RU2288189C1 - Water disinfection process - Google Patents

Water disinfection process Download PDF

Info

Publication number
RU2288189C1
RU2288189C1 RU2005118039/15A RU2005118039A RU2288189C1 RU 2288189 C1 RU2288189 C1 RU 2288189C1 RU 2005118039/15 A RU2005118039/15 A RU 2005118039/15A RU 2005118039 A RU2005118039 A RU 2005118039A RU 2288189 C1 RU2288189 C1 RU 2288189C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
rutile
paste
cupric oxide
catalyst
Prior art date
Application number
RU2005118039/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Владимирович Гутенев (RU)
Владимир Владимирович Гутенев
Алевтин Иванович Юнак (RU)
Алевтин Иванович Юнак
Артем Иванович Ажгиревич (RU)
Артем Иванович Ажгиревич
Владимир Викторович Денисов (RU)
Владимир Викторович Денисов
Ирина Владимировна Кудрина (RU)
Ирина Владимировна Кудрина
Original Assignee
Артем Иванович Ажгиревич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Артем Иванович Ажгиревич filed Critical Артем Иванович Ажгиревич
Priority to RU2005118039/15A priority Critical patent/RU2288189C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2288189C1 publication Critical patent/RU2288189C1/en

Links

Landscapes

  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)

Abstract

FIELD: water treatment processes.
SUBSTANCE: invention relates to combination methods for treating drinking water using chemical reagents and ultraviolet emission. It can be used to disinfect drinking water in water supply systems of residential sites, in ships, and also in mobile installations used in emergency situations. Disinfection process comprises treatment of water with UV emission, hydrogen peroxide, and catalyst prepared by mixing pulverized naturally occurring mineral rutile with cupric oxide particles at rutile-to-cupric oxide weight ratio (50-100):1 followed by adding bentonite clay in amount 5-10% of the weight of rutile/cupric oxide mixture, adding water to form paste, partially drying the paste at 105-120°C, and molding the paste into pellets.
EFFECT: simplified and reduced in price process due to eliminated use of expensive silver and crushing process thereof, and prevented possibility of secondary bacterial contamination of water over a long (no lee than one month) period of time.
1 tbl, 2 ex

Description

Изобретение относится к комбинированным методам обработки питьевой воды с использованием химических реагентов и ультрафиолетового (УФ) излучения. Оно может быть использовано для обеззараживания питьевой воды в системах водоснабжения населенных пунктов, на кораблях, а также в специальных мобильных установках, применяемых в чрезвычайных ситуациях.The invention relates to combined methods for treating drinking water using chemicals and ultraviolet (UV) radiation. It can be used for disinfection of drinking water in the water supply systems of settlements, on ships, as well as in special mobile installations used in emergency situations.

Наиболее распространенным способом обеззараживания воды является ее хлорирование. В связи с тем, что большая часть хлора идет на реакции с различными органическими и неорганическими примесями, содержащимися в воде, для достижения собственно обеззараживающего эффекта требуются значительные количества этого реагента. При этом вода приобретает неприятный вкус и залах, повышается опасность ее негативного влияния на организм человека из-за появления в ней хлорорганических соединений. Тем не менее, полной стерилизации воды не происходит, т.к. в ней остаются единичные хлоррезистентные микроорганизмы. Кроме того, хлор не обладает длительным эффектом последействия, т.к. после падения его концентрации вода может подвергнуться вторичному бактериальному загрязнению.The most common way to disinfect water is to chlorinate it. Due to the fact that most of the chlorine is involved in reactions with various organic and inorganic impurities contained in water, significant amounts of this reagent are required to achieve the actual disinfecting effect. At the same time, water acquires an unpleasant taste and halls, the danger of its negative impact on the human body increases due to the appearance of organochlorine compounds in it. However, complete sterilization of the water does not occur, as single chlororesistant microorganisms remain in it. In addition, chlorine does not have a lasting aftereffect, because after a drop in its concentration, water may undergo secondary bacterial contamination.

В связи с указанными выше обстоятельствами актуальной задачей является полный отказ от хлорирования в пользу альтернативных методов обеззараживания или уменьшение концентрации хлора за счет его использования в комбинации с другими приемами обработки воды.In connection with the above circumstances, the urgent task is to completely reject chlorination in favor of alternative methods of disinfection or to reduce the concentration of chlorine due to its use in combination with other methods of water treatment.

Что касается полного отказа от хлорирования, то известен, например, многостадийный способ очистки природных вод, включающий последовательно проводимые две стадии механической обработки, импульсное УФ-облучение сплошного спектра, обрат-ноосмотическое опреснение, пропускание через углеволокнистый сорбент и повторное импульсное УФ-облучение сплошного спектра (RU, 2033976, 1995). Недостатком этого метода является его сложность и высокая стоимость.As for the complete rejection of chlorination, for example, a multi-stage method for purifying natural waters is known, which includes two stages of mechanical treatment, sequential UV irradiation of a continuous spectrum, reverse osmosis desalination, transmission through a carbon fiber sorbent and repeated pulsed UV irradiation of a continuous spectrum (RU, 2033976, 1995). The disadvantage of this method is its complexity and high cost.

Наиболее близким аналогом предложенного изобретения является комплексный способ обеззараживания воды (патент RU 2213706, опубликован 10.10.2003 г.). Указанный способ состоит в последовательной обработке воды УФ-облучением длиной волны 200-400 нм, пероксидом водорода (50-100 мг/л) и гетерогенным катализатором. Последний получают путем смешения порошка природного минерала - рутила с размерами частиц не более 0,5 мм и металлического серебра с размером частиц не более 0,05 мм при их массовом соотношении, соответственно равном (700-1000):1. К смеси далее добавляют воду до образования пасты, которую подсушивают при 100-150°С и формуют, например, в виде таблеток. Предпочтительно, указанный катализатор вводят в количестве 0,5-1,5 мг/л.The closest analogue of the proposed invention is a comprehensive method of disinfecting water (patent RU 2213706, published 10.10.2003,). The specified method consists in sequential treatment of water with UV irradiation with a wavelength of 200-400 nm, hydrogen peroxide (50-100 mg / l) and a heterogeneous catalyst. The latter is obtained by mixing a powder of a natural mineral - rutile with a particle size of not more than 0.5 mm and metallic silver with a particle size of not more than 0.05 mm with their mass ratio correspondingly equal to (700-1000): 1. Water is then added to the mixture until a paste forms, which is dried at 100-150 ° C and molded, for example, in the form of tablets. Preferably, said catalyst is administered in an amount of 0.5-1.5 mg / L.

В качестве недостатков указанной технологии можно отметить необходимость использования дорогостоящего серебра, его предварительного дробления, а также возможность хищений. Согласно известной технологии на приготовление 1 т контактной массы потребуется 0,7-1,0 кг металлического серебра.The disadvantages of this technology include the need to use expensive silver, its preliminary crushing, as well as the possibility of theft. According to known technology, the preparation of 1 ton of contact mass will require 0.7-1.0 kg of metallic silver.

Задачей предлагаемого изобретения являлось упрощение и удешевление процесса получения катализатора за счет исключения дорогостоящего серебра и процесса его дробления, обеспечение возможности предотвращения вторичного бактериального заражения воды в течение длительного времени (не менее месяца).The objective of the invention was to simplify and reduce the cost of the process of obtaining a catalyst by eliminating expensive silver and the process of its crushing, ensuring the possibility of preventing secondary bacterial infection of water for a long time (at least a month).

Способ обеззараживания воды, включающий ее обработку ультрафиолетовым излучением, пероксидом водорода и катализатором на основе рутила, отличается от наиболее близкого аналога тем, что катализатор получают смешением растертого в порошок природного минерала рутила с частицами оксида меди (II) при массовом соотношении рутил: оксид меди, равном (50-100):1, последующим добавлением бентонитовой глины в количестве 5-10 мас.% от массы смеси рутила и оксида меди, введением воды до получения пасты, ее подсушиванием при температуре (105-120°С) и формованием в виде таблеток.The method of water disinfection, including its treatment with ultraviolet radiation, hydrogen peroxide and a rutile-based catalyst, differs from the closest analogue in that the catalyst is obtained by mixing powdered natural rutile mineral with particles of copper (II) oxide at a mass ratio of rutile: copper oxide, equal (50-100): 1, followed by the addition of bentonite clay in an amount of 5-10 wt.% by weight of the mixture of rutile and copper oxide, the introduction of water to obtain a paste, drying it at a temperature (105-120 ° C) and molding tablets.

Таким образом, нами предлагается вместо металлического серебра смешивать порошок рутила с порошком оксида меди (CuO), который, как показали наши исследования, обладает высокой бактерицидной активностью, обеспечивает обработанной им воде длительную (около месяца) антибактериальную устойчивость. Кроме того, оксид меди является катализатором разложения пероксида водорода, в процессе которого образуются сверхактивные в бактерицидном отношении радикалы ОН, ускоряющие уничтожение нежелательных микроорганизмов, которые, в свою очередь, по истечении относительно небольшого промежутка времени (исчисляемого минутами) превращаются в молекулы воды. Одновременное использование всех существенных признаков изобретения приводит к неаддитивному повышению эффективности обработки воды.Thus, instead of metallic silver, we propose mixing powder of rutile with powder of copper oxide (CuO), which, as shown by our studies, has a high bactericidal activity and provides the antibacterial resistance to the water treated with it for a long time (about a month). In addition, copper oxide is a catalyst for the decomposition of hydrogen peroxide, during which OH radicals are extremely bactericidal, which accelerate the destruction of unwanted microorganisms, which, in turn, after a relatively short period of time (calculated in minutes) turn into water molecules. The simultaneous use of all the essential features of the invention leads to a non-additive increase in the efficiency of water treatment.

Технология получения катализатора на основе рутила и оксида меди состоит в следующем. Порошок рутила с размерами частиц не более 0,5 мм смешивают с порошком оксида меди CuO (размер частиц 0,2-0,5 мм) при заданном соотношении. К полученной смеси добавляют бентонитовую глину в качестве связующего и воду до консистенции пасты, далее ее подсушивают при 105-120°С и формуют. Предпочтительно, указанный катализатор вводят в количестве 1-1,5 г на 1 м3 обеззараживаемой воды.The technology for producing a catalyst based on rutile and copper oxide is as follows. Rutile powder with a particle size of not more than 0.5 mm is mixed with a powder of copper oxide CuO (particle size 0.2-0.5 mm) at a given ratio. To the resulting mixture add bentonite clay as a binder and water to the consistency of the paste, then it is dried at 105-120 ° C and formed. Preferably, said catalyst is added in an amount of 1-1.5 g per 1 m 3 of disinfected water.

Известно, что пероксид водорода является экологически чистым, относительно недорогим бактерицидным препаратом для обеззараживания питьевой воды, который не изменяет ее физико-химические характеристики.It is known that hydrogen peroxide is an environmentally friendly, relatively inexpensive bactericidal drug for the disinfection of drinking water, which does not change its physico-chemical characteristics.

Рутил - минерал, одна из кристаллических модификаций диоксида титана, иногда с примесью железа, тантала, ниобия. Твердость по минералогической шкале 6-6,5; плотность 4200-4300 кг/м3. Диоксид титана практически нерастворим в воде, поэтому использование катализатора в виде таблеток предотвращает попадание его частиц в питьевую воду. Кроме того, такие таблетки удобно хранить до использования в процессе обеззараживания. Метод их приготовления очень прост. Катализатор также способствует удалению избытка пероксида водорода после окончания процесса обеззараживания воды.Rutile is a mineral, one of the crystalline modifications of titanium dioxide, sometimes with an admixture of iron, tantalum, niobium. The hardness according to the mineralogical scale is 6-6.5; density 4200-4300 kg / m 3 . Titanium dioxide is practically insoluble in water, so the use of a catalyst in the form of tablets prevents its particles from entering drinking water. In addition, such tablets are conveniently stored until use in the disinfection process. The method of their preparation is very simple. The catalyst also helps to remove excess hydrogen peroxide after the end of the water disinfection process.

Ниже приведены примеры осуществления предложенного способа.The following are examples of the implementation of the proposed method.

Пример 1.Example 1

Природную воду с концентрацией микроорганизмов, указанной в таблице, при температуре 20°С и рН 6,8 помещали в реактор и облучали импульсными ксеноновьми лампами сплошного спектра, преимущественно излучающие в диапазоне 200-400 нм при частоте импульсов 2 Гц, плотности потока 2 кВт/см2 и удельных энергозатратах 2 Дж/см3 воды. Затем в воду вводили пероксид водорода в количестве 50 мг/л. Полученную воду выдерживали в течение 0,2 часа, после чего в нее вводили таблетки катализатора на основе рутила и оксида меди в количестве 1 мг/л (1 г/м3). Таблетки предварительно готовили путем смешения порошка рутила (размер частиц 0,01-0,5 мм) с порошком оксида меди (чда) при массовом соотношении рутил: оксид меди, равном 50:1, последующего добавления бентонитовой глины в количестве 5 мас.% от массы вышеуказанной смеси и воды до получения пасты, ее подсушивания при температуре 105°С и формования на прессе в виде таблеток диаметром 15 мм и высотой 8 мм. После введения катализатора воду в реакторе выдерживали в течение 1 часа. Результаты испытаний представлены в таблице.Natural water with a concentration of microorganisms shown in the table at a temperature of 20 ° C and a pH of 6.8 was placed in a reactor and irradiated with xenon flash lamps of a continuous spectrum, mainly emitting in the range of 200-400 nm at a pulse frequency of 2 Hz, a flux density of 2 kW / cm 2 and specific energy consumption of 2 J / cm 3 of water. Then, hydrogen peroxide was introduced into the water in an amount of 50 mg / L. The resulting water was kept for 0.2 hours, after which catalyst tablets based on rutile and copper oxide were introduced into it in an amount of 1 mg / l (1 g / m 3 ). Tablets were preliminarily prepared by mixing rutile powder (particle size 0.01-0.5 mm) with copper oxide powder (bp) at a mass ratio of rutile: copper oxide of 50: 1, followed by the addition of bentonite clay in an amount of 5 wt.% From the mass of the above mixture and water to obtain a paste, drying it at a temperature of 105 ° C and molding on the press in the form of tablets with a diameter of 15 mm and a height of 8 mm After the introduction of the catalyst, the water in the reactor was held for 1 hour. The test results are presented in the table.

Пример 2.Example 2

Для испытаний использовали исходную воду, зараженную кишечной палочкой E.coli 1257 с концентрациями, указанными в таблице. Воду обрабатывали в соответствии с примером 1, за исключением того, что концентрация пероксида водорода составляла 100 мг/л, массовое соотношение рутил: оксид меди было равно 100:1, количество бентонитовой глины составляло 10 мас.% от массы смеси рутила и оксида меди, а температура подсушивания пасты - 120°С. Результаты испытаний представлены в таблице.For the tests used source water infected with E. coli 1257 Escherichia coli with the concentrations indicated in the table. The water was treated in accordance with example 1, except that the concentration of hydrogen peroxide was 100 mg / l, the mass ratio of rutile: copper oxide was 100: 1, the amount of bentonite clay was 10 wt.% By weight of the mixture of rutile and copper oxide, and the drying temperature of the paste is 120 ° C. The test results are presented in the table.

Как следует из результатов испытаний, представленных в таблице, предлагаемый способ вполне эффективен в бактерицидном отношении. При этом по истечении 1 часа контактирования катализатора с водой, содержащей пероксид водорода, следов последнего обнаружено не было. С целью изучения эффекта бактерицидного последействия поставили отдельный эксперимент. Обработанную воду (см. примеры 1 и 2, исходная концентрация E.coli 105 особей/л) выдерживали в течение 48 часов, а затем определяли их число. Указанные микроорганизмы обнаружены не были, что свидетельствовало о наличии эффекта последействия, обусловленного присутствием катализатора. Аналогичные анализы, проведенные в течение последующих 28 суток с интервалом 48 часов, дали те же результаты, т.е. эффект бактерицидного последействия (способность сопротивляться вторичному бактериальному загрязнению) сохранялся в течение месяца. Запах и неприятный вкус у воды отсутствовали, цвет не изменился.As follows from the test results presented in the table, the proposed method is quite effective in bactericidal relation. Moreover, after 1 hour of contacting the catalyst with water containing hydrogen peroxide, no traces of the latter were found. In order to study the effect of bactericidal aftereffect, they set up a separate experiment. The treated water (see examples 1 and 2, the initial concentration of E. coli 10 5 individuals / l) was kept for 48 hours, and then their number was determined. These microorganisms were not detected, which indicated the presence of an aftereffect due to the presence of a catalyst. Similar analyzes carried out over the next 28 days with an interval of 48 hours gave the same results, i.e. the effect of bactericidal aftereffect (the ability to resist secondary bacterial contamination) persisted for a month. There was no smell and unpleasant taste near the water, the color did not change.

Для сравнения проводили эксперименты по обработке воды (после воздействия УФ-излучения) только пероксидом водорода, только рутилом в виде порошка (без добавки оксида меди), а также только предлагаемым катализатором. В первом случае уже через двое суток в воде отмечено появление микроорганизмов E.coli, во втором - через 4 суток. Только в присутствии готовой формы катализатора обнаружился устойчивый обеззараживающий и консервирующий эффект.For comparison, experiments were conducted on water treatment (after exposure to UV radiation) only with hydrogen peroxide, only rutile in the form of a powder (without the addition of copper oxide), and also only with the proposed catalyst. In the first case, the appearance of E. coli microorganisms in water was already noted in two days, in the second - after 4 days. Only in the presence of the finished catalyst did a stable disinfecting and preserving effect be found.

Таким образом, предложенный способ обеззараживания воды может быть охарактеризован как эффективный и отличающийся относительной простотой и доступностью. Его можно использовать в случаях, когда велика опасность вторичного бактериального загрязнения воды.Thus, the proposed method of water disinfection can be characterized as effective and characterized by relative simplicity and accessibility. It can be used in cases where there is a great danger of secondary bacterial contamination of water.

СПОСОБ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ ПЕРОКСИДОМ ВОДОРОДА И КАТАЛИЗАТОРОМ
Таблица
METHOD FOR WATER DISINFECTION OF HYDROGEN PEROXIDE AND CATALYST
Table
Вид микроорганизмаType of microorganism Исходное число микроорганизмов, особей/лThe initial number of microorganisms, individuals / l Конечная концентрация микроорганизмов, особей/лThe final concentration of microorganisms, individuals / l пример 1example 1 пример 2example 2 Кишечная палочка E.coliE. coli E. coli 103 10 3 22 не обнаруженаnot detected 104 10 4 33 22 105 May 10 4545 50fifty

Claims (1)

Способ обеззараживания воды, включающий ее обработку ультрафиолетовыми излучением, пероксидом водорода и катализатором на основе рутила, отличающийся тем, что катализатор получают смешением растертого в порошок природного минерала рутила с частицами оксида меди (II) при массовом соотношении рутил: оксид меди (50-100):1, последующим добавлением бентонитовой глины в количестве 5-10% от массы смеси рутила и оксида меди, введением воды до получения пасты, ее подсушиванием при температуре 105-120°С и формованием в виде таблеток.A method of disinfecting water, including its treatment with ultraviolet radiation, hydrogen peroxide and a rutile-based catalyst, characterized in that the catalyst is prepared by mixing powdered natural rutile mineral with copper (II) oxide particles at a mass ratio of rutile: copper oxide (50-100) : 1, the subsequent addition of bentonite clay in an amount of 5-10% by weight of a mixture of rutile and copper oxide, the introduction of water to obtain a paste, drying it at a temperature of 105-120 ° C and molding in the form of tablets.
RU2005118039/15A 2005-06-14 2005-06-14 Water disinfection process RU2288189C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005118039/15A RU2288189C1 (en) 2005-06-14 2005-06-14 Water disinfection process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005118039/15A RU2288189C1 (en) 2005-06-14 2005-06-14 Water disinfection process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2288189C1 true RU2288189C1 (en) 2006-11-27

Family

ID=37664400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005118039/15A RU2288189C1 (en) 2005-06-14 2005-06-14 Water disinfection process

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2288189C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140294989A1 (en) * 2011-12-22 2014-10-02 Showa Denko K.K. Copper-and-titanium-containing composition and production method therefor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140294989A1 (en) * 2011-12-22 2014-10-02 Showa Denko K.K. Copper-and-titanium-containing composition and production method therefor
US9210939B2 (en) * 2011-12-22 2015-12-15 Showa Denko K.K. Copper-and-titanium-containing composition and production method therefor
US9516881B2 (en) 2011-12-22 2016-12-13 Showa Denko K.K. Copper-and-titanium-containing composition and production method therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Removal of antibiotics pollutants in wastewater by UV-based advanced oxidation processes: Influence of water matrix components, processes optimization and application: A review
Bartolomeu et al. Wastewater chemical contaminants: Remediation by advanced oxidation processes
CN106422152B (en) Method for removing oxytetracycline in biological medicine waste residues
EP2475622A1 (en) Continuous purification of aquaculture water holding aquatic animals and/or aquatic plants
DE19743903A1 (en) Use of metallized and / or unmetallated polymer-bound porphyrins
EA002686B1 (en) Substance for producing water suitable for aquatic animals
Vijuksungsith et al. Remediating oxytetracycline-contaminated aquaculture water using nano calcium peroxide (nCaO2) produced from flue gas desulfurization (FGD) gypsum
RU2288189C1 (en) Water disinfection process
KR100271032B1 (en) Method of preparing the ceramic body for treating the waste water
CN113060879A (en) Method for removing fluoroquinolone antibiotics in water based on ultraviolet/chlorine dioxide
RU2182128C1 (en) Method of drinking water producing
KR100476610B1 (en) Water treatment agent for removing nutritive salts and method for using the same
RU2213707C1 (en) Water disinfecting method
RU2288174C1 (en) Method for enhancing bactericidal activity of hydrogen peroxide used for disinfecting drinking water
RU2288176C1 (en) Method of disinfecting water with hydrogen peroxide
Paulkumar et al. Potential utilization of zinc nanoparticles for wastewater treatment
KR20120138416A (en) Water treatment agent for removing taste and odors, and green algae in water, method for preparing the same and using method thereof
KR20040025985A (en) Technology of manufacturing ceramic catalyst and the way of its use
RU2288178C1 (en) Method for enhancing bactericidal activity of hydrogen peroxide
RU2213706C1 (en) Integrated process for disinfecting water
RU2188169C1 (en) Method of preparation of potable water
KR100311636B1 (en) Preparation method of super pure water by ozone treatment
RU2288173C1 (en) Method for enhancing bactericidal activity of hydrogen peroxide
RU2288177C1 (en) Method of disinfecting water using hydrogen peroxide
KR0178333B1 (en) Bacillus bacterium and bactericide and preparation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070615