DE3522713C2

DE3522713C2 - Konservierungsmittel fuer trinkwasser

Info

Publication number: DE3522713C2
Application number: DE3522713A
Authority: DE
Inventors: Nobuo Someya
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-10-15
Filing date: 1985-06-25
Publication date: 1993-11-04
Anticipated expiration: 2005-06-26
Also published as: JPS60147287A; NL194045B; GB2128600A; AU8949182A; SG33989G; GB2128600B; FR2585694B1; NL194045C; JPH045519B2; CN85105484A; DE3522713A1; NL8301563A; AU558560B2; US4463031A; FR2585694A1

Description

Die Efindung betrifft die Herstellung eines Konversvierungsmittels für Trinkwasser, insbesondere für Leitungswasser, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein solches Mittel hat bakteriostatische Wirkung, welches das Leitungswasser, in das es eingetaucht ist, leicht alkalisch macht, so daß aus normalem Leitungswasser ein mineralisiertes Wasser von hervorragender Qualität entsteht.

In den letzten Jahren wurden die Quellen der Wasserversorgungsunternehmen 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 einen 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.

Aus der JP 57-179 107 ist bekannt, daß ein mit Silber beschichteter (plattierter) Korallensand in Wasser eine sterilisierende Wirkung hat.

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 plattieren 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 Plattieren des Korallsandes vorzugsweise etwa 0,001 bis 5% des Gesamtgewichts des plattierten Korallsandes betragen sollte. Bei silberplattiertem 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 silberplattierter 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 silberplattierte 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 silberplattierten 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 + 2 CaCO₃ ----- 2 Ca²⁺ + 2 HCO₃ ^- + 2 Cl^- + 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 silberplattierten Korallsand gelöst werden, so daß aus dem Leitungswasser ein wohlschmeckendes mineralisiertes Wasser entsteht.

Wenn der silberplattierte 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 silberplattierte Korallsand gemäß der Erfindung eingetaucht ist, sind außerdem keine Säureradikale feststellbar. Der silberplattierte 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 silberplattierte 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.

Tabelle I

Im folgenden sei ein Verfahren zur Zubereitung eines Konservierungsmittels gemäß der Erfindung erläutert.

Aus der GB-A-2128600 ist ein Verfahren zum Herstellen eines Trinkwasser-Konservierungsmittels mit Silber-plattiertem Korallensand bekannt, daß wie folgt abläuft:

Schritt 1

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.

Schritt 2

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.

Schritt 3

Nach dem Waschen in Wasser wird der aktivierte Korallsand folgendermaßen mit Silber plattiert:

Zunächst wird der Korallsand in wäßrige Silberammoniaklösung eingetaucht, die man dadurch erhält, daß man Silbernitrat mit Ammoniakwasser unter einem reduzierten Druck von -20 mm Hg bis -50 mm Hg mischt und die Temperatur 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 Silberplattierung beendet ist.

Schritt 4

Nach der Silberplattierung 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.

Schritt 5

Der silberplattierte Korallsand wird gründlich mit Wasser gewaschen. Die Waschdauer beträgt vorzugsweise wenigstens 24 Stunden.

Schritt 6:

Schließlich wird der gewaschene silberplattierte Korallsand in einen Trockenraum gebracht, in dem er während etwa 4 Stunden bei einer Temperatur von etwa 50°C bis 80°C getrocknet wird.

Der durch den vorangehend beschriebenen Prozeß gewonnene silberplattierte Korallsand enthält 0,001 bis 5 Gewichtsprozent Silber.

Der Korallsand läßt sich nach diesem Verfahren leicht mit einer gewünschten Menge Silber plattieren. Jedoch können sich während des Plattiervorgangs (Schritt 3) Salpetersäureionen (NO₃) anlagern, die dazu führen, daß bei der Prüfung des nach diesem Verfahren mit Silber plattierten Korallsands die (NO₃)-Menge den gesetzlichen Standard für Trinkwasser überschreitet.

Aufgabe der Erfindung ist dementsprechend, das bekannte Verfahren so abzuändern, daß der plattierte Korallensand keine NO₃-Ionen enthält.

Diese Aufgabe wird mit dem im Patentanspruch 1 angegebenen Verfahren gelöst. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in dem Unteranspruch angegeben.

Gemäß der Erfindung wird das Silber auf dem vorbehandelten Korallensand mit einem Sputter- oder Kathodenzerstäubungsverfahren aufgebracht. Dabei wird das auf der Kathode einer entsprechenden Anlage angeordnete Silber auf die poröse Oberfläche des auf der Anode angeordneten Korallensands zerstäubt. Das Zerstäuben kann auf herkömmliche Art und Weise erfolgen. Das Aufsputtern des Silbers ersetzt also den oben beschriebenen Verfahrensschritt 3.

Vorzugsweise wird das Zerstäuben mit einer Abscheiderate von 4 nm pro Minute in Argongas bei 0,133 Pa während einer Stunde mittels eines Niedrigtemperatur-Plasmaverfahrens durchgeführt.

Dieses 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 Sputterverfahrens 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 U/min gedreht. Die Kammer wurde evakuiert und mit Argongas bei 0,133 Pa gefüllt. Unter Anwendung des Niedrigtemperatur-Plasmaverfahrens wurde der Korallsand während einer Stunde dem Sputtervorgang unterworfen und so mit einer Abscheiderate von 4 nm/min silberplattiert.

Der sich ergebende silberplattierte Korallsand enthielt ein Gewichtsprozent Silber. Etwa 150 g silberplattierter 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.

Tabelle II

Man ließ den Zylinder mit dem silberplattierten Korallsand dann zwei Tage stehen, ohne daß Leitungswasser hindurchlief. Dann ließ man erneut Leitungswasser hindurchlaufen. Das von dem silberplattierten 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 silberplattierten 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 silberplattierten 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

1. Verfahren zur Herstellung eines Konservierungsmittels für Trinkwasser, bei dem Korallensand gemahlen wird, der gemahlene Korallensand durch Erhitzen in einer inerten Atmosphäre auf einer Temperatur zwischen 200°C und 400°C aktiviert und anschließend mit 0,001-5 Gew.-% Silber überzogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Silber durch ein Kathodenzerstäubungsverfahren auf dem Sand abgeschieden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubung des Silbers in Argon bei einem Druck von 0,133 Pa und mit einer Abscheiderate von 4 nm pro Minute durchgeführt wird.