DE3522713A1 - Konservierungsmittel fuer trinkwasser - Google Patents
Konservierungsmittel fuer trinkwasserInfo
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Description
Die Efindung betrifft ein Konservierungsmittel für Trinkwasser,
insbesondere für Leitungswasser, mit bakteriostatischer
Wirkung, welches das Leitungswasser, in das es eingetaucht
ist, leicht alkalisch macht, so daß aus normalem
Leitungswasser mineralisiertes Wasser von hervorragender
Qualität entsteht.
In den letzten Jahren wurden die Quellen der Wasserversorgungsunternahmen
durch verschiedenartige Chemikalien, Bakterien
und andere Mikroorganismen und dergleichen kontaminiert.
Um eine solche Kontamination zu verhindern, werden
große Mengen von Chlor bei der Wasseraufbereitung verwendet.
Chlor hat jedoch starken Geruch und kann mit in Spuren
vorhandenen Mikroorganismen reagieren, so daß Substanzen
entstehen, die nicht unbedenklich sind. Außerdem wird
der Geschmack des Trinkwassers beeinträchtigt. Daher wird
aktivierte Holzkohle eingesetzt, um dem Wasser Chlorreste
und die genannten Substanzen zu entziehen und ihm einen
guten Geschmack zu verleihen. Durch aktivierte Holzkohle
entchlortes Leitungswasser besitzt jedoch keine Sterilisationskraft
mehr, so daß es - soweit es in dem Filter verbleibt
- fault, da Bakterien sich in dem Wasser abrupt vermehren,
wobei ihnen die in der aktivierten Holzkohle angelagerten
Spuren organischer Stoffe als Nahrungsquelle dienen.
Die Erfindung ist auf ein neuartiges Konservierungsmittel für
Trinkwasser gerichtet, das aus sandigem Korallenstein
besteht, der mit etwa 0,001 bis 5 Gewichtsprozent Silber
platiert ist.
Der sandige Korallenstein oder Korallsand wird von der
Silberplatierung zur Aktivierung vorzugsweise in einem
inerten Gas, z.B. Neon oder Stickstoff, erhitzt.
Die Platierung mit Silber erfolgt vorzugsweise durch ein Sputterverfahren.
Es wurden verschiedene Experimente durchgeführt, bei denen
herausgefunden wurde, daß Koralle, d.h. sandiger Korallenstein
oder Korallsand (im folgenden wird durchgehend die
Bezeichnung "Korallsand" verwendet) ein extrem wirksames
Wasser-Konservierungsmittel ist, das als Substitut
für aktivierte Holzkohle dienen kann.
Die Erfindung verwendet Korallsand, der durch Zermahlen
von Korallit zubereitet wird und etwa 96 Gewichtsprozent
Kalziumkarbonat als Hauptbestandteil, Kalziumphosphat als
sekundären Bestandteil und Spuren von Schwermetallen als
Spurenkomponenten enthält.
Der Korallsand wird zur Aktivierung in einer inerten
Atmosphäre erhitzt und enthält dabei eine große Anzahl von
Poren mit sehr kleinem Durchmesser. Die Poren verleihen dem
Korallsand eine extrem große Oberfläche ähnlich der von
aktivierter Holzkohle. Deshalb läßt Korallsand mit solchen
Poren sich besser mit Silber platieren als andere
Materialien. Mikroskopische Beobachtungen haben ergeben, daß
die Poren sich in dem Korallsand von einer Seite bis
zur anderen Seite erstrecken wie Durchgänge in einer Lotuswurzel.
Dies hat zur Folge, daß Korallsand eine große
Oberfläche und große Wasserdurchlässigkeit besitzt.
Das Konservierungsmittel gemäß der Erfindung enthält solchen
Korallsand als ein wesentliches Merkmal.
Durch verschiedene Untersuchungen wurde herausgefunden, daß
die Silbermenge für das Platieren des Korallsandes vorzugsweise
etwa 0,001 bis 5% des Gesamtgewichts des platierten
Korallsandes betragen sollte. Bei silberplatiertem
Korallsand mit weniger als 0,001 Gewichtsprozent Silber
ist der Sterilisiereffekt unzureichend, während ein
Silberanteil von mehr als 5% die Sterilisierungswirkung
nicht weiter erhöht und deshalb unökonomisch ist.
Wenn silberplatierter Korallsand mit einem im Bereich von etwa
0,001 bis etwa 5% liegenden Silberanteil in Wasser eingegeben
wird, löst sich etwas von dem Silber in dem Wasser,
wobei die Silberkonzentration in Wasser etwa 20 bis 50 ppb
beträgt. Experimente haben jedoch ergeben, daß diese Konzentration
50 ppb nicht übersteigt. Es wurde ebenfalls durch
Experimente bestätigt, daß solche Spuren von Silberionen
für den Menschen unbedenklich sind.
Der silberplatierte Korallsand, der als Hauptbestandteil
Kalziumkarbonat enthält, reagiert in der in der folgenden
Formel wiedergegebenen Weise chemisch mit den Chlorresten
in dem Leitungswasser, wobei das Kalziumkarbonat des silberplatierten
Korallsandes Säureradikale (H3O⁺) neutralisiert,
die in dem Leitungswasser bei der Sterilisation
mit Chlor gelöst werden, so daß Kohlenwasserstoffionen (HCO3 -)
und Chlorionen (Cl-) in dem Leitungswasser erzeugt werden.
Cl2 + H2O + 2CACO3 ----- 2CA2⁺ + 2HCO3 - + 2Cl- + O
Auf diese Weise wird Leitungswasser, das aufgrund seines
Chlorgehaltes sauer ist, neutralisiert und deodoriert,
so daß es schwach alkalisch ist. Es wird außerdem
durch freiwerdenden Sauerstoff (Ca2+) und andere Ionen, wie
Magnesium- und Kaliumionen sterilisiert, die aus dem
silberplatierten Korallsand gelöst werden, so daß aus dem
Leitungswasser ein wohlschmeckendes mineralisiertes Wasser entsteht.
Wenn der silberplatierte Korallsand in Wasser gebracht ist,
behält er seine sterilisierte Wirkung für lange Zeit,
z.B. über sechs Monate oder länger, bei. In dem Wasser,
in das der silberplatierte Korallsand gemäß der Erfindung
eingetaucht ist, sind außerdem keine Säureradikale feststellbar.
Der silberplatierte Korallsand behält sein hervorragendes
Sterilisierungsvermögen selbst dann ohne Beeinträchtigung
der Wasserqualität bei, wenn das Wasser, in das
er eingetaucht ist, über eine lange Zeitspanne gelagert
wird. So wurde z.B. Wasser, in dem sich der silberplatierte
Korallsand befand, über einen Zeitraum von einem Jahr gelagert
und dann die Wasserqualität in Bezug auf den Wasserstandard
des japanischen Wassergesetzes geprüft. Die Ergebnisse
sind in der folgenden Tabelle I wiedergegeben.
Im folgenden sei ein Verfahren zur Zubereitung eines Konservierungsmittels
gemäß der Erfindung erläutert.
Das Verfahren umfaßt die folgenden Schritte.
Korallsand wird zermahlen (Feinheit 20 bis 80, vorzugsweise
40 mesh) und durch Waschen mit Wasser im wesentlichen dechloriert.
Korallsand wird dann während 2 bis 4 Stunden in
einem inerten Gas, z.B. Argon oder Stickstoff unter reduziertem
Druck von -20 bis -50 Hg auf eine Temperatur zwischen
200° und 400°, vorzugsweise 350° erhitzt.
Dadurch werden Restchlorionen aus dem Korallsand entfernt, und dieser
wird aktiviert.
Nach Beendigung von Schritt 1 wird der aktivierte Korallsand
unter fließendem Wasser gewaschen, um ihn von Salpetersäureradikalen
zu befreien. Dieser Waschvorgang muß 24
Stunden dauern, da ein zu kurzes Waschen von beispielsweise
nur 3 Stunden nicht ausreicht, um die Salpetersäureradikale
nahezu vollständig zu entfernen. Ein kurzes Waschen kann
also dazu führen, daß eine beträchtliche Konzentration von
Salpetersäureradikalen ermittelt wird, die nicht dem gesetzlichen
Wasserstandard entspricht.
Nach dem Waschen in Wasser wird der aktivierte Korallsand
folgendermaßen mit Silber platiert:
Zunächst wird der Korallsand in wässrige Silberammoniaklösung
eingetaucht, die man dadurch erhält, daß man Silbernitrat
mit Amoniakwasser unter einem reduzierten Druck von
-20 mm Hg bis -50 mm Hg und mischt und die Temperaturen der
Lösung während einer Stunde bei etwa 20°C bis 40°C
gehalten wird.
Danach werden der Lösung Spuren eines reduzierenden Wirkstoffs,
z.B. Glukose, Rochellesalz oder Formaldehyd zugesetzt.
Nach dem Zusetzen des reduzierenden Wirkstoffs läßt man den
eingetauchten Korallsand während 10 bis 20 Stunden bei Raumtemperatur
stehen. Während dieser Zeit wird die Oberfläche
des Korallsands schwarz, was ein Zeichen dafür ist, daß
sich auf ihm metallisches Silber bildet und die Silberplatierung beendet ist.
Nach der Silberplatierung wird der Korallsand bei einer
zwischen etwa 200°C und 400°C liegenden Temperatur
unter einem reduzierten Druck von etwa -20 Hg bis -50 Hg
gebrannt, um ihn durch Verdunsten des in ihm enthaltenen
Wassers zu trocknen.
Der silberplatierte Korallsand wird gründlich mit Wasser
gewaschen. Die Waschdauer beträgt vorzugsweise wenigstens
24 Stunden.
Schließlich wird der gewaschene silberplatierte Korallsand
in einen Trockenraum gebracht, in dem er während etwa 4
Stunden bei einer Temperatur von etwa 50C bis 80°C
getrocknet wird.
Der durch den vorangehend beschriebenen Prozeß gewonnene
silberplatierte Korallsand enthält 0,001 bis 5 Gewichtsprozent
Silber.
Der Korallsand läßt sich nach diesem Verfahren leicht mit
einer gewünschten Menge Silber platieren. Während des Platiervorganges
(Schritt 3) können sich jedoch Salpetersäureionen
(NO3) anlagern, die dazu führen, daß bei der Prüfung
des nach diesem Verfahren mit Silber platierten Korallsands
die (NO3)-Menge den gesetzlichen Standard für
Trinkwasser überschreitet.
Um dies zu vermeiden, beinhaltet das beschriebene Verfahren den
Behandlungsschritt, in dem Salpetersäureradikale nach
dem Platiervorgang entfernt werden. Dieser zusätzliche
Schritt kann jedoch dazu führen, daß das Platieren mit Silber
(Schritt 3) komplizierter wird und zu seiner Ausführung
mehr Zeit beansprucht wird.
Um den Silberplatiervorgang zu vereinfachen, kann statt des oben
beschriebenen Silberplatierverfahren (Schritt 3) ein
Sputterverfahren angewendet werden. Bei einem solchen Sputter-
oder Kathodenzerstäubungsverfahren wird das auf der
Kathode einer entsprechenden Anlage angeordnete Silber auf
die poröse Oberfläche des auf der Anode angeordneten
Korallsands zerstäubt. Das Zerstäuben kann auf herkömmliche
Art und Weise erfolgen.
Das Zerstäuben kann z.B. mit einer Adsorptionsrate von
40A° pro Minute in Argongas mit 10-3 Torr während
einer Stunde mittels eines Niedrigtemperatur-Plasmaverfahrens
durchgeführt werden.
Diese Verfahren benötigt keinen anschließenden Wasch- und
Reduziervorgang, die sich an den oben beschriebenen Schritt
3 notwendig anfügen müssen. In dem nach diesem Verfahren
hergestellten Konservierungsmittel befinden sich keine Salpetersäureionen.
Durch die Anwendung eines Sputterverfahren
können daher die Herstellkosten gesenkt und eine hervorragende
Konservierungswirkung erzielt werden.
Im folgenden sei die Erfindung an einem Beispiel erläutert:
Ein Kilogramm Korallsandkörner, die zu einer Feinheit von
20 bis 80 mesh zermahlen wurden, wurden in einer zylindrischen
Zerstäubungskammer einer Kathodenzerstäubungsanlage
angeordnet. Die Kammer besaß einen Innendurchmesser von 20 cm
und eine Höhe von 60 cm Die Kammer wurde während einer
Stunde mit 10 RpM gedreht. Die Kammer wurde evakuiert
und mit Argongas mit 10-3 Torr gefüllt. Unter Anwendung des
Niedrigtemperatur-Plasmaverfahrens wurde der Korallsand
während einer Stunde dem Sputtervorgang unterworfen und so
mit einer Adsorptionsrate von 400A°/min silberplatiert.
Der sich ergebende silberplatierte Korallsand enthielt ein
Gewichtsprozent Silber. Etwa 150 g silberplatierter Korallsand
wurde in einem Zylinder mit 4,5 cm Innendurchmesser
und 90 cm Länge plaziert, durch den Leitungswasser mit einer
Durchflußrate von 2 l/min geführt wurde. Die Qualität
des hindurchgelaufenen Wassers ist aus Tabelle II erkennbar.
Man ließ den Zylinder mit dem silberplatierten Korallsand dann
zwei Tage stehen, ohne daß Leitungswasser hindurchlief.
Dann ließ man erneut Leitungswasser hindurchlaufen.
Das von dem silberplatierten Korallsand behandelte Wasser
wurde geprüft, wobei sich herausstellte, daß es keine Bakterien
enthielt und sein Silbergehalt weniger als 50 ppb betrug.
Das Konservierungsmittel oder der Korallsand gemäß der Erfindung
bietet folgende Vorteile:
- 1. Kalziumkarbonat als Hauptbestandteil des silberplatierten Korallsands neutralisiert den in dem Leitungswasser enthaltenen Restchlor und deodoriert somit das Wasser.
- 2. Durch das Kalziumkarbonat wird der pH-Wert des Leitungswassers leicht alkalisch, was für Trinkwasser wünschenswert ist.
- 3. Das in Wasser lösliche Silber hat bakteriostatische Wirkung und verhindert ein Faulen des Wassers, so daß es sich über lange Zeiträume lagern läßt.
- 4. Kalziumkarbonat als Hauptbestandteil und die anderen in Spuren vorhandenen Bestandteile des silberplatierten Korallsands sind in dem Leitungswasser löslich und mineralisieren es, so daß es zu einer wirksamen Quelle zum Einbringen wesentlicher Elemente in den menschlichen Körper wird.
- 5. Der Korallsand, der als Träger für das Silber dient, ist ein poröses Material mit einer großen Oberfläche zur Adsorption von Schwermetallen usw., so daß das Leitungswasser eine Filterung und Reinigung erfährt.
Claims (3)
1. Konservierungsmittel für Trinkwasser, dadurch gekennzeichnet,
daß es aus Korallsand besteht, der mit etwa 0,001
bis 5 Gewichtsprozent
Silber plattiert ist.
2. Konservierungsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Korallsand nach dem Platieren mit Silber
in einem inerten Gas aktiviert wird.
3. Konservierungsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Korallsand mit Hilfe eines Zerstäubungsverfahrens
platiert ist.
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