Композиція для очищення води, її застосування та спосіб очищення води

Реферат: Винахід належить до композиції і способу очищення забрудненої води, особливо для видалення шкідливих забруднювачів, подібних до миш'яку, на додачу до видалення інших шкідливих мікробіологічних забруднювачів і суспендованих дисперсних домішок до отримання води, придатної для вживання людиною. Як було виявлено, флокулююча/дезінфікуюча композиція, яка містить певні шаруваті подвійні гідроксиди, які містять щонайменше один вибраний двовалентний катіон і щонайменше один вибраний тривалентний катіон, забезпечує краще видалення миш'яку. UA 99301 C2 (12) UA 99301 C2 UA 99301 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід відноситься до композиції та способу для очищення забрудненої води. Використання винаходу є особливо доцільним для видалення шкідливих забруднювачів, подібних до миш'яку, на додачу до видалення інших шкідливих мікробіологічних забруднювачів і суспендованих дисперсних домішок до отримання води, яка була б придатною для вживання її людиною. Вода є одним з найбільш важливих предметів споживання з погляду виживання людського виду. Ресурси очищеної води придатної для пиття стають все більш мізерними, особливо в країнах, які розвиваються і слаборозвинених. У таких країнах, особливо в сільських районах, міські очисні станції для отримання питної води, які транспортують воду трубами сім'ям, зустрічаються рідко, якщо взагалі є. Люди отримують воду безпосередньо з джерел ґрунтових і/або підземних вод, подібних до колодязів, бурових свердловин, ставків і річок. Часто дані джерела води забруднені нечистотами, промисловими і сільськогосподарськими відходами. Різними типами доступних систем очищування води є ті, які використовують Уфвипромінювання, галогеновані смоли, обернений осмос і тому подібне, вони не дуже зручні для використання в даних сільських районах, оскільки вони або вимагають наявності водогінного водопостачання і/або електроживлення, або є надмірно дорогими для споживачів. Таким чином, багато людей в сільських районах удаються до кип'ятіння води для знищення патогенних мікроорганізмів в своїй питній воді. Кип'ятіння води не видаляє з води шкідливих забруднювачів, подібних до миш'яку і важких металів. Кип'ятіння також є дорогим і вимагає використання великої кількості палива, ресурси якого стають все більш мізерними. Ґрунтова і підземна вода в багатьох частинах світу є від природи забрудненою великими кількостями неорганічних домішок, подібних до миш'яку. Миш'як є виключно шкідливим забруднювачем. Люди продовжують вживати воду при даних високих рівнях вмісту мікроорганізмів і домішок, подібних до миш'яку, які несуть відповідальність за високі рівні смертності і захворюваності в даних районах. Миш'як є одним з найбільш токсичних забруднювачів, які зустрічаються в навколишньому середовищі. Миш'як зустрічається в ґрунтах, гірських породах, природних водах і організмах. Миш'як є двадцятим з елементів, які найчастіше зустрічаються в земній корі. Найбільшими ступенями окислення миш'яку, які часто зустрічаються, є 3+ і 5+. У числі всіх сполук миш'яку, присутніх в навколишньому середовищі, особливий інтерес викликає арсеніт (який представлений миш'яком у формі As (III), який в 25-50 разів є токсичнішим, ніж арсенат (який представлений миш'яком у формі As (V)), і в 70 разів є токсичнішим, ніж метильовані речовини диметиларсинат (ДМА) і монометиларсонат (MMA)). Дані факти вказують на те, чому пріоритетний інтерес полягає в розробці технологій видалення As (III) з питної води. Неорганічний миш'як ідентифікується як канцероген групи І для людини. Більш ніж 100 мільйонів чоловік у всьому світі, зазнають уражень унаслідок вживання питної води, забрудненої миш'яком. Питна вода в багатьох з даних районів характеризується рівнем вмісту миш'яку, який становить аж до 300 частин на мільярд (ч./млрд.). ВООЗ і AOHC США рекомендували ГДКЗ (гранично допустиму концентрацію забруднювача) для миш'яку в питній воді в 10 ч./млрд. Доступними технологіями видалення миш'яку є мембранне розділення, іонний обмін і адсорбція. Дані технології або вимагають використання дорогого устаткування, яке недоступне в багатьох частинах світу, або є неефективними при видаленні миш'яку, особливо у формі As(III), відповідно до технічних умов, рекомендованих ВООЗ. Крім того, кип'ятіння води, до якого удаються багато людей для очищення води, не видаляє миш'як. Таким чином, однією з основних проблем в даній сфері є важке видалення миш'яку (III). Ha додачу до цього, в той час, як даним жорстким вимогам повинен відповідати рівень вмісту миш'яку в очищеній воді, технологія також повинна забезпечувати і видалення шкідливих мікроорганізмів, подібних до цист, бактерій і вірусів, до рівня, який є безпечним для вживання людьми. Відповідно до AOHC вода будь-якого невідомого походження може бути визнана мікробіологічно безпечною для пиття у разі забезпечення видалення log 6 бактерій, log 4 вірусів і log 3 цист. Таким чином, в загальному випадку прийнятними критеріями видалення для бактерій, вірусів і цист є log 6, log 4 і log 3, відповідно. Одним із способів видалення миш'яку з води, який широко використовуються, є її обробка сполукою заліза. Документ JP 2002079015А заявляє фільтр для видалення миш'яку, який утворений з обпаленої діатомітової землі і 5-30 мас.% іона тривалентного заліза, пов'язаного з обпаленою діатомітовою землею. Спосіб отримання даного матеріалу включає стадії імпрегнування діатомітової землі хлоридом тривалентного заліза, додавання до суміші, отриманої в результаті, гідроксиду натрію до значення рН, яке дорівнює, щонайменше, 9,0, а після цього поступового і повного окислення хлориду тривалентного заліза до гідроксиду тривалентного заліза. 1 UA 99301 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Документ US 20030089665A1 компанії Engelhard Corp. заявляє середовище для видалення миш'яку, яке включає суміш: (а) активованого бокситу; (b) тригідрату алюмінію; і (с) сполуки тривалентного заліза, вибираної з групи, яка складається з гідроксиду тривалентного заліза, оксигідроксиду тривалентного заліза, гідроксиоксиду тривалентного заліза і їх сумішей. При використанні даної композиції продемонстровано видалення приблизно 90 % миш'яку. Документ US 20030132155A1 заявляє спосіб видалення миш'яку з водного середовища, який передбачає введення в контакт з водним середовищем певної кількості хімічно обробленого цеоліту, бажано цеоліту з введеним тривалентним залізом, протягом періоду часу, достатнього для видалення миш'яку у водному середовищі. При використанні даного способу продемонстровано видалення, як максимум, 95% миш'яку. Документ US 20050250644 Al (Univ. California) заявляє спосіб обробки шлаку для видалення миш'яку у воді, який передбачає: а) отримання певної кількості шлаку; і b) отримання з даної кількості шлаку з нанесеним покриттям Fe(OH) з в суспензії. При використанні даного способу продемонстровано видалення, як максимум, 98% миш'яку. Стаття, опублікована з вихідними даними Ind. Eng. Chem. Res. 2005, vol. 44, 6804-6815, Li Yang et al., Removal of trace levels of arsenic and selenium from aqueous solutions by calcined and uncalcined layered double hydroxides (abbreviated as LDH), обговорює видалення миш'яку при використанні шарувато подвійного гідрооксиду (ШПГ) магнію-алюмінію, який широко відомий під найменуванням гідроталькіту. Проте, як було встановлено, досягнуте видалення миш'яку не є достатньо повним для отримання безпечної питної води. У документі WO 2005/012194 (University of Wyoming Research Corp.) описуються фільтрувальні середовища для видалення з водних розчинів неорганічних і органічних забруднювачів, які містять ШПД та лігнін. Як стверджується, лігнін завдяки своїй негативно зарядженій поверхні забезпечує отримання центрів скріплення для позитивно заряджених іонів металів, зокрема, позитивно заряджених іонів токсичних металів. Як було додатково вказано, композиції з похідного лігніну і ШПД можуть бути спорідненими як щодо позитивно заряджених, так і щодо негативно заряджених забруднювачів. Інші конкретні композиції, подібні до тих, які описуються в документі WO 02/00557 (Procter and Gamble), також заявляються як такі, що видаляють миш'як. Як виявили винахідники даного винаходу, на описаному раніше попередньому рівні техніки запропоновані способи або не відповідають жорстким стандартам В003 для безпечної питної води з погляду рівня вмісту миш'яку, або не подобаються споживачеві унаслідок незадовільної естетики, або стикаються з певними труднощами при масштабуванні технології до комерційного масштабу. Бажано запропонувати композицію і спосіб, які забезпечують краще видалення миш'яку у порівнянні з тим, про що повідомлялося на попередньому рівні техніки, або на які слабше впливає, щонайменше, один з недоліків попереднього рівня техніки. Винахідники даного винаходу старанно працювали над вирішенням даної проблеми. Вони виявили, що флокулююча/дезинфікуююча композиція, яка містить певні шаруваті подвійні гідроксиди, які містять, щонайменше, один двовалентний катіон, вибираний із конкретної групи, і, і щонайменше, один тривалентний катіон, вибираний із конкретної групи, забезпечує краще видалення миш'яку. Таким чином, завдання винаходу полягає в пропозиції способу ефективнішого очищення води, забрудненої миш'яком, у порівнянні з тим, про що повідомляється на вищезазначеному і попередньому рівні техніки. Ще одним завданням даного винаходу є запропонувати композицію для очищення води, яка робить можливим краще видалення миш'яку в порівнянні з композиціями на вищезазначеному попередньому рівні техніки або вирішує, щонайменше, одну з проблем, представлених на попередньому рівні техніки. Ще одним іншим завданням даного винаходу є запропонувати композицію для очищення води, призначену для видалення миш'яку, яка б відповідала стандартам В003 у вигляді менше, ніж 10 ч./млрд. миш'яку в очищеній воді. Відповідно до першого аспекту даного винаходу пропонується композиція для очищення забрудненої води, яка містить: (і) перший компонент, який є сполукою шаруватого подвійного гідроксиду, який описується 2+ 2+ 3+ 3+ zформулою (M1 M2 ) x (M3 . M4 ) у (OH) 2х + 2У (A ) y/znH2O, або його прожарені форми 2+ 2+ 3+ де M1 і M2 є двовалентними катіонами, обраними з поміж магнію, цинку або міді, a M3 і 3+ M4 є тривалентними катіонами, обраними з поміж алюмінію або заліза, А є аніоном, обраним з 2-2 34поміж OH , CO3 , Cl , NO3 , SO4 , PO4 , Fe(CN)6 , а x приймає значення в діапазоні від 0,1 до 10,0, у приймає значення в діапазоні від 0,1 до 5,0, n приймає значення в діапазоні від 0 до 10,0, 2+ 2+ n приймає значення в діапазоні від 1,0 до 4,0, і молярне співвідношення M1 : M2 є будь-якою 2 UA 99301 C2 3+ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3+ величиною в діапазоні від 0 до 1, і молярне співвідношення M3 :M4 є будь-якою величиною в діапазоні від 0 до 1; і (іі) другий компонент, який вибирають з поміж біоцида, флокулянта або коагулянта. Відповідно до одного бажаного аспекту даного винаходу композиція містить біоцид. Найбільш придатними для використання біоцидами є сполуки галогену. Відповідно до ще одного кращого аспекту даного винаходу композиція містить коагулянт, який є водорозчинною неорганічною сіллю металу, який включає тривалентний катіон, і флокулянт, який є високомолекулярним водорозчинним ι полімером, або їх сумішами. Відповідно до ще одного аспекту даного винаходу пропонується спосіб очищення забрудненої води, що передбачає стадії введення забрудненої води в контакт з композицією, яка відповідає першому аспекту винаходу, і відділення від води нерозчинної речовини. Розкриття винаходу Всі частини в цьому документі є масовими, якщо тільки не буде вказано іншого. Винахід пропонує композицію, яка містить сполуки шаруватого подвійного гідроксиду (ШПД), який включає певну конкретну комбінацію катіонів і аніонів, для очищення забрудненої води. Композиція є особливо придатною для використання для видалення шкідливих забруднювачів, наприклад, миш'яку, селену, які зазвичай присутні в сполуках у вигляді аніонів. Шаруватий подвійний гідроксид описується наступною формулою: 2+ 2+ 3+ 3+ z(M1 M2 ) x (M3 . M4 ) у (OH) 2х + 2У (A ) y/znH2O, або його прожареними формами 2+ 2+ 3+ де M1 M2 є двовалентними катіонами, обраними з поміж магнію, цинку або міді, a M3 і 3+ M4 є тривалентними катіонами, обраними з поміж алюмінію або заліза, А є аніоном, обраним з 2-2 34поміж OH , CO3 , Cl , NO3 , SO4 , PO4 , Fe(CN)6 , а х приймає значення в діапазоні від 0,1 до 10,0, у приймає значення в діапазоні від 0,1 до 5,0, n приймає значення в діапазоні від 0 до 10,0, 2+ 2+ n приймає значення в діапазоні від 1,0 до 4,0, і молярне співвідношення Mi : M2 є будь-якою 3+ 3+ величиною в діапазоні від 0 до 1, і молярне співвідношення M3 : M4 є будь-якою величиною в діапазоні від 0 до 1. Двовалентні катіони в сполуках ШПД вибирають з поміж магнію, цинку або міді, а тривалентні катіони вибирають з поміж алюмінію або заліза. Сполуки ШПД включають, щонайменше, один двовалентний катіон і, щонайменше, один тривалентний катіон. Інші кращі комбінації включають один або два двовалентні катіони і один або два тривалентні катіони. Кращі сполуки ШПД включають наступну комбінацію катіонів: Cu-Al, Zn-Al, Zn-Fe, Cu-Fe, Mg-Fe, Mg-Al-Fe, Zn-Al-Fe, Cu-Al-Fe, Cu-Mg-Fe, Zn-Mg-Fe, Zn-CuFe, Zn-Cu-Al, Zn-Mg-Al, Cu-Mg-Al, Zn-Cu-Al-Fe, Mg-Cu-Al-Fe або Mg-Zn-Al-Fe. 2Кращим аніоном А в ШПД винаходу є Cl , NO3 або CO3 . ШПД бажано включає, щонайменше, 1 двовалентний катіон, обраний з поміж Zn або Cu, і при цьому, щонайменше, один тривалентний катіон є Fe. Кращий діапазон χ в ШПД винаходу перебуває в межах від 1 до 9, при цьому найкращим значенням є 6. Кращий діапазон у в ШПД винаходу перебуває в межах від 0,5 до 4, при цьому найкращим значенням є 2. Кращий діапазон η в ШПД винаходу перебуває в межах від 2 до 10, при цьому найкращим значенням є 4. Таким чином, деякі з найкращих ШПД запропонованих винаходом, описуються формулою: Zn6Fe2(OH)16(CO3) 4H2O Cu6Fe2(OH) 16 (CO3) 4H2O Zn6AlFe(OH) 16 (CO3) 4H2O і/або Cu6AlFe(OH)16(CO3) 4H2O. ШПД також можуть мати свої прожарені форми. Сполуки шаруватого подвійного гідроксиду бажано присутні в кількості в діапазоні від 1 до 80%, краще в діапазоні від 2 до 60%, при розрахунку на масу композиції. ШПД винаходу бажано отримують використовуючи наступний спосіб: Солі іонів двовалентних і тривалентних металів з бажаним молярним співвідношенням розчиняють у воді. Таким чином, у тому разі, коли бажаним є значення х=6 і значення у=2 молярне співвідношення між солями двовалентних і тривалентних металів отримують у вигляді 3:1. Придатні для використання солі включають нітрати, сульфати, хлориди або ацетати. Розчин солі нагрівають до температури в діапазоні від 85 до 105C, краще від 90 до 95C. У окремій ємкості отримують розчин лугу. Придатні для використання луги включають карбонат, бікарбонат або гідроксид лужного металу або сполуки, подібні до аміаку або сечовини. Розчин лугу також нагрівають до високої температури, краще в діапазоні від 80 до 105°С, краще в діапазоні від 90 до 95°С. За даної високої температури розчин солі і розчин лугу додають в третю ємність, одночасно інтенсивно перемішуючи. Під час додавання температуру розчину 3 UA 99301 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 витримують на рівні високої температури, бажано в діапазоні від 90 до 95°С. В ході даної реакції отримують сполуки ШПД, які осаджують з розчину. Після завершення осадження температуру розчину зазвичай витримують на рівні даної температури протягом деякого часу, яка бажано становить, щонайменше, 15 хвилин, краще, щонайменше, одну годину. Після цього осад промивають до істотного видалення розчинених солей, бажано фільтрують під вакуумом і висушують. Прожарені форми сполук ШПД, включених в композицію винаходу, бажано 0 отримують в результаті нагрівання сполук ШПД до температури, більшої, ніж 400 C, яка бажано знаходиться в діапазоні від 400 до 700C. Винахід пропонує композицію, яка містить описані раніше сполуки ШПД. Композиція винаходу забезпечує краще видалення із забрудненої води домішок, наприклад, сполук миш'яку. Відповідно до одного кращого аспекту даного винаходу може бути використаний будьякий біоцид. Кращим біоцидом є галогеновмісна сполука. Кращими сполуками галогену є сполуки хлору або йоду, краще сполуки хлору. Придатними для використання сполуками хлору є неорганічні сполуки, подібні до гіпохлориту натрію, гіпохлоритів кальцію, діоксиду хлору або хлорамінів, або органічні сполуки хлору, подібні до дихлорізоціануратів натрію або трихлорізоціанурової кислоти. Біоцид бажано присутній в кількості в діапазоні від 1 до 30%, краще від приблизно 2 до 25%, ще краще від 3 до 15%, при розрахунку на масу композиції. Найкращим біоцидом є гіпохлорит кальцію. Другий компонент композиції винаходу може включати коагулянт, який є водорозчинною неорганічною сіллю металу, яка включає тривалентний катіон, або флокулянт, який є високомолекулярним водорозчинним полімером, або їх сумішшю. Коагулянтом є сполука, яка є водорозчинною неорганічною сіллю металу, яка включає 3+ 3+ тривалентний катіон. Придатними для використання тривалентними катіонами є Al і Fe . Коагулянт в загальному випадку не містить атомів вуглецю. Прикладами коагулянтів є сульфат тривалентного заліза, сульфат алюмінію і полімер хлориду алюмінію. Коагулянт бажано присутній в кількості в діапазоні від 5 до 60%, краще від 15 до 50%, при розрахунку на масу композиції. Флокулянтом є сполука, яка є високомолекулярним водорозчинним полімером. Прикладами придатних для використання флокулянтів є полісахариди (декстранцелюлози), білки, модифікована целюлоза (гідроксиетил/гідроксипропільна або карбоксиметильна) і поліакриламіди, бажано високомолекулярний поліакриламід. Особливо бажано, щоб поліакриламід був би або аніонним, або неіонно-модифікованим, краще аніонномодифікованим. Придатні для використання молекулярні маси даних поліакриламідів 5 7 знаходяться в діапазоні від 10 до 10 . Краща кількість флокулянта знаходиться в діапазоні від 0,5 до 15%, краще від 1 до 10%, а найкраще від 2 до 8%, при розрахунку на масу композиції. Дія очищення для композиції запропонованої винаходом може бути досягнута при значенні рН доступної сирої води. В порядку одного кращого аспекту значення рН композиції може бути доведене до бажаного діапазону від б до 8 шляхом включення до композиції буфера. Придатними для використання буферами є оксид кальцію, карбонат натрію або бікарбонат натрію. Буфер у разі його присутності включають в кількості в діапазоні від 0,5 до 10% при розрахунку на масу композиції. Композиція для очищення води необов'язково може містити додатковий адсорбент. Додатковим адсорбентом бажано є матеріал, який здатний адсорбувати високі рівні вмісту органічних або неорганічних сполук. Придатним для використання адсорбентом є глина. Приклади глини включають монтморилонітову глину (діоктаедрична смектитова глина), лапоніт, гекторит, нонтроніт, сапоніт, волконсит, сауконіт, бейделіт, алеварліт, іліт, галуазит, атапульгіт, морденіт, каоліни і бентоніт. Найкращою глиною, відповідно до даного винаходу, є бентонітова глина. У разі включення адсорбентів вони присутні в кількості в діапазоні від 5 до 75%, краще від приблизно 10 до 60%, при розрахунку на масу композиції. Композиція для очищення води бажано характеризується рівнем вмісту вологи, не більшим, ніж 5%, краще не більшим, ніж 3%, а найкраще не більшим, ніж 2%, при розрахунку на масу композиції. Відповідно до одного кращого аспекту винаходу композиція включає дві частини, які просторово розділені, де перша частина містить біоцид, а друга частина містить флокулянт/коагулянт. Сполуки ШПД в даному аспекті винаходу можуть бути присутніми в будьякій частині. У даному аспекті винаходу є бажаним, щоб перша частина містила б менше, ніж 5% вологи, краще менше, ніж 3% вологи, найкраще менше, ніж 2% вологи, при розрахунку на масу першої частини. У разі присутності додаткового адсорбенту він може бути включений як до першої частини, так і до другої частини або може бути присутнім в будь-якій одній з частин. 4 UA 99301 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Один додатковий кращий аспект винаходу передбачає наявність в другій частині блокатора біоцида, який здатний вступати в реакцію з біоцидом, роблячи його безпечним і естетично прийнятним для вживання людиною. Придатними для використання блокаторами є тіосульфат натрію і аскорбінова кислота. Блокатор бажано присутній в кількості в діапазоні від 1 до 20% при розрахунку на масу другої частини, краще від приблизно 2 до 12% при розрахунку на масу другої частини. Найбільш придатною для використання формою композиції винаходу є тверда форма. Придатні для використання тверді форми включають форми порошку, гранул і пігулок, при цьому найкращою формою є форма порошку. У разі постачання у вигляді двох частин найкращою формою є форма порошку як в першій частині, так і в другій частині. Композицію винаходу бажано поставляють в кількостях в діапазоні від 0,5 до 10 грамів, краще в діапазоні від 1 до 5 грамів. їх зазвичай додають до води в кількості в діапазоні від 5 до 20 літрів. У разі постачання в двох частинах придатна для використання маса першої частини знаходиться в діапазоні від 0,01 до 5 грамів, краще від 0,1 до 1,5 грамів, а придатні для використання маси другої частини знаходяться в діапазоні від 0,5 до 10 грамів. Композиція для очищення води винаходу може постачатись споживачеві в будь-якій відомій придатній для використання формі упаковки. У разі отримання у вигляді пігулок упаковка може бути упаковкою з металізованого ламіната або пластмасової плівки. У разі отримання у вигляді порошків ι придатною для використання упаковкою є металізований ламінат. Проте, упаковка з металізованого ламіна повинна бути такою, щоб сполуки галогену, які зазвичай вступають в реакцію з металами, утримувалися б окремо від металевої частини ламіната при використанні відповідних полімерних шарів на ι металевому шарі. Відповідно до ще одного аспекту винаходу пропонується спосіб очищення води, який передбачає стадії (і) перемішування композиції винаходу з водою, яка очищається, і (іі) відділення від суміші нерозчинної речовини. ) У разі наявності в композиції винаходу біоцида і флокулянта/коагулянта спосіб передбачатиме стадії (і) введення забрудненої води в контакт з біоцидом з подальшим (іі) введенням забрудненої води в контакт з коагулянтом/флокулянтом для отримання флокульованого осаду і (ііі) відділення флокульованого осаду від води. Сполука ШПД може бути доданою в ході будь-якої або кожної з обох стадій. У разі конфігурації продукту в двох частинах придатний для використання спосіб включатиме послідовні стадії перемішування композиції першої частини з водою, яка очищається; з подальшою стадією домішування композиції другої частини, а після цього відділення від суміші нерозчинної речовини. Першу частину зазвичай перемішують протягом періоду часу тривалістю від 0,5 до 5 хвилин, а після цього воді дають можливість відстоятися протягом періоду часу тривалістю від 2 до 10 хвилин, після чого додають другу частину. Потім суміш перемішують протягом періоду часу тривалістю від 0,5 до 5 хвилин і знову суміші дають можливість відстоятися протягом періоду часу тривалістю від 2 до 10 хвилин, для того, щоб нерозчинна речовина осіла. Після цього нерозчинну речовину відокремлюють від суміші зазвичай в результаті фільтрації або декантації. Для фільтрації може бути використана проста тканина. Спосіб винаходу є особливо придатним для використання для очищення води, яка містить миш'як. У забруднених районах середня концентрація миш'яку в сирій воді складає приблизно 300 ч./млрд. (мас.) і може бути набагато більшою в сильно забруднених районах. При використанні способу запропонованого винаходом можна отримати очищену воду, яка характеризується рівнем вмісту миш'яку, який становить всього лише менше ніж 10 ч./млрд. у очищеній воді. Ще один інший аспект винаходу пропонує використання композиції даного винаходу для очищення забрудненої води. Далі винахід буде проілюстрований за допомогою наступних необмежуючих прикладів. Приклади Отримання вихідного розчину миш'яку: брали оберненоосмотично-знесолену воду (воду, очищену за допомогою оберненого осмосу) і до води для випробувань додавали сполуку миш'яку, тобто, арсенат натрію (Na2HASO47H2O). Визначення рівня вмісту миш'яку Для вимірювання сукупної концентрації миш'яку (> 50 ч./млрд.) в розчині використовували оптичну емісійну спектроскопію з індуктивно зв'язаною плазмою (ОЕС-ІЗП) (Varian-Vista-PRO). Сукупні концентрації миш'яку, менші, ніж 50 ч./млрд., аналізували методом мас-спектрометрії з індуктивно зв'язаною плазмою (МС-ІЗП) (Eldrin 9000). У обох аналітичних методах зразки 5 UA 99301 C2 5 10 15 20 25 30 35 вводили в прилади без якої-небудь попередньої концентрації або попереднього розбавлення і вимірювали сукупні концентрації миш'яку. Приклади від 1 до 8 і порівняльні приклади від А до D Сполуку ШПД з прикладів 1-8 отримували таким чином: Нітратні солі іонів двовалентних металів і нітратні солі іонів тривалентних металів з молярним співвідношенням, продемонстрованим в таблиці 1, перемішували і розчиняли у воді, а розчин нагрівали до температури в діапазоні від 90 до 95°С. У окремій ємкості отримували розчин карбонату натрію, який нагрівали до температури в діапазоні від 90 до 95C. Розчин солі і розчин карбонату додавали в третю ємність, одночасно інтенсивно перемішуючи. Під час додавання температуру розчину витримували на рівні температури в діапазоні від 90 до 95°С. В ході даної реакції отримували сполуку ШПД, яку осаджували з розчину. Після завершення осадження температуру суспензії витримували при перемішуванні на рівні тієї ж самої температури протягом приблизного однієї години. Після цього осад промивають до істотного видалення розчинених солей, фільтрують під вакуумом і висушують до рівня вмісту вологи, меншого, ніж 10 %. Спосіб очищення полягав в наступному: Спосіб очищення: 100 мл води з додаванням миш'яку, яка містить 1000 ч./млрд. миш'яку, відбирали в хімічний стакан і до води для випробувань додавали сполуку ШПД, продемонстровану в таблиці 1, в кількості 0,1 грама і проводили перемішування протягом двох годин. Після цього отриману в результаті суміш, фільтрували під вакуумом через 0,2-мікронний фільтрувальний папір. Вимірювали рівень вмісту миш'яку у відфільтрованій воді і результати підсумовували в таблиці 1. Спосіб реалізували використовуючи відомі адсорбенти для миш'яку (порівняльні приклади від А до D), зокрема Ad33 (порівняльний приклад А), який є одним з найкраще відомих комерційно доступних адсорбентів миш'яку. У описаних раніше і всіх інших експериментах в даному описі винаходу: AD33 придбали в компанії Adege Technologies Inc., 3560 Financial Centre way, Suite - 5, Buford, GA - 30519, USA. Бентонітову глину придбали в компанії Neelkanth Minechem, Індія, і вона характеризувалася середнім розміром часток, рівним приблизно 125 мікрон. Діоксид титану придбали в компанії Maruti Chemicals, Бангалор, Індія. Дані в таблиці 1 свідчать про те, що можна добитися кращого видалення миш'яку із забрудненої води за допомогою способу, який включає стадію обробки забрудненої води сполуками ШПД винаходу. Ефективність видалення набагато перевершує ту, яку отримують при використанні звичайних матеріалів. Приклади від 9 до 12 і порівняльні приклади від E до І Експерименти проводили з використанням кращих сполук ШПД запропонованих винаходом і сильно забрудненої води, тобто, води з 10000 ч./млрд. миш'яку. Використана методика була подібна до тієї, що і для прикладів від 1 до 8. Дані підсумовувані в таблиці 2: 6 UA 99301 C2 5 10 15 20 25 Дані в таблиці 2 свідчать про те, що можна провести очищення води, сильно забрудненої миш'яком, із застосуванням способу, який використовує кращі сполуки ШПД запропонованої винаходом. Ефективність адсорбції значно перевершує ту, що спостерігається для матеріалів,які використовуються на попередньому рівні техніки. Експлуатаційні характеристики сполук ШПД в комбінації з флокулюючою композицією (приклад 13), і композицій, які виходять за межі винаходу (порівняльні приклади від J до L) Спосіб очищення полягав в наступному: 10 літрів води для випробувань, яка містить 300 ч./млрд. миш'яку, відбирали у відро. Використаною сполукою As (III) був NaAsO2, a використаною сполукою As (V) був Na2HAsO4-H2O. Додавали композиції, продемонстровані в таблиці 3, і проводили перемішування протягом однієї хвилини. Суміші давали можливість відстоятися протягом п'яти хвилин. Після цього воду фільтрували крізь тканину. Вимірювали рівень вмісту миш'яку у відфільтрованій воді і результати підсумовували в таблиці 3. Дані в таблиці 3 свідчать про те, що можна провести очищення води, забрудненої миш'яком, з використанням композиції, яка містить сполуку ШПД винаходу в комбінації з ) флокулюючою системою. Дана комбінація забезпечує отримання синергетичних переваг в порівнянні з одними тільки індивідуальними компонентами. Крім того, ефективність очищення для композиції винаходу перевершує ту, що спостерігається для подібних композицій попереднього рівня техніки. Приклад 14 і порівняльні приклади від M до O: Експлуатаційні характеристики сполуки ШПД в комбінації з біоцидом (приклад 14) в порівнянні з експлуатаційними характеристик композицій, які виходять за межі винаходу (порівняльні приклади від M до O). Експерименти проводили з використанням композицій, приведених в таблиці 4, і їх використовували для очищення 10 літрів води, яка містить 300 ч./млрд. миш'яку (у формі As (III)). Використана методика була подібна до тієї, що і для прикладу 13. Дані підсумовували в таблиці 4: 7 UA 99301 C2 5 10 15 Дані в таблиці 4 свідчать про те, що в порівнянні з подібними композиціями попереднього рівня техніки кращі композиції винаходу забезпечують чудове видалення миш'яку. Таблиця 4 свідчить об те, що у разі використання композиції, яка містить сполуку ШПД в комбінації з біоцидом, можна отримати синергетичні переваги щодо видалення миш'яку. Приклади від 15 до 17 і порівняльні приклади від L до N і від P до T: Експлуатаційні характеристики сполук ШПД в комбінації з флокулюючою-дезинфікуючою композицією (приклади від 15 до 17) в порівнянні з експлуатаційними характеристиками подібних композицій попереднього рівня техніки (порівняльні приклади від L до N і від P до T) Експерименти проводили використовуючи композиції, приведені в таблиці 5, і їх використовували для очищення води, яка містить 300 ч./млрд. миш'яку. Використана методика полягала в наступному: до води додавали біоцид і проводили перемішування протягом однієї хвилини. Після цього суміші давали можливість відстоятися протягом п'яти хвилин. Потім до води додавали суміш адсорбенту, флокулянта і коагулянта і проводили перемішування протягом однієї хвилини. Після цього флокульованій масі давали можливість відстоятися протягом 5 хвилин. Потім флокульований осад відокремлювали за допомогою фільтрації крізь тканину. Дані щодо рівню вмісту миш'яку в таблиці 5: 20 Використаним біоцидом був гіпохлорит кальцію; ПХА - це полімер хлориду алюмінію (коагулянт); ПАМ - це лоліакриламід (флокулянт). Дані в таблиці 5 свідчать про те, що в порівнянні з подібними композиціями попереднього рівня техніки кращі композиції винаходу забезпечують значно повніше видалення миш’яку. 25 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 1. Композиція для очищення забрудненої води для вживання людиною, яка містить: (і) перший компонент, який є сполукою шаруватого подвійного гідроксиду (ШПГ), який описується формулою: 2+ 2+ 3+ 3+ z(М1 ·М2 )х(М3 ·М4 )у(ОН)2х+2y(A )y/z·nH2O, або його прожарені форми, 8 UA 99301 C2 2+ 5 10 15 20 25 30 35 2+ 3+ де М1 і М2 є двовалентними катіонами, вибраними з-поміж магнію, цинку або міді, а М3 і 3+ М4 є тривалентними катіонами, вибраними з-поміж алюмінію або заліза, А є аніоном, 2-2 34вибраним з-поміж ОН , СО3 , Сl , NO3 , SO4 , РО4 , Fe(CN)6 , a х приймає значення в діапазоні від 0,1 до 10,0, у приймає значення в діапазоні від 0,1 до 5,0, n приймає значення в діапазоні від 0 до 10,0, z приймає значення в діапазоні від 1,0 до 4,0, 2+ 2+ і молярне співвідношення М1 :М2 є будь-якою величиною в діапазоні від 0 до 1, і молярне 3+ 3+ співвідношення М3 :М4 є будь-якою величиною в діапазоні від 0 до 1, і (іі) другий компонент, який вибрано з-поміж біоциду, флокулянту або коагулянту, при цьому згаданий коагулянт є водорозчинною неорганічною сіллю, яка включає катіони тривалентного металу. 2. Композиція за п. 1, яка відрізняється тим, що згаданим біоцидом є сполука галогену. 3. Композиція за п. 2, яка відрізняється тим, що сполукою галогену є гіпохлорит кальцію. 4. Композиція за будь-яким з попередніх пп., яка відрізняється тим, що біоцид присутній в кількості в діапазоні від 1 до 20 % при розрахунку на масу композиції. 5. Композиція за будь-яким з попередніх пп., яка відрізняється тим, що щонайменше одним з двовалентних катіонів є Zn або Сu. 6. Композиція за будь-яким з попередніх пп., яка відрізняється тим, що щонайменше одним з тривалентних катіонів є залізо (Fe). 7. Композиція за будь-яким з попередніх пп., яка відрізняється тим, що згаданий аніон 2вибраний з-поміж Сl , NO3 або СО3 . 8. Композиція за будь-яким з попередніх пп., яка відрізняється тим, що х приймає значення, рівне 6. 9. Композиція за будь-яким з попередніх пп., яка відрізняється тим, що у приймає значення, рівне 2. 10. Композиція за будь-яким з попередніх пп., яка відрізняється тим, що містить згаданий флокулянт, яким є високомолекулярний водорозчинний полімер. 11. Композиція за п. 10, яка відрізняється тим, що коагулянтом є поліалюмінійхлорид, сульфат алюмінію або сульфат тривалентного заліза. 12. Композиція за п. 10 або 11, яка відрізняється тим, що флокулянтом є аніонномодифікований поліакриламід. 13. Композиція за будь-яким з попередніх пп. 10-12, яка відрізняється тим, що складається з двох частин, які розділені просторово, де перша частина містить біоцид, а друга частина містить коагулянт і флокулянт, а сполука ШПГ може бути присутньою в будь-якій або кожній з обох частин. 14. Спосіб очищення забрудненої води, який передбачає стадії: (і) введення забрудненої води в контакт з композицією за будь-яким з попередніх пп. і (іі) відділення від води нерозчинної речовини. 15. Застосування композиції за будь-яким з попередніх пп. 1-13 як засобу для очищення забрудненої води. 40 Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9