NL192029C - Bacteriostatisch filtermedium. - Google Patents

Description

1 192029

Bacteriostatisch intermedium

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een bacteriostatisch filtermedium voor gebruik in waterfilters van het type met vooraf op te bouwen filterlaag dat: 5 a) een adsorptiemiddelbestanddeel dat gebaseerd is op geactiveerde poederkool en b) een inert, met zilver beladen, fijnverdeeld, in water onoplosbaar, niet-toxisch, bevochtigbaar materiaal omvat.

Dergelijke filtermedia zijn bekend uit het Britse octrooischrift 1.063.669, dat betrekking heeft op een draagbaar met de hand te bedienen waterfilter, dat een microporeus filterelement en een afzonderlijk bed 10 adsorptiemiddei omvat. Het filterelement bestaat bijvoorbeeld uit tenminste een deel vezelmateriaal op drie delen fijnverdeeld niet-vezelmateriaai. Om te voorkomen dat bacteriën zich in het filter verzamelen en vermenigvuldigen en daardoor de bacterieconcentratie in de uitkomende vloeistof te hoog wordt kan in het filterelement een bactericide zoals een zilverzout worden opgenomen. Als voorbeeld van het fijnverdeelde niet vezelmateriaal noemt dit octrooischrift metallisch zilver, maar het is duidelijk dat dit aanwezig is naast 15 het zilverzout dat als fungicide fungeert.

Het is echter niet mogelijk een zilverzout als bactericide in een filtermedium te gebruiken als moet worden voldaan aan de eisen van het Amerikaanse Environmental Protection Agency en dergelijke instanties in andere landen, omdat zelfs ’’onoplosbare” zilverzouten als zilverbromide leiden tot een onaanvaardbaar hoge concentratie aan opgelost zilver. Er is nu gevonden dat door uitsluitend metallisch 20 zilver te gebruiken dat is aangebracht op een drager en deze met zilver beladen drager innig met geactiveerde poederkool te mengen, enerzijds voldaan wordt aan de strengste eisen ten aanzien van de maximale oplosbaarheid en anderzijds de zeer lage oplosbaarheid van het zilver gecompenseerd wordt doordat de tijd dat het te filteren water met het zilver in contact komt, verlengd wordt.

Derhalve heeft een filtermedium als in de aanhef omschreven als kenmerk dat bestanddeel b) geïmpreg-25 neerd is met 1-5 gew.% elementair zilver en dat bestanddeel b) innig en uniform verdeeld is door het adsorptiemiddelbestanddeel in een antibacteriostatisch werkzame hoeveelheid van 1-10 gew.% gebaseerd op het droge gewicht van het filtermedium, met dien verstande dat geen zilverzouten in het filtermedium worden opgenomen.

Het inerte, fijnverdeelde materiaal van bestanddeel b) van het filtermedium volgens de uitvinding zal in 30 het algemeen cellulosepoeder zijn, en dan bij voorkeur van ten minste voedingskwaliteit, maar liever van analytische kwaliteit. In het algemeen zal men een bevochtigbaar soort cellulose gebruiken waarvan de afzonderlijke vezels 10 tot 1000 pm lang en 2 tot 25 pm in doorsnede zijn. De schijnbare dichtheid hiervan is minder dan 0,3 g/ml volgens de suspensiefiltratiemethode en minder dan 0,4 g/ml bij droog storten. Het materiaal wordt met zilver geïmpregneerd door een oplosbaar zilverzout zoals zilvemitraat in aanwezigheid 35 van dit materiaal te reduceren, in een zodanige hoeveelheid dat dit laatste 1 tot 5 % (betrokken op droge stof) en bij voorkeur 2 tot 4 % (bijvoorbeeld 3 %) zilver bevat.

Dit met zilver behandelde cellulose wordt gecombineerd met geactiveerde poederkool dat geschikt is voor de opbouw van een filteriaag, waarbij men genoeg zilvermateriaal neemt om een uit het mengsel te maken filter gedurende zijn hele levensduur een bacteriostatisch effect te verlenen maar waarbij tijdens 40 gebruik niet meer dan 0,05 dpm zilver aan het water afgegeven wordt. In het algemeen houdt dit in dat het poederkool met 1 tot 10 gew.% met zilver behandeld cellulose gemengd wordt.

Dit filtermedium wordt dan ingebouwd in een filtreerinrichting van wat voor afmeting dan ook. Zo’n portie verbeterd bacteriostatisch filtermedium volgens de uitvinding kan vooral goed toegepast worden in een snel verwisselbare filtreerpatroon, zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.055.503. Met zo’n 45 filtermedium zal het filter voldoen aan de regels FR 41:152, blz. 32778-82 (van 5 augustus 1976) van het Amerikaanse milieubeschermingsbureau (EPA), doordat het er uit stromende water maar weinig bacteriën bevat en doordat het zilvergehalte daarvan beneden 0,05 dpm ligt, in het algemeen tussen 0,015 en 0,035 dpm.

Het zilver bevattende materiaal kan ieder inert, onoplosbaar, niet-toxisch, vooraf op te bouwen materiaal 50 zijn dat zilver kan absorberen, en dat de omstandigheden van het filtreren door een filter, met vooraf op te bouwen filterlaag hydraulisch kan weerstaan. Het zilver wordt geadsorbeerd, niet gebonden, aan het inerte materiaal, en dus is de chemische aard daarvan niet zo belangrijk, als het de hierboven genoemde eigenschappen maar heeft. Hoewel aan cellulose de voorkeur gegeven wordt, en in het bijzonder aan verhakte katoenvezels, zijn houtvezels ook bruikbaar. Andere bruikbare materialen zijn synthetische en 55 natuurlijke deeltjesvormige en vezelige materialen (met de hieronder te noemen afmetingen), zoals rayon, polyolefinen (polyetheen, polypropeen), diatomeeënaarde, kiezelzuur, polystyreen, polyesterharsen, polyvinylchloride, polyvinylalkohol, e.d. In de nu volgende beschrijving wordt steeds over ’’cellulose” 192029 2 gesproken, maar dat is alleen gemakshalve, in plaats daarvan kan men zich ook andere materialen denken.

De uitvinding wordt nu nader toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden, die de uitvinding niet beperken. Meer in het bijzonder kan het beschreven filtermedium in alle mogelijke filters met andere vormen 5 en andere afmetingen toegepast worden.

Specificaties van het te gebruiken uitgangsmateriaal

Het te gebruiken inerte materiaal (bijvoorbeeld cellulose) moet de volgende specificaties hebben: het moet tenminste van voedingskwaliteit en bij vooikeur van analytische kwaliteit zijn. Het moet gemakkelijk en direct 10 bevochtigbaar zijn, wat men als volgt kan bepalen: als men een beetje van het droge materiaal op een wateroppervlak laat vallen moet het zich noch over dit oppervlak uitspreiden noch een klont vormen; in plaats daarvan moet het direct water opnemen en beginnen te zinken. Ook moet het inerte materiaal zich bij suspensie in water gemakkelijk daarin dispergeren. Bij de zo juist genoemde proef moet het inerte materiaal dat begint te zinken niet bij elkaar blijven, zoals een prop watten, maar uiteenvallen tot kleine deeltjes Indien 15 het inerte materiaal in samengeperste vorm geleverd wordt moet een klein monster hiervan in een mortier tot een poeder vermalen worden voordat men bovengenoemde proef uitvoert.

Bij het dispergeren van het inerte materiaal in water moet er een homogene suspensie ontstaan, zonder knopen, klonten, ballen e.d. Bij microscopisch onderzoek mogen er in de suspensie geen aggregaten van meer dan 10 afzonderlijke deeltjes gevonden worden, en ook geen aggregaten die groter dan 500 pm zijn. 20 De deeltjesgrootte van het poedervormige materiaal moet tussen 2 en 100 pm liggen, bij voorkeur tussen 5 en 20 pm. Als het een vezelig materiaal is moeten de afzonderlijke vezels 10 tot 1000 pm lang zijn, gemiddeld tussen 100 en 500 pm. De doorsnede van de vezels moet tussen 2 en 25 pm liggen, en het gemiddelde daarvan tussen 5 en 10 pm. Verder moet het stortgewicht minder dan 0,40 g/ml (droge beproeving) of minder dan 0,30 g/ml (bepaald aan een suspensie in water) bedragen.

25

Bereiden van het bacteriostatische materiaal

Het poedervormige of vezelige materiaal dat aan de bovengenoemde eisen voldoet wordt in gedestilleerd water gesuspendeerd. Dan wordt een hoeveelheid zuiver zilvemitraat, of een ander oplosbaar zilver-zout, genoeg om het poedervormige of vezelige materiaal 1 tot 5 % (bij voorkeur 2 tot 4 %) zilver te verschaffen, 30 onder roeren, als waterige oplossing toegevoegd. Dan wordt het geheel chemisch gereduceerd door een reductiemiddel toe te voegen, bijvoorbeeld een sulfiet, hydrazine, formaldehyd of iets dergelijks. Daardoor slaat zilver als element op het poedervormige of vezelige materiaal neer. Nadat de reactie voltooid is wordt het met zilver geïmpregneerde materiaal grondig met gedestilleerd water uitgewassen en gedroogd. Bijvoorbeeld werd in een 200 liter ketel 120 liter gedestilleerd water gebracht. Hierin werd onder roeren 35 11,25 kg cellulosepoeder gesuspendeerd. In een afzonderlijk vat werd in ongeveer 10 liter water 750 g zilvemitraat opgelost, en dit werd onder roeren aan de eerder aangemaakte suspensie toegevoegd. In nog een ander vat werden in 20 liter water 1930 g natriumsulfiet, 300 g NaOH en 950 ml formaldehyd opgelost. Deze reducerende oplossing werd vervolgens langzaam onder roeren aan de suspensie toegevoegd. Na nog 10-15 minuten roeren werd de roerder afgezet en liet men de suspensie bezinken. De bovenstaande 40 vloeistof werd afgeheveld en weggedaan. De dikke suspensie werd door filteren volledig ontwaterd. Vervolgens werd het behandelde cellulose opnieuw in 120 liter gedestilleerd water gesuspendeerd en 10 minuten geroerd; nadat men had laten bezinken werd de bovenstaande vloeistof weer afgeheveld en werd de rest weer gefiltreerd. Deze cyclus van suspenderen, roeren, bezinken, afhevelen en filtreren werd nog acht keer uitgevoerd, waardoor het cellulose grondig uitgewassen werd. Ten slotte werd het met zilver 45 geïmpregneerde cellulose in een oven bij 100°C gedroogd en gezeefd totdat men een vlokkig materiaal gekregen had. Deze portie bacteriostaticum was voldoende voor ongeveer 1000 snel verwisselbare filterpatronen van het type met vooraf op te bouwen filterlaag, zoals Model QC 4 van de firma Everpure, Ine. te Westmont, Illinois.

50 Bereiding van het filtermedium

Het aldus met zilver behandelde cellulose of ander materiaal wordt dan grondig gemengd met fijn poedervormige geactiveerde kool. In het algemeen heeft deze poederkool deeltjes tussen 75 pm en 150 pm (dus eerder poederkool dan korrelkool). Deze poederkool kan nog andere inerte stoffen bevatten, zoals de gebruikelijke filtreerhulpmiddelen (bijvoorbeeld diatomeeënaarde, kiezelzuur, aluminiumoxyde, e.d.).

55 Uitvinder dezes heeft met voordeel geactiveerde poederkool gebruikt die onder de naam ’’Micropure” door Everpure te Westmond, Illinois in de handel gebracht wordt.

3 192029

Beproeving

Dit gebeurde volgens de EPA-proeven (van het Amerikaanse bureau voor Milieubescherming) FR 41:152. Tijdens de gehele levensduur van alle filters bevatte het eluaat minder dan 0,05 dpm zilver. In het algemeen lag dit tussen 0,015 en 0,035 dpm, met 0,018 dpm als representatieve waarde. Het uitkomende water kan 5 beschreven worden als schoon, helder en smaakloos. Stof en troebelheid werden altijd verwijderd, slechte smaakjes en geurtjes weggenomen, en bacteriën daarin werden tegengehouden; vermenigvuldiging van de bacteriën binnen het filter tijdens perioden van stilstand werd voorkomen. Het drukverval over het filter is altijd voortreffelijk, en het filter slaat door toenemende dichtheid niet dicht. Er treedt geen tunnelvorming op en ook geen wegspoeling van het filtermateriaal. De verlaagde bacterietellingen in het water nadat het filter 10 enige tijd niet gebruikt werd laat steeds zien dat het met zilver behandelde cellulose binnen de poederkool een doeltreffende bron van langzaam afgegeven zilver is dat overal terecht komt zodat bacteriegroei in en op het filtermedium voorkomen wordt.

Vergelijkende proeven 15 Een directe impregnering van actieve poeder met zilver werd beproefd, maar dat materiaal bleek ongeschikt te zijn voor gebruik in filters van het type met vooraf op te bouwen filterlaag.

Geactiveerde poederkool werd met zilver geïmpregneerd door chemische reductie van een zilver-zout in oplossing in aanwezigheid van die poederkool. Dit materiaal werd beproefd in een doorzichtig filter van precies dezelfde vorm als bij de hierboven genoemde proeven gebruikt. Uit de met zilver behandelde 20 poederkool kon geen behoorlijke waterige suspensie aangemaakt worden, en de opgebouwde filterkoek was te slecht om genoegen mee te nemen. De filterkoek was ongelijk met op verschillende plaatsen zichtbare hiaten. Naar schatting was slechts 60 % van het filteroppervlak in feite met de kool bedekt.

Vervolgens werd geprobeerd de met zilver behandelde geactiveerde poederkool eerst te bevochtigen. Hieruit kon wel een behoorlijke suspensie gemaakt worden, maar deze gaf nog steeds geen goede 25 filterkoek; hij werd niet gelijkmatig afgezet en sloeg meteen op de bodem van het vat neer toen de waterstroom afgezet werd. Dit betekent een ernstig nadeel doordat een hieruit op te bouwen filter onvoldoende levensduur zal hebben ten gevolge van het snelle verstoppen daarvan. Bovendien houdt dit in dat men iedere keer nadat de waterstroom af- en dan weer aangezet wordt het filter opnieuw met zorg opgebouwd moet worden, anders krijgt men gapingen.

30 Bij verder beproeven werd gevonden dat de behandeling van de poederkool met zilver leidde tot een verhoging van de dichtheid met 18 %. Hoewel uitvinder dezes niet gebonden wil worden door enige theorie wordt geloofd dat dit wel de voornaamste factor zal zijn die tot het verhoogde drukverval over de filteikoek leidt. Daarbij komt nog de slechte bevochtigbaarheid die de zilverbehandeling blijkbaar veroorzaakt.

De conclusie luidt dat de behandeling van al de poederkool of een belangrijk deel daarvan tot een 35 volkomen onaanvaardbaar filtermedium leidt, ook al heeft het bacteriostatische eigenschappen. Doordat er geen behoorlijk filter uit opgebouwd kon worden was een volledige vergelijkende proef tegen filtermedia volgens de uitvinding (combinatie van poederkool met zilver op cellulose) niet mogelijk. Wel bleek water dat met de verzilverde poederkool in aanraking geweest was gemiddeld 0,054 dpm zilver te bevatten (met veel variatie) wat boven de 0,050 dpm volgens de EPA-normen ligt.

40

Vergelijkende proeven met een niet-bacteriostatisch filtermedium

Hard water uit een diepe put in Northbrook, Illinois, werd gedemineraliseerd door behandeling met een dubbelbed-ionenwisselaar, gevolgd door passage door één enkel bed ionenwisselaar (voor een afmaken en het beheersen van de pH). Dit sterk gezuiverde water werd gemengd met kraanwater door een gedeelte 45 van de aanvoer door een kortsluitleiding langs de ionenwisselaars te leiden, zodat het in totaal 20-40 dpm aan opgeloste vaste stof bevatte (bepaald met een geleidbaarheidmeter die tijdens de gehele proef de waterkwaliteit continu mat). Tenslotte liet men het water door een kolom "gewone” korrelvormige geactiveerde kool (zonder bacteriostaticum) lopen, welke diende als broedplaats van bacteriën die van nature in leidingwater voorkomen. Het hele systeem werd tijdens de proef onder een overdruk van 1,4-2,8 bar 50 gehouden. Alle leidingen e.d. waren van messing en/of van kunsthars, en uit de proeven bleek dat het water geen meetbare hoeveelheid opgelost koper bevatte.

Om het water opzettelijk met bacteriën te besmetten werd Pseudomonas fluorescens (stam ATCC 13525) gekweekt op agar-buizen met trypton-glucose-extract, en vervolgens bij kamertemperatuur in Difco m-TGE-bouillon. Per 4 liter steriel tapwater, dat versterkt werd met 30 ml van deze bouillon, werd 1 ml van 55 een dergelijke 24-uur cultuur gebruikt. Na 24 uur incubatie werd een afgemeten hoeveelheid van deze secundaire kweek aan een tweede portie van 4 liter steriel kraanwater toegevoegd, en deze verdunde culture werd direct in het proefsysteem geleid via een doseerpomp die erop ingesteld was iedere 15 192029 4 minuten twee stoten van 200 ml/min. te geven voordat een beginmonster ’’aangevoerd water” getrokken werd. Het besmette water ging door een mengvat voordat het in een module kwam met daarop aansluitend 6 te beproeven filters. Hier bevond zich het monsterpunt voor ’’aangevoerd water". Vooraf was bepaald hoe men het debiet van de voedingspomp en de verdunning moest instellen om een wenselijke bacterie-5 concentratie in het water te krijgen.

Alle monsters werden opgevangen in 500 ml Erienmeyers die van te voren droog gesteriliseerd waren (langer dan 12 uur op een temperatuur boven 200°C). De monsterpunten van messing waren voor het trekken van de monsters grondig van buitenaf geflambeerd. Elk monster van ongeveer 450 ml werd grondig geschud voordat er in duplo 100 ml porties van uitgegoten werden in steriele monsterflessen en in 10 polyetheen flessen (voor de zilverbepaling). Vlak voor het trekken der monsters was in elke bacteriologische monsterfles 1 ml neutraliserende oplossing gebracht (thioglycolaat-thiosulfaat-oplossing van Chambers), en de monsterflessen voor de zilverbepaling waren vooraf behandeld met de vereiste hoeveelheid geconcentreerd salpeterzuur. Alle bepalingen werden binnen 30 minuten na het trekken van het monster begonnen.

Uit de proef- en de vergelijkingseenheden werden gelijktijdig even grote monsters getrokken om eventuele 15 variaties in de bacteriologische kwaliteit van het inkomende water op te vangen.

Elk monster werd in duplo op bacteriën onderzocht volgens de methoden en met de materialen voorgeschreven in FR 41:152 (Federal Register, Vol. 41, No. 152). De aangezuurde monsters werden op zilver onderzocht volgens het voorschrift in ’’Methods for Chemical Analysis of Water and Wastes” (1971) van het Amerikaanse Bureau voor Milieubescherming, waarbij het zilver eerst tienvoudig geconcentreerd 20 wordt voordat men de eigenlijke bepaling door atoomabsorptie-spectrometrie uitvoert. Natuurlijk werden blanco’s en standaard-oplossingen op eenzelfde wijze door de gehele bepaling meegevoerd; daarbij bleek een terugvondst van beter dan 90 %, en de standaarddeviatie bleek in de buurt van 0,030 dpm ongeveer 0,005 dpm te bedragen.

25 TABEL A

Proefomstandigheden

Werkschema Filter- Tijd Cumu- Influent** Effluent 30 eenheid* in latieve-

uren doorloop Debiet Temp. pH Debiet Temp. pH

(liter) l/min. °C l/min. °C

±1 ±1 35 Bij het begin S-1 0 3 16,5 6,9 3 16,5 6,9 S-2 S-3 8.15 C-1 C-2 40 C-3 TT 11

Na 25% van S-1 1500 de levens- S-2 duur S-3 16.30 45 C-1 C-2 C-3 'r

Na 8 uur S-1 16.30 50 stilstand S-2 S-3 C-1 " C-2 12.30 C-3 55 - 5 192029 TABEL A (vervolg)

Proefomstandigheden 5 Werkschema Filter- Tijd Cumu- Influent** Effluent 1 eenheid1 in latieve-

uren doorloop Debiet Temp. pH Debiet Temp. pH (liter) l/min. °C l/min. °C

±1 ±1 10 -

Na 50% van S-1 3500 3 22 6,9 3 22 6,9 de levens- S-2 duur S-3 11.00 C-1 15 C-2 C-3 T T T "

Na 75% van S-1 4500 de levens- S-2 20 duur S-3 16.30 .C-1 C-2 C-3 'r 25 Na 9 uur S-1 16.30

stilstand S-2 I

S-3 I

C-1 ▼ C-2 1.40 30 C-3

Na 95% van S-1 5700 3 22 7,3 3 22 7,3 de levens- S-2 duur S-3 8.30 35 C-1 C-2 C-3 T t T T " S-1, S-2 en S-3 zijn proeffliters, C-1, C-2 en C-3 zijn blanco filters.

40 ** Totaal aan base 10 mg/l (als CAC03).

Totale hardheid 25 mg/l (als CAC03).

Totaal aan opgeloste stof 25 mg/l.

192029 6

TABEL B

Bacteriologische en chemische proefuitkomsten 5 Werkschema Filter- Micro-organismen/ml Zilver (dpm) eenheid -

Influent Effluent Influent Effluent

Begin S-1 0 2 <0,005* <0,005* 10 S-2 0 0,008 S-3 3 <0,005 C-1 1 C-2 1 C-3 T 30 1' 15 -

Na 50% van S-1 1 1 <0,005 de levens- S-2 1 <0,005 duur S-3 1 <0,005 C-1 1 20 C-2 7 C-3 T 2

Toevoeging van S-1 650 kunstmatig be- S-2 25 smet water S-3 C-1 C-2 C-3 " 30 Bij 24 uur S-1 775 2 0,006 stilstand S-2 0 0,008

Na 50% van S-3 1 0,007 de levens- C-1 31 duur C-2 85 35 C-3 1,250

Na 95% van de S-1 2 3 0,014 levensduur S-2 1 0,013 S-3 1 0,011 40 C-1 2 C-2 1 C-3 0

Toevoeging van S-1 5.400 45 kunstmatig be- S-2 smet water S-3 C-1 C-2 C-3 ’f 50 -

Bij 24 uur S-1 33.000 315 0,011 stilstand S-2 625 0,011

Na 95% van S-1 715 0,010 de levens- C-1 3.250 55 duur C-2 1.150 C-3 1.450 * 0,005 dpm is de ondergrens van aantoonbaarheid.

7 192029

De algemene lage uitkomsten van de bacterietellingen zijn opmerkelijk. De broedplaats met geactiveerde kool was speciaal in het systeem opgenomen om van nature voorkomende bacteriën de kans te geven, 5 maar om een of andere reden had die niet veel effect. Van het demineraliserende systeem van ionenwisselaars mag men verwachten dat het de bacteriën in de hoofdstroom doodt door de hierbij optredende hoge en lage pH-waarden, maar het schijnt dat de kortsluitleiding onvoldoende bacteriën leverde. Maar tegen het einde van de proef bereikten de bacterietellingen betrekkelijk hoge waarden, waaiuit de afwezigheid van giftige of remmende omstandigheden van het systeem blijkt.

10 De doeltreffendheid van de met zilver behandelde filters volgens deze uitvinding (S-1, S-2 en S-3) kan men zien door de bacterietellingen van tabel B met elkaar te vergelijken. Bij het begin en in twee andere gevallen waren de bacterietellingen zo laag dat een statistische bewerking van de uitkomsten zinloos zou zijn. Van belang is dat in deze gevallen de monsters tijdens een continue doorstroming getrokken werden.

Er zijn twee mogelijke oorzaken voor de lage gehalte aan bacteriën. De ene is dat, zolang geen kunstma-15 tige besmetting toegepast werd, in feite weinig bacteriën in het hele systeem aanwezig waren. De andere, belangrijker, is dat het voorfilter uitzonderlijk fijn uitgevallen was waardoor vele bacteriën al mechanisch verwijderd werden en ook zonder bacteriostataat bij continue toepassing lage bacterietellingen gevonden werden. Tijdens langdurige perioden van stilstand konden in het filter gevangen bacteriën zich voortplanten en lukte het sommige dochtercellen door het hele filter heen te komen. Bijna al deze bacteriën worden snel 20 weggewassen zodra het water weer gaat stromen. Dit ziet men aan de monsters genomen na de twee 24 uur durende tijden van stilstand.

Na 50 % van de levensduur van het filter had het effluent van de blanco filter 445 bacteriën per ml (bij een aanvoer van 775 per ml), terwijl dat in de effluenten van de filters volgens de uitvinding 1 per ml was.

Bij 95 % van de levensduur van het filter met een aanvoer van 33.000 bacteriën per ml gaven de blanco 25 filters 1950 per ml en de met zilver behandelde filters volgens de uitvinding slechts 552 per ml. Hieruit blijkt dat de gemengde filtermedia volgens de uitvinding zeer doeltreffend zijn om de groei en het overleven van bacteriën in het filter tegen te gaan.

Vergelijkende proeven met coliforme bacteriën en tijden van stilstand 30 Een belangrijk aspect van waterfilters is dat zij niet voortdurend in gebruik zijn. Tijdens doorstroming is er een natuurlijke variatie in porositeit van filter tot filter, hetgeen de zo nu en dan hoger uitvallende bacterietellingen verklaart. Maar de meeste filters geven hogere gehalten aan bacteriën af nadat ze een geruime tijd niet doorstroomd zijn, gedurende welke tijd de bacteriën die in het filter gespoeld waren de gelegenheid kregen zich daarin te vermenigvuldigen. Bij het opnieuw aanzetten van het filter kan men gedurende enige 35 tijd in het afgetapte water vrij veel bacteriën vinden. Uit de nu volgende proeven ziet men de resultaten van het bemonsteren van twee blanco filters (die alleen poederkool bevatten) en van twee filters volgens de uitvinding (die mengsels van poederkool en met zilver behandelde cellulose bevatten, in tabel C respectievelijk blanco 1, blanco 2, zilver 1 en zilver 2 genaamd.

Er werden vier filters aangemaakt, twee van poederkool zonder zilver en twee met filtermedia volgens de 40 uitvinding. Deze werden in snel verwisselbare patronen gebracht en als zodanig in een proefopstelling geplaatst. Deze proefopstelling werd gevoed met zacht water dat ontchloord was met een groot bed van geactiveerde korrelkool gevolgd door een fijnfiltratie door een in situ opgebouwd filter. De aanvoer van de proeffilters werd met een solenoïde op 4 liter per minuut ingesteld.

Coliforme organismen werden kunstmatig toegevoegd vlak voor het verdeelstuk dat op de vier gelijktijdig 45 doorstroomde filters aansloot. Besmet werd met Enterobacter aerogenes (stam ATCC 15038), een soort waarvan sommige beweren dat het de meest bestendige uit de groep der coliformen is. Ze werden op de proef voorbereid door een 18 uur verblijf in steriel ontchloord kraanwater dat 0,4 % lactosebouillon bevatte. Nadat 6940 liter water door elk filter gegaan was werden bacteriën gebruikt die van 24 uur oude agarcultu-res afgenomen waren en die geen opzettelijke bijvoeding gekregen hadden. De keuze van het organisme, 50 de voorbehandeling van het water en het gebruik van een beetje lactosebouillon waren alle bedoeld om de coliformen de meeste kans op overleving te bieden. Het water met de coliformen werd met de gewone voeding gemengd, zodat de coliformen zich in de filters konden ophopen voordat deze een tijd stilgezet werden.

De filters liet men meerdere dagen werken, met 4000 liter door elk filter, zodat zich in elk filter een hoge 55 concentratie aan organismen kon opbouwen voordat met monstememen begonnen werd. Monsters van 1 liter werden in steriele flessen opgenomen direct nadat de filters gedurende de nacht of gedurende het weekeinde stilgestaan hadden. Ze werden grondig gemengd voordat er delen van overgebracht werden in 192029 8 steriele bacteriologische monsteiflesjes, welke binnen 1 uur opgewerkt werden volgens de voorschriften voor het bepalen van totaal aan coliformen. Altijd werd bij de instroompoort het eerste monster getrokken. Alle belangrijke gegevens staan bij elkaar in tabel C.

5 TABEL C

Periode van stilstand Toen was Monster- Coliformen Tijd van .... liter punt per 100 ml stilstand doorge- na 10 stroomd opnieuw aanzetten 1 4008 Influent 810

Effluent: B1 13 15 ” B2 5 17 ” Ag1 <1 ” Ag2 <1 2 5736 Influent 2500 20 Effluent: B1 10 B2 15 17 ” Ag1 <1 ” Ag2 1 25 3 6696 Influent 52000

Effluent: B1 25 B2 110 68

Ag1 1 ” Ag2 <1 30 - 4 7920 Influent 320000

Effluent: B1 650 ” B2 1300 68 ” Ag1 2 35 ” Ag2 7 5 8880 Influent 52000

Effluent: B1 120 ” B2 2700 17 40 ” Ag1 14 ” Ag2 140

Zoals uit de tabel blijkt werd coliformen bevattend water continu door de vier filters gepompt totdat de 45 watermeter een verbruik van 4008 liter aangaf. Nu werd de kraan afgezet en liet men de filters 17 uur (overnacht) stilstaan. Daama werd de kraan aangezet en werd eerst een monster bij de instroompoort genomen; hier bleek het water per 100 ml 810 coliformen te bevatten. Vervolgens werden de vier uitstroom-poorten bemonsterd; de uitkomsten daarvan ziet men in tabel C.

Vervolgens werd weer continu water door de filters geleid, dat ook coliformen bevatte, totdat de 50 watermeter een totaal verbruik van 4968 liter aanwees. Nu werd het systeem voor het weekeinde stilgelegd. De volgende maandag ging men weer water doorpompen, en na nogeens 768 liter (met coliformen) was het totaal verbruik 5736 liter en begon er een tweede periode van stilstand, van 17 uur. Aan het eind daarvan vond men bij de instroompoort per 100 ml 2500 coliformen, bij de uitstroompoorten van de vergelijkingsfilters 10 en 15 en bij de uitstroompoorten van de filters volgens de uitvinding ongeveer één 55 bacterie per 100 ml.

Evenzo moet men de cijfers bij perioden van stilstand no. 3, 4 en 5 opvatten. De verbeterde onderdrukking van coliformen in de filters volgens de uitvinding vergeleken met de twee gewone filters was statistisch

Claims (2)

9 192029 zeer significant, overschrijdingskans (volgens de t-proef van Student) beneden 1 %. Aanvrager dezes wil niet door een of andere theorie gebonden worden, maar toch lijken de volgende opmerkingen op zijn plaats. Verrassenderwijs werd gevonden dat in plaats van volgens de heersende leer het zilver over het gehele filtermateriaal te verdelen het beperken van het bacteriostatische zilver tot een 5 afzonderlijk materiaal tot een beter filtermedium leidt. Met het gemengde fittermedium volgens de uitvinding kan men de goede adsorptie en de goede opstapelbaarheid van het geactiveerde poederkool behouden, zonder gevaar van samenklinken van de kool en een toenemen van het drukverval. Door een met zilver geïmpregneerd inert materiaal (met name cellulose) te gebruiken bleek het mogelijk een langzame afgifte van zilver te bewerkstelligen. Geloofd wordt dat het zilver slechts losjes aan de geactiveerde poederkool 10 gebonden is zonder daarvan de wezenlijke eigenschappen te beïnvloeden. In tegenstelling daarmee leidt een directe behandeling van de poederkool (zoals uit de vergelijkende proeven wel blijkt) tot een belangrijke verandering van de eigenschappen daarvan, waardoor men er geen goede filterkoeken meer uit kan opbouwen. Maar in het speciale filtermedium volgens de uitvinding kan het zilver de chemische of hydraulische eigenschappen niet veranderen. Het poederkool krijgt geen hogere 15 dichtheid en het wordt niet moeilijker te doorstromen. In feite kan men door het bijmengen van het inerte materiaal de dichtheid van het gemengde filtermedium regelen, zodat er zelfs een lager drukverval mogeüflc is. Onverwacht werd gevonden dat door deze scheiding van adsorbens en bacteriostaticum een goede bacteriostatische bescherming mogelijk is met minder zilver. Een van de voordelen van de uitvinding is dus dat slechts kleine hoeveelheden Inert materiaal zoals cellulose met zilver behandeld hoeven te worden om 20 het gehele filtermedium een behoorlijke bacteriostatische werking te geven. Dit betekent ook dat de poederkool niets van zijn adsorberend vermogen verliest. Ook is het nu mogelijk de biologische afbreekbaarheid van het cellulose alsmede zijn onbruikbaarheid voor het opbouwen van filters te overwinnen. Bij toepassing van zilver als bacteriostaticum hebben we nu minder uitgangsstoffen nodig en zijn ook de verwerkingskosten lager; ook voldoet het afgegeven water nu altijd aan de gezondheidsnormen. De 25 doorlaatbaarheid van uit deze media opgebouwde filterkoeken is zo goed dat ze geschikt zijn voor superfijne filtratie. Geloofd wordt dat er bij het werken met een filtermedium volgens de uitvinding in de volgende opzichten een echt synergisme is: de behandeling van het inerte materiaal (bijvoorbeeld cellulose) met het zilver leidt blijkbaar niet tot een zodanige binding van het zilver aan het cellulose dat het er nooit meer vanaf komt. En 30 bij de langzame afgifte van het zilver wordt dit niet zodanig aan de poederkool gebonden dat het de permeabiliteit van de filterkoek ongunstig beïnvloedt (bijvoorbeeld doordat het wat inklinkt) en ook veroorzaakt het geen fysische of chemische veranderingen in de kool (die uit een verhoogd drukverval zouden blijken). Het zilver schijnt op een niet helemaal begrepen wijze zodanig aan het oppervlak van de koolstof te komen dat het zijn volle bacteriostatische effect kan ontplooien, zodat het geheel zich veel beter gedraagt 35 dan met zilver behandelde kool. Dit resultaat is volkomen onverwacht, daar men eerder dacht dat het vooral scheiden van adsorptie en bacteriostatische werking ertoe zou leiden dat slechts een klein deel van het filter bacteriostatisch zou werken zodat het geheel veel minder effect zou hebben. Een filtermedium volgens de uitvinding zou daarom misschien beter ”eèn gecombineerd filtermedium” genoemd kunnen worden dan een mengsel. 40

1. Bacteriostatisch filtermedium voor gebruik in waterfilters van het type met vooraf op te bouwen filteriaag 45 dat: a) een adsorptiemiddelbestanddeel dat gebaseerd is op geactiveerde poederkool en b) een inert, met zilver beladen, fijnverdeeld, in water onoplosbaar, niet-toxisch, bevochtigbaar materiaal omvat, met het kenmerk, dat bestanddeel b) geïmpregneerd is met 1-5 gew.% elementair zilver en dat bestanddeel b) innig en uniform verdeeld is door het adsorptiemiddelbestanddeel in een anti- 50 bacteriostatisch werkzame hoeveelheid van 1-10 gew.% gebaseerd op het droge gewicht van het filtermedium, met dien verstande dat geen zilverzouten in het filtermedium worden opgenomen.

2. Filtermedium volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat bestanddeel b) 2-4 gew.% zilver bevat.