SE514879C2 - Framställning av vatten med förbestämd ozonkoncentration och användning av lösningen - Google Patents

Description

514 879 En anordning för medicinsk behandling med användning av ozon beskrivs i EP,Al,0,450, 103 i vilken beskrivs hur den del av kroppen som ska behandlas med ozongas under behandlingen förs in i en förseglad behållare varvid ozonet tillåts passera genom den förseglade delen.

Anordningar för att tillverka ånga med en tillsats av ozon är kända bl.a. genom FR,A,2484279.

Nedan används följande uttryck: Ozon-vatten - En vatten-ozonlösning (också benämnd aktivt vatten), vilket utgör ett sterilt vatten anrikat på ozon. Ozon-vattnet kan om så önskas innehålla syrgas.

Ett speciellt problem i samband med användningen av ozon är den relativa instabi- liteten av densamma jämfört med syre. Ozon sönderfaller spontant till syre med en halveringstid av tre dagar vid 20° , 8 dagar vid -l5°C, vilket visar sönderfallets tem- peraturberoende. Dessa siffror avser gasen, Data är citerade från Römpp, Chemie Lexicon, Thieme, band 7, 1991.

Ozon är synnerligen reaktivt och som sådant skadligt för material och levande mate- ria. Av denna anledning måste platser där ozon tillverkas eller utvecklas som en bi- produkt av maskineri eller kemiska reaktioner vara välventilerade på grund av de skadliga effektema som orsakas av gasen. Ändamålet med uppfinningen är att kunna använda ozon på ett säkert och förutsäg- bart sätt vid olika applikationer.

Det utgör också ett ändamål med föreliggande uppfinning att generera ozon-vatten på ett säkert och reproducerbart sätt, och med ett styrt gas- och vattenflöde. .14 879 3 Det är även ett ändamål med uppfinningen att generera detta ozon-vatten med för- bestämda koncentrationer och också att tillförsälqa en styrd temperatur och tryck hos lösningen.

Ett ytterligare ändamål är att åstadkomma en optimal löslighet av ozongasen i vatt- Det.

Ett ytterligare enligt uppfinningen är ett system för att åstadkomma ovan- stående. Ännu ett ändamål är en anordning för att tillhanda ozonvattnet i form av spray eller i vätskeform.

Ett ytterligare ändamål är att producera ozon och ozon-vatten av renaste kvalitet.

Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att kombinera systemet med olika me- del för behandling.

Dessa och andra ändamål fördelar och drag hos föreliggande uppfinning kommer att förstås lättare genom nedanstående detaljerade beskrivning av de föredragna utfö- ringsformerna av densamma, då dessa ses tillsammans med ritningarna i vilka sam- ma referensnummer utvisar identiska strukturer på flera av ritningama, och där: Fig. 1 visar en översiktsbild av en utföringsforrrr av systemet enligt uppfinningen.

Fig. 2 visar en schematisk vy över ledningar ventiler, tank, etc. enligt en utförings- form av uppfinníngen enligt uppfinningen.

Fig. 3 visar en schematisk vy av styrsystemet enligt en uttöringsform av blandnings- kammaren enligt uppfinningen.

F ig. 4a och b visar en utíöringsfomr av blandningskamrnaren enligt uppfinningen.

Fig. 5a, b, c visar en andra, en tredje och en fjärde utföringsform av blandnings- kammaren enligt uppfinningen. 514 8719 4 Fig. 6 visar en flödescell som används vid experiment för att utvärdera effekten av metoden enligt uppfinningen.

Fig. 7a och 7b visar resultaten av experiment utförda med användning av utrustning och metod enligt uppfinningen.

Fig. 8 visar resultatet av ytterligare experiment gjorda med användning av ozon- vattenlösriing och metoden enligt uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV DE FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMERNA ENLIGT UPPFINNINGEN I Fig. 1 visas den allmänna principen representerad av en utföringsform av ett sy- stem enligt uppfinningen. Systemet enligt denna utföringsform innefattar ett inlopp för syrgas/luft, ett inlopp 11 för vatten, en enhet 20 för ozonalstring, en enhet 30 för behandling av inkommande vatten, en blandningsenhet 40, ett PLC kontrollstyr- system 50, styrbara ventiler och ledningar och elektriska ledningar som förbinder ventilerna och styrsystemet 50. Det inkommande vattnet filtreras, avmineraliseras och separeras i två eller flera vattenfraktioner i enhet 30 för behandling av inkom- mande vatten och används därefter i blandningsenheten 40. Den inkommande luf- ten/syret behandlas i ozongeneratorenheten 20 och föres därefter till blandningsen- heten 40 för att blandas med det behandlade vattnet. Efter blandningsenheten kan ozonvattnet sparas temporärt i en upplösningstank, nedan tank (inte visad), eller an- vändas direkt eller så kan ozonet även användas direkt.

En ytterligare beskrivning av ledningarna och ventilerna ges nedan i samband med en mera detaljerad beskrivning av systemet som sådant i Fig. 2 och styrsystemet i Fig. 3.

IFig. 2 visas en utföringsfonn av systemet för framställning av ozon-vatten, ozon (aktivt vatten) i enlighet med uppfinningen. Systemet innefattar en inloppsledning 71 för vatten i vilken ledning en styrbar reduceringsventil V1, t.ex. en magnetventil 7 är anordnad och i följd därefter en enhet 30 för behandling av inkommande vatten, 514 879 filtrering och avjonisering (de-mineralisering) och separation i två fraktioner, vilka uppvisar två olika pH-värden, en inloppsledning 70 för luft eller syrgas till ozonge- neratom 20, vilken kan vara en kommersiell ozongenerator av en typ som produce- rar det nödvändiga ozonet, t.ex. Plasma Resonance Electron, Ozonice, Japan.

Elektrolyskammaren i enhet 30 for sköljas med intervall och dräneras via en separat dräneringsledning 81 till ett utlopp 13. En temperaturreglerande funktion kan vara inbyggd i eller vid enhet 30. l ledningen 70a är en styrd ventil V2, en trycksensor PR och en flödessensor Fl an- ordnade.

Enheten för filtrering och de-mineralisering styrs elektriskt och kan justeras meka- niskt. Vattnets pH-värdet justeras genom att uppdela vattnet i åtminstone två frak- tioner med användning av anordningen som beskrivits ovan. Dylika anordningar är kommersiellt tillgängliga t. ex. en alkalisk ”ionizer”, Bion Q Water Ionizer från DAE-A Medical Ltd.

Justeringen av vattnet kan utföras i ett eller flera steg beroende på den Vattenkvalitet som inmatas i systemet. Vattnet leds via ledning 83, genom en styrventil BV1 till en tank 60. Det behandlade vattnet matas till tanken 60 i vilken finns en vätskenivåin- dikator 90. Flera vätskenivåavkärmare kan naturligtvis anordnas t.ex. en för maxi- mim' 'vå och en for miniminivån.

Från enhet 30 för behandling av det inkommande vattnet finns två ytterligare utlopp.

Ett utlopp 13 avser ett avlopp för överskottsvatten eller liknande vilket dräneras ge- nom en ledning 81 och även en ledning 82 och ett utlopp 15 genom vilket mer eller mindre alkaliskt vatten är tillgängligt för tvättändamål etc. Detta utlopp är naturligt- vis valfritt och föreligger inte i alla utföringsformer enligt uppfinningen eftersom om det alkaliska vattnet inte behövs så kan det dräneras genom ledning 81. ,114 879 6 En polarografisk sensor S1 för avkänning av ozonkoncentrationen är företrädesvis anordnad vid tankens utlopp eller i en utloppsledning 84 från tanken 60. Den skulle även kunna vara anordnad i tanken 60.

Ozonsensorn kan naturligtvis vara av vilket slag som helst som skulle vara tillräck- ligt för den avsedda användningen. I denna speciella utföringsfonn används en ozonsensor som kan erhållas från Toa Electronics, Tokyo, Japan.

Vid eller nära den övre delen av tanken är en utloppsledning 72 anordnad vilken uppvisar en backventil BV2 för att förhindra att vakuuin bildas när tanken töms.

Backventilen skulle naturligtvis också kunna vara magnetiskt styrd. En grenledning 73 är anordnad i ledningen 72 mellan tanken 60 och backventilen BV2. I ledningen 73 är en fjäderbelastad ventil BV3 anordnad, vilken tillförsäkrar att ett konstant tryck upprätthålls i tanken 60 tills en del eller hela innehållet av tanken 60 tömts.

Efter ozongeneratom firms en styrd trevägsventil V3, vilken antingen leder det pro- ducerade ozonet till en blandningskamrnare BK via en ledning 75, i vilken en back- ventil BV4 är anordnad för att förhindra flödet 'från att rinna baklänges in i ledning- en 75, eller leder det producerade ozonet ut från systemet via ledningen 76.

När nivåindikatorn indikerar att den förbestämda nivån hos vattnet i tanken 60 har uppnåtts stängs ventilen V1. Ventilen V2 öppnar tillförseln av syre till ozongenera- tom. Syrgasflödet passerar trycksensor PR och flödessensorn Fl. Ozongeneratorn enligt utföringsfonnen innefattar en spänning/frekvensomvandlare, vilken är kopp- lad till en elektrod, som är placerad i en luftkyld kammare. När syret passerar elek- troden produceras ozon. Viktiga parametrar för optimal framställning av ozon är sy- rets flödeshastighet över elektroden och effekten hos generatorn.

Det föreligger företrädesvis två cirkulationsvägar för det ozonblandade vattnet i sy- stemet. Den första innefattar en grenledning 77 som är anordnad vid tankens 60 ned- re del och som leder ozon-vattenlösningen till en pump P1 och tillbaka till tanken 514 879 7 60. Pumpen cirkulerar kontinuerligt vattnet fiån tanken 60 till blandningskammaren BK och tillbaka till tanken.

Nära tankens 60 botten är en ledning 84 anordnad vilken leder till en styrd ventil V4.

Den styrda ventilen V4 kan antingen låta ozon-vattenlösningen lärnna systemet ge- nom ett ozon-vattenutlopp 12 eller recirkulera lösningen företrädesvis till tankens 60 övre del genom en ledning 78.

Den producerade ozongasen leds via ventilen V3 och ledningen 73 och en backven- til BV4 till blandningskammaren BK, där den producerade ozongasen blandas med vatten som pumpas av pumpen Pl från tanken 60 via ledning 77. Blandningskarn- maren innefattar enligt uppfinningen en kombination av en diffusor, vilken skapar ett turbulent vattenflöde och ett sintrat spridningsmunstycke (atomising gas nozzle), företrädesvis framställt av syrafast material och uppvisande en porstorlek av 0,2 - 10 milcroner. Blandningssekvensen fortsätter till dess att en förutbestämd ozonkoncent- ration i tanken 60 har uppnåtts. Blandningskammaren beskrivs ytterligare i samband med Fig. 4.

Ozonkoncentrationen mäts företrädesvis medelst polarografi via sensor S1 med för- bestämda intervall. I andra utforingsforrner kan andra typer av sensorer användas vilket är uppenbart för fackmannen.

Så snart som koncentrationen faller under ett förbestärnt minimivärde repeteras se- kvensen för framstälhiirig av ozon-vatten. Genom att pumpa ozon-vattenlösriingen från tanken genom ledning 77 via pumpen Pl 'och blandningskammaren BK och därefter tillbaka till tanken tillförsälcras att koncentrationen av ozon i ozon-vattnet alltid hålls vid det förbestämda värdet. 514 879 8 Ledningen 77, som återför vattnet till tanken tillför företrädesvis det ozonanrikade vattnet från blandnjngskamrnaren BK under vätskenivån i tanken.

När ozon-vatten inte tas från tanken under en period kommer ozonkoncentrationen att mycket långsamt avta. Pumpen P2 används för att skapa en cirkulationsrörelse hos ozon-vattnet förbi ozonkoncentrationsmämingssensom och genom tanken ge- nom att pumpa ozonvatten fiån botten av tanken via ventilen V4 tillbaka till tanken 60 och därvid återförande ozon-vatten till den övre delen av tanken. Överskott av ozon f°ar passera ut genom backventilen BV3 till en omvandlare 25. I omvandlaren omvandlas ozonet katalyfiskt till syre och tillåtes därefter avgå från sy- stemet via ett utlopp 26 från omvandlaren 25 och eventuell vätska som formas under förfarandet kan dräneras genom ledningen 27.

Vid avtappning av den fardiggjorda lösningen, aktivt vatten, från tanken åstadkoms detta i denna utföringsfonn genom att öppna rnagnetventilen V4 och låta pumpen P2 tömma tanken 60. Härvid förhindrar ventilen BV2 ett vakuum från att bildas i tan- ken.

Från systemet finns också en möjlighet att släppa ut ozon i form av gas genom tre- vägsventilen V3 beroende på om ozon i form av gas behövs för den specifika appli- kationen.

Ett styrsystem (PLC) är anordnat för att styra t.ex. ventiler och parametrar, såsom temperatur och nivå i tanken, generering av ozon, filtrering av vattnet och bland- ningarna av ozon och vatten och utsläppet av ozon och ozon-vatten (aktivt vatten) från systemet.

Ett exempel på en anordning av ett styrsystem som kan användas enligt förfarandet och anordningen enligt ovan beskrivna utföringsforrn visas i Fig. 3. 514 879 9 Det skall noteras att uttöringsformen enligt Fig. 3 innefattar en extra pump P3 jäm- fört med utföringsformen i Fig. 2 för utsläpp av aktivt vatten via en grenledning 79 före pumpen P2. I grenledningen 79 är en styrbar ventil V5 anordnad före pumpen P3. En ledning 80 sammanbinder utloppet från pumpen P3 med ozon-vattenutloppet 12. Denna extra pump och ledning har tillagts för att tillåta ett snabbare flöde från tanken 60.

Styrsystemet innefattar en styrenhet 50, ett eller flera styrprogram (exempel på styr- programsekvenser enligt nedan), A/D-omvandlare, bearbetande medel och medel för in- och utmaming av analoga och/eller digitala signaler och/eller styrsignaler. I den- na utföringsform firms 14 ledningar för styrning av ventilema i beroende av styrpro- grammet och av mätparametrar, såsom temperatur, flöde, koncentration, etc.

Styrenheten 50 kan styras manuellt från en styrpanel (inte visad). Med användning av panelen kan olika sekvenser väljas beroende på den typ av applikation som sy- stemet skall användas i. Pararnetrarna i det valda styrsekvensprogrammet är företrä- desvis relaterade till empiriska värden.

Enheten 30 för behandling av inkommande vatten (filtrering och demineralisenng) använder följande signaler: på/av, stegvis pH-justering, spolning av elektrolyskam- maren (inte visad) i enheten 30 och eventuellt styrning och justering av vattentempe- 121111611.

Ozongeneratom 20 använder följande signaler: på/av, stegvis elektriskt styrning (elektrodpotentialen).

Ozonsensom 51 och dess kretsar genererar enanalog/digital A/D-signal vilken an- vänds i den valda styrsekvensen.

Styrenheten 50 styr ventiler och pumpar och mottar signaler beroende på avkända eller mätta parametrar alla i beroende av den valda sekvensen. Signaler på ledning 5114 879 101 styr det inkommande vattnet med hjälp av ventil V1. Signaler på ledning 102 mäter trycket på det inkommande luft/syret med användning av trycksensom PR.

Signaler på ledning 103 styr ventilen V2. Signaler på ledning 104 styr/mäter det in- kommande luft/syreflödet med användning av flödesmätaren Fl. Signaler på ledning 105 styr ozongeneratorenheten 20. Signaler på ledning 106 styr det inkommande luft/syret med användning av trevägsventilen V3. Signaler på ledning 107 styr filtre- ring och de-mineralisering i enhet 30 för behandling av vatten. Signaler på ledning 108 styr det aktiva vattnet i recirkuleringsmätningskretsen med användning av ventil V4 och utsläppet av ozon-vattenlösning (aktivt vatten) från systemet. Signaler på ledning 109 från ozonsensom 51 används för att styra förfarandet.

Signaler på ledning 110 styr pumpen P2, på ledning 111 styr pumpen P1, på ledning 112 styr ventilen V5, på ledning 113 styr pumpen P3 och på ledning 114 förs sig- naler från vätskenivåindikatorn 90 till styrenheten.

I F ig. 4a och 4b visas en utföringsfonn av en blandningskammare enligt uppfinning- en. De hänvisningssiffror som används för detaljer i Fig. 4a och 4b motsvarar var- andra. I Fig. 4a visas kammaren fiån utsidan med ett utlopp 1 för vatten och ett in- lopp 2 för ozon och ett utlopp 3 för vatten/gaslösningen. IFig. 4b visas samma kammare i en annan vy och delvis i sektion. Som ses på Figuren dispergeras gasen i vattnet i kammaren med användning av ett spridningsmunstycke (atomizing nozzle), företrädesvis 'framställt av sintrad keramik eller rostfritt stål. Den viktiga faktorn då man väljer materialet i blandningskarnrnaren är att ett material väljs vilket om möj- ligt är inert mot ozon och som inte utövar någon katalytisk effekt på ozonets sönder- fall. För att uppnå en god blandning av ozongasen med vatten är det väsentligt att gasen fmfördelas och sprids med användning av ett sintrat spridningsmunstycke el- ler något arman injekteringsmedel som ger samma effekt.

I Fig. Sa, 5b och 5c visas schematiskt tre olika utföringsformer av blandningskam- maren. De referensnummer som används för detaljer i Fig. Sa, 5b och 5c motsvarar 514 879 ll varandra. I Figurema visas följande beteclcnat med motsvarande nummer: inlopp 1 för vatten, inlopp 2 for ozon, och utlopp 3 för vatten/gaslösning.

Exempel på styrprogramsekvenser ges nedan för att illustrera systemets verknings- Sätt.

En styrprogramsekvens för rengöring/ sterilisering av medicinska instrument kan genomföras enligt nedan: En kanmiare (inte visad) anpassad till det medicinska instrumentet ansluts till sy- stemet. Utloppet från kammaren ansluts via konverteringssystemet till ett avlopp.

Konverteringssystemet kan utföras som en separat enhet om så önskas.

När på-knappen trycks in på instmmentpanelen mottar ventilen V1 en signal som öppnar vattentillförseln till systemet. Vid samma tidpunkt ges vattenbehandlingsen- heten 30 en signal att reglera pH-värdet hos vattnet. Vatten vilket uppvisar olika pH- värden kan separeras i enheten. Vatten vilket uppvisar ett lågt pH-värde föres till tank 60 och vatten med ett högt pH-värde, alkaliskt vatten, förs till kammaren för en första rengöring av instmrnentet.

När vätskenivåindikatom 90 signalerar att den förbestämda vätskenivån i tanken 60 har uppnåtts ges en signal till V1, vilken stänger. - Tryckmätaren indikerar att (luft/)syre är närvarande - en signal öppnar V2 och ozongenereringen i den ozonge- nererande enheten 20 initieras medelst en signal från styrenheten 50 (styrsystem 100) - pump 1 startas med en signal - pump 2 startas medelst en signal. Blandningen av ozon och vatten fortsätter tills t. ex. 5ppm har uppnåtts i lösningen - en stång- ningssignal sänds till V2 och signaler sänds till Pl och ozongeneratom att stoppa - signaler sänds av styrsekvensprogrammet att öppna ventilen V5 och starta pump P3 (högt flöde) och det aktiva vattnet pumpas in i kammaren under t.ex. 10 sekunder. - V5 stängs och P3 stannas - en signal öppnar V4 (lågt flöde) till kammaren under t.ex. 4 minuter. Därefter öppnas de styrda ventilerna V2 och V3 av styrprograrnse- 1.4 8 79 12 kvensen och ozongeneratorenheten 20 ges en signal att starta produktion av ozon och ozongas tillåts att flöda genom kammaren under t.ex. en minut. Denna sekvens kan upprepas tex. tre gånger.

Det ligger inom ramen för uppfinningen att tillhandahålla styrsigrialledningar och styrfimktioner inom styrprogramsekvensen för att styra ventiler, pumpar, etc.

En styrprogramsekvens för fyllning av sprayflaskor, där denna spray kan användas för bland annat desinficeiingsanvändning kan utföras enligt följande: En hållare för sprayflaskor (inte visad), avsedd för en eller flera flaskor ansluts till anordningens utlopp. Vid startsignaleri, ges ventilen V1 en signal för att öppna ven- tilen och tillhandahåller därigenom vatten till anordningen. Samtidigt ges vattenbe- handlingsenheten 30 en signal för att reglera vattnets pH. Vatten vilket uppvisar lågt pH fyller tanken 60, och det alkaliska vattnet dräneras ur anordningen. Då vätskeni- våindikatom 90 sänder en signal till styrenheten stängs ventilen V1 - det kontrolle- ras att trycksensorn PR indikerar närvaro av luft/syre - ventilen V2 ges en signal för att öppna och ozongeneratorenheten 20 ges en signal att starta alstring av ozon - pump P1 ges en startsignal - pumpen P2 ges en startsignal. Inblandningen av ozon i vattnet startas och stoppas när koncentrationen som mäts i vattnet från tanken upp- når 2ppm - ventilen V2 stängs och den ozongenererande enheten 20 och pumpen P1 starmas - om och när ozonkoncentrationen underskrider 1,5ppm repeteras ozonin- blandningssekvensen.

Koncentrationen av ozon-vattenlösning styrs av det förbestämd värdet som repre- senteras av programmerbara variabler i sekvensen.

När sprayflaskor används istället för sprayflaskehållare - töms flaskan på eventuellt vatten som fmns däri - ventilerna V2 och V3 ges en signal att öppna, ozongenera- torenheten 20 ges en signal att starta ozonalstring och flaskan spolas med ozon, den skulle naturligtvis också kunna spolas med ozon-vattenlösning. En tryckknapp för 514 879 13 påfyllning verkar på ventilen V5 och pumpen P3, varvid flaskan fylls - påfyllningen av flaskan kan t.ex. styras av tiden, andra sätt att utföra detta ligger inom fackman- nens kimskaper att utröna. När flaskan har fyllts kan en säkerhetskontroll göras av vattnet i flaskan eller i samband fyllningen av flaskan t.ex. i samband med utloppet från anordningen. Om ozonkoncentrationen är alltför låg aktiveras företrädesvis ett larm vilken indikerat koncentrationen av ozon i flaskan är för låg.

Ett förfarande för vattenbehandling i enhet 30 kan t. ex. ske enligt följande.

Kranvatten, eventuellt fiån kommunalt vattenverk, renas med användning av t.ex. ett aktivt kolfilter. Rostpartildar kemikalier organiskt material färger etc. fastnar i filt- ret. Filtrets livslängd (service life) kan styras genom att sätta en tidsbegränsning.

Vattnet som renas i filtret förs därefter genom en elektrolyscell (inte visad), vilken är konstruerad av platina/titan och SUS-B 16 syrafast stål. Genom att välja lämpligt material uppnås en optimal elektrolys av vattnet. Elektrolyscellen renas företrädes- vis var tionde minut under approximativt 30 sekunder.

Genom elektrolys av vattnet separeras jonema på sådant sätt att vissa leds till en po- sitiv elektrod och vissa till den negativa elektroden. De positiva jonema förs till den negativa elektroden och ger alkaliskt vatten och de negativa jonema förs mot den positiva elektroden och ger surt vatten. I det system som ges som exempel ovan an- vänds vattnet från den positiva elektroden (det sura vattnet) för att framställa ozon- vattenlösningar med olika grader av koncentration. Det finns också en möjlighet att använda det alkaliska vattnet som kommer från den negativa elektroden för specifika användningar.

Kraven på det vatten som används är att temperaturen företrädesvis ska ligga inom intervallet 5°C - 10°C, konduktiviteten hos det behandlade vattnet bör företrädesvis 51.4 817 9 14 vara <80uS/cm, och vattnet skall uppvisa den kvalitet som kallas mjukt vatten, och det föredragna pH-iritervallet är 2-4 pH-enheter.

Genom att använda kranvatten från en kommunal källa erhålles högre koncentratio- ner av Cl", S", och P". Detta ger som resultat ett lägre pH och bättre villkor för upp- lösning av ozon i vattnet. Ozon-vattenlösningen enligt uppfinningen kommer att vara mera stabil i en lösning med ett lågt pH.

En applikation i vilken anordningen/systemet enligt uppfinningen kan användas är ett förfarande för att mäta mängden organiska föroreningar i en vätska. Denna ap- plikation kräver att ozonkoncentrationen i ozongasen är väl reglerad.

Uppfinningen avser även matning av ozongas av en bestämd koncentration till en, företrädesvis stängd, behållare i vilken vätska med organiska föroreningar firms. ln- matning av ozongas till behållaren resulterar i en reaktion mellan föroreningarna och ozonet. Så länge som det fmns föroreningar i behållaren kommer ozon att förbrukas genom reaktion av detsamma. Detta indikerar att så länge som det finns föroreningar i behållaren kommer inget ozon att vara möjligt att upptäcka i behållaren. Hänsyn måste här tas till det naturliga sönderfallet av ozonet.

Andra parametrar vilka har inflytande på mätningarna av den ovanstående typen är kontakttid, temperatur, ozongaskoncentration, materialet i behållaren som sådan och typen av kontaminering och koncentrationen av densamma. Dessa och andra para- metrar som skall utvärderas vid varje tillfälle måste tas i beräkning vid mätning av reaktionshastighet och det förväntade slutresultatet.

Experiment företogs för att säkerställa att verkan av vissa variabler på resultatet och för att Validera effekten av ozon-vattnet. 514 879 I Fig. 6 visas en flödescell vilken användes i experimenten som beskrivs nedan. Re- sultaten visas i Fig. 7a och b. Ändamålet med experimenten var att visa den steriliserande effekten hos ozon- vattenlösningen enligt uppfinningen. Två koncentrationer användes, 3 och 6 mg/1.

De organismer som användes för försöken var Bacillus Cereus och Staphylococcus Aureus på glasytor.

Bacillus Cereus är patogen och är också en vanlig orsak till förstöring av matpro- dukter. I sin sporfonn är de resistenta mot uttorkning, höga temperaturer och kemi- kalier.

Staphylococcus Aureus är en gram-positiv coccus vilken inte uppvisar sporfonn, men som fortfarande är mycket motståndskraftig mot uttorkning och olika kemikali- er. De bildar toxiner och kan orsaka matförgiftning.

Material och metoder: Metoderna som användes vid dessa experiment är enlighet med som används av SIK (Institutet för Livsmedel och Bioteknik, Göteborg, Sverige och deras erfarenheter.

Hänsyn har också tagits till metoder för validering av desinfektionsmedel, vilka har etablerats av de tekniska komrnittéerna inom EU. Här refereras till arbete som har utförts av TC216. Bakteriema fästes vid och torkades på hydrofoba glasytor. De ex- ponerades för ozon-vatten under bestämda tidperioder och därefter analyserades antalet överlevande bakterier.

Mikroorganismer: Sporer från två olika stammar av B. Cereus användes. Den så kallade stammen (ATC 14579, SIK 229) och en stam isolerades ur smör fiån ett mejeri (SMR 781, 514 879 16 SIK 341). Vegetativa celler av Staphylococcus aureus (ATCC 6538, SIK 295) an- vändes även.

Glasytorna och beredningen av dessa: Glasytoma som användes utgjordes av objektglas vilka genom behandling med me- tylsilan hade gjorts hydrofoba.

Bacillus sporer och Staphylococcus suspenderades i en fysiologisk saltlösning i en koncentration av 107 till 108 makro-organismer/nil. Glasen suspenderades i denna lösning under en timme. Under tiden fastnade makro-organismerna på ytan. Glasen sköljdes med destillerat vatten och torkades i rumstemperatur under cirka 12 tim- IIIGI.

För att tillhandahålla ozonvatten användes ett system innefattande en ozongenerator av typen Ozonize. Denna enhet använder sig av en plasmaresonanselektrod. Syre användes för att generera ozon, vilket skär ner utvecklingen av NOX-gaser väsentligt.

För att använda rent vatten med jänm kvalitet användes avj oniserat vatten, Kemityl T-vatten.

Ozon-vattenlösningen framställdes enligt uppfinningen med användning av en an- ordning som visas i Fig. 4 genom en teknik som vi har betecknat "Diffu-Z-ektor- teknik". Denna teknik är en kombination av diffusion- och injektorteknik. Denna teknik ger ett kontrollerat gas och vattenflöde.

Objektglasen 101 monterades i en flödescell 102 visad i Fig. 6. Ozon-vattnet passe- rade genom flödescellen, från inloppet 103 till utloppet 104. Flödet igenom cellen var vid detta tillfälle 0,1 l/min. För att kontinuerligt kontrollera/styra koncentratio- nen av det upplösta ozonet hos vattnet som passerar in och ut ur flödescellen använ- des en polarografisk membranelektrod TOA. Mätinstrurnentet anslöts både till in- 514 879 17 loppet och utloppet från flödescellen. Två koncentrationer av ozon i vatten använ- des, 3 mg/l och 6 mg/1.

Valideringen av överlevande mikro-organismer: Referensvärden - dvs. antal bakterier per objektglas före exponering för ozonvatten uppskattades med användning av "swab-teknik". Ytan svabbades med användning av en alginatsvabb och smear gjordes på TGB-plattor (Trypton Glykos Extrakt Agar).

Värdena efter exponering mättes medelst ”formmolding nutrient agar” (Trypton Soya Agar) med en tillsatt fargindikator (tetrazolinklorid) på bakteriema på objekt- glaset i nära anslutning till exponeringen för ozon-vatten.

Resultat och diskussion Resultaten presenteras i Tabell 1 och visas i Fig. 7a och 7b. Ur dessa diagram, visar 7a testíörsök med användning av en koncentration av 3ppm ozon och 7b testförsök med användning av en koncentration av óppm ozon, varvid ingen logisk skillnad kan ses mellan föremål behandlade under 5, 10 och 15 minuter. Detta kan förstås så att ozonvatmet utövar en nästan ögonblicklig eller åtminstone mycket snabb verkan och att efter 5 minuter kvarblir endast en s.k. "tail" dvs. efter 5 minuter är överlevnads- hastigheten konstant.

En skillnad kan noteras i och med att högre koncentration av ozon ger bättre effekt.

Den noterade logarinniska reduktionen för de två stammarna av Bacillus och av Staphylococcus var approximativt 2 logaritrriiska enheter för 3ppm och 3 logarit- miska enheter för 6ppm. Bacillus-stammen var den mest motståndskraftiga. 51,4 879 18 Tabell 1 CFU = køloniformande enhet 229 341 295 B. cereus typstam B. cereus mejeristaxn S. aureus Behandling mätt medelvär- mätt medelvär- mätt medelvär- CFU- de CFU- de CFU- de värde i SD värde :t SD värde _+_ SD Imfialväfde 2,6 x 105 1,4 x 105 17,0 x 105 3,4x105 1,1 x 105 2,0x105 0,7 x 105 1,8 x 105 1,0 x 105 6,0 x 105 5,0 x 105 8,4 x 105 0,04 x 105 i 1,2 x 8,5 x 105 i 38 x 17,0 x 105 isp x 105 1,8 x 105 105 4,0 x 105 105 1,0 x 105 2,0 x 105 3,0 x 105 1 3,9 x 105 3ppm 5 0,0 200 2 min 30 43 + 51 25 408 i 520 3 2 + 1,6 100 1000 0 3ppm 10 100 500 10 min 100 100 i o 400 533 i 451 1000 503 i 495 100 1000 500 3ppm 15 25 1000 2 min 50 50 i 25 1000 1000 i 0 50 18 + 28 75 1000 1 6ppm 5 0 25 3 min 0 0 i 0 25 25 i 0 5 13 i 15 0 25 30 6ppm 10 15 25 8 min 5 7 i 7,2 300 142 i 142 9 9 i 1 1 100 10 6 ppm 15 0 500 2 min 0 0i0 50 192i267 1 2i1 0 25 3 6ppm 1 28 - 100 - - - min gas 30 min 1 - 10 . - 0 - 514 879 19 l ett andra testförsök som visas i Fig. 8 visas effekten av ozonlösningen enligt upp- fmningen på två olika bakterier: Feacal streptococcus och Pseudomonas aeruginosa.

Analysen utfördes av Vattenvårdslaboratoriet VVL, Stockholm, Sverige.

Bakterierna inaktiverades av lppm ozon-vattenlösning och resultatet i Tabell 2 er- hölls.

Tabell 2 Bacteria l cfu före behandling cfu efter behandling Feacal streptococcus 88 0 Pseudomonas aeruginosa. 66 O cfu = koncentration av bakterier/rnl Detta visar klart effekten av ozon-vattnet enligt uppfinningen.

Exemplen i beskrivningen har givits för att visa och klargöra systemet och metoden för produktion av ozon-vatten och ozon-vattnet enligt uppfinningen och skall inte anses vara begränsande på uppfinningens omfång.

Vatten framställt enligt förfarandet enligt föreliggande uppfinning är användbart i åtskilliga aspekter. Det kan användas i en metod för detektering av bacteria eller av annat levande material, speciellt kontaminerat material. Metoden innefattar tillförsel av vatten, med upplöst ozon av en känd koncentration till ett objekt, mätning av ozonkoncentrationen i nämnda vatten då nämnda vatten avlägsnas från objektet och därefter mätning av skillnaden i koncentration mellan det tillförda vattnet och det använda vattnet. Eftersom ozon konsumeras av det kontaminerade materialet som är närvarande kan skillnaden i koncentration användas som ett mått på mängden bakte- rier eller annat levande material närvarande på eller i nämnda objekt. Detta kan 514- 879 åstadkommas t. ex. med användning av en behållare med ett inlopp för nämnda vat- ten innehållande ozon med en förbestämd koncentration och ett utlopp för nämnda vatten. Vid utloppet från behållaren firms en anordning för mätning av ozon. Styr- medel är företrädesvis anordnade for att styra mätförfarandet automatiskt.

En ytterligare användning av vattnet framställt enligt uppfinningen är användning av nämnda vatten innehållande ozon med en förbestämd koncentration av ozon för de- struktion av celler, t.ex. cancerceller. Detta kan åstadkommas på grund av känslig- heten hos onormala celler tex. cancerceller vilka är mera känsliga för ozon än nor- mala celler. För att åstadkomma detta, kan en anordning användas vilken innefattar medel för selektiv distribution av vattnet irmefattande ozon upplöst däri, medel för att styra mängden av närrmda distribuerade vatten och ävenledes medel för avlägs- nande av icke använt vatten för att undvika alltför stor kontakt mellan vatten och normala celler. Anordningen uppvisar företrädesvis ett automatiskt styrsystem.

Claims (15)

10 15 20 25 30 5,14 1879 21 PATENTKRAV

1. Anordning för frarnställning av vatten med ozon upplöst däri, varvid anord- ningen innefattar medel för inmatning av vatten (1 1,V1,7 1,3 0,83) varvid nämnda medel för inmatning av vatten är anordnat att bibringa det inmatade vattnet förbes- tämda karakteristika, en behållare (60), medel för tíllförande av ozon (10,70,V2,F 1,20) för matning av ozon till en blandningskammare (BK) för upplös- ning av ozon i nänmda vatten, varvid närrmda blandningskammare tar vatten från den nedre delen av behållaren (60), ozonmätningsmedel (51) för mätning av ozon- koncentrationen hos nänmda vatten i behållaren (60), medel för pumpning av vatten (P1,P2) för cirkulation av nämnda vatten från den nedre delen av behållaren (60) till den övre delen av behållaren (60) i beroende av mätt ozonkoncentration i nämnda vatten och varvid nämnda ozoninmatningsmedel matar ozon till nämnda bland- ningskammare i beroende av ett förbestämt ozonkoncentrationsvärde, varvid behål- laren (60) uppvisar ett utlopp (84,P2;84,V4, 12) för vatten med den förbestämda koncentrationen av ozon, varvid anordrringen är anpassad att upprätthålla en för- bestämd vätskenivå i närnnda behållare, varvid nämnda anordning även innefattar en styrenhet (50) för styrning av anordningen i beroende av mätta fysiska parametrar i anordningen.

2. Anordning enligt krav 1 kännetecknad av att en ledning (77) är anordnad att återföra vatten med ozon upplöst däri från nämnda blandningskammare till en punkt i behållaren (60) under vätskenivån i nänmda behållare (60).

3. Anordning enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att nämnda medel för in- matning av vatten (1 1,V1,71,30,83) innefattar rnedel (V 1) för att styra flödet av vatten till anordningen och en filtrerings- och de-mineraliseringsenhet (30).

4. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att nämnda me- del för inmatning av ozon (10,70,V2,F1,20) innefattar medel (V2) för styrning av 10 15 20 25 514 8279 22 flödet av syrgas och/eller luft till anordningen, en ozongenerator och medel (V3) för distribuering av flödet av ozongas till blandningskarrirnaren (BK) eller till ett utlopp för ozongas (14), en trycksensorn (PR) och en flödessensom (Fl).

5. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att nämnda blandningsmedel (BK) innefattar en kammare med ett vatteninlopp (1) för vatten från den nedre delen av nämnda behållare (60), ett ozoninlopp (2) för ozon från nämnda medel för inmatning av ozon, varvid nämnda ozoninlopp (2) uppvisar diffu- sormedel innefattande ett poröst munstycke, företrädesvis uppvisande en porstorlek av approximativt 0,2-l0 mikron, ett vattenutlopp (3) för vatten uppvisande upplöst ozon genom en utloppsledning ledande till den övre delen av behållaren (60), varvid styrmedel är anordnade för att övervaka tillsatsen av ozon i beroende av den mätta ozonkoncentrationen.

6. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad av att ozonkoncent- rationsmätningsmedlen (51) är anordnade i utloppsledningen (84) från den lägre delen av behållaren (60), att pumpningsmedel (P2) är anordnade för att ta nämnda vatten fiån botten av behållaren (60) förbi koncentrationsmätningsmedlen (51) och i beroende av en styrsignal från styrenheten (50) antingen återföra vattnet till en punkt under nämnda förbestämda vätskenivå i behållaren (60) eller att leverera nämnda vatten genom ett utlopp (84,P2;84,V4, l2) för vatten uppvisande den för- bestämda koncentrationen av ozon.

7. Förfarande för framställning av aktivt vatten, vatten med upplöst ozon däri, kännetecknat av följande steg: inmatning av filtrerat och de-míneraliserat vatten till en behållare till en förbestämd nivå; recirkulation av vattnet från botten av nämnda behållare genom en ledning innefat- tande medel för pumpning och medel för blandning; 10 15 20 25 'S14 879 23 upplösning av ozongas i nämnda recirkulerande vatten i nämnda blandningsmedel under styrda inloppsflöden; matning av nämnda vatten med upplöst ozon till nämnda behållare, mätning av den ögonblickliga ozonkoncentrationen hos närrmda vatten uppvisande upplöst ozon; nämnda vatten med upplöst ozon återfört genom blandningsmedlen under tillsats av ytterligare ozon i beroende av nämnda mätning av ozonkoncentrationen; varvid sista steget repeteras när den mätta ozonkoncentrationen är under ett förbe- stämt värde.

8. Förfarande enligt krav 7, kännetecknat av att nämnda förfarande också inne- fattar steget att recirkulera vattnet vilket uppvisar upplöst ozon genom en separat ledning i vilken ozonkoncentrationsmätningarna utförs och från vilken ledning av- tappning av vatten med den förbestämda koncentrationen av ozon kan göras.

9. Förfarande enligt krav 7 eller 8, kännetecknat av att det vatten som används enligt förfarandet är filtrerat och de-mineraliserat så att vattnet uppvisar en konduk- tivitet företrädesvis <80uS/cm.

10. Metod enligt något av kraven 7 till 9, kännetecknad av att vattnet som an- vänds enligt förfarandet filtreras och de-mineraliseras så att vattnet uppvisar en kva- litet kallad mjukt vatten, och att det föredragna pH-intervallet är 2-4 pH-enheter.

11. Vatten med upplöst ozon kännetecknat av att nämnda vatten uppvisar upplöst ozon framställt enligt förfarandet enligt något av kraven 7 - 10.

12. Användning av vatten med upplöst ozon däri av en känd koncentration, varvid vattnet framställt enligt något av kraven 7 - 11, för destruktion av celler t. ex. cancer- celler. 10 514 879 24

13. Vattenlösning innehållande ozon av känd koncentration, varvid vattnet fram- ställts enligt något av kraven 7-11, till användning som läkemedel.

14. Användning av en vattenlösning innehållande ozon av känd koncentration, varvid vattnet 'framställts enligt något av kraven 7-11, för framställning av ett läke- medel för destruktion av celler, t.ex. cancerceller.

15. Användning av en vattenlösning innehållande ozon av känd koncentration, varvid vattnet framställts enligt något av kraven 7-11, för fiainställnjng av ett läke- medel för destruktion av rnikroorgarusmer, såsom bakterier, virus och fungi.