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Verfahren zur Entkeimung von Flüssigkeiten
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entkeimung von Flüssigkeiten,
insbesondere von Trink- und Brauchwasser, unter Verwendung von Silberionen.
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Leitungssysteme und Apparate sowie die darin befindlichen Flüssigkeiten,
insbesondere Trink- und Brauchwasser, enthalten eine meistens tolerierbare Anzahl
verschiedener Keime. Bei stagnierendem Durchfluß, Erwärmung oder bei Volumenvergrößerung,
sowie in Gefäßen mit längeren Aufenthaltszeiten, wie Filter, Enthärtungsanlagen,
Druckerhbhungsanlagen usw. können sich Keime festsetzen und sogenannte Kolonien
bilden. Flüssigkeiten und die von ihnen benetzten Oberflächen bedürfen daher im
Gesundheitsinteresse der Entkeimung, wenn diese Flüssigkeiten mit Mensch oder Tier
in Berührung kommen können, insbesondere für den Verzehr bestimmt sind.
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Die Desinfektion oder Entkeimung von Flüssigkeiten, insbesondere von
Trink- und Brauchwasser, sowie die Keimfreihaltung von Apparaten, Leitungssystemen
und Einrichtungen zum Transport, zur Lagerung oder zur Aufbereitung solcher Flüssigkeiten,
erfolgt im überwiegenden Maße durch Stoffe mit sehr hohem Oxidationsvermögen. Eine
besondere praktische Bedeutung als Entkeimungsmittel hat Chlor erlangt, und zwar
als Chlorgas, als Verbindung der unterchlorigen Säure, wie Kalzium- oder Natriumhypochlorit,
sowie als Chlorkalk. Chlorainine finden ebenfalls Verwendung Auch Chlordioxidgas
mit seiner starken Oidationskraft kommt häufiger zum Einsatz. Von praktischer Bedeutung
ist auch die Verwendung von Ozon, weil es sich hierbei um das stärkste anwendbare
Oxidationsmittel mit keimtötender Wirkung handelt, dessen Oxidationskraft 1,4 mal
höher liegt als bei elementarem Chlor. Mit Hilfe von Quecksilberdampflampen hergestelltes
ultraviolettes Licht eignet sich ebenfalls, es hat jedoch nur bei direkter Bestrahlung
der abzutötenden Mikroorganismen keimtötende Wirkung. Schließlich
ist
noch zu erwähnen, daß gelegentlich auch Brom, Jod, Kaliumpermanganat sowie verschiedene
Peroxidverbindungen zur Entkeimung herangezogen werden.
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Die oxidierenden Chemikalien und Gase können praktisch nur in der
Trink-, Brauchwasser- und Schwimmbadwasseraufbereitung verwendet werden. Für die
Lebensmittel- und Getränkeindustrie sind sie nicht geeignet. Bei mit Chlorprodukten
oder anderen oxidierenden Chemikalien desinfiziertem Wasser muß mit Hilfe eines
geeigneten Gerätes, meistens Aktivkohlefilter, der vorhandene Überschuß an Desinfektionsmittei
unmittelbar bei der Verbraucherstelle entfernt werden. Die zur Anwendung gelangenden
oxidierenden Chemikalien und Gase verlangen durchweg mehr oder weniger komplizierte
und kostspielige Dosier- und/oder Überwachungsgeräte. Auch die Zubereitung einzelner
Substanzen, z. B. Ozon oder Chlordioxid, bedingt sehr komplexe und teure Einrichtungen.
Ein erhebliches Problem stellt auch die Lagerung der meist für Mensch und Tier sowie
für die Umwelt in konzentrierter Form sehr gefährlichen Produkte dar. Darüber hinaus
bringt die weit verbreitete Anwendung von Chlerpr4dukten zwangsläufig eine als unangenehm
empfundene Geschmacksbeeinträchtigung mit sich. Der pH-Wert,der hierbei meistens
über 7,0 liegt, wirkt sich ebenfalls nachteilig aus, weil dadurch die oxidierende
Wirkung stark abnimmt; Bei der Anwendung von Ozon in der Trinkwasserdesinfekti on,
welches zwar keine Geruchsbeeinträchtigung erzeugt, besteht das Problem darin, daß
Ozon langsam im Wasser zerfällt und so die desinfizierende Wirkung in weitverzweigten
Leitungsnetzen nicht bestehen bleibt.
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Vielfach wird daher eine sogenannte Nachchlorierung als Sicherheitsmaßnahme
verlangt.
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Wie eingangs schon erwähnt wurde, werden für die Entkeimung von Wasser
auch schon Silberionen verwendet (Degrémont, Handbuch, Wasseraufbereitung, Abwasserreinigung,
Bauverlag GmbH, Wiesbaden und Berlin, 1974, Seiten 246, 614) Hierbei handelt es
sich um ein elektrolytisches Sterilisierungsverfahren (01igodynamie), bei welchem
in das aufzubereitende Wasser zwei Elektroden eingetaucht werden, von denen die
Anode aus Silber und die Kathode aus Kohle oder rostfreiem Stahl gebildet sind.
Die beiden an einen Gleichstrom angeschlossenen Elektroden müssen an einer Stelle
angebracht sein, wo sich das Wasser in turbulenten Zustand befindet, z. B. innerhalb
einer Leitung, durch die das aufzubereitende Wasser fließt. Bei diesem bekannten
Verfahren müssen die gesetzlich vorgeschriebenen Höchstmengen an Silber berücksichtigt
werden (USA 50 pg/l, BRD 10021g/1, CH 200 rg/l). Um bei diesen geringen Konzentrationen
eine sichere desinfizierende Wirkung zu erhalten, müssen lange Kontaictzeiten, z.
B. bis zu 6 h, bei Verwendung von 25 pgll, für die Abtötung von E-Coli, zur Verfügung
stehen. Dieses Verfahren erfordert also mehr oder weniger große Zwischengefäße,
um die notwendigen langen Kontaktzeiten zu gewährleisten. Darüber hinaus ist die
Anwendung dieses Verfahrens sehr umstritten (Degrmont, Handbuch, 5. 246).
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
bezeichneten Gattung bereitzustellen, mit welchem die Entkeimung von Flüssigkeiten
mit Hilfe von Silberionen sehr rasch, ohne aufwendige Apparate und ohne Gesundheitsgefährdung
in wirtschaftlicher Weise durchgeführt werden kann, wobei auch bei weitverzweigten
Leitungssystemen eine sichere Langzeitwirkung erzielt werden soll.
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Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst,
daß man die zu entkeimende Flüssigkeit mit einer mit Silber präparierten Kationenaustauschermasse
in Kontakt bringt.
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Nach dem Grundgedanken der vorliegenden Erfindung werden sehr hohe
Konzentrationen an Silberionen in geeigneter Form auf der sehr großen inneren Oberfläche
von Kationenaustauschermassen bereitgestellt, wodurch die zur Desinfektion erforderliche
Kontaktzeit auf einen Bruchteil der für das bekannte elektrolytische Sterilisierungsverfahren
erforderlichen Verweilzeit herabgesetzt werden kann.
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Dabei wird eine Nachverkeimung der behandelten Flüssigkeit sicher
verhindert, weil die mit Silber präparierte Kationenaustauschermasse gleichzeitig
Silberionen in erlaubten Mengen an die Flüssigkeit abgibt oder abgeben kann. Die
Flüssigkeit selbst transportiert diese Silberionen auch zu entfernten Stellen in
weitverzweigten Leitungssystemen. Wegen der geringen Kontaktdauer können verhältnismäßig
kleinbauende einfache Apparatekonstruktionen Verwendung finden.
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Für die erfolgreiche Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist die Auswahl einer geeigneten Kationenaustauschermasse von entscheidender Bedeutung.
Besonders günstige Resultate werden erzielt, wenn als Kationenaustauschermasse ein
makroporöser Kationenaustauscher mit schwach sauren austauschaktiven Gruppen, welche
mit Schwermetallionen komplexbildend sind und gegenüber Silberionen eine hohe Selektivität
aufweisen, verwendet wird. Durch die hohe Affinität des verwendeten Austauschers
für Silber, sowie seinen schwach sauren Charakter wird vermieden, daß die Silberionen
durch andere in der zu behandelnden Flüssigkeit vorhandene Ionen rasch aus-
getauscht
und an die Flüssigkeit abgegeben werden, wo sie u. U. eine unzulässig hohe Silberionenkonzentration
hervorrufen können.
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Prinzipiell kann jeder Kationenaustauscher, bei welchem die Silberionen
an austauschaktive Gruppen angelagert werden können, die Trägerfunktion für das
Silber erfüllen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit besonders günstigen Resultaten
durchführen, wenn als Kationenaustauschermasse ein makroporöses Kunstharz auf Polystyrolbasis
mit einer Porengröße von mindestens 100 Ä, vorzugsweise zwischen 300 und 500 A,
und abgerundeter Kornform, vorzugsweise Kugelform, mit einer Korngröße zwischen
0,3 und 1,2 mm, verwendet wird. Ein derartiger saurer Polystyrolaustauscher kann
die nachfolgende chemische Struktur aufweisen
Eine wichtige Voraussetzung für das erfindungsgemäße Verfahren ist eine möglichst
hohe Silberkonzentration im Austauscherharz. Vorteilhaft beträgt die Silberkonzentration
in der Kationenaustauschermasse 150 bis 200 g/l. Höhere
Silberkonzentrationen
sind selbstverständlich ebenfalls geeignet. Im Verfolg des Erfindungsgedankens ist
die Totalkapazität anzustreben, diese beträgt bei Austauschern mit stark sauren
austauschaktiven Gruppen etwa 1,8 bis 2 val/l Austauscher und bei solchen mit schwach
sauren Austauschern 4 val/l Austauscher, und bei den bevorzugten makroporösen schwach
sauren Austauschern etwa 2,8 val/l Austauscher.
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Die Präparation der Kationenaustauschermasse erfolgt zweckmäßig dadurch,
daß das Silber als wässrige Lösung eines Silbersalzes, vorzugsweise Silbernitrat
oder Silbersulfat, der Kationenaustauschermasse einverleibt wird.
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Ein sehr wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
darin, daß es die Anwendung des Durchlaufverfahrens gestattet, bei welchem man die
zu entkeimende Flüssigkeit im kontinuierlichen Durchlauf durch ein aus der präparierten
Kationenaustauschermasse gebildetes Bett strömen läßt. Die hierbei erzielbaren Kontaktzeiten
reichen völlig aus, um eine sichere Entkeimung der zu behandelnden Flüssigkeit herbeizuführen.
Die zur Verfügung stehende im Vergleich zum bekannten elektrolytischen Sterilisierungsverfahren
mindestens 40000 mal größere Konzentration an Silberionen erlaubt Durchlaufgeschwindigkeiten
von etwa 100 m/h, wobei ein Sterilisierungseffekt erreicht wird, der beim bekannten
elektrolytischen Verfahren Kontaktzeiten zwischen 10 und 20 h bei Anwendung der
gesetzlich zugelassenen Höchstkonzentrationen erfordern würde.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann bei allen Temperaturen durchgeführt
werden, bei welchen die zu behandelnde Flüssigkeit in flüssiger Phase vorliegt,
bei Wasser und Normaldruck beispielsweise im Bereich zwischen 0 und 100 °C, Vorzugsweise
jedoch zwischen 10 und 20 °C, weil normales Trink- und Brauchwasser üblicherweise
in diesem Temperaturbereich anfällt. Höhere Temperaturen fördern jedoch die Desinfektionswirkung
des Silbers.
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Bei einem Ausführungsbeispiel einer zweckmäßigen Verfahrensführung
läßt man die zu entkeimende Flüssigkeit durch ein aus der präparierten Kationenaustauschermasse
gebildetes Festbettfilter strömen. Falls jedoch höhere Strömungsgeschwindigkeiten
zugelassen werden können, kann in einer vorteilhaften weiteren Ausführungsform das
Verfahren auch so durchgeführt werden, daß man die zu entkeimende Flüssigkeit durch
ein aus der präparierten Kationenaustauschermasse gebildetes Fließbettfilter strömen
läßt. Sowohl bei Anwendung eines Festbettes als aucßbei ein Fließbett hervorrufenden
Strömungsbedingungen lassen sich in Abhängigkeit von der Durchsatzmenge verhältnismäßig
kleinvolumige und konstruktiv einfach ausgeführte Apparate verwenden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit Vorteil gleichzeitig mit anderen
gewünschten Austauschprozessen, beispiels-WdibE für die Wasserenthärtung, durchgeführt
werden, indem mail die zu entkeimende und ggf. zu enthärtende Flüssigkeit durch
ein aus mit Silber präparierter Kationenaustauschermasse und anderer Ionenaustauschermasse
gebildetes gemischtes Festbettfilter strömen läßt.
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Bei Verwendung von Keimfilterpatronen besteht die Gefahr, daß die
abfiltrierten Keime durch die Filterpatrone ge-
wissermaßen durchwachsen.
Dieser Erscheinung kann im Verfolg des Erfindungsgedankens Einhalt geboten werden,
wenn man die zu entkeimende Flüssigkeit durch eine Keimfilterpatrone, in deren Filterschicht
mit Silber präparierte Kationenaustauschermasse verteilt angeordnet ist, strömen
läßt. Das Verfahren läßt sich bei Verwendung handelsüblicher Filterpatronen aber
auch so durchführen, daß man die zu entkeimende Flüssigkeit durch eine Keimfilterpatrone,
deren Austrittsfläche von einer Schicht aus mit Silber präparierter Kationenaustauschermasse
bedeckt ist, strömen läßt.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Verfahrensbeispiele
und die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Die Beispiele 1 und 2 betreffen
die Präparation der verwendeten Ionenaustauschermasse. Die Zeichnungen veranschaulichen
schematisierte Schnittdarstellungen apparativer Ausführungsbeispiele für die Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens. Darin zeigt: Fig. 1 einen Entkeimungsbehälter
mit Festbettschüttung der präparierten Kationenaustauschermasse, Fig. 2 einen Entkeimungsbehälter
mit einer Fließbettanordnung für die präparierte Kationenaustauschermasse, Fig.
3 einen Behälter für die gleichzeitige Entkeimung und anderweitige Austauschbehandlung
von Flüssigkeiten, Fig. 4 eine Filterpatrone mit in der Filtermasse verteilter präparierter
Kationenaustauschermasse, und
Fig. 5 eine handelsübliche Filterpatrone
mit einer aufgebrachten aus präparierter Kationenaustauschermasse bestehenden Schicht.
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In dem aus Fig. 1 ersichtlichen zylindrischen Druckbehälter 1 befindet
sich auf einem strömungsdurchlässigen Boden 2 eine Schüttung 3 aus präparierter
körniger Kunstharzmasse.
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Der Boden 2 kann als Düsen- oder Siebboden ausgebildet sein. Die zu
entkeimende Flüssigkeit tritt über den Zulauf. 4 oben in den Druckbehälter 1 ein
und verläßt diesen nachdem sie die Schüttung 3 und den Boden 2 durchströmt hat unten
über den Ablauf 5. Die gewählte Strömungsrichtung von oben nach unten sorgt dafür,
daß die Schüttung 3 auch bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten als Festbett erhalten
bleibt. Selbstverständlich kann oberhalb der Schüttung 3 ein Verteilerboden od.
dgl. angeordnet sein, der die eintretende Flüssigkeit gleichmäßig über den Querschnitt
des Druckbehälters 1 verteilt. Der Durchfluß kann auch von unten nach oben erfolgen,
sofern die Strömungsgeschwindigkeit niedrig genug gehalten wird, um ein Aufwirbeln
des Festbettes zu verhindern.
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Der in Fig. 2 dargestellte zylindrische Druckbehälter 6 ist oben und
unten mit je einem Boden 7 bzw. 8 versehen.
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Beide böden können wiederum als Düsen- oder Siebböden ausgebildet
sein. In diesem Fall erfolgt die Strömung von wlien nach oben, indem die zu entkeimende
Flüssigkeit über den Zulauf 9 unten eintritt und den Druckhehälter 6 über den Ablauf
10 oben verläßt. Im Ruhezustand, d.h. wenn kein Durchfluß stattfindet, lagert die
aus präpariertem Kunstharz bestehende Schüttung auf dem unteren Boden 7, wobei ihre
obere Grenze etwa durch die
strichpunktierte Linie 11 angedeutet
ist. Das ursprünglich vorhandene Festbett beginnt zu expandieren, sobald der Druckverlust
der strömenden Flüssigkeit in der Schüttschicht durch Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit
das auf die Flächeneinheit bezogene Schüttgewicht des präparierten Feststoffs erreicht.
Bei weiterer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit erfolgt der Übergang vom Festbett
zum Fließbett, auch Wirbelbett genannt. Durch dieses Fluidisieren entsteht ein Zustand,
in dem sich die Schüttungsteilchen in lebhafter Bewegung und Durchmischung befinden,
dabei jedoch in der Schwebe verbleiben.
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Fig. 3 zeigt eine der Fig. 1 ähnliche Anordnung, bei welcher in einem
Druckbehälter 12 auf einem unteren Düsen- oder Siebboden 13 eine Festbettschicht
14 ruht.
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Die körnigen Bestandteile dieser Festbettschicht sind in der Zeichnung
symbolisch wiedergegeben, wobei die geschwärzten Teilchen die mit Silber präparierte
Kationenaustauschermasse darstellen, während die ungeschwärzten Teilchen die für
einen anderen Austauschprozeß benötigte Ionenaustauschermasse repräsentieren.
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Die mit Silber präparierte Kationenaustauschermasse wird zu dem für
die Enthärtung oder einen anderen Austaushprozeß notwendigen Ionenaustauscher direkt
in den flruckbehälter 12 gegeben. Beim Rückspulvorgang, der entgegen der in der
Figur dargestellten Pfeilrichtung stattfindet, sinkt ein großer Anteil der präparierten
Kationenaustauschermasse auf den Grund des Austauscherbettes ab. Ein Teil der präparierten
Austauschermasse verteilt sich entsprechend der Korngröße bzw. des spezifischen
Gewichts im Austauscherbett von unten nach oben abnehmend. Durch diese Verteilung
in
in der Schüttung 14 entsteht ein,Mischbett, in welchem durch
die verteilte mit Silber präparierte Kationenaustauschermasse die Verkeimung des
gesamten Austauscherbettes verhindert wird. Der Druckbehälter wird im Normalbetrieb
von der zu behandelnden Flüssigkeit von oben nach unten durchflossen, die über den
Zulauf 15 eintritt und den Behälter über den Ablauf 16 verläßt.
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Aus Fig. 4 geht eine im wesentlichen hohlzylindrische Keimfilterpatrone
17 hervor, die von der zu entkeimenden Flüssigkeit in Richtung der Pfeile 18 in
radialer Richtung durchströmt wird. Die entkeimte und gefilterte Flüssigkeit wird
über den Hohlraum 19 abgezogen. In der Filterschicht 20 ist körnige mit Silber präparierte
Kationenaustauschermasse verteilt angeordnet, wie die eingezeichneten Körner 21
veranschaulichen. Diese Körner 21 werden bei der Herstellung der Filterpatrone mit
eingearbeitet.
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Die Körner 21 verhindern, daß die Keime in Strömungsrichtung durch
die Filterpatrone durchwachsen. Die Keime werden vielmehr in der Filterschicht 20
abgefiltert und sterben bei Kontakt mit den mit Silber präparierten Kunstharzkörnern
21 ab.
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Die in Fig. 5 dargestellte'handelsübliche Keimfilterpatrone 22 besitzt
ebenfalls im wesentlichen die Form eines Hohlzylinders. Auch diese Patrone wird
in Richtung der Pfeile 23 in radialer Richtung durchströmt. Im inneren Hohlraum
der Filterpatrone 22 und koaxial dazu ist ein unter Verwendung einer mit Silber
präparierten Kationenaustauschermasse hergestellter hohlzylindrischer Einsatz 24
angeordnet. Dieser bildet die die Austrittsfläche 25 der Filterpatrone 22 bedeckende
entkeimungsaktive Schicht.
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Die gefilterte und entkeimte Flüssigkeit wird über den inneren Sammelraum
26 des Einsatzes 24 abgeführt.
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Beispiel 1 Eine der zu präparierenden Kationenaustauschermenge im
Verhältnis 150 g metallisches Silber pro Liter Austauschermasse zugehörige Menge
Silbernitrat wurde in enthärtetem Wasser unter Rühren bei 20 °C in einem Reaktionsbehälter
zu einer 5 %igen Lösung aufgelöst. Danach wurde unter stetigem Rühren langsam die
bereitgehaltene Menge einer makroporösen Kationenaustauschermasse auf Basis Polystyrol
(Lewatit TP 207 der Bayer AG) mit einer Korngröße zwischen 0,3 und 1,2 mm und einer
Porengröße zwischen 300 und 500 i in die wässrige Silbernitratlösung eingestreut.
Das Rühren wurde fortgesetzt bis der Silbernachweis in der Flüssigkeit negativ war,
d. h. alles Silber in die Kationenaustauschermasse übergegangen war. Danach wurde
die Kationenaustauschermasse über ein einfaches Siebfilter mit einer Maschenweite
von 0,05 bis 0,1 mm abfiltriert und mit einer ca. 5 %igen Kochsalzlösung gespült
bis der Nitratnachweis im Ablauf negativ war. Die so präparierte Kationenaustauschermasse
wurde bis zur weiteren Verwendung in einem geschlossenen wasserundurchlässigen Kunststoffbehälter
gelagert, um ein Austrocknen zu vermeiden.
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Beispiel 2 Eine der zu präparierenden Kationenaustauschermenge im
Verhältnis 200 g metallisches Silber pro Liter Austauschermasse zugehörige Menge
Silbersulfat wurde in enthärtetem Wasser unter Rühren bei 20 °C in einem Lösebehälter
zu einer ca. 5 teigen Lösung aufgelöst. Die zu präparierende Menge der makroporösen
Kationenaustauscher-
masse gemäß Beispiel 1 wurde in einem Reaktionsbehälter
vorgelegt. Danach wurde mit einer Umwälzpumpe die Silbersulfatlösung so lange über
die Kationenaustauschermasse gepumpt bis im Ablauf der Silbernachweis negativ war.
Die Flüssigkeit wurde sodann abgelassen. Die Kationenaustauschermasse wurde anschließend
aus dem Lösegefäß über die Umwälzpumpe so lange mit einer ca. 5 zeigen Kochsalzlösung
gespült, bis im Ablauf der Sulfatnachweis negativ war.
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Die so präparierte Kationenaustauschermasse wurde bis zur weiteren
Verwendung in einem geschlossenen wasserundurchlässigen Kunststoffbehälter gelagert,
um ein Austrocknen zu vermeiden.
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Beispiel 3 Ein handelsüblicher Wasserenthärteapparat (Compaktenthärter
Typ 19-70, des Fabrikats Plasworld Inc, Racine,Wisc.,V.St.A., mit einem glasfaserverstärkten
Polyesterdruckbehälter, Fabrikat Structural Fibers V.St.A. und einem 5-stufigen
Steuerventil aus einer glasfaserverstärkten Polyphenylenoxid-Polystyrol-Mischung,
Fabrikat Autotrol) mit 19 1 Ionenaustauschermasse für die Wasserenthärtung wurde
an das öffentliche Trinkwassernetz angeschlossen, mit Wasser gefüllt und zur Funktionskontrolle
in Betrieb genommen. Anschließend wurde der Apparat ohne Durchfluß für 5 Tage stehengelassen.
Nach Ablaüf dieses Zeitraumes wurde das Steuerventil demontiert, 1,5 1 lonenaustauschermasse
aussyphoniert und durch 1,5 1 gemäß Beispiel 1 präparierter Kationenaustauschermasse
ersetzt. Nach Wiederanbringung des Steuerventils wurde zwecks Verteilung der präparierten
Kationenaustauschermasse gut rückgespült und der Apparat wieder in Betrieb genommen.
Die Wassertemperatur betrug durchschnittlich etwa 20 OC. In der nachstehenden Tabelle
1 sind die Resultate des über einen Zeitraum von etwa 7 Monate durchgeführten Versuchs
ablaufs wiedergegeben.
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TABELLE 1
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
| Vers. Regen. Betrieb Stillstand Wassermenge Total Probe Gesamtkelmzahl/ml
Silberge- Bemer- |
| Tag Total Total l/h m³ Nr Leitungswas- Welch- halt im kungen |
| h h ser unbehan- wasser Welchwas- |
| delt ser µg/l |
| 0 1 |
| 5 6.5 115.0 350 2.3 2 |
| 6 1 14.5 134.0 180 3.7 |
| 27 633.5 1 33 |
| 28 2 655.75 2 7 |
| 31 727.75 |
| 32 3 37.5 799.75 180 7.88 |
| 33 47.25 812.25 180 15.2 |
| 34 4 143.25 480 63.2 |
| 38 828.50 |
| 39 3 31 |
| 4 50 |
| 53 849.50 5 0 |
| 6 82 |
| 62 1184.50 7 33 |
| 8 135 |
| 81 5 144.25 1400.50 300 63.5 |
TABELLE 1
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
| Vers. Regen. Betrieb Stillstand Wassermenge Total Probe Gesamtkeimazhl/ml
Silberge- Bemer- |
| Tag Total Total 1/h m³ Nr Leitungswasser Welch- halt im kungen |
| h unbehandelt wasser Weichwas- |
| ser µg/l |
| 88 147.5 1832.50 180 64.2 |
| 90 |
| 91 1880.0 9 202 |
| 94 6 150.0 1896.0 180 64.6 |
| 95 151.0 1969.75 180 64.8 |
| 97 155.0 1994.25 180 65.5 |
| 98 2037.75 |
| 101 2053.75 11 11 |
| 12 76 |
| 103 174.0 2117.0 180 68.9 |
| 104 2145.5 |
| 174 178.25 4065.5 180 69.7 14 59 46.3 3 |
| 15 34 35.2 4 |
| 175 188.25 4086.5 180 71.5 |
| 179 7 19 600 |
| 20 28 24.2 |
| 203 197.25 5142.5 180 73.2 |
| 209 197.25 5286.5 21 1 |
| 22 42 |
Beispiel 4 Für Vergleichs zwecke wurde parallel zum Versuchsablauf
gemäß Beispiel 3 ein zweiter dem ersten genau entsprechender Wasserenthärtungsapparat
mit 19 1 Ionenaustauschermasse für die Wasserenthärtung an dasselbe öffentliche
Trinkwassernetz angeschlossen und analog Beispiel 3 in Betrieb genommen. Anschließend
wurde der Apparat ohne Durchfluß für 8 Tage stehengelassen. Danach wurde das Versuchsprogramm
begonnen, dessen Ablauf in der nachstehenden Tabelle 2 wiedergegeben ist. Für diese
Vergleichsversuchsreihe ist wesentlich, daß im Wasserenthärteapparat lediglich die
Ionenaustauschermasse für die Wasserenthärtung enthalten war, nicht dagegen mit
Silber präparierte Kationenaustauschermasse. Die bakteriologischen Untersuchungen
wurden wie schon beim Versuchsprogramm gemäß Beispiel 3 vom Veterinärbakteriologischen
Institut der Universität Zürich durchgeführt.
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TABELLE 2
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 |
| Vers. Reg. Betrieb Stillstand Wasser Total Probe Gesamtkeimazhl/ml
Bemerkungen |
| Tag Total Total menge m³ Nr Leitungs Weich- |
| h h 1/h wasser wasser |
| 0 1 |
| 8 1.0 204.0 300 0.3 |
| 10 4.5 251.5 180 1.1 |
| 11 267.5 10 400 |
| 13 1 |
| 14 6.75 284.0 180 1.5 |
| 16 7.75 326.5 180 1.68 |
| 17 11.75 342.5 180 2.4 |
| 20 406.5 11 11 |
| 13 440 |
| 22 458.5 |
| 23 30.75 180 5.8 |
| 62 35.00 1394.5 180 6.72 16 15'300 2 |
| 17 2'300 3 |
| 63 45.0 1415.5 180 8.52 |
| 67 2 1499.75 18 495 |
| 20 600 |
| 91 54.0 2075.75 180 10.2 |
| 97 2212.0 21 1 |
| 23 910 |
In den Tabellen 1 und 2 sind in Spalte 1 die Versuchstage aufgeführt.
Dabei sind die Versuchstage 209 in Tabelle 1 und 97 in Tabelle 2 identische Kalendertage.
In Spalte 2 der Tabellen 1 und 2 sind die durchgeführten Regenerationen jeweils
in fortlaufender Numerierung angegeben. Die Regenrationsvorgänge wurden durchgeführt,
um die mit härtebildenden Kationen (Kalzium- und Magnesiumionen) beladene Ionenaustauschermasse
wieder für einen Betriebszyklus zu aktivieren. Hierfür wurde eine ca. 10 geige Kochsalzlösung
verwendet. Gesteuert durch eine Zeitschaltuhr und eine Programmwalze liefen bei
jedem Regenerationsvorgang die nachstehend aufgeführten Arbeitsgänge ab.
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1. Rückspülen.
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Dabei wurde mit einem Wasserstrom die Enthärterfüllung von unten nach
oben durchströmt und so aufgewirbelt, daß Schmutzteile, welche während des vorangehenden
Betriebes eingetragen wurden, ausgespült wurden.
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2. Salzsoleeinsaugen.
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Mittels eines Wasserstrahlsaugers wurde die im Salzgefäß bereitstehende
gesättigte Kochsalzlösung angesaugt, mit dem Treibwasser des Strahlsaugers auf die
zur Regeneration erforderliche Konzentration von 10 % verdünnt und langsam über
die Ionenaustauschermasse gespült.
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3. Langsamspülen.
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Die überschüssige Salzlösung wurde mit dem Treibwasser des Wasserstrahlsaugers
langsam aus der Ionenaustauschermasse ausgewaschen.
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4. Schnellspülen.
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Mit einem starken Wasserstrom wurde sodann dienoch vorhandene Regenerierlösung
schnell ausgespült.
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Durch die Regenerationsvorgänge wurde die Silberionenkonzentration
beim Versuchsablauf gemäß Beispiel 3 nicht beeinflußt.
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In den Spalten 3 und 4 der Tabellen 1 und 2 sind die Betriebszeiten
bzw. die Stillstandszeiten in Stunden aufgeführt. Hierbei handelt es sich um die
fortlaufend summierten Gesamtbetriebs- bzw. Stillstandszeiten. In Spalte 5 beider
Tabellen ist die angegebene Wassermenge jeweils der Momentandurchfluß beim Betrieb
bzw. bei der Probeentnahme.
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In Spalte 6 sind dagegen die insgesamt durchgesetzten Mengen angegeben.
In Spalte 7 beider Tabellen sind Probenahmen für die Keimzählung Nummern zugeordnet.
In Spalte 8 der Tabellen sind die Ergebnisse der Keimzählung im Leitungswasser vor
dem Wasserenthärteapparat, d. h. im unbehandelten Trinkwasser, aufgeführt, während
aus Spalte 9 der Tabellendie Ergebnisse der Keimzählungen im Weichwasser nach dem
Wasserenthärteapparat hervorgehen. Aus Spalte 10 der Tabelle 1 sind die gemessenen
Silbergehalte von Wasserproben ersichtlich, die in Strömungsrichtung nach dem Wasserentnarteapparat
gezogen wurden. Die in den Bemerkungsspalten 1~1 der Tabellen aufgeführten Zahlen
haben die nachfolgendcn Bedeutungen.
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Tabelle 1: Bemerkung 1: Apparat installiert und mit Wasser gefüllt
Bemerkung 2: Apparat geöffnet und mit Silber präparierte Kationenaustauschermasse
eingefüllt Bemerkung 3: Probeentnahme nach einer Minute Durchflußzeit Bemerkung
4: Probeentnahme nach 10 min Durchflußzeit
Tabelle 2: Bemerkung
1: Apparat installiert und mit Wasser gefüllt Bemerkung 2: Probeentnahme nach 1
min Durchflußzeit Bemerkung 3: Probeentnahme nach 10 min Durchflußzeit.
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Die Tabellen 1 und 2 demonstrieren einerseits, wie mit Hilfe des erfindungsgemäßen
Verfahrens eine unzulässig hohe Verkeimung des Ionenaustauscherbettes wirksam verhindert
wird, und wie andererseits ein übliches Ionenaustauscherbett rasch in einem solchen
Maße verkeimt, daß das durch das Ionenaustauscherbett durchgesetzte Wasser nicht
mehr als Trinkwasser bezeichnet werden kann. Da in den Tabellen die Versuchstage
209 (Tabelle 1) und 97 (Tabelle 2) denselben Kalendertag bedeuten, ist ersichtlich,
daß nach einer um 112 Tage längeren Betriebs- und Stillstandszeit bei Verwendung
der präparierten Kationenaustauschermasse gemäß Beispiel 3 praktisch keine Verkeimung
des Austauscherbettes stattgefunden hat, während beim Versuchsablauf gemäß Beispiel
4 unter Verwendung eines kein Silberpräparat enthaltenden Austauscherbettes dieses
so verkeimt ist, daß im Weichwasser die zugelassene Keimzahl vorr 300/ml bei weitem
überschritten wurde. Wie aus Tabelle 2 hervorgeht, wurde die erwähnte zugelassene
Keimzahl bereits nach 11 Versuchstagen überschritten. Besonders gravierend tritt
der Unterschied zwischen dem Versuchsablauf gemäß Beispiel 3 und dem Vergleichsversuchsablauf
gemäß Beispiel 4 hervor, wenn die Versuchstage 174 (Tabelle 1) und 62 (Tabelle 2)
betrachtet werden, die wiederum demselben Kalendertag entsprachen. Die IKeimmessungen
an diesen Versuchs tagen zeigten, daß das Wasser aus
dem nicht
präparierten Apparat eher die Qualität eines Kloakenwassers besaß, während der das
Silberpräparat enthaltende Apparat absolut sauberes und einwandfreies Trinkwasser
lieferte.
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Bei Verwendung einer gemäß Beispiel 2 mit Silber präparierten Kationenaustauschermasse
wurden vergleichbare Resultate erzielt.
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- Patentansprüche -
L e e r s e i t e