliliter enthielt, wurden hinzugegeben. Dann wurde der Kolben drei Stunden bei 30° C stehengelassen und danach <?:: Bakterienzunahme im Wasser untersucht Dann wards ms einem sterilen Raum gefiltert, die ausgefilterte silberhaltige Aktivkohle wurde getrocknet und heiß sterilisiert (45 Minuten, 180° C) und getrocknet Wasser, das gewöhnliche Bakterien (2000 bis 10 000 pro Milliliter) enthielt, wurde hinzugefügt und der ganze Vorgang wiederholt Es wurde hieraus gefunden, daß sich nach der zehnten Wiederholung die Bakterien zu vermehren beginnen. Silberversetzte Aktivkohle, die auf diese Weise ihre Aktivität verloren hatte, wurde mit Dampf gewaschen, wodurch die Sterilisierwirkung wiedergewonnen wurde. Es wurde keine Bakterienvermehrung mehr festgestellt, sogar nachdem zum 20. Mal Wasser hindurchgeleitet wurde (F i g. 3).

Beispiel 2

500 g Aktivkohle, die mit 0,1 Gew.-% Silber versetzt war, wurde in eine Sterilisier- und Reinigunrspatio.ie (9 cm Innendurchmesser, 15 cm Länge) eingefüllt und einer Wasserdampfwäsche unterzogen. Dann wurde I jitungswasser in einer Menge von 501/Mir.ute durch die Patrone geleitet und die silberversetzte Aktivkohle immer dann mit Wasserdampf gewaschen, wenn 5001 Wasser durch die Patrone geflossen waren. Der Silbergehalt im Wasser wurde nach einer Durchflußmenge von 50,500,1500,3000,6000 und 10 0001 Wasser gemessen. Es wurde jedoch festgestellt daß der Silbergehalt nach einer Durchflußmenge von 10 0001 Wasser zwischen 0,001 und 0,01 ppm lag, das war zugleich die gleiche Größenordnung wie auch zu Beginn der WasserdurchleUung. Außerdem wurde Wasser, das 5000 Bakterien/ml enthielt jeweils nach 5001 Durchfluflmenge durch die Filterpatrone geleitet und die Bakterienzahl am Auslaß gemessen, um festzustellen, wie lange das S'erilisiervermögen des Filters anhielt Dann wurde eine Dampfwäsche durchgeführt und nach dem Abkühlen wurde Wasser, das 5000 gewöhnliche Bakterien/ml enthielt dem Filter zugeführt und eine Bakterienzählut.4 am Auslaß vorgenommen. Die Bakterienzählung vor der Dampfwäsche brachte das Ergebnis 10, wurde nach der Dampfwäsche jedoch gleich 0. Die Verhältnisse änderten sich nicht, auch nachdem 100001 Wasser durch das Filter geflossen waren. Man sieht hieraus, daß das Filter für einen sehr langen Zeitraum verwendet werden kami, da seine Sterilisierwirkung durch Dampfwäsche wiedergewonnen werden kann (F i g. 4). Die Sättigungs^GleichgewichtsJ-Adsorptions-

menge vun 2-Hexenal nach einer Wasserdurchflußmenge von 100001 wurde unter Verwendung von silberversetzter Aktivkohle bestimmt. Es wurde festgestellt, daß der Unterschied im Adsorptionsvermögen Mein im Vergleich mit silberversetzter Aktivkohle war, durch die kein Wasser geleitet worden war.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

1
Patentanspruch:

Verfahren zum Rückgewinnen der Sterilisierwirkung von silberversetzter Aktivkohle, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle einer Behandlung mit Wasserdampf unterworfen wird.