RU2480417C1 - Способ обеззараживания воды в системах жизнеобеспечения - Google Patents
Способ обеззараживания воды в системах жизнеобеспечения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2480417C1 RU2480417C1 RU2011135184/05A RU2011135184A RU2480417C1 RU 2480417 C1 RU2480417 C1 RU 2480417C1 RU 2011135184/05 A RU2011135184/05 A RU 2011135184/05A RU 2011135184 A RU2011135184 A RU 2011135184A RU 2480417 C1 RU2480417 C1 RU 2480417C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- water
- monochloramine
- aerosol
- gas mixture
- ammonia
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам комплексной обработки воды с помощью аэрозольно-газовой смеси и может быть использовано для обеззараживания питьевой воды в автономных системах водоснабжения (корабельных системах, системах регенерации воды и системах жизнеобеспечения космических кораблей и подводных лодок). Способ включает обработку воды хлорсодержащим реагентом при комнатной температуре воздуха и рН водного раствора, равной 8. На первом этапе осуществляют взаимодействие карбамида (NH2)2CO с двутретьосновной солью гипохлорита кальция 3Са(ClO)2 2Са(ОН)2 2H2O в соотношении, равном 1:5. На втором этапе обеззараживают воду полученной на первом этапе аэрозольно-газовой смесью, содержащей аммиак и монохлорамин в соотношении, равном 1:3,5. При этом процесс обеззараживания осуществляют в течение 1,5-2 часов и температуре воды 10-40°С. Техническим результатом изобретения является улучшение микробиологических показателей обеззараживаемой воды путем использования аэрозольно-газовой смеси, активными составляющими которой являются монохлорамин и аммиак. 15 табл., 1 ил.
Description
Изобретение относится к способам комплексной обработки воды с помощью аэрозольно-газовой смеси и может быть использовано для обеззараживания питьевой воды в автономных системах водоснабжения (корабельных системах, системах регенерации воды и системах жизнеобеспечения космических кораблей и подводных лодок).
Известен «Способ обработки и дезинфекции воды и/или отработанной воды», включающий подачу дезинфицирующего водного раствора, полученного в результате перемешивания органического кислотного соединения с хлоридом металла в камеру, содержащую воду и/или отработанную воду, причем дезинфицирующий водный раствор получают в результате перемешивания органической оксикислоты или карбоновой кислоты с хлоридом щелочного или щелочноземельного металла при рН, меньшей 7, и при температуре менее по меньшей мере 48,9°С, при этом содержимое камеры изолируют от атмосферы и выдерживают в камере не более 5 мин.
Патент РФ на изобретение №2098360, МПК: C02F 1/76, опубл. 1997.12.10.
Известен «Способ обеззараживания воды» введением в нее гипохлорита натрия, который получают путем растворения в воде поваренной соли и электролизом образовавшегося раствора, причем часть воды, которая идет на производство гипохлорита натрия и составляет 0,04-0,06% от общего объема обеззараживаемой воды, подвергают очистке от органических веществ.
Патент РФ на изобретение №2315004, МПК: C02F 1/76, опубл. 2008.01.20.
Известен «Способ обеззараживания воды», содержащей не менее 0,2% органических примесей, заключающийся в ее обработке реагентом из группы хлора, брома, бромхлорида, гипогалита щелочного или щелочно-земельного металла, галогенированного гидантоина или цианурата и ингибиторами-соединениями азота из группы п-толуолсульфамида, диметилгидантоина, метилэтилгидантоина, циануровой кислоты, карбамида и др., при соотношении хлорсодержащего реагента и соединения азота (0,1-10):1 для снижения содержания органических галогенсодержащих побочных продуктов.
Патент США №5565109, МПК: C02F 1/50, приоритет от 14.10.94 г., опубликован в ИСМ №9 - 1997 г.
Наиболее близким аналогом к способу в предложенном в качестве изобретения техническом решении является «Способ обеззараживания воды», содержащей органические загрязнения, включающий обработку воды гипохлоритом и ингибитором, причем в качестве ингибитора применяют сульфит или сульфид натрия при массовом соотношении последних к единице активного хлора 1,0-1,5 и 0,1-0,2 соответственно, процесс осуществляют в две стадии с обработкой воды ингибитором на первой стадии и гипохлоридом - на второй при поддержании рН, равным 6-9, отношение длительности контактирования обеззараживаемой воды с ингибитором на первой стадии к длительности контактирования воды с гипохлоритом - на второй стадии, равно 1:(15-30), при этом процесс ведут до содержания остаточного активного хлора не ниже 0,6 мг/л. Патент РФ на изобретение №2233801, МПК: C02F 1/50, опубл. 2004.08.10.
Техническим результатом способа является улучшение микробиологических показателей обеззараживаемой воды путем использования аэрозольно-газовой смеси, активными составляющими которой являются монохлорамин и аммиак.
Технический результат достигается тем, что «Способ обеззараживания воды в системах жизнеобеспечения» включает обработку воды хлорсодержащим реагентом при комнатной температуре воздуха и рН водного раствора, равной 8. На первом этапе осуществляют взаимодействие карбамида (NH2)2CO с двутретьосновной солью гипохлорита кальция 3Са(ClO)2 2Са(ОН)2 2H2O в соотношении, равном 1:5. На втором этапе обеззараживают воду полученной на первом этапе аэрозольно-газовой смесью, содержащей аммиак и монохлорамин в соотношении, равном 1:3,5. При этом процесс обеззараживания осуществляют в течение 1,5-2 часов и температуре воды 10-40°С.
Примеры конкретного выполнения способа
Способ обеззараживания воды включает ее обработку аэрозольно-газовой смесью, полученной путем смешения карбамида (NH2)2CO (мочевины) с двутретьосновной солью гипохлорита кальция 3Са(ClO)2 2Са(ОН)2 2H2O в соотношении 1:5.
1. Условия получения аэрозольно-газовой смеси
Основными антимикробными составляющими аэрозольно-газовых смесей, полученных при взаимодействии амидов и гипохлоритов, являются монохлорамин и аммиак. Причем выход монохлорамина зависит от химического состава и весового соотношения компонентов.
Условия получения аэрозольно-газовой смеси во многом определяют содержание в ней монохлорамина и аммиака, а следовательно ее дезинфицирующие и консервирующие свойства. Исследования показали, что максимальный выход монохлорамина и аммиака достигается при соотношении массы карбамида и ДТС ГК, равном 1:5. Вероятно, при этих условиях наблюдается более полное окисление карбамида. Уменьшение или увеличение соотношения реагентов приводило к уменьшению содержания монохлорамина и аммиака в аэрозольно-газовой смеси - АГС (фиг.1, табл.1). Поэтому соотношение реагентов 1:5 принято нами как основное.
Установлено, что концентрация монохлорамина и аммиака в АГС меняется в зависимости от температуры окружающей среды, при которой происходит взаимодействие реагентов (табл.2).
Снижение температуры воздуха вело к уменьшению содержания монохлорамина и аммиака в АГС. Это, надо полагать, связано с увеличением длительности индукционного периода (периода с момента смешения реагентов до образования АГС), что в свою очередь свидетельствует о "вялом" течении реакции и не полном окислении карбамида.
Повышение температуры воздуха с 5°С до 18°С приводило к заметному увеличению концентрации монохлорамина и аммиака (Р>0.01) и уменьшению длительности индукционного периода. При температуре воздуха выше 18°С индукционный период становился короче, но содержание монохлорамина и аммиака в АГС практически не менялось.
Аэрозольно-газовая смесь хорошо растворяется в воде, на чем основано получение ее водных растворов. Установлено, что при пропускании аэрозольно-газовой смеси через пять емкостей Дрекселя максимальное поглощение монохлорамина и аммиака происходило уже в первой емкости. В последующих емкостях монохлорамин и аммиак обнаруживались в виде следов (табл.3).
С уменьшением содержания монохлорамина и аммиака в каждой из последующих емкостей Дрекселя снижалось и значение рН, что объясняется наличием изоциановой кислоты, которая обнаруживалась при ИК-спектрофотометрии. В последней (пятой) емкости содержание монохлорамина составило всего 0.05 мг/л по сравнению с 225 мг/л в первой емкости.
Содержание монохлорамина в АГС и ее концентрированных водных растворах существенно зависит от качества карбамида и двутретьосновной соли гипохлорита кальция 3Са(ClO)2 2Са(ОН)2 2H2O (ДТС ГК). Исследования показали, что снижение процентного содержания активного хлора в ДТС ГК приводило к уменьшению концентрации монохлорамина в АГС. Одновременно отмечалось увеличение длительности индукционного периода (табл.4).
При уменьшении содержания активного хлора в ДТС ГК до 40% растворы АГС приобретали кислый характер (рН 5.1), что объясняется, по-видимому, снижением концентрации аммиака и его соединений в аэрозольно-газовой смеси за счет неполного окисления карбамида.
Установлено, что использование для получения АГС влажного карбамида или ДТС ГК изменяло течение реакции и приводило к уменьшению образования монохлорамина. Особенно выражено влияние на этот процесс изменение влажности карбамида (табл.5).
Таким образом, для получения аэрозольно-газовой смеси с максимальным содержанием монохлорамина и аммиака необходимо проведение реакции между карбамидом и ДТС ГК при температуре не ниже 15°С, причем активного хлора в ДТС ГК должно быть не менее 48%, а влажность карбамида - не более 0,1%.
2. Влияние факторов внешней среды на эффективность дезинфекции воды аэрозольно-газовой смесью
Установлено, что аэрозольно-газовая смесь оказывает эффективное обеззараживающее действие в отношении вегетативных и споровых микроорганизмов. После обеззараживания воды аэрозольно-газовой смесью (концентрация монохлорамина 2.0 мг/л, экспозиция - 1 час) наблюдалась 100% гибель вегетативных микроорганизмов. Количество выживших споровых микроорганизмов при этих же условиях составило 0.01-0.04% (табл.6). Следует отметить, что исходное количество микроорганизмов в сотни раз превышало реальный уровень зараженности воды в системах водообеспечения.
Наибольшей устойчивостью к воздействию аэрозольно-газовой смеси обладают споровые микроорганизмы и особенно антракоидная палочка, которая использована в дальнейшем для исследования эффективности обеззараживания.
Отмечено значительное снижение количества бляшкообразующих единиц дизентерийного бактериофага после воздействия аэрозольно-газовой смеси. При концентрации монохлорамина в воде 1 мг/л через два часа количество БОЕ дизентерийного бактериофага снизилось на 99.995%. Увеличение концентрации монохлорамина до 1.5-2.0 мг/л приводило к 100% гибели дизентерийного бактериофага (табл.7).
Антимикробная активность аэрозольно-газовой смеси зависит от концентрации ее в воде. Было установлено, что увеличение концентрации АГС в воде, а следовательно монохлорамина и аммиака, приводит к снижению числа выживших микроорганизмов.
Корреляционный анализ зависимости между концентрацией монохлорамина и количеством выживших микроорганизмов показал, что при данном числе степеней свободы с вероятностью (Р<0.001) большей, чем 99,99%, можно утверждать о значительном влиянии концентрации монохлорамина АГС на эффективность обеззараживания (r=0.94±0.05).
На выживаемость микроорганизмов в воде помимо концентрации АГС существенное влияние оказывает фактор времени. Результаты исследований (табл.7 и 8) свидетельствуют об увеличении эффективности обеззараживания воды при увеличении времени воздействия АГС.
Сочетание факторов времени и концентрации определяет кривые выживаемости микроорганизмов. Причем корреляционная связь между этими факторами и выживаемостью микроорганизмов при обеззараживании воды АГС очень тесная (r=0.95±0.03).
Установлено, что кривые выживаемости микроорганизмов при обеззараживании АГС подчиняются общей закономерности, которую с большой достоверностью (Р<0.001) можно представить в виде уравнения:
Pot=Ph×e-bt,
где Pot - число колинии образующих единиц микроорганизмов, оставшихся в живых после обеззараживания через время t;
Ph - исходное количество микроорганизмов;
е - основание натуральных логарифмов;
t - время воздействия АГС;
b - константа отмирания микроорганизмов.
Зависимость концентрации монохлорамина АГС от времени, необходимого для снижения количества бактерий до заданной величины, выражается уравнением:
Cnt=K,
где С - концентрация монохлорамина АГС;
t - время воздействия АГС;
n - коэффициент поглощения;
K - константа резистентности микроорганизмов к АГС.
Константа резистентности микроорганизмов к АГС рассчитывается по формуле:
lgK=n*lgC+lgt
Ослабление бактерицидного действия аэрозольно-газовой смеси наблюдалось при понижении температуры воды (табл.9).
Изменение величины показателя водородных ионов (рН) в пределах, допустимых ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая", оказывало незначительное влияние на эффективность обеззараживания воды аэрозольно-газовой смесью. Причем это влияние уменьшалось с увеличением концентрации АГС в воде (табл.10).
Экспериментальные данные, полученные при обеззараживании воды аэрозольно-газовой смесью в лабораторных условиях, были подтверждены результатами дезинфекции воды в полевых условиях.
Установлено, что гигиеническая эффективность обеззараживания воды АГС в резервуарах достигается через час при концентрации монохлорамина 1.5 мг/л.
В практических условиях зараженность воды значительно ниже, поэтому для достижения гигиенической эффективности деконтаминации при относительно невысоком инициальном заражении воды кишечной палочкой использовались и меньшие концентрации монохлорамина. Результаты, приведенные в таблице 11, с достаточно высокой степенью надежности свидетельствуют о том, что концентрация монохлорамина 0.8 мг/л при времени контакта 60 минут (или 1.2 мг/л при времени контакта 30 минут) достаточна для освобождения воды от патогенных микроорганизмов кишечной группы.
Результаты проведенных исследований показывают, что аэрозольно-газовая смесь обладает бактерицидными, спороцидными и вирулицидными свойствами. Гигиеническая эффективность обеззараживания воды, зараженной вегетативными микроорганизмами в дозе 2×105 КОЕ/мл, достигается при концентрации монохлорамина 1.5 мг/л, времени контакта 90 минут и температуре не ниже 15°С. В условиях относительно невысокого инициального заражения воды вегетативными микроорганизмами 100% эффективность обеззараживания наблюдается при концентрации монохлорамина 0.8-1.2 мг/л и времени контакта соответственно 30 и 60 минут. Для гигиенической эффективности обеззараживания воды при наличии споровых микроорганизмов необходима концентрация монохлорамина 3.0 мг/л и время контакта 2 часа (таблицы 6, 7, 8, 9, 10 и 11).
3. Сравнительная устойчивость микроорганизмов при воздействии других дезинфектантов отражена в табл.12.
Результаты сравнительного исследования эффективности деконтаминации воды показали, что аэрозольно-газовая смесь оказывает более выраженное бактерицидное и спороцидное действие по сравнению с ДТС ГК и ионами серебра. При концентрации монохлорамина и ионного серебра в воде 2.0 мг/л эффективность обеззараживания соответственно составляет 100% и 1-25%. Показано, что деконтаминация воды ионами серебра, при высоких уровнях ее заражения, не приводит к снижению числа микроорганизмов до допустимого значения. Для процесса деконтаминации воды ионами серебра характерна выраженная зависимость от величины инициального заражения. В исследуемых концентрациях оптимальное бактерицидное действие ионов серебра наблюдалось при наличии в воде микроорганизмов в количестве 2000±500 м.т./мл.
Установлено также, что спороцидного действия ионы серебра практически не оказывают даже при единичном содержании спор Bac.Anthracoides в воде (табл.13).
По эффективности обеззараживающего действия ДТС ГК значительно превосходит ионное серебро. При исходной бактериальной нагрузке 1,6-1,8 млн м.т./мл после часовой экспозиции количество микроорганизмов снижается до нескольких десятков и сотен в 1 мл воды, содержащей 2 мг/л остаточного активного хлора. В отличие от ионного серебра нейтральный гипохлорит кальция (НГК) оказывает как бактерицидное, так и спороцидное действие. Причем инициальная бактериальная нагрузка в значительно меньшей степени оказывает влияние на эффективность деконтаминации воды нейтральным гипохлоритом кальция (НГК), чем в случае использования растворов ионного серебра (табл.14).
Деконтаминация воды озонированием показала, что при высоких уровнях инициального заражения озон незначительно превосходит по эффективности аэрозольно-газовую смесь (табл.15). По мере снижения инициальной зараженности воды эффективность озона резко возрастает.
Применение данного изобретения позволит улучшить микробиологические показатели обеззараживаемой воды в системах жизнеобеспечения путем использования аэрозольно-газовой смеси, основными активными составляющими которой являются монохлорамин и аммиак, что позволяет использовать полученную воду в течение длительного срока, а именно более года.
Claims (1)
- Способ обеззараживания воды в системах жизнеобеспечения, включающий обработку воды хлорсодержащим реагентом при комнатной температуре воздуха и рН водного раствора, равной 8, отличающийся тем, что на первом этапе осуществляют взаимодействие карбамида (NH2)2CO с двутретьосновной солью гипохлорита кальция 3Са(ClO)2 2Са(ОН)2 2H2O в соотношении, равном 1:5, а на втором этапе обеззараживают воду полученной на первом этапе аэрозольно-газовой смесью, содержащей аммиак и монохлорамин в соотношении, равном 1:3,5, при этом процесс обеззараживания осуществляют в течение 1,5-2 ч и температуре воды 10-40°С.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011135184/05A RU2480417C1 (ru) | 2011-08-24 | 2011-08-24 | Способ обеззараживания воды в системах жизнеобеспечения |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011135184/05A RU2480417C1 (ru) | 2011-08-24 | 2011-08-24 | Способ обеззараживания воды в системах жизнеобеспечения |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011135184A RU2011135184A (ru) | 2013-02-27 |
| RU2480417C1 true RU2480417C1 (ru) | 2013-04-27 |
Family
ID=49120007
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011135184/05A RU2480417C1 (ru) | 2011-08-24 | 2011-08-24 | Способ обеззараживания воды в системах жизнеобеспечения |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2480417C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2663039C2 (ru) * | 2017-01-10 | 2018-08-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Полимеры" | Способ оптимизации хлораммонизации питьевой воды |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MD4435C1 (ru) * | 2015-09-14 | 2017-04-30 | Институт Химии Академии Наук Молдовы | Способ очистки глубинных вод от ионов аммония, аммиака и сероводорода |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2074008C1 (ru) * | 1993-05-18 | 1997-02-27 | Анатолий Васильевич Соловьев | Способ дезинфекции хранилищ для продуктов сельского хозяйства |
| RU2098360C1 (ru) * | 1991-09-20 | 1997-12-10 | А.Мэсон Джеймс | Способ обработки и дезинфекции воды и/или отработанной воды (варианты) и установка для его осуществления |
| RU2117491C1 (ru) * | 1996-02-21 | 1998-08-20 | Государственный институт технологии органического синтеза | Средство для дезинфекции |
| RU2233801C1 (ru) * | 2003-04-16 | 2004-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Комплексный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии "НИИ Водгео" | Способ обеззараживания воды |
| RU2315004C1 (ru) * | 2006-07-17 | 2008-01-20 | Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга" | Способ обеззараживания воды |
-
2011
- 2011-08-24 RU RU2011135184/05A patent/RU2480417C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2098360C1 (ru) * | 1991-09-20 | 1997-12-10 | А.Мэсон Джеймс | Способ обработки и дезинфекции воды и/или отработанной воды (варианты) и установка для его осуществления |
| RU2074008C1 (ru) * | 1993-05-18 | 1997-02-27 | Анатолий Васильевич Соловьев | Способ дезинфекции хранилищ для продуктов сельского хозяйства |
| RU2117491C1 (ru) * | 1996-02-21 | 1998-08-20 | Государственный институт технологии органического синтеза | Средство для дезинфекции |
| RU2233801C1 (ru) * | 2003-04-16 | 2004-08-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие Комплексный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт водоснабжения, канализации, гидротехнических сооружений и инженерной гидрогеологии "НИИ Водгео" | Способ обеззараживания воды |
| RU2315004C1 (ru) * | 2006-07-17 | 2008-01-20 | Государственное Унитарное Предприятие "Водоканал Санкт-Петербурга" | Способ обеззараживания воды |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2663039C2 (ru) * | 2017-01-10 | 2018-08-01 | Общество с ограниченной ответственностью "Полимеры" | Способ оптимизации хлораммонизации питьевой воды |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011135184A (ru) | 2013-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2725548T3 (es) | Procedimiento para la producción de una disolución de dióxido de cloro acuosa estable | |
| US9452229B2 (en) | Highly concentrated, biocidally active compositions and aqueous mixtures and methods of making the same | |
| JP4317762B2 (ja) | 安定化された次亜塩素酸塩および臭化物イオン源を含む殺生物剤の調製方法、ならびにそれを使用した微生物による汚れを制御する方法 | |
| ES2385519T3 (es) | Uso de agua tratada electroquímicamente como agente desinfectante | |
| EP2292096B1 (en) | Active bromine containing biocidal compositions and their preparation | |
| EP1976802B1 (en) | Suppressing microbial growth in pulp and paper | |
| US6652889B2 (en) | Concentrated aqueous bromine solutions and their preparation and use | |
| KR19990023294A (ko) | 안정화된 하이포아브롬산염의 제조방법 및 미생물오염을 조절하기 위한 수처리에서의 그의 사용방법 | |
| US20150119245A1 (en) | Method for Producing Shelf Stable Hypochlorous Acid Solutions | |
| JPS6324485B2 (ru) | ||
| RU2480417C1 (ru) | Способ обеззараживания воды в системах жизнеобеспечения | |
| AU2005200010C1 (en) | Biocidal applications of concentrated aqueous bromine chloride solutions | |
| WO2015136478A1 (en) | Stable chlorine dioxide composition and method of preparation | |
| KR100880954B1 (ko) | 안정화된 차아브롬산 용액 | |
| US7087251B2 (en) | Control of biofilm | |
| JP3759757B2 (ja) | 殺菌剤 | |
| JP6630563B2 (ja) | 水の殺菌方法 | |
| GB2263108A (en) | Halogen oxides in aqueous solution | |
| RU2192392C1 (ru) | Состав для очистки воды | |
| US20100221361A1 (en) | Stable oxidizing bromine composition, method of manufacture and use thereof for biofouling control | |
| Abdou et al. | Identification of the Chlorine-and Bromine-Based Biocides-Task 1 of the NESC Assessment of Biocide Impacts on Life Support (LS) and Extravehicular Activity (EVA) Architectures | |
| CN113383789B (zh) | 一种次氯酸水溶液及其制备方法和应用 | |
| RU2757361C1 (ru) | Средство для дезинфекции | |
| JPS6038198B2 (ja) | 残留塩素の安定化法 | |
| CA2085167C (en) | Disinfectant for use in aqueous systems |