Спосіб отримання срібловмісного реагенту “шумерське срібло” для знезараження води плавальних басейнів

Корисна модель відноситься до методів обробки води і може бути використана для знезараження оборотної води плавальних басейнів. Добре відомі олігодинамічні властивості іонів срібла. Срібло проявляє біоцидну властивість відносно 650 видів бактерій, вірусів, грибків, стрепто- і стафілококів і ін. Багато форм бактерій, вірусів і грибків використовують спеціальні ферменти для свого кисневого метаболізму. Ефективність срібла виявляється завдяки його здатності інактивувати дію цього ферменту і переривати, таким чином, постачання субстанції киснем. Ефект знищення бактерій сріблом надзвичайно високий. Він набагато сильніше за дію карболової кислоти в тій же концентрації і в 8,5 разу сильніше за хлор, хлорне вапно, гіпохлорит натрію і інших сильних окислювачів в однакових концентраціях. Для використання цих властивостей, з метою знезараження води, рекомендується доводити концентрацію срібла у воді до 0,1..0,2 мг/л [1, стор.71. Кульский Л.А. Серебряная вода. - Киев: Наукова думка, 1987.]. Проте в даний час гранично допустимі концентрації (ГДК) срібла, наприклад, в питній воді не повинні перевищувати 0,05мг/л. Крім того, іонне срібло досить нестійке у воді і випадає в осад, втрачаючи свої антимікробні властивості. Відомий спосіб отримання дезинфікуючого водного розчину на основі іонів срібла [Патент RU 215971, З02F1/50, А61L2/16, А23L3/00]. Для запобігання випаданню срібла в осад в якості стабілізатора використовується харчова кислота. Недолік відомого розчину полягає у високому вмісті харчової кислоти і в складності його використання для знезараження води. Відомий спосіб отримання дезинфікуючого засобу на основі перекису водню, що додатково містить солі срібла і неорганічні кислоти. Для підвищення дезинфікуючої здатності склад опромінюють червоним світлом [патент Австрії 389802, кл. А01N59/00, заявл. 1987p.]. Недоліком відомого засобу є використання кислот, що приводить до корозії труб водопостачання. Відомий спосіб отримання розчинів іонізованого срібла за допомогою електролізу [Кульский Л.А. Серебряная вода. Киев: Наукова думка. 1983]. При проведенні електролізу в якості аноду використовують срібний електрод, на якому здійснюється окислення срібла з подальшим переходом катіона срібла в розчин. Проте зразки срібної води нестійкі і втрачають свою бактерицидну активність за рахунок утворення катіонами срібла малоактивних нерозчинних сполук з хлоридами і сульфатами. Для підвищення стабільності водних бактерицидних композицій, що отримуються електролітичним способом, електроліз ведуть у присутності неорганічних азотної [Патент RU 2130964, З11D3/04, опубл. 27.05.1999], сірчаної [Патент RU 2000109478, С02F1/50, опубл. 20.02. 2002] або фосфорної [Патент RU 2197270, А61L2/238, опубл. 01.27.2003.] кислот. Недоліками приведених способів отримання срібловмісних реагентів для знезараження води шляхом електролізу у присутності неорганічних кислот і органічних харчови х кислот є залежність бактерицидної активності від вмісту складу використовуваного знезаражувального складу, а також зниження бактерицидної активності композицій, що спостерігається при кислих значеннях рН. Для підвищення бактерицидної активності електролізних водних розчинів іонізованого срібла, що отримуються у присутності кислоти, необхідна її нейтралізація лужними реагентами. Сумісне використання срібла з міддю для отримання бактерицидних водних розчинів відоме з давніх часів. Наприклад, дослідниками шумерської культури знайдені металеві посудини, виготовлені з комбінації металів срібло і мідь, які використовувалися для лікувальної мети. Це знаменита ваза Ентемени і мідні глеки з срібним носиком. Мідь і срібло це метали-синергісти. Їх сумісна дія на мікроорганізми значно вища, ніж у срібла і у міді окремо. Дослідники вважають, що при зберіганні води в вазі Ентемени у воду генерувалися іони срібла і міді, і вода перетворювалася на цілющий і омолоджуючий еліксир. Таким чином, шумери першими використовували спільно срібло і мідь для отримання цілющого розчину. Ваза Ентемени збереглася до наших днів як пам'ятник шумерської культури і знаходиться в Луврі [див. Морозов Н.А. «Миражи исторических пустынь». Том 9. «История человеческой культуры в естественно-научном освещении. Христос, в 10-ти томах», - М. Крафт+Леан, 1997-2003; Петкова С.М. Справочник по мировой культуре и искусству, М., 2005г. -507с.]. Мідь є складовою частиною великої кількості металоферментів, вона грає ключову роль в обмінних процесах. Добре відомі її антимікробні, антиоксидантні, імуномодулюючі, протизапальні і інші важливі властивості. Срібло, навіть в мінімальних дозах, значно підсилює властивості міді. Це вказує на каталітичні властивості срібла по відношенню до міді в біохімічних реакціях, де ці метали виступають як синергісти. Мідно-срібні розчини володіють антимікробною, віруліцидною і фунгіцидною дією при мінімальному прояві токсичних і алергічних властивостей. Недоліком такого способу отримання дезинфікуючого засобу є низька концентрація іонів срібла і міді у воді і неможливість отримання достатньо насичених розчинів цих металів у великих кількостях, достатніх для знезараження води плавальних басейнів. Відомий спосіб отримання срібловмісного реагенту для знезараження води плавальних басейнів, який передбачає обробку води шляхом його пропускання через електролізер з електродами із сплаву міді і срібла, що переважно містять 97% Сu і 3% Ag, при цьому полярність і потенціал електродів періодично може бути змінена [див. US 4680114, С02F1/46, 1987]. Недоліком цього способу є низька бактерицидна активність срібловмісного реагенту. Відома антимікробна композиція на водній основі, що містить іони срібла, іони міді, лимонну кислоту, хлорид натрію при наступному вмісті компонентів: іони срібла - 0,00002...0,05мг/л; іони міді - 0,1...1,0мг/л; лимонна кислота - 0,5...1000мг/л; хлорид натрію - 5,0...25,0г/л. [Патент RU №2209773. АНТИМИКРОБНАЯ КОМПОЗИЦИЯ. МПК7 C02F1/50, A01N59/16, A61L2/16, C02F10/04, C02F103/42. Опубл. 2003.08.10]. Дана антимікробна композиція на основі мідь-срібного розчину володіє високими вірусоцидними і бактерицидними властивостями навіть при концентраціях Ag+, що не перевищують 0,00002мг/л, і Сu+ 0,1...0,5мг/л. Досягши концентрації іонів срібла і міді відповідно 0,00078мг/л і 1,0мг/л, розчин набуває додатково і фунгіцидної властивості, проте присутність кислоти робить його непридатним для знезараження води плавальних басейнів. Найбільш близьким до пропонованого є спосіб отримання срібловмісного реагенту для знезараження і консервації води, що включає концентрування срібла у воді електролізом у присутності ортофосфорної кислоти і персульфата амонію при анодній щільності струму 5...35А/м 2, напрузі 3,1...10,0В, міжелектродній відстані 5...12мм, при періодичній зміні полярності через кожні 3...8 хвилин і при постійному перемішуванні електроліту із швидкістю 1...10с-1, при цьому до складу реагенту вводять перекис водню і 85%-ну ортофосфорну кислоту [Заявка RU №2000109343. СЕРЕБРОСОДЕРЖАЩИЙ РЕАГЕНТ ДЛЯ ЗНЕЗАРАЖЕННЯ І КОНСЕРВАЦІЇ ВОДИ І СПОСІБ ЙОГО ОТРИМАННЯ. МПК7 C02F1/50. Опубл. 2002.03.10]. Недоліком цього способу є низька бактерицидна активність срібловмісного реагенту, отриманого у присутності кислоти. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення бактерицидної активності срібловмісного реагенту для його застосування в умовах підвищеного вмісту патогенних бактерій, вірусів і грибків без перевищення ГДК іонів срібла і міді. Запропонований, як і відомий спосіб отримання срібловмісного реагенту для знезараження води плавальних басейнів включає концентрування срібла і міді в рідині і, відповідно до цієї пропозиції, концентрування срібла і міді здійснюють ерозійно-вибуховим диспергування мідних і срібних гранул імпульсами електричного струму в діелектричній рідині з енергією імпульсів, яка перевищує енергію сублімації металу, що диспергується, при цьому в якості діелектричної рідини використовується деіонізована вода, а амплітуду імпульсів електричного струму встановлюють в діапазоні 0,8...2кА при відношенні енергії імпульсів до енергії сублімації металу, що диспергується, в діапазоні 1,5...2, а відношення мас срібних і мідних гранул складає приблизно 0,01. Концентрування срібла і міді, що здійснюють ерозійно-вибуховим диспергуванням мідних і срібних гранул імпульсами електричного струму в діелектричній рідині з енергією імпульсів, яка перевищує енергію сублімації металу, що диспергується, дозволяє отримати свіжоприготовлений концентрований водний колоїдний розчин наночасток срібла і міді. Використання двох металів - срібла і міді, засновано на синергетичній дії цих металів, які підсилюють бактерицидні властивості один одного. Використання діелектричної рідини, в якості якої застосована деіонізована вода, дозволяє значно збільшити амплітуду імпульсів струму 0,8...2кА і реалізувати ерозійно-вибухове диспергування срібла і міді. Авторами експериментально встановлені межі амплітуди імпульсів струму 0,8...2кА. Так, наприклад, при амплітуді імпульсів струму менше 0,8 кА ефективність диспергування срібних і мідних гранул низька. Це пов'язано з тим, що енергії імпульсу недостатньо для ефективної електроерозії металу. При амплітуді імпульсів струму більше 0,8кА процес диспергування носить вибуховий характер, що значно підвищує продуктивність диспергування і збільшує ступінь дисперсності частинок срібла і міді. При цьому енергія імпульсів перевищує в 1,5...2 рази енергію сублімації металу, що диспергується. Збільшення амплітуди імпульсів струму більше 2кА недоцільно, оскільки це вимагає ускладнення генератора електричних імпульсів і приводить до його дорожчання. Відношення мас срібних і мідних гранул складає приблизно 0,01, що дозволяє не перевищувати ГДК металів у воді, оскільки співвідношення ГДК для срібла і міді відрізняються приблизно в сто разів [див. Злобинский Б.М. и др. Воспламеняемость и токсичность металлов и сплавов. Изд-во «Металлургия». 1972, 264с.]. Спосіб отримання срібловмісного реагенту «Шумерське срібло» для знезараження води плавальних басейнів здійснюють таким чином. Для цієї цілі може бути використаний пристрій для електроерозійного диспергування металів [див. Патент України на корисну модель №18215. Пристрій електроерозійного диспергування металів. МПК B22F9/14 (2006/01) Опубл. 15.11.2006. Бюл. №11] У діелектричну посудину з електродами поміщають гранули срібла і міді при співвідношенні мас приблизно 1:100. Через гранули пропускають імпульси електричного струму з амплітудою імпульсів струму 0,8...2кА. Диспергування гранул здійснюють в діелектричній рідині з великим питомим опором. Під час надходження на електроди електричних імпульсів з енергією, що перевищує енергію сублімації випарованого металу приблизно в 1,5...2 рази, в точках контакту металевих гранул один з одним і з електродами виникають іскрові розряди, в яких здійснюється диспергування металу. Ділянки поверхні металевих гранул плавляться і вибухоподібно руйнуються на найдрібніші частинки і пару. Наночастки срібла і міді потрапляють у воду і утворюють конценторований реагент «Шумерське срібло», що містить ультрадисперсне срібло і ультрадисперсну мідь на водній основі, який використовують для знезараження води плавальних басейнів.