СОСТАВЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ С МАСКИРУЮЩИМИ АГЕНТАМИ Российский патент 2009 года по МПК C02F1/50 C02F1/76 A61L2/16 C02F103/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к составам, способам и комплектам для очистки загрязненной питьевой воды, делающим ее пригодной к употреблению. В частности, настоящее изобретение относится к маскирующим агентам, используемым для маскирования нежелательных вкуса или запаха, связанных с очисткой загрязненной питьевой воды.

Уровень техники

Потребность в питьевой воде существует во всем мире. В развитых странах водоочистка и снабжение питьевой водой осуществляется в больших масштабах, как правило, крупными государственными или международными компаниями. Как правило, вода подается конечному потребителю уже в пригодном для питья виде. В то же время, в некоторых регионах мира, например, в сельских областях развивающихся стран, во многих домах либо отсутствует водоснабжение, и люди вынуждены пользоваться общественными источниками воды, такими как колодцы, либо качество подаваемой воды не позволяет использовать ее в качестве питьевой. В результате, из-за употребления загрязненной воды каждый год умирает большое число людей. Таким образом, существует насущная необходимость как в комплектах для очистки воды, так и составах, позволяющих потребителю самостоятельно проводить очистку воды и получать питьевую воду быстро и эффективно.

Многие составы для очистки воды, представленные в настоящее время на рынке, включают в себя дезинфицирующие препараты на основе хлора или его производных. Для эффективной очистки воды этими препаратами требуется такое их количество, что вкус воды и ее запах значительно ухудшаются. Для улучшения вкуса и запаха воды можно применять ароматизаторы. Однако традиционные ароматизаторы, используемые для улучшения вкуса и запаха воды, в значительной степени снижают дезинфицирующие свойства хлора и его производных. Таким образом, существует необходимость разработки таких составов, которые бы обеспечивали дезинфекцию загрязненной воды, не оказывая на вкус или запах получаемой питьевой воды влияния, которое потребители могут найти неприятным.

Другой проблемой, связанной с использованием некоторых хлорсодержащих дезинфицирующих средств, например гипохлорита кальция, является стабильность препарата. В частности, обнаружено, что известные составы на основе гипохлорита кальция могут в значительной степени терять свои дезинфицирующие свойства при добавлении ароматизаторов. Таким образом, существует необходимость разработки дезинфицирующих составов, содержащих ароматизаторы и имеющих повышенную стабильность при хранении.

Следующей задачей после дезинфицирования загрязненной питьевой воды является поддержание в ней некоторой концентрации дезинфицирующего препарата вплоть до момента ее питья для того, чтобы воспрепятствовать повторному загрязнению; в то же время вкус воды должен оставаться удовлетворительным. Таким образом, существует необходимость в разработке составов, способов и комплектов для очистки загрязненной питьевой воды и для обеспечения чистой воды, имеющей улучшенные вкусовые качества в течение некоторого времени.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение относится к составам, способам и комплектам для использования в очистке загрязненной питьевой воды, чтобы сделать ее пригодной к употреблению. Подробнее, настоящее изобретение относится к маскирующим агентам, используемым для маскирования нежелательных вкуса или запаха, появляющихся в ходе очистки загрязненной питьевой воды.

Согласно одному объекту изобретения состав для дезинфицирования воды включает в себя дезинфицирующий агент и маскирующий агент. Дезинфицирующий агент - это любое соединение, дезинфицирующее и обеззараживающее воду. Маскирующий агент - это соединение, маскирующее или сводящее к минимуму нежелательные характеристики дезинфицирующего агента, такие как вкус и запах.

В одном варианте осуществления изобретения дезинфицирующий агент является соединением хлора, а маскирующий агент является выделенным из цитрусовых ароматом. Также используются и другие типы дезинфицирующих и соответствующих маскирующих агентов. Состав может опционально включать в себя субстрат, на который нагружается маскирующий агент. Кроме того, состав может включать в себя и другие компоненты, например, первичный коагулянт, вещество, способствующее коагуляции, связывающий флокулянт, полимерное вещество, подщелачивающий агент, автокаталитический окислитель, и их смеси.

Вышеприведенное краткое изложение сущности изобретения не предназначено для описания каждого раскрытого варианта осуществления или каждого воплощения настоящего изобретения. Нижеприведенное подробное описание более конкретно поясняет на примерах эти варианты осуществления изобретения.

Краткое описание чертежей

Более полное представление об изобретении можно получить при ознакомлении с нижеследующим подробным описанием возможных вариантов его осуществления совместно с прилагаемыми чертежами:

на фиг.1 представлена схема примерного комплекта для очистки воды, сделанного в соответствии с вариантом осуществления по настоящему изобретению, и

на фиг.2 представлена блок-схема алгоритма, иллюстрирующая один из способов обработки воды, осуществляемый в соответствии с вариантом осуществления по настоящему изобретению.

Хотя изобретение может иметь большое число модификаций и альтернативных форм, на чертежах приведены примеры, иллюстрирующие его особенности, которые будут подробно описаны ниже. В то же время, следует понимать, что назначением этого описания не является ограничение изобретения до конкретно описанных здесь вариантов осуществления. Напротив, цель состоит в охвате всех модификаций, эквивалентов и альтернатив, попадающих в объем и сущность данного изобретения.

Подробное описание изобретения

Все цитируемые ниже документы в своей релевантной части включены сюда посредством ссылки. Цитирование какого-либо документа не должно рассматриваться как признание его прототипом настоящего изобретения.

В целом, настоящее изобретение относится к составам, способам и комплектам для очистки загрязненной питьевой воды с целью сделать ее пригодной или более безопасной для питья. Подробнее, настоящее изобретение относится к маскирующим агентам для маскирования нежелательного вкуса или запаха, связанного с очисткой загрязненной питьевой воды.

В результате использования составов, содержащих дезинфицирующие агенты, у воды может остаться неприятный вкус или запах. Например, использование для очистки воды галогенсодержащих дезинфицирующих агентов, например хлора, может привести к появлению у воды характерных неприятных вкуса и запаха, связанных с хлором. В общем, описываемое здесь настоящее изобретение относится к маскирующим агентам, используемым совместно с дезинфицирующими агентами для минимизации вкуса и запаха, связанных с дезинфицирующими агентами.

Маскирующий агент можно ввести в субстрат. Это введение может способствовать улучшению доставки маскирующего агента, минимизируя при этом нежелательное взаимодействие между маскирующим агентом и дезинфицирующим веществом.

В раскрытых здесь примерных составах может содержаться (но не обязательно) также один или несколько следующих компонентов: первичный коагулянт, вещество, способствующее коагуляции, связывающий флокулянт, полимерное вещество, подщелачивающий агент и автокаталитический окислитель.

Различные компоненты примерных составов подробнее описаны ниже.

I. Определения

Используемый здесь термин “активированный” относится к веществу, подвергнутому такой обработке, в результате которой это вещество будет способствовать увеличению скорости и (или) полноты протекания химического или физического процесса. Как правило, активирование происходит в результате высушивания веществ.

Используемый здесь термин “потеря активности” относится к потере, ухудшению или ослаблению дезинфицирующих, обеззараживающих, очищающих, биоцидных и (или) антибактериальных свойств.

Используемый здесь термин “отверстие” относится к зазору, через который должна пройти молекула для того, чтобы попасть во внутренние пустоты данной субстрата. Этот термин включает в себя межслоевые зазоры и поры различных размеров.

Используемые здесь термины “хлор”, “хлорпроизводное” и “хлорсодержащий” относятся к неметаллическому галогенному элементу, имеющему атомный номер 17, а также к его производным и синтетическим аналогам, включающим в себя, но не ограничивающимся ими, двуокись хлора, хлорамин, гипохлориты, в том числе гипохлорит кальция и гипохлорит натрия, изоцианураты.

Используемый здесь термин “совместимый с хлором” относится к агенту, который практически не ухудшает действие хлора или, иначе, практически не мешает дезинфицирующей, обеззараживающей, очищающей способности, биоцидных и (или) антибактериальных свойств хлора.

Используемый здесь термин “цитрусовый”, или “полученный из цитрусовых”, или “экстракт цитрусовых” относится к фруктам, таким как бергамот, грейпфрут, лимон, лайм, апельсин, мандарин, а также к ароматизаторам этих фруктов и (или) их синтетическим аналогам и (или) экстрактам из них.

Используемый здесь термин “совместимый” относится к веществу, практически не ухудшающему или иным образом не влияющему на функцию(-ии) вещества, с которым про данное вещество говорят, что оно “совместимо”.

Используемый здесь термин “контрольный образец” относится к образцу состава, не содержащего маскирующих агентов.

Используемый здесь термин “ухудшать” или “ухудшение” указывает на снижение эффективности действия данного вещества для выполнения конкретной задачи.

Используемый здесь термин “дезинфицирующий агент” относится к веществу, обладающему дезинфицирующими свойствами, что позволяет дезинфицирующему агенту действовать, чтобы дезинфицировать, обеззараживать, очищать и (или) любым другим способом делать воду более пригодной для питья, в том числе к биоцидным и антибактериальным агентам.

Используемые здесь термины “ароматизатор”, “ароматизирующее вещество” и “ароматизирующий компонент” относятся к одному или нескольким веществам, например, и без ограничения, полученным их цитрусовых, которые используются для маскирования нежелательного вкуса и (или) запаха или для придания желаемого вкуса и (или) запаха.

Используемый здесь термин “содержание свободной влаги” относится к воде, которая свободно доступна при измерении либо способами Карла Фишера, либо по потере массы образца при его высушивании при 150°С.

Используемый здесь термин “галогенсодержащий” относится к веществу, практически не влияющему на дезинфицирующие, обеззараживающие, очищающие, биоцидные и (или) антибактериальные свойства галогенов.

Используемый здесь термин “совместимый с галогенами” относится к веществу, которое практически не ухудшает галогены или иным образом практически не влияет на дезинфицирующие, обеззараживающие, очищающие, биоцидные и (или) антибактериальные свойства галогенов.

Используемые здесь термины “введение” и “введенный” указывают на обратимое связывание компонента с субстратом с помощью такого способа, как распыление, высушивание распылением или, иначе, инкапсулирование сохранение или изоляция компонента.

Используемый здесь термин “маскирующий агент” относится к соединению, используемому для того, чтобы маскировать нежелательный вкус и (или) запах.

Используемый здесь оборот “значимое однодневное содержание остаточного хлора” указывает на содержание хлора по меньшей мере 0,1 ppm (частей на миллион), способного защищать запасенную воду от загрязнения вирусами или микроорганизмами.

Используемый здесь термин “осушающий агент” относится к веществу, которое поглощает доступную свободную воду.

Используемый здесь оборот “предел восприятия запаха” указывает на уровень, при котором по меньшей мере 50% людей могут почувствовать запах дезинфицирующего агента в воде (при выборке не менее 10 человек).

Используемый здесь термин “срок хранения” относится ко времени, в течение которого состав сохраняет свои желательные характеристики.

Используемый здесь термин “субстрат” относится к веществу или составу, на которое можно наложить, наслоить или иным образом обратимо нанести вещество с возможностью удаления.

Используемый здесь оборот “предел восприятия вкуса” указывает на уровень, при котором по меньшей мере 50% людей могут почувствовать вкус дезинфицирующего агента в воде (при выборке не менее 10 человек).

II. Дезинфицирующие агенты и связанные с ними вещества

Составы, примеры которых приведены здесь, предпочтительно содержат дезинфицирующий агент. Дезинфицирующий агент может включать в себя любое соединение, которое дезинфицирует или обеззараживает воду. Дезинфицирующий агент может быть неорганическим соединением, например солями серебра, коллоидным серебром, нанодисперсным серебром, озоном, двуокисью хлора, хлором, гипохлоритом натрия, гипохлоритом кальция, хлорамином, органическими источниками хлора, например, изоциануратами или источником галогенов, йодом или источником йода, например, полийодидными смолами. Дезинфицирующий агент также может быть органическим соединением, например, на основе четвертичного аммониевого состава.

В предпочтительных вариантах осуществления дезинфицирующий агент представляет собой галогенсодержащий дезинфицирующий агент, например, хлор, или его производное, в том числе, но не ограниваясь ими, двуокись хлора, гипохлорит кальция, гипохлорит натрия, а также органические источники хлора, такие как изоцианураты или хлорамин. Предпочтительные дезинфицирующие агенты включают в себя неорганические хлорсодержащие дезинфицирующие соединения, в которых хлор присутствует в формальном состоянии окисления, которое не равно -1, предпочтительно больше -1. К предпочтительным источникам хлора относятся гипохлориты (в том числе гипохлорит кальция) и органические источники хлора, такие как изоцианураты.

Предпочтительно использовать дезинфицирующий агент в контролируемой, продолжительно действующей, медленно действующей или медленно высвобождаемой форме (называемой здесь “замедленно высвобождаемой”). Подобное замедленное высвобождение может быть достигнуто за счет добавления к дезинфицирующему агенту или покрытия его, к примеру, слоем плохо растворимого в воде или гидрофобного вещества, или обеспечения покрытия достаточной толщины, чтобы скорость растворения покрытия обеспечивала замедленное высвобождение агента. К плохо растворимым в воде или гидрофобным веществам относятся воски, парафины, двуокись кремния, цеолиты, глины, полимерные смолы, целлюлозы, полимеры с перекрестными связями, нерастворимые соли, например карбонат кальция, и т.д. Вещество покрытия может быть нанесено в результате агломерации частиц в ходе обработки, например, в кювете, вращающемся барабане и вертикальных смесителях или в ходе атомизации распылением. Другие способы, обеспечивающие замедленное высвобождение, основаны на изменении физических свойств дезинфицирующего агента в ходе механической обработки, например в ходе прессования или гранулирования для изменения распределения размеров частиц дезинфицирующего агента, и т.д.

Один из вариантов осуществления изобретения заключается в использовании порошкообразного дезинфицирующего агента, предпочтительно, гипохлорита кальция, имеющего такое распределение частиц по размерам, что по меньшей мере примерно 50%, примерно 75% или примерно 90% по весу остается на 210 мкм (65 меш по Тайлеру), 425 мкм (35 меш), 600 мкм (28 меш), 710 мкм (24 меш), 850 мкм (20 меш), 1000 мкм (16 меш) сите. Для минимизации стандартного отклонения распределения частиц по размерам в конечном составе единичной дозы также предпочтительно, чтобы состоящий из частиц дезинфицирующий агент имел такое распределение размеров частиц, чтобы по меньшей мере примерно 50%, или примерно 75%, или примерно 100% по весу порошка проходило через 2000 мкм (9 меш) сито или через 1400 мкм (12 меш) сито.

В составе, пример которого описывается здесь, предпочтительна весовая доля дезинфицирующего агента, заключенная в пределах от примерно 0,01%, примерно 0,1%, примерно 0,2%, примерно 0,5%, примерно 0,7%, примерно 1,0%, примерно 1,2% или примерно 1,5% до примерно 20%, примерно 10%, примерно 5%, примерно 4% или примерно 2,5% по весу.

Примерный состав, помимо дезинфицирующего агента, может, но не обязательно, также включать в себя и другие компоненты. Так, примерные составы предпочтительно включают в себя первичный коагулянт. К первичным коагулянтам, которые пригодны для использования здесь, относятся водорастворимые неорганические соли и их смеси. В описываемых вариантах осуществления эти составы включают в себя неорганическую соль металла, выбранную из группы, состоящей из сульфата железа, хлорида железа, сульфата марганца, хлорида марганца, сульфата меди, хлорида меди, сульфата алюминия, хлорида алюминия, их поливариантов и их сочетаний. Неорганическая соль металла может действовать как коагулянт и взаимодействовать с заряженными водорастворимыми примесями, нейтрализуя их заряд до формирования нерастворимой в воде примеси, обычно нерастворимой в воде соли этой примеси, выделяющейся из раствора в виде осадка.

Состав, пример которого описывается здесь, предпочтительно включает в себя от примерно 1%, примерно 5%, примерно 10%, примерно 15%, примерно 20% или примерно 25% до примерно 25% или примерно 40% по весу неорганической соли металла, выбранной из группы, состоящей из сульфата железа, хлорида железа, сульфата марганца, хлорида марганца, сульфата меди, хлорида меди, сульфата алюминия, хлорида алюминия, их поливариантов, а также их сочетаний.

В примерных составах также могут присутствовать нерастворимые в воде силикаты - глины, цеолиты и их смеси, играющие роль веществ, способствующих коагуляции. Например, частицы глины действуют как зародыши агрегации нерастворимых в воде примесей, выделяя их из раствора в виде флокул. Если в составе присутствует глина, то происходит увеличение скорости процесса флокуляции, и при этом формируются флокулы большего размера, чем в отсутствие глины. Глина может также действовать как набухающий агент и если при этом состав имеет форму гранул, то присутствие глины увеличивает скорость распада гранул при контакте с водой за счет набухания глины и отделения ею частиц компонентов состава друг от друга. Глина в составе гранул также может играть роль сиккатива. Глина также может являться катионитом (катионным обменным агентом) для удаления ионов металлов из воды, а также глина может обесцвечивать воду, снижать концентрацию тяжелых металлов и некоторых органических соединений за счет адсорбции. Вместо глин, или совместно с ними, могут быть использованы алюмосиликаты. Алюмосиликат может выступать в качестве катионита, удаляющего ионы металлов из воды, а также интенсифицировать флокуляцию, играя роль зародышей, а также выступать сиккативом, увеличивая стабильность дезинфицирующих средств.

Более подробно примеры нерастворимых в воде силикатов, которые могут быть использованы для использования здесь, приведены в разделе IV и далее, где приведены примеры субстратов, в том числе нерастворимых в воде силикатов.

Примерные составы также могут включать в себя другие вещества, способствующие коагуляции. В приведенных примерах к веществам, способствующим коагуляции, относятся полимеры, содержащие аминогруппу и являющиеся поэтому катионными по своей природе. Способствующие коагуляции вещества увеличивают эффективность процессов коагуляции и флокуляции, а в присутствии первичных коагулянтов способствуют слипанию и агломерации нерастворимых в воде частиц в крупные нерастворимые в воде агрегаты, называемые флокулами. Вещество, способствующее коагуляции, может также адсорбировать или приводить к коагуляции масел, жиров и других органических и неорганических веществ, а также захватывать ионы тяжелых металлов. Вещества, способствующие коагуляции, предпочтительно не растворимы в воде.

Примерный состав предпочтительно включает в себя от примерно 0,1%, примерно 0,5%, примерно 1%, примерно 1,5%, примерно 2% или примерно 2,5% до примерно 50%, примерно 40%, примерно 30%, примерно 20%, примерно 10%, примерно 5% или примерно 4% по весу вещества, способствующего коагуляции.

Примерные составы также могут содержать связывающий флокулянт. Связывающими флокулянтами предпочтительно являются практически растворимые в воде вещества в обычных концентрациях, которые имеют средний молекулярный вес по меньшей мере 100.000, предпочтительно выше примерно 1.500.000 или по меньшей мере примерно 2.000.000. Выбор связывающего флокулянта основан на том, что он может вызывать флокуляцию и приводить к агломерации нерастворимых в воде частиц с образованием крупных нерастворимых агрегатов, или флокул. Молекулярный вес связывающего флокулянта предпочтительно выше, чем у вещества, способствующего коагуляции, при этом связывающий флокулянт предпочтительно не содержит аминогрупп. В примерных вариантах осуществления связывающий флокулянт содержит амидогруппы. В качестве связывающего флокулянта предпочтительно используется полиакриламид. Для использования здесь подходят обычные анионные или неионные полиакриламиды, относящиеся к группе Magnafloc® и поставляемые компанией Ciba Specialty Chemicals.

Предпочтительно примерные составы могут включать в себя от примерно 0,1%, примерно 0,2%, примерно 0,5% или примерно 1% до примерно 30%, примерно 20%, примерно 10%, примерно 5% или примерно 3% по весу связывающего флокулянта.

Описываемые составы также могут включать в себя и другие полимерные материалы. Эти полимерные материалы предпочтительно не содержат аминогрупп и плохо растворимы в воде, чем отличаются как от веществ, способствующих коагуляции, так и от связывающих флокулянтов. Предпочтительно, полимерный материал играет роль зародышей для увеличения эффективности процесса образования флокул. Данный материал предпочтительно включает целлюлозу, предпочтительно, немодифицированную. Предпочтительно, полимерный материал включает порошок целлюлозы.

Составы, примеры которых описаны здесь, предпочтительно содержат от примерно 1%, примерно 5%, примерно 10%, примерно 15%, примерно 20% или примерно 25% до примерно 80%, примерно 50% или примерно 35% по весу полимерного материала.

Составы, примеры которых описаны здесь, могут также включать подщелачивающий агент. Подщелачивающим агентом может являться любое вещество, придающее основность (увеличивающее рН среды) при контакте с водой. Подщелачивающий агент для использования здесь предпочтительно является не полимерным материалом. Описываемые составы содержат предпочтительно такое количество подщелачивающего агента, чтобы при контакте описываемого состава с водой для образования раствора рН этого раствора составлял от примерно 5 до примерно 8, предпочтительно от примерно 6 до примерно 7.

Выбор подщелачивающего агента осуществляется предпочтительно из группы, состоящей из карбоната натрия, гидрокарбоната натрия, гидроксида натрия, оксида натрия, карбоната кальция, гидрокарбоната кальция, гидроксида кальция, оксида кальция, карбоната калия, гидрокарбоната калия, гидроксида калия, оксида калия или их сочетаний. При этом предпочтительно использование таких соединений, которые при контакте с водой служат источником карбонатов, например карбоната натрия и гидрокарбоната натрия. Кроме того, в составах, содержащих в качестве дезинфицирующего агента гипохлорит кальция, предпочтительно использовать щелочи, например безводный карбонат натрия, поскольку они служат эффективными осушающими агентами.

Составы, примеры которых описаны здесь, включают в себя, как правило, от примерно 1% до примерно 50% подщелачивающего агента, предпочтительно от примерно 10%, примерно 15%, примерно 20% или примерно 25% до примерно 45% примерно, примерно 40% или примерно 35% по весу.

В предпочтительном варианте осуществления примерные составы включают в себя также окислительную систему. Функция окислительной системы состоит в окислении растворенных в питьевой воде солей марганца (Mn(II)) для наиболее полной коагуляции коллоидной двуокиси марганца за обычное время проведения процесса коагуляции/флокуляции. Поскольку активность коагулянтных/флокулянтных систем, используемых в составах по изобретению, может быть весьма высока, что отражается в снижении концентрации органических веществ в очищаемой воде по меньшей мере на примерно 80% за время порядка 30 секунд и практически полном завершении процесса флокуляции за время порядка 5 минут, то на свойства окислительной системы накладываются весьма жесткие требования.

Наилучшими с точки зрения обеспечения быстрого и полного окисления растворимых солей марганца и оптимального контроля за обесцвечиванием растворов из-за присутствия соединений марганца по завершении процесса флокуляции являются окислительные системы, выбранные из группы, состоящей из автокаталитических окислителей, сочетаний окислителей и катализаторов окисления и их смесей. Используемые здесь окислители должны иметь окислительно-восстановительный потенциал, превышающий таковой для системы MnO₂/Mn(II) в соответствующих условиях использования и предпочтительно иметь окислительно-восстановительный потенциал по меньшей мере примерно 1,23 В. В одном варианте осуществления, при включении в составы по изобретению, количество окислительной системы, достаточное для обеспечения примерно 200 ppb (частей на миллиард) автокаталитического окислителя или катализатора окисления, должно предпочтительно снижать концентрацию растворимого марганца в деионизированной воде, содержащей примерно 150 ppb растворимого марганца, на по меньшей мере примерно 50% или примерно 60% за 1 минуту и по меньшей мере на примерно 60% или примерно 70% за 5 минут, причем концентрация растворимого марганца измеряется атомно-абсорбционной спектроскопией и измерения проводятся при температуре окружающей среды (примерно 20°С). Предпочтительно используемые в данном случае автокаталитические окислители и катализаторы окисления являются соединениями переходных металлов, особенно предпочтительно относящимся к V, VI, VII и VIII группам Периодической таблицы, таких как Mn, Со, V, Мо и Ru, а также их смеси. При этом наиболее предпочтительны для использования в качестве автокаталитических окислителей перманганаты, в особенности, перманганат калия. К катализаторам окисления, пригодным для использования здесь, относится собственно двуокись марганца, а также катализаторы, содержащие марганец и кобальт, описанные, например, в заявке WO 97/00311, патенте США 5.246.612, патенте США 4.810.410, заявке на европейский патент №0408131 и патенте США 5.244.594. К окислителям, пригодным для использования совместно с катализаторами окисления или даже с автокаталитическими окислителями, относятся хлорсодержащие дезинфицирующие агенты, при этом сочетание хлорсодержащих дезинфицирующих средств с автокаталитическими окислителями наиболее привлекательно с той точки зрения, что оно обеспечивает наиболее быстрое и полное окисление растворимых соединений марганца за обычное время проведения процесса коагуляции/флокуляции.

Предпочтительное содержание автокаталитических окислителей, катализаторов окисления и их смесей в описываемых здесь составах составляет от примерно 0,001% до примерно 0,15% или от примерно 0,01% до примерно 0,05% по весу.

Химические препараты, используемые для очистки воды, такие как сульфаты двухвалентного и трехвалентного железа, производятся в промышленности, как правило, из сырья с высоким содержанием растворимых соединений марганца, который в различной степени остается и в конечном коммерческом продукте. Небольшое содержание растворимых соединений марганца в коагулянте может оказаться даже желательным по двум причинам. Во-первых, они активируют реакцию окисления, что приводит, в конечном счете, к снижению конечной концентрации соединений марганца и более эффективному обесцвечиванию раствора, особенно в сильно загрязненной воде, обеспечивая, к примеру, в воде, содержащей от примерно 200 до примерно 300 ppb растворимого марганца, снижение его концентрации после флокуляции до примерно 50 ppb, а в некоторых случаях, и ниже. Во-вторых, это обеспечивает компенсирующую роль в случае очистки воды с низким загрязнением растворимым марганцем, в результате чего, по завершении процесса флокуляции, уровень автокаталитического окислителя должен поддерживаться минимальным. В особенности это может оказаться важным в случае использования перманганата калия в качестве окислительных систем, поскольку при достаточно высоком его содержании очищенная вода может иметь розовый оттенок.

Составы, описываемые здесь, предпочтительно содержат в качестве примеси к коагулянту или из других источников от примерно 0,001% до примерно 0,2%, от примерно 0,002% до примерно 0,1% или от примерно 0,003% до примерно 0,05% марганца в виде Mn(II). С другой стороны, весовое соотношение Mn(II) к автокаталитическому окислителю, например перманганату калия, предпочтительно находится в пределах от примерно 1:10 до примерно 10:1; от примерно 1:5 до примерно 5:1 или от примерно 1:4 до примерно 2:1.

Составы, примеры которых описаны здесь, также предпочтительно содержат субстрат, что более детально описано в разделе IV и далее.

Дезинфицирующий агент и сопутствующие компоненты, использованные в показанных здесь вариантах осуществления, описаны далее и определены в заявке РСТ №WO 02/00557, озаглавленной “Составы для очистки воды”, поданной 21 июня 2002 г., и в заявке РСТ №WO 03/011769, озаглавленной “Составы для очистки воды”, поданной 26 июля 2002 г., права на обе которых принадлежат тому же владельцу, что и на настоящее изобретение.

III. Маскирующий агент

Маскирующие агенты (также называемые здесь ароматизаторами и ароматизирующими агентами), которые могут быть использованы здесь, должны быть предпочтительно устойчивыми к действию хлора, чтобы маскирующие агенты не приводили практически к разложению хлорсодержащего дезинфицирующего агента, включая хлор, или к снижению его активности.

Многие компоненты ароматизирующих агентов могут вызывать снижение биоцидной активности хлора. В частности, с хлором взаимодействуют альдегиды - достаточно реакционно-способные органические вещества, входящие в состав большинства ароматизаторов. Кроме того, в состав многих ароматизаторов входят реакционные алкены, в частности D-лимонен, которые также могут ухудшать действие хлора. Более того, продукты окисления D-лимонена тем или иным окислителем могут играть роль сенсибилизаторов, что нежелательно.

По этим причинам весьма важным представляется “законсервировать” реакционные способности ароматизаторов на то время, пока состав находится в упаковке перед его использованием. Этого можно достичь, например, за счет введения маскирующего агента в субстрат, как описано ниже.

Примеры маскирующих агентов, используемые здесь, способны маскировать вкус и запах хлора в обработанной питьевой воде, не снижая при этом активности дезинфицирующего агента, например хлора. В приведенных вариантах осуществления маскирующий агент включает в себя цитрусовый ароматизатор. В частности, маскирующий агент может включать в себя экстракт цитрусовых, выбранный из группы, состоящей из бергамота, лимона, апельсина, мандарина, грейпфрута и их смесей.

Маскирующий агент также может включать в себя цитрусовый ароматизатор, практически не содержащий терпенов (также называемый “бестерпеновый”). Подобный маскирующий агент не содержит терпенов (т.е. ненасыщенных углеводородов, производных изопреноидов С₅Н₈), которые могут привести к нежелательным эффектам. Бестерпеновым маскирующим агентом является маскирующий агент, содержащий менее чем примерно 10% или примерно 5% D-лимонена.

Также могут быть использованы и другие маскирующие агенты и их компоненты, в том числе шоколад, ваниль, мед, клен и т.д., не являющиеся цитрусовыми. К другим типам ароматизаторов относятся предшественники или продукты термического или ферментативного разложения природных соединений (например, углеводы, белки, аминокислоты, липиды, гидролизованные белки, автолизированные дрожжи, рибонуклеотиды, аскорбиновая кислота, тиамин). В частности, ниже перечислены вещества, включая экстракты и их синтетические аналоги, выделенные из ароматизаторов и ароматизирущих веществ, которые определяют или усиливают перечисленные запахи, а также схожи с ними. Нижеприведенный список дан исключительно в качестве примера.

- Шоколад, например, 5-метил-2-фенил-2-гексеналь ванилин, этилванилин, какао и экстракты/дистилляты какао, линалоол, этилмальтол, мальтол, диацетил, ацетил пропионил, предельные кислоты C₄-C₁₆, 2,3-диметил-3-(2Н)-фуранон, 3-метилбутаналь, алкилзамещенные пиразины, 4-метил-5-винилтиазол, 2,4-диметил-5-винилтиазол, триметилтиазол, 5-этил-2,4-диметилтиазол, 2,5-диметилтиазол, изопропилфенилгексеналь, 2,6-диметилпиразин, тетраметилпиразин, 2-этил-3,6-диметилпиразин, метилциклопентенолон, 2-изопропил-3-метоксипиразин, 2-этил-5-метилпиразин, 2,5-диметилпиразин, 2,5-диметил-3-этилпиразин, 2,6-диэтилпиразин, 4-гидрокси-2,5-диметил-3-(2Н)-фуранон, аскорбиновая кислота, 2-метокси-З-метилпиразин, 2-ацетилпиридин, триметилоксазол, 2-метил-2-бутеналь, аминокислоты (главным образом, аланин, цистеин, цистин, глутамин, глутаминовая кислота и ее соли, глицин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, пролин, серин, треонин, валин), витамины (главным образом, аскорбиновая кислота и тиамин), сыворотка, сухое молоко, фруктоза, глюкоза, арабиноза, ксилоза, лактоза, метилглиоксаль;

- Ваниль, например, ванилин, этил ванилин, мальтол, этил мальтол, фуранеол, гелиотропин, мускатный орех, экстракты и дистилляты ванили, бензальдегид;

- Овощи (зерновые, рис, сельдерей, огурец, хрен, лук-шалот, соя, томат), например, изобутилтиазол, диметилсульфид, диметилдисульфид, диметилтрисульфид, аллилдисульфид, бутилиденфталид, пропилиденфталид, метилциклопентенолон, гексеналь, Е-2-гексаналь, Z-3-гексенол, аллилизотиоцианат, бета-ионен, альфа-ионон, метилоктин-карбонат, метилгептенкарбонат, Z-6-ноненаль, Z-6-ноненилацетат, 2-метилбутилацетат, Z-6-ноненол, 2,6-нонадиеналь, 2,6-нонадиенол, 1-октен-3-ол, экстракты-порошки-дистилляты овощей;

- Цитрусовые (главным образом, апельсин, лимон, лайм, танджерин, клементин, грейпфрут, кумкват, каламанси, мандарин), например, лимонен, алифатические альдегиды C₂-C₁₂, валенсен, альфа- и бета-синенсаль, линалоол, цитронеллол, цитронеллаль, нерилацетат, геранилацетат, гераниол, нераль, гераниаль, диметилантранилат, ацетальдегид, метиловые и этиловые эфиры кислот C₂-C₁₂, перилловый альдегид;

- Нецитрусовые фрукты (главным образом яблоко, банан, вишня, фруктовый коктейль, абрикос, персик, клубника, ежевика, смородина, дыня, виноград, малина, киви, ананас, манго, маракуйя, гуаява, папайя, груша, купуасу, кокос), например, фуранеол, этил-2-гидроксибутират, этил-2-метил-4-пентаноат, 2-метил-2-пентеновая кислота, оцимен, ацетальдегид, этилацетат, этилбутират, этил-2-метилбутират, этилмальтол, мальтол, 2,3-бутандион, ванилин, бензальдегид, изоамилацетат, линалоол, линалилацетат, изобутилбутеноат, 2,3-диметил-3-(2Н)-фуранон, n-мента-8-тио-3-он, гамма-ноналактон, гамма-декалактон, гамма-додекалактон, гамма-ундекалактон, дельта-декалактон, дельта-додекалактон, диметилсульфид, диметолдисульфид, метилантранилат, Е-2,Z-6-нонадиеналь, Е-2-гексеналь, Z-3-гексенол, гексанол, гексаналь, метоксиизобутилпи-разин, бензилацетат, цитраль, октаналь, деканаль, альфа-терпинеол, нонаналь, 5-этил-3-гидрокси-4-метилфуранон, 2,6-диметил-5-гептеналь, аллилкапроат, альфа-ионон, бета-ионон, дамаскенон, дамаскон, аллилизотиоцианат, этил-2,4-декадиеноат, диметилбензил-карбинилизобутират, n-гидроксифенилбутанон, метилсалицилат, этилванилин, нерилацетат, геранилацетат, гераниол, нерол, изобутилацетат, масляная кислота, капроновая кислота, каприновая кислота, миристиновая кислота, лауриновая кислота, пропионовая кислота, валериановая кислота, изовалериановая кислота, пальмитиновая кислота, бутанол, октанол, деканол, этилацетоацетат, этилпропионат, этилизовалерат, этил-3-метилпропионат, аллилциклогексанпропионат, Z-3-гексенилацетат, фенилацетальдегид, фенилэтанол, фени-луксусная кислота, альфа-амилкоричный альдегид, ментол, гамма-окталактон, оксатиан, метилтиобутират, 6-метилкумарин, 4-гидрокси-5-метил-(2Н)-фуранон, 1-n-мента-8-тиол, изоамиловый спирт, н-бутанол, уксусная кислота, метилэвгенол, изоэвгенол, цис-жасмон, n-изопропилбензальдегид, альфа- и бета-пинен, гамма-терпинен, метилциннамат, бутил-ацетат, 2- и 3-метилбутанали, бензиловый спирт, 2-метил-2-бутеналь, метилциклопентено-лон, 2-метилпентеновая кислота, 5-метил-4-гидрокси-3-(2Н)-фуранон, 2,5-диметил-4-метокси-3-(2Н)-фуранон, метилоктинкарбонат, метилгептенкарбонат, Z-6-ноненаль, Z-6-ноненилацетат, 2-метилбутилацетат, 1-(Е,Z)-3,5-ундекатриен, 2,5-диметил-4-гидрокси-3-(2Н)-фуранон, 2,6-диметил-4-метокси-3-(2Н)-фуранон;

- Мед, например, фенилацетальдегид, фенилэтанол, фенилуксусная кислота, альфа-амилкоричный альдегид;

- Клен, например, метилциклопентенолон, ванилин, этилванилин, фуранеол, 3-гидрокси-4,5-диметил-2-(5Н)-фуранон;

- Кофе, например, альфа-фурфурилмеркаптан, фурфурилтиоацетат, фурфураль, метилфурфураль, алкилпиразины, 2-ацетилфуран, 2,2-(дитиодиметилен)дифуран;

- Чай, например, Е-2-гексеналь, Z-3-гексенол, гексаналь, гексанол, линалоол, гераниол, неролидол, бета-ионон, альфа-ионон, дамаскенон, дамаскон, линалоол оксид, Z-жасмон, метилжасмонат;

- Травы и специи (главным образом, кассия, можжевельник, корица, кардамон, мускатный цвет, чабрец, тмин, кумин, гвоздика, мускатный орех, анис, фенхель, ямайский перец, укроп, перец, базилик, имбирь, розмарин, шалфей, сладкий перец, зеленый перец, красный перец, ореган), например, коричный альдегид, эвгенол, эстрагол, меток-сиизобутилпиразин, куминовый альдегид, анетол, метилсалицилат; и

- Мята (главным образом, мята перечная, мята колосистая, мята полевая), эмифментол, L-карвон.

Маскирующий агент, как указано ниже, может вводиться как одновременно с дезинфицирующим агентом, так и отдельно от него. Например, в одном варианте осуществления маскирующий агент может быть добавлен в виде смеси с глиной типа смектита, хорошо разбухающей в воде. Такая смесь предпочтительно содержит маскирующий агент в количестве, достаточном для обеспечения сильной межслоевой адсорбции за счет взаимодействий как “ароматизатор-глина”, так и “ароматизатор-ароматизатор”.

Составы, примеры которых описаны здесь, предпочтительно содержат от примерно 0,5% до примерно 20%, от примерно 1% до примерно 15% или от примерно 2% до примерно 10% по весу маскирующего агента. Раскрытая здесь вода с добавленным в нее составом (т.е. обработанная вода) предпочтительно содержит от примерно 10 ppb до примерно 2000 ppb, от примерно 20 ppb до примерно 300 ppb, от примерно 25 ppb до примерно 200 ppb, от примерно 25 ppb до примерно 150 ppb или от примерно 50 ppb до примерно 150 ppb маскирующего агента при температуре от примерно 20 до примерно 30°С.

Как было указано ранее, примеры маскирующих агентов, приведенные здесь, функционируют для ослабления вкуса и запаха, связанных с дезинфицирующим агентом. Для некоторых людей вкус и (или) запах хлора в воде эстетически недопустим при его концентрации примерно 0,5 ppm и выше. Уровень, при котором человек ощущает запах хлора, является порогом восприятия запаха хлора, а уровень, при котором потребитель может почувствовать вкус хлора, является порогом восприятия вкуса. Добавление подходящего маскирующего агента изменяет уровень, при котором человек может воспринимать либо вкус хлора, либо запах хлора, или, предпочтительно, оба эти параметра.

Порогом восприятия запаха является такая концентрация, при которой по меньшей мере примерно 50% людей чувствуют запах хлора в воде. На величину данного порога оказывают влияние и внешние факторы - индивидуальная чувствительность и температура воды. При проведении экспериментов по определению порога восприятия запаха, описанных здесь, образцы воды фиксированного объема (1 литр) с фиксированным объемом воздуха над ними (120 мл) выдерживали при постоянной температуре (20°С), после чего группе опытных парфюмеров и обычных людей предложили по запаху определить наличие хлора в образцах. Контрольные образцы, содержащие 0, примерно 0,5, примерно 1, примерно 2 и примерно 5 ppm хлора были сопоставлены с образцами, содержащими те же самые уровни хлора, но с добавлением низких уровней маскирующего агента. Группа опрашиваемых состояла из 18 человек. В то время как примерно 60% опрошенных смогли определить наличие хлора в контрольных образцах, содержащих примерно 0,5 ppm хлора, и 100% - в образцах, содержащих примерно 1 ppm хлора, в присутствии маскирующего агента наличие хлора в образцах, содержащих вплоть до примерно 2 ppm хлора, определили менее чем примерно 50% опрошенных, а в образцах, содержащих примерно 5 ppm хлора, его наличия не смогли определить примерно 10% опрошенных.

Порог восприятия вкуса определяется как уровень, при котором не менее 50% людей могут почувствовать вкус хлора в воде. На величину данного параметра оказывают влияние и внешние факторы - индивидуальная чувствительность и температура воды. При проведении экспериментов по определению порога восприятия вкуса, описанных здесь, образцы воды фиксированного объема (50 мл) выдерживали при постоянной температуре (около 20°С) в емкостях фиксированного объема (около 200 мл). Испытуемых просили по вкусу определить, присутствует ли хлор. Контрольные образцы, содержащие 0, примерно 0,5, примерно 1, примерно 2 и примерно 5 ppm свободного хлора, были сопоставлены с образцами, содержащими то же количество хлора, но с добавлением небольшого количества маскирующего агента. Группа опрашиваемых состояла из 13 человек. В то время как 78% опрошенных смогли определить наличие хлора в контрольных образцах, содержащих примерно 1 ppm хлора, и 100% - в образцах, содержащих приблизительно 5 ppm хлора, в присутствии маскирующего агента наличие хлора в образцах, содержащих вплоть до примерно 2 ppm хлора, определили менее чем примерно 50% опрошенных, а в образцах, содержащих примерно 5 ppm хлора, его наличия не смогли определить примерно 22% опрошенных.

В предпочтительных вариантах осуществления порог восприятия запаха хлора увеличивается до по меньшей мере примерно 0,2 ppm, примерно 0,5 ppm, примерно 1 ppm или примерно 2 ppm. В других предпочтительных вариантах порог восприятия вкуса хлора увеличивается до по меньшей мере примерно 0,2 ppm, примерно 0,5 ppm, примерно 1 ppm или примерно 2 ppm. В наиболее предпочтительных вариантах осуществления как порог восприятия запаха, так и порог восприятия вкуса увеличивается до по меньшей мере примерно 0,2 ppm, примерно 0,5 ppm, примерно 1 ppm или примерно 2 ppm.

IV. Субстрат

Описанные здесь составы могут включать в себя подходящий субстрат, выбранный из глин, алюмосиликатов, других нерастворимым в воде носителей, водорастворимых носителей и их смесей.

Примерный субстрат предпочтительно имеет теоретическую энергию связывания, которая учитывает взаимосвязь между площадью поверхности, размером отверстий, гидрофильной/гидрофобной природой и топографией поверхности. Субстрат предпочтительно связывает заранее заданное количество ароматизатора перед разведением, а при попадании в загрязненную воду высвобождает заданное количество ароматизатора.

Маскирующие агенты в описанных вариантах осуществления предпочтительно являются маслами (например, экстрактами цитрусовых), то есть жидкостями, введенными в сухую твердую матрицу. Этого можно достичь связыванием ароматизатора с инертным твердым субстратом. Энергия связи ароматизатора с субстратом называется “энергией связывания” и может быть описана как:

Fv(g)+IS(s)→Fv-IS(s) ΔG_be=энергия связывания

[Ароматизатор (г) + субстрат (тв) → ароматизатор-субстрат (тв)]

Этот процесс должен быть более выгодным, чем процесс конденсации молекул ароматизатора с образованием жидкого масла:

Fv(g)→Fv(I) ΔG_с=энергия конденсации

[Ароматизатор (г) → ароматизатор (ж)]

Другими словами, для того чтобы субстрат был эффективен, необходимо, чтобы

ΔG_be была меньше, чем ΔG_c. Это условие выполняется для глин и цеолитов, но не выполняется, например, для различных сортов карбоната натрия.

Сильная энергия связывания обеспечивает: (1) простоту введения ароматизатора и его внедрения в матрицу и (2) сильное связывание ароматизатора в процессе хранения, что способствует его медленному разложению или его малой роли как растворителя/среды при разложении других веществ. В частности, критичным может быть его взаимодействие с гипохлоритом.

Однако в описываемых вариантах осуществления важна не только энергия связывания. Важно также, чтобы маскирующий агент высвобождался в раствор, что зависит от величины энергии связывания:

Fv-Is(s)+H₂O(I) → Fv(aq)+IS-H₂O(s) ΔG_г= энергия высвобождения

[Ароматизатор-субстрат (тв) + Н₂О (ж) → ароматизатор (водн.) + субстрат - Н₂О (тв)]

Для протекания процесса высвобождения необходимо, чтобы величина ΔG_г была меньше нуля (0). Гидрофильность субстрата обеспечивает наиболее благоприятные условия для протекания этого процесса

На величину энергии связывания (ΔG_be) и энергии высвобождения (ΔG_г) оказывают влияние следующие факторы:

1. Величина площади поверхности и размера пор инертного субстрата в зависимости от содержания маскирующего агента (в %)

Адсорбционная способность обычно велика при большой площади поверхности. Таким образом, наиболее предпочтительным является случай большой площади поверхности и низкого содержания добавки, поскольку в этом случае реализуются условия для сильного адсорбционного взаимодействия “субстрат-ароматизатор” на наиболее термодинамически выгодных центрах.

Наличие пор, достаточно широких для того, чтобы обеспечить связывание более чем одной молекулы ароматизатора в пределах одной поры, может быть выгодно, поскольку в этом случае энергетически (энтальпически) выгодные взаимодействия “ароматизатор-ароматизатор” могут способствовать взаимодействиям “субстрат-ароматизатор”. Для реализации этих взаимодействий “ароматизатор-ароматизатор” предпочтительны высокие содержания ароматизатора.

2. Химическая природа субстрата

Ароматизатор является предпочтительно гидрофобным, поэтому для получения наибольшей энергии связывания предпочтительна гидрофобная структура (в случае цеолитов и глин это означает высокое соотношение Si:Al или некоторую форму дополнительной обработки, например силилирования или контролируемого промывания кислотой).

В целом между гидрофобными и гидрофильными свойствами действуют конкурирующие механизмы, так что слишком гидрофобный субстрат будет, с одной стороны, обеспечивать отличное связывание ароматизатора в исходной смеси, но при этом не высвобождать его в достаточной степени при разбавлении.

Следовательно, для некоторых вариантов осуществления необходимо добавление гидрофильных агентов. Предпочтительно, чтобы субстрат был сухим и активированным, поскольку в этом случае ароматизатор может связываться с его поверхностью без заметной конкуренции со стороны молекул воды.

3. Топография поверхности

Топография поверхности субстрата также имеет большое значение. Более неровные поверхности адсорбируют лучше, поскольку более преобладающими являются “дырки” подходящего размера для сильной адсорбции молекул.

Помимо термодинамических факторов, кинетика связывания и высвобождения молекул также может играть важную роль.

Таким образом, желательно выполнение следующих условий:

а) Для связывания

Доступность площади поверхности не влияет на теоретическую энергию связывания, но в значительной степени определяет “практичность адсорбции”, т.е. достаточно ли велика скорость адсорбции для того, чтобы она была действительно заметна. Доступность, в основном, определяется размером отверстий инертного носителя. Большой размер отверстий, характерный для глин и некоторых цеолитов, кинетически выгоден для обеспечения доступа ароматизатора к центрам, на которых будет происходить связывание. Предпочтительные ароматизаторы включают в себя небольшие органические молекулы, которые могут пройти только в зазоры размером примерно 5 A и больше. Поскольку большинство молекул не могут пройти в зазоры размером менее примерно 5 A, то предпочтительные носители должны иметь в своей структуре межслоевые зазоры или поры по меньшей мере этого размера. Предпочтительные размеры отверстий составляют от примерно 4 A до примерно 100 A, от примерно 4 A до примерно 50 A, или от примерно 5 A до примерно 25 A.

б) Для высвобождения при контакте с водой

Здесь также ключевую роль играет размер пор, так что предпочтительны большие размеры отверстий (5 A и больше). Поскольку молекулы воды обычно меньше, чем молекулы ароматизаторов, то это практически не является лимитирующим фактором.

Кроме того, может быть предпочтительно, чтобы выбранный субстрат мог действовать в качестве разбухающего агента при контакте с водой, он разбухает, так что быстро высвобождается ароматизатор. Такое быстрое высвобождение по меньшей мере части ароматизатора в высшей степени желательно для обеспечения маскирования запаха дезинфицирующего агента, в особенности хлора, в ходе очистки воды.

Оптимальный субстрат предпочтительно уравновешивает правильную термодинамику (достаточную энергию связывания для связывания ароматизатора и его защиты при хранении с достаточно высокой энергией высвобождения, которую ароматизатор высвобождает при контакте с массой/жидкой водой, для очистки которой он используется) с правильной кинетикой (быстрая адсорбция ароматизатора и быстрое освобождение по меньшей мере части упомянутого ароматизатора при контакте с водой).

Например, цеолит Y (гидрофобный, размер пор примерно 8 A) обеспечивает высокие энергии связывания, однако при контакте с водой он может не выделить ароматизатор в достаточном количестве, поскольку это не выгодно либо с термодинамической точки зрения (т.е. ароматизатор слишком сильно связан и энергия гидратации цеолита меньше энергии связывания, так что ΔG_г больше нуля (0)), либо это невыгодно с кинетической точки зрения (малый размер отверстий обуславливает низкую скорость высвобождения ароматизатора). Таким образом, высвобождение может не произойти в разумное время (т.е. менее чем примерно 30 минут).

В другом примере, более гидрофильные глинистые материалы могут удовлетворять обоим условиям (т.е. достаточно сильно удерживать ароматизатор при хранении и при этом эффективно высвобождать его при контакте с водой).

Предпочтительно, чтобы по меньшей мере примерно 20% маскирующего агента переходило в воду в течение примерно двух (2) минут, примерно 50% - в течение примерно 10 минут или примерно 70% - в течение примерно пяти (5) минут. В другом варианте осуществления по меньшей мере примерно 20% маскирующего агента освобождается в воду в течение примерно 15 минут.

Ниже приведены подробные примеры предпочтительных субстратов.

А. Глинистые материалы

Используемые глины - это предпочтительно смектит, диоктаэдрический смектит, например, монтмориллонит или триоктаэдрический смектит, например, гекторит. Предпочтительными также являются глины, добываемые в месторождениях бентонита. Предпочтительные глины для использования здесь включают в себя лапонит, гекторит, монтмориллонит, нонтронит, сапонит, волконсит, сауконит, бейделлит, аллеварлит, иллит, галуазит, аттапульгит и схожие глины, поставляемые Gimpex Ltd. (Тамил Наду, Индия), Laviosa Chimica Mineraria (Ливорно, Италия), ABI (Иллинойс, США), Atta Clay (Pty) Ltd. (Исандо, ЮАР), CSM (Чешир, Великобритания), Indobent Wijaya Mineral (Джакарта, Индонезия), Cia Minera (Лима, Перу), и Southern Clays, Inc. (Гордон, Джорджия).

Содержание в глине свободной влаги должно быть таким, чтобы обеспечивать приемлемую стабильность дезинфицирующего агента. Предпочтительно содержание свободной влаги должно составлять менее чем примерно 4%, примерно 3%, примерно 2,5% или примерно 1,5% по весу.

Предпочтительными для использования здесь с точки зрения обеспечения оптимальной устойчивости дезинфицирующего агента являются высушенные глины, которые в своей безводной форме способны захватывать или поглощать влагу. Подобные глины характеризуются величиной их так называемой “влагоемкости”, которая определяется здесь как равновесное весовое содержание влаги (в %), поглощенной небольшим образцом (например, примерно 10 мг) сухого материала из воздуха с относительной влажностью примерно 80% при температуре примерно 20°С и измеренное методами динамической сорбции паров. Например, если 10 мг сухой глины поглощает около 2 мг влаги, то такая сухая глина имеет влагоемкость 20%. Предпочтительными для использования здесь являются сухие глины, характеризующиеся величиной влагоемкости, составляющей по меньшей мере примерно 10%, примерно 15% или примерно 18%.

Составы, примеры которых описаны здесь, предпочтительно содержат от примерно 1%, примерно 5%, примерно 10%, примерно 15%, примерно 20% или примерно 20% до примерно 80%, примерно 50% или примерно 35% глины по весу.

Б. Алюмосиликаты

Алюмосиликаты могут быть использованы здесь вместо глин или совместно с ними. В составах могут содержаться алюмосиликаты, представляющие собой природные или синтетические цеолиты, а также их смеси. Предпочтительно, алюмосиликат - это цеолит А, цеолит X, цеолит Y, цеолит Р, цеолит бета, фаугацит, клиноптилилит, силикалит, ZnS5, или аналогичные глины, поставляемые INEOS (Варрингтон, Великобритания), UOP (Де Плэн, Иллинойс) и Albermarle (Пасадена, Техас).

Предпочтительно содержание свободной влаги в алюмосиликате составляет менее чем примерно 4%, примерно 3%, примерно 2,5% или примерно 1,5% по весу.

С целью обеспечения высокой стабильности дезинфицирующего агента в данном случае наиболее предпочтительно использовать предварительно высушенные алюмосиликаты, которые в своей безводной форме способны захватывать или поглощать влагу. Подобные обезвоженные алюмосиликаты характеризуются величиной их так называемой “влагоемкости”, определение которой дано выше. Предпочтительно использовать обезвоженные алюмосиликаты, характеризующиеся величиной влагоемкости, составляющей по меньшей мере примерно 10%, примерно 15% или примерно 18%.

Составы, примеры которых описаны здесь, предпочтительно содержат от примерно 1%, примерно 5%, примерно 10%, примерно 15%, примерно 20% или примерно 25%, и предпочтительно до примерно 80%, примерно 50% или примерно 35% алюмосиликата по весу.

В. Другие нерастворимые в воде инертные носители

Вместо глин или алюмосиликатов, или совместно с ними, могут использоваться нерастворимые в воде инертные носители. Описываемые здесь составы могут включать в себя нерастворимый в воде инертный носитель, выбранный из группы из порошка целлюлозы, кремнеземов, глиноземов, активированных углей и их смесей. Кроме того, можно использовать перечисленные материалы в нанодисперсной форме.

Предпочтительно нерастворимые в воде инертные носители включают в себя целлюлозу, предпочтительно нерастворимый в воде инертный носитель представляет собой немодифицированную целлюлозу. Предпочтительно нерастворимые в воде инертные носители включают в себя порошок целлюлозы. Предпочтительно содержание свободной влаги в нерастворимом в воде инертном носителе не превышает примерно 4%, примерно 3%, примерно 2,5% или примерно 1,5% по весу.

Составы, примеры которых описаны здесь, предпочтительно включают в себя по весу от примерно 1%, примерно 5%, примерно 10%, примерно 15%, примерно 20% и примерно 25% и предпочтительно до примерно 80%, примерно 50% или примерно 40% нерастворимого в воде инертного носителя.

Г. Водорастворимые носители

Вместо глин или алюмосиликатов, или совместно с ними, могут использоваться водорастворимые носители. Описываемые здесь составы могут включать в себя водорастворимый инертный носитель, выбранный из группы карбоната натрия, карбоната калия, гидрокарбоната натрия, гидрокарбоната калия, гидроксида кальция, карбоната кальция, а также их смесей. Можно также использовать эти материалы в нанодисперсной форме.

Составы, примеры которых описаны здесь, предпочтительно включают в себя по весу от примерно 1%, примерно 5%, примерно 10%, примерно 15%, примерно 20% и примерно 25% и до примерно 80%, примерно 50% или примерно 40% водорастворимых носителей.

В некоторых примерах может отсутствовать необходимость включения дезинфицирующего и (или) маскирующего агента в состав субстрата.

V. Прочие компоненты

Составы, примеры которых описаны здесь, могут также включать в себя и другие компоненты. Например, один состав включает в себя питательные вещества, например, источники необходимых минералов, таких как йод, железо или цинк, или источник необходимых витаминов, таких как витамины А, С и т.д. Ценность состава, усиленного питательными веществами, заключается в его способности не только очищать воду, но и обогащать ее необходимыми минералами и другими пищевыми добавками, необходимыми для повышения ее пищевой ценности и обеспечения здоровья человека.

Пищевая добавка или питательное вещество может являться частью одного или нескольких отдельных составов или может быть введено в состав непосредственно. Некоагулирующие пищевые добавки и питательные вещества или те, которые хотя бы частично остаются после стадий коагуляции и флокуляции, такие как фторирующие агенты, йодирующие агенты и необходимые минералы, включая цинк и железо, могут быть непосредственно введены в очистной состав. В противном случае, пищевая добавка или питательное вещество могут быть также введены в контролируемой, продолжительно действующей, медленно действующей или медленно высвобождаемой форме аналогично тому, что описано здесь для дезинфицирующего агента.

В состав могут быть также введены другие питательные вещества и (или) пищевые добавки, такие как витамины группы В, включая В6, В12, ниацин, фолиевая кислота, витамин D, витамин Е, витамин К, кальций, магний, селен, калий и молибден.

Составы, примеры которых описаны здесь, также могут содержать осушающий агент, контролирующий содержание свободной влаги. Это может быть выгодно, например, для дезинфицирующих агентов на основе гипохлорита кальция. Для многих компонентов составов, указанных здесь, таких как бентонитовые глины, коагулянты на основе квасцов и т.д., характерно естественное содержание свободной влаги, что может нежелательно отразиться на стабильности гипохлорита кальция. В целом, в предпочтительных вариантах осуществления, составы содержат не более чем примерно 6%, примерно 4% или примерно 2,5% воды по весу.

Поэтому может оказаться целесообразным ввести в состав один или более компонентов, которые бы играли роль осушающего агента. В частности, для этого можно использовать высушенные глины с низким содержанием влаги, а также гидратирующиеся соли в своей безводной или частично обезвоженной форме, что позволит удерживать содержание свободной влаги в составе ниже значения, теоретически необходимого для 100% гидратации компонентов состава. К предпочтительным осушителям относятся высушенные глины и алюмосиликаты, безводный карбонат натрия, а также их смеси. Предпочтительно содержание свободной влаги в осушителе не превышает примерно 4%, примерно 3%, примерно 2,5% или примерно 1,5% по весу.

Содержание свободной влаги в составе можно определить следующим образом: (1) образец состава или осушителя массой 4 г экстрагируют в 25 мл сухого изопропанола 10-20 мин при комнатной температуре; и (2) отбирают из полученного раствора аликвоту объемом 1 мл и определяют содержание свободной влаги в ней по стандартной методике титрования по Фишеру. Содержание свободной влаги выражают как отношение массы воды к массе образца (в приведенном примере 4 г), выраженное в процентах.

Содержание свободной влаги в осушителе можно определить по приведенной методике либо, предпочтительно, по величине потери массы в ходе термообработки при 150°С. В этом случае известное количество осушителя выдерживается в печи при температуре 150°С до постоянной массы (обычно, около 2 часов), и потеря массы определяется с помощью обычных аналитических весов.

VI. Введение маскирующего агента в субстрат

Ароматизатор может быть введен в субстрат, например, с помощью известного способа сушки распылением. Предпочтительная методика включает в себя сушку распылением с помощью установки Tilt-A-Plow (модель 4H/V) производства Processall Incorporated (Цинциннати, Огайо). Ниже приведен пример используемых параметров оборудования:

Скорость вращения измельчителя = 2500 об/мин Скорость вращения ножа = 3000 об/мин Продолжительность работы = 3-5 мин Средняя мощность = 15 кВт Диаметр инжектора = 4,75 см Инжекционное давление = 40 psi

Введение ароматизатора в количестве до примерно 10 вес.% дает желаемый сыпучий порошок. При примерно 20% содержании порошок может стать очень липким. При еще более высоком содержании возможно образование пасты. Таким образом, количество введенного ароматизатора может быть предпочтительно меньше примерно 30% и предпочтительно меньше примерно 20%.

Субстрат с введенным маскирующим агентом может быть получен, например, в результате процесса, включающего в себя стадии: (а) смешения маскирующего компонента либо с пористым носителем, либо с носителем, характеризующимся большой площадью поверхности, что приводит к формированию материала с введенным маскирующим агентом. После этого субстрат может быть опционально инкапсулирован путем (б) обработки субстрата с введенным маскирующим агентом посредством водного раствора или дисперсией инкапсулирующего агента с образованием промежуточной смеси и (в) высушивания этой смеси с образованием инкапсулированного субстрата. Перед стадией сушки время контакта субстрата с введенным маскирующим агентом и инкапсулирующего агента в водной среде должно составлять менее чем примерно 120, примерно 90, примерно 60, примерно 30 или примерно 20 минут.

Стадию (а) смешивания маскирующего агента с соответствующим субстратом (например, пористым материалом или материалом с развитой поверхностью) для формирования субстрата с введенным агентом можно проводить в любом подходящем смесителе. Обычно, стадия (а) проводится в Schugi или ином сдвиговом гомогенизаторе высокой мощности или, например, в гомогенизаторе СВ (Gebr. Lodige Maschinenbau GmbH, Падерборн, Германия), хотя можно использовать и менее мощные сдвиговые гомогенизаторы, такие как Kenics® KM (Chemmer, Inc., Дайтон, Огайо). Обычно субстрат пропускают через сдвиговый гомогенизатор высокой мощности, после чего на пористый носитель напыляется маскирующий агент.

Как правило, адсорбция маскирующего агента на пористый носитель представляет собой экзотермический процесс, т.е. в ходе данной стадии может выделяться тепло (величина эффекта зависит от типа используемого маскирующего агента и субстрата). Если субстрат является алюмосиликатом, например цеолитом 13Х, то в ходе стадии (а) может выделиться значительное количество тепла. Тепловыделение можно контролировать различными подходящими средствами, например, используя смеситель или другую емкость, используемую на стадии (а), снабженный водяной рубашкой или змеевиком, или же использовать непосредственное охлаждение, например, жидким азотом и (или) управлять скоростью подачи пористого носителя и маскирующего агента в смеситель или другую емкость, используемую на стадии (а), для предотвращения выделения избыточного тепла на стадии (а).

Опциональные стадии инкапсулирования (б) и (в) (т.е. обработки субстрата, содержащего маскирующий агент, водным раствором или дисперсией инкапсулирующего агента для образования промежуточной смеси) можно осуществлять в любой подходящей емкости, например в емкости с мешалкой. Альтернативно, стадию (б) можно осуществлять в смесителе проточного типа. Емкость с мешалкой может быть смесителем периодического или постоянного действия. На стадии (б) предпочтительно осуществлять контроль температуры. Предпочтительно стадию (б) осуществляют при температуре менее примерно 50°С или менее примерно 20°С. Для того чтобы стадия (б) осуществлялась при температуре ниже температуры окружающей среды, на стадии (б) можно использовать водяную рубашку или жидкий азот.

Стадию (в) сушки промежуточного продукта для формирования инкапсулированного субстрата с введенным маскирующим агентом можно проводить с использованием любого подходящего оборудования, например оборудования для сушки распылением или сушки в псевдоожиженном слое. Обычно промежуточный продукт подвергается принудительной сушке (например, сушке распылением или сушке в псевдоожиженном слое), а не высушивается при обычных условиях за счет испарения воды. Обычно, в ходе сушки осуществляется нагрев. Обычно, промежуточный продукт подвергается сушке распылением. Предпочтительно для предотвращения испарения маскирующего агента и его удаления из состава температура в ходе сушки тщательно контролируется. Предпочтительно промежуточный продукт подвергается сушке распылением в колонне для сушки распылением, при этом разница температур между подаваемым в колонну воздухом и выходящим из нее составляет примерно менее 100°С.

Последующую обработку и хранение субстрата с введенным маскирующим агентом, а также прочих промежуточных продуктов может быть предпочтительно осуществлять в условиях низкой относительной влажности. Предпочтительно, чтобы относительная влажность воздуха, с которым контактирует субстрат с введенным маскирующим агентом (или его полупродукт) была не выше, чем равновесная относительная влажность субстрата с введенным маскирующим агентом (или его полупродукта). Это можно обеспечить, например, используя герметичную упаковку при хранении и (или) транспортировке субстрата с введенным маскирующим агентом либо подавая сухой и (или) кондиционированный воздух в емкости для смешивания, контейнеры для хранения и (или) транспортировки в ходе обработки, транспортировки и (или) хранения субстрата с введенным маскирующим агентом (или его полупродукта).

Субстраты с введенным маскирующим агентом, полученные вышеописанным способом, могут сильно связывать ароматизатор в конечном составе, но при этом быстро его высвобождать при контакте с водой.

VII. Упаковка

Составы, примеры которых описаны здесь, предпочтительно имеют вид твердого вещества в дозируемой форме, предпочтительно, таблеток или порошка. В предпочтительном варианте осуществления дезинфицирующий агент и маскирующий агент попадают в воду одновременно (т.е. дезинфицирующий и маскирующий агент находятся в одной порции препарата).

Предпочтительно от примерно 1 мг, примерно 200 мг, примерно 400 мг, примерно 600 мг, примерно 800 мг и до примерно 1000 мг одного примерного состава, описанного здесь (включающего в себя как дезинфицирующий, так и маскирующий агент) добавляется к примерно 1 л воды. Количество добавляемого к воде состава зависит от степени загрязнения воды. Например, для удовлетворительной очистки несильно загрязненной воды необходимо меньшее количество состава, чем для очистки сильно загрязненной воды. Количество состава, добавляемого к воде, также зависит от природы компонентов состава (т.е. если в состав входит субстрат, первичный коагулянт, вещество, способствующее коагуляции, связывающий флокулянт, полимерный материал и (или) подщелачивающий агент, то его требуется больше, чем состава, включающего в себя только дезинфицирующий агент и маскирующий агент).

Кроме того, примерные составы способны сохранять свои дезинфицирующие свойства, снижая повторное загрязнение очищенной воды при ее хранении. Кроме того, эффективность составов увеличена за счет объединения стадий очистки и маскирования в единую стадию.

Предпочтительно, чтобы упаковка примерного состава предохраняла его от воздействия окружающей среды, в частности от влаги. Предпочтительно составы упакованы в водонепроницаемый материал, например полипропилен или слоистый материал. Примером такого слоистого материала является слоистый материал, поставляемый Akerlund&Pausing (Швеция), состоящий из слоев бумаги с защитным покрытием (внешний слой), ПЭВД, алюминиевой фольги и внутреннего слоя Surlyn® (сополимер этилена/метакрилата), одобренного FDA (Food and Drug Administration, Управление пищевых и лекарственных продуктов) для упаковки пищевых продуктов. В некоторых случаях предпочтительно использовать слоистые материалы, безопасные для детей.

Один пример очищающей воду системы 100 приведен на фиг.1. Система 100 включает в себя емкость 110, содержащую объем очищаемой воды, и упаковку 120, содержащую один из примерных составов, включающий в себя дезинфицирующий агент и маскирующий агент (в приведенном примере находящийся в форме таблеток).

Один пример такой системы, которую можно использовать совместно с составами, примеры которых приведены здесь, описан в заявке РСТ №WO 02/40414, озаглавленной “Комплекты для очистки воды”, поданной 28 сентября 2001 г., права на которую принадлежат тому же владельцу, что и на настоящее изобретение.

Описываемые здесь примерные составы особенно пригодны для дезинфекции воды в количестве, необходимом для одного или нескольких человек (т.е. большем, чем необходимо для обеспечения одного человека питьевой водой, но меньшем, чем производит завод по очистке воды). Например, упаковка 120 предпочтительно может содержать количество состава, достаточное для обработки воды объемом от примерно 0,5 л, примерно 1 л, примерно 10 л, примерно 1000 л или примерно 10000 л. Например, упаковка 120 может содержать количество состава, достаточное для обработки 10 л воды, что примерно соответствует количеству очищенной воды, употребляемому семьей из примерно пяти человек в течение 1-2 дней (при среднем потреблении приблизительно от примерно 1 до примерно 2 л воды в день на человека).

VIII. Стабильность во время хранения

Составы, примеры которых описаны здесь, предпочтительно устойчивы в течение заданного периода времени перед использованием или, другими словами, имеют определенный срок хранения. Например, для одного из примерных составов, включающих в себя хлорсодержащий дезинфицирующий агент и маскирующий агент, введенный в количестве примерно 5% в субстрат, содержание которого в свою очередь составляет малую часть от массы конечного состава, снижение содержания хлора составляет величину примерно 17% после хранения в течение 2 недель при температуре 60°С. Предпочтительным является снижение содержания хлора на величину меньше чем примерно 20% при хранении состава в течение 2 недель при температуре 30°С.

Срок хранения предпочтительно составляет по меньшей мере 2 года. Для приведенного примера состава приемлемое снижение содержания активного хлора (т.е. потеря активности) составляет меньше чем примерно 20% или примерно 25% при хранении больше примерно двух (2) лет при температуре окружающей среды примерно 25°С или примерно 30°С; или же меньше чем примерно 20% или примерно 25% при хранении в течение примерно одного (1) месяца при примерно 50°С.

IX. Стабильность при разведении

Предпочтительно стабильность при разведении такова, что деградация дезинфицирующего агента, находящегося в контакте с водой, отличается менее чем на примерно 20% или примерно 10% (по сравнению с контрольным образцом, не содержащим ароматизатор) в течение определенного времени, например примерно одного часа, примерно одного дня или примерно двух дней. В примерных составах, описываемых здесь, деградация составляла величину порядка 6%.

Данный подход сильно отличается от простого добавления фруктового сока в воду для улучшения ее вкуса. Ниже в Таблице 1 показан эффект добавления свежевыжатых фруктовых соков к воде, содержащей примерно 2 ppm остаточного свободного хлора. В каждом случае аликвоты сока примерно по 0,5 мл добавляли к отдельным порциям водопроводной воды объемом по 1 литр каждая, содержащим 2 мг/л свободного хлора. Количество сока было выбрано так, чтобы обеспечить такое же маскирование запаха, как и предпочтительные маскирующие агенты, описанные здесь. Содержание свободного хлора определяли через примерно две (2) минуты после добавления, а также примерно через 24 и примерно 48 часов. Полученные результаты свидетельствуют о значительном снижении концентрации хлора по сравнению с контрольным образцом.

Таблица 1   Концентрация свободного хлора, ppm Образец Перед добавлением Через 2 мин после добавления Через 24 ч после добавления Через 48 ч после добавления Контроль 2 1,9 0,9 0,5 Апельсин 1,9 1 0,2 <0,1 Лайм 2 0,9 0,1 <0,1 Грейпфрут 1,9 0,9 <0,1 <0,1 Лимон 2 1,1 <0,1 0,1

Концентрацию хлора оценивали по стандартным методикам, включающим в себя реакцию с ДФД (диалкил-n-фенилендиаминами) и определение концентрации с помощью соответствующего аналитического прибора. В частности, таким прибором является измеритель свободного хлора “Hanna”.

С другой стороны, подходы, описываемые здесь, основаны на маскировании хлора. При введении маскирующего агента в соответствующий субстрат и добавлении его в типичный состав для очистки воды (комбинация флокулянта/дезинфицирующего агента) были получены результаты, приведенные ниже в Таблице 2.

Таблица 2 Образец [Сl₂] после обработки (30 мин)/ppm [Cl₂] после введения добавки (24 ч)/ppm [Cl₂] после введения добавки (48 ч)/ppm Контроль 1,7 1,2 0,9 Маскирующий агент 1,7 1,2 0,9

Как можно видеть из вышеприведенной таблицы, содержание хлора в случае контрольного образца (т.е. не содержащего маскирующий агент) и образца, содержащего маскирующий агент, отличается незначительно. Следовательно, обработанная вода защищена от повторного загрязнения на продолжительное время.

В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения состав обеспечивает существенное однодневное содержание остаточного хлора не меньше примерно 0,2 ppm.

X. Способ использования

Составы, описанные здесь, могут быть использованы для очистки воды с помощью способа, включающего в себя стадию взаимодействия состава с водой, в результате чего получается частично очищенная вода, практически не обладающая вкусом и запахом дезинфицирующего агента.

Конкретнее, один примерный способ включает в себя взаимодействие состава, содержащего дезинфицирующий агент, с водой для получения частично очищенной воды, содержащей твердые вещества; введение маскирующего агента для маскирования нежелательного вкуса или запаха, связанных с использованием состава; и удаление по меньшей мере части упомянутого твердого вещества из упомянутой частично очищенной воды путем: (1) фильтрования; (2) декантирования; (3) отстаивания; (4) флотации; (5) их комбинации с получением очищенной воды.

Процессы дезинфекции и маскирования можно предпочтительно проводить в одну стадию с использованием состава, включающего в себя как дезинфицирующий, так и маскирующий агент, как показано на фиг.2. Альтернативно эти процессы можно осуществлять и по отдельности. Например, дезинфекцию воды можно провести введением в воду дезинфицирующего агента, после чего можно свести к минимуму вкус и запах дезинфицирующего средства за счет введения маскирующего агента.

XI. Примеры

Ниже, в Таблицах 3-5, приведены примерные составы А-Х, находящиеся в соответствии с настоящим изобретением и содержащие в качестве маскирующих агентов экстракты цитрусовых, таких как лайм, лимон, танджерин или апельсин. Все концентрации указаны в весовых процентах.

Таблица 3   А В С D Е F G Н Хитозан     2   1 1 2 1 Катионномодифицированный картофельный крахмал 1               Magnafloc LT20     1   1 0,8     Magnafloc LT25   1   2       0,4 Magnafloc LT28 5           0,7   Сульфат алюминия 20       30     35 Сульфат железа(Ш)   38 35 38   33 36   Гипохлорит кальция   1 0,8 0,85 1,5 0,9 1,3 1,2 Йодат       0,02     0,01   Сульфат цинка         3,5       Гекторит     25   49   36 27 Монтмориллонит 63,8 35   35   48     Маскирующий агент 0,01 0,02 0,03 0,05 0,02 0,04 0,07 0,005 Карбонат натрия 10 24   24 13 15 23   Гидрокарбонат натрия     35         35 Перманганат калия   0.02     0.03   0.04   Прочие вещества до 100 до 100 до 100 до 100 до 100 до 100 до 100 до 100

Таблица 4   I J К L М N O Р Хитозан   0,5   0,5   1   1 Катионномодифицированный картофельный крахмал 2       2       Magnafloc LT20   0,8     1 0,3     Magnafloc LT25     0,7 0,9         Magnafloc LT28 1,2           0,5 0,9 Сульфат алюминия 35             40 Сульфат железа(III)   35 45 40 46 32 35   Гипохлорит кальция 1,5 0,9 0,8 1,5 0,5 0,9 1 1,5 Йодат 0,02 0,02       0,04     Сульфат цинка 4               Гекторит           44 35   Монтмориллонит   40 23 32 22       Цеолит Х 34   2       3 20 Маскирующий агент 0,02 0,03 0,05 0,03 0,03 0,04 0,03 0,01 Карбонат натрия 22 22 28 25 28 21 25   Гидрокарбонат натрия               36 Перманганат калия 0,02 0,015 0,01   0,01   0,05 0,01 Прочие вещества до 100 до 100 до 100 до 100 до 100 до 100 до 100 до 100

Таблица 5   Q R S Т U V W X Хитозан     2           Катионномодифицированный картофельный крахмал   0,7             Magnafloc LT20   1         3   Magnafloc LT25 0,7   1 0,3         Magnafloc LT28                 Сульфат алюминия   36             Сульфат железа(III) 39   37 42         Гипохлорит кальция 0,85 1 1 0,9 50 20 30 20 Йодат                 Сульфат цинка             5   Гекторит         20       Монтмориллонит 35   34 30   20 20 50 Цеолит Х   39     20       Маскирующий агент 0,01 0,03 0,02 0,01 1 1 1 1 Карбонат натрия 24 22 24 26         Гидрокарбонат натрия         8 53 25 18 Перманганат калия             10 9 Прочие вещества до 100 до 100 до 100 до 100 до 100 до 100 до 100 до 100

В вышеприведенных примерах гилохлорит кальция добавляется в форме гранул со средним размером предпочтительно примерно 650 мкм, при этом менее чем примерно 10 вес.% частиц превышало размер примерно 1400 мкм, менее чем примерно 0,5 вес.% частиц превышало размер примерно 2000 мкм, и у менее чем примерно 15 вес.% частиц размер был меньше чем примерно 150 мкм. Содержание свободной влаги в составах находилось в интервале от примерно 0% до примерно 4%. Гекторит, монтмориллонит и цеолит Х были все предварительно высушены, так что содержание свободной влаги в них было меньше примерно 1,5%, а их влагоемкость составляла более примерно 18%. Все составы имеют величину t_max (время после прибавления состава к деионизированной воде при примерно 20°С, за которое достигается максимальная концентрация дезинфицирующего агента) не менее чем примерно 3 минуты; и t₈₀ (время, за которое примерно 80% растворимых органических соединений переходят во флокулы) менее чем примерно 60 секунд. В данных примерах, примерно 4 г составов А-Т или примерно от 0,05 г до 0,25 г в составах U-Х в форме порошка добавляли к примерно 10 л воды, при этом порошок, как правило, брали из трехслойных упаковок, содержащих одну порцию состава.

Настоящее изобретение не следует считать ограниченным конкретными примерами, описанными выше, но следует считать охватывающим все аспекты изобретения. Различные видоизменения, эквивалентные процессы, равно как и многочисленные структуры, к которым может быть приложимо настоящее изобретение, будут сразу очевидны специалистам в той области, на которую направлено настоящее изобретение.

Изобретение относится к составам и способу для очистки и обеззараживания загрязненной питьевой воды. Составы включают: (а) коагулянт от примерно 1% до примерно 50% по весу, который выбирают из водорастворимых неорганических солей многовалентных металлов или их смесей; (б) хлорсодержащий дезинфицирующий агент от примерно 0,01% до примерно 20% по весу; и (в) совместимый с хлором маскирующий агент, нанесенный на субстрат в количестве от 0,5% до 20% по весу. Дезинфицирующий агент может быть хлорсодержащим веществом. Маскирующий агент выбирают устойчивым к действию хлора, например, это может быть цитрусовый ароматизатор. Субстратом может быть глина, цеолит или их смеси. Составы могут включать коагулянт, флокулянт, подщелачивающий агент, окислитель и их смеси. Способ очистки питьевой воды включает: (а) добавление к воде композиции, содержащей от примерно 0,01% до примерно 20% по весу хлорсодержащего дезинфицирующего агента; (б) нанесение на субстрат от 0,5% до 20% по весу совместимого с хлором маскирующего агента для маскирования нежелательного вкуса и запаха дезинфицирующего агента в питьевой воде; (в) обеспечение выделения с субстрата в воду эффективного количества маскирующего агента и (г) фильтрацию, декантирование, отстаивание, флотацию или их комбинацию для удаления, по крайней мере, части твердого вещества из воды. Изобретение обеспечивает эффективную очистку и обеззараживание питьевой воды с маскированием или сведением к минимуму нежелательных свойств дезинфицирующего агента, таких как вкус или запах. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 табл., 2 ил.

1. Состав для очистки питьевой воды, включающий в себя
(а) коагулянт от примерно 1% до примерно 50% по весу, который выбран из водорастворимых неорганических солей многовалентных металлов, или их смесей;
(б) хлорсодержащий дезинфицирующий агент от примерно 0,01% до примерно 20% по весу; и
(в) совместимый с хлором маскирующий агент от 0,5% до 20% по весу для маскирования нежелательного вкуса и запаха дезинфицирующего агента в питьевой воде, нанесенный на субстрат.

2. Состав по п.1, отличающийся тем, что хлорсодержащий галогенсодержащий дезинфицирующий агент включает в себя гипохлорит кальция.

3. Состав по п.1 или 2, отличающийся тем, что маскирующий агент включает в себя цитрусовый ароматизатор.

4. Состав по п.3, отличающийся тем, что маскирующий агент выбирается из группы, состоящей из лайма, лимона, апельсина, мандарина, грейпфрута, бергамота, а также их смесей.

5. Состав по п.4, отличающийся тем, что маскирующий агент является бестерпеновым ароматизатором.

6. Состав по п.1 или 2, отличающийся тем, что субстрат выбран из группы, состоящей из глин, цеолитов, прочих нерастворимых в воде носителей, водорастворимых носителей, а также их смесей.

7. Состав по п.1 или 2, отличающийся тем, что субстрат выбран из группы, состоящей из лапонита, гекторита, монтмориллонита, нонтронита, сапонита, волконсита, сауконита, бейделлита, аллевралита, иллита, галлуазита, аттапульгита, а также их смесей.

8. Состав по п.1 или 2, отличающийся тем, что субстрат имеет размер пор от 4 до 100 Ǻ.

9. Состав по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит связывающий флокулянт, выбранный из группы, состоящей из водорастворимых и диспергируемых в воде анионных и неионных полимеров со средним молекулярным весом по меньшей мере примерно 2.000.000 и смесей таких полимеров.

10. Состав по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит водорастворимую щелочь.

11. Состав по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит вещество, способствующее коагуляции, выбранное из группы, состоящей из водорастворимых и диспергируемых в воде катионных полимеров со средним молекулярным весом по меньшей мере примерно 1.500.000 и смесей таких полимеров.

12. Состав по п.1, отличающийся тем, что субстрат активируется высушиванием до содержания влаги менее 5%, измеренного по потере массы при нагревании до 150°С.

13. Состав по п.1 или 2, отличающийся тем, что дополнительно содержит осушающий агент, причем указанный состав имеет содержание свободной влаги менее примерно 4%.

14. Способ очистки питьевой воды с помощью дезинфицирующего агента при уменьшении маскирования нежелательного вкуса и запаха дезинфицирующего агента в воде, позволяющий сохранить дезинфицирующие свойства дезинфицирующего агента, по которому:
(а) добавляют к воде композицию, содержащую от примерно 0,01% до примерно 20% по весу хлорсодержащего дезинфицирующего агента;
(б) наносят на субстрат от 0,5% до 20% по весу совместимый с хлором маскирующий агент для маскирования нежелательного вкуса и запаха дезинфицирующего агента в питьевой воде;
(в) обеспечивают выделение с субстрата в воду эффективного количества маскирующего агента, после чего
(г) обрабатывают воду фильтрацией, декантированием, отстаиванием, флотацией или их комбинацией для удаления по крайней мере части твердого вещества из воды.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что маскирующий агент включает в себя цитрусовый ароматизатор.

16. Способ по п.14 или 15, отличающийся тем, что субстрат выбирай из группы, состоящей из глины, цеолита, водорастворимых носителей, нерастворимых в воде носителей, а также их смесей.

17. Способ по п.14 или 15, отличающийся тем, что субстрат имеет размер пор от 4 до 100 Ǻ.

18. Способ по п.14 или 15, отличающийся тем, что общее количество маскирующего агента, выделяющегося в воду, составляет от 10 ppb до 2000 ppb.

19. Способ по п.14 или 15, отличающийся тем, что маскирующий агент снижает потерю активности дезинфицирующего агента примерно на 20%.

20. Способ по п.14 или 15, отличающийся тем, что, по меньшей мере, 20% маскирующего агента выделяется в воду в течение двух минут.