Спосіб знезараження води плавального басейну наночастинками благородних металів

Корисна модель відноситься до області санітарії і може бути використана для знезараження води плавальних басейнів. Особливу небезпеку представляє зараження басейну потенційно-патогенною мікрофлорою. Присутність потенційно-патогенної мікрофлори в басейні представляє потенційну загрозу для здоров'я пацієнтів: виникнення шкірних захворювань, спалахів захворювань отитом, кишкових і урологічних захворювань у дітей і ослаблених людей. Дослідження показали, що дезинфекція басейнів, яка проводиться хлорвмісними речовинами відповідно до нормативних документів ["Методические указания по проведению профилактической дезинфекции в спортивных плавательных бассейнах. N 28-2/6 МЗ СССР, М., 1980"], не забезпечує повної інактивації патогенної мікрофлори. Причому хлорвмісні речовини, як відомо, володіють дратівливою дією на слизисті і шкірні покриви здорових і хворих людей, що обмежує або виключає застосування лікувального плавання у людей, які страждають алергічними реакціями. Крім того, хлорвмісні засоби викликають корозію устаткування лікувальних і плавальних басейнів. У зв'язку з цим метод, заснований на застосуванні хлорвмісних засобів, є дорогим, оскільки вимушує витрачати великі матеріальні засоби на капітальний ремонт басейнів. Тому виникає необхідність впровадження ефективніших способів знезараження води басейнів, особливо відносно потенційно-патогенної мікрофлори. В процесі експлуатації плавальних басейнів в їх оборотну воду потрапляють бактерії, віруси, грибки, а також різні органічні сполуки, тому необхідно проводити заходи щодо їх видалення. Відомий спосіб знезараження води басейну дезинфікуючим засобом - полігексаметиленгуанідином (метацидом) [Авт. св. СССР №1799600, Способ обеззараживания лечебных бассейнов, МПК А 61 L 2/16, 1993, Бюл. №9]. Відомий спосіб достатньо складний, крім того, їм знищуються не всі види бактерій. Головним недоліком відомого способу є наявність у метацида (хлорид полігексаметиленгуанідину (ПГМГ)) алергічної активності, що істотно обмежує його застосування. Відомий спосіб знезараження води шляхом одночасного введення 3-100мг/л пероксиду водню і 0,05мг/л солі срібла [див. М. А.Шевченко и др. Окислители в технологии водообработки. Киев: Наукова думка, 1979, с.50-51.] Недолік цього методу полягає у використанні для видалення вірусів і спор достатньо великих концентрацій реагентів, особливо пероксиду водню, що не завжди допустимо, оскільки може призвести до того, що залишкова концентрація пероксиду водню після завершення процесу перевищуватиме ГДК цієї сполуки у воді (0,1мг/л). Відомий спосіб знезараження оборотної води плавального басейну, що включає введення пероксиду водню і сполуки срібла, при цьому спосіб здійснюють в три стадії: на першій стадії обробки використовують пероксид водню, на другій стадії воду із швидкістю 0,2-0,8м3/ч пропускають через реактор, що містить імпульсні ксенонові лампи суцільного спектру, які переважно виробляють УФ - випромінювання з довжиною хвилі 200-400нм при частоті 1-1,3Гц, питомих енерговитратах 2-5кДж/м3 і щільності потоку 2-7кВт/м2, а потім на третій стадії вводять розчин, що містить діамінаргенат-іони [Ag(NH3)2]+, отримані при електролізі води в електролізері з періодичною зміною полярності електродів, які містять не менше 99мас.% срібла, і подальшому введенні газоподібного аміаку або аміачної води до досягнення масового співвідношення Ag+:NH3, рівного 2,8-3,0, при цьому вказаний розчин дозують у воду в кількості, відповідній концентрації в ній срібла 0,005-0,01мг/л, і дотримують співвідношення концентрації пероксиду водню, що вводиться на першій стадії, і концентрації срібла, що додається на третій стадії, в межах 200-400:1 відповідно. [Патент России №2188166. Способ обеззараживания оборотной воды плавательного бассейна. МПК 7 C02F9/12, C02F1:32, C02F1:50, C02F1:72, C02F 103:42. Опубл. 2002.08.27]. Недоліком способу є його складність. Відомий спосіб знезараження оборотної води плавальних басейнів за допомогою отриманих електролізом іонів міді і УФ-випромінювання, що виробляється лампою, яка працює від високовольтного джерела напруги [Патент US 4752401, МПК C02F1/50, C02F9/12 1988]. Недоліком способу є низька ефективність знезараження і його складність. Відомий спосіб знезараження оборотної води плавальних басейнів, що передбачає первинне введення діізодецилдиметиламонію хлориду у поєднанні з катіонами міді II, а потім окислювача, зокрема озону, і підтримку постійної концентрації останнього не менше 0,1мг/л [Патент US 5332511, МПК C02F1/50, C02F9/12 1994]. Недоліком способу є низька ефективність знезараження, а також застосування хлорвмісної речовини. Найбільш близьким до пропонованого є спосіб обробки води плавальних басейнів, що включає введення перекисної солі, наприклад пероксидисульфату натрію, і подальше додавання солей важких металів, таких, як Ag, Сu і Ni в кількості приблизного 2мг/л [Патент US 3702298, МПК C02F1/50, C02F9/12 1970]. Недоліком способу є низька ефективність знезараження. Крім того, використання солей металів призводить до прояву токсичних властивостей препарату і його алергічної активності, а також викликає корозію труб водопостачання. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ступеня надійності антисептичного захисту води басейну в умовах підвищеного вмісту патогенних бактерій, вірусів і грибків, зниження корозійної активності препарату і одночасне зниження його токсичних властивостей і алергічної активності. Це досягається застосуванням наночастинок платини, золота, срібла і міді для знезараження води плавального басейну у складі неіонного водного колоїдного розчину. Сучасні наукові дослідження показали, що склади з сріблом і міддю в нанодисперсному стані набагато менш токсичні в порівнянні з складами, в яких ті ж метали знаходяться в іонному стані, отриманому розчиненням солей. Наприклад, наночастинки міді в 7 разів менш токсичні іонів міді, що перевірене на великій кількості експериментів, проведених вченими [див. Арсентьева И.П. Использование биологических активных препаратов на основе наночастиц металлов в медицине и сельском хозяйстве. Доклад на совещании: «Индустрия наносистем и материалы: оценка нынешнего состояния и перспективы развития». Москва, Центр «Открытая экономика». Опубл. 07.02.2006, http://www.strf.ru/client/doctrine.aspx]. Запропонований, як і відомий спосіб знезараження води плавального басейну наночастинками благородних металів включає введення у воду частинок бактерицидних металів, вибраних з групи, що складається з платини, золота, срібла і міді, і, відповідно до цієї пропозиції, метали вводять у воду у вигляді наночастинок у складі водного колоїдного розчину, при цьому колоїдний розчин містить наночастинки однорідних металів і агломерати наночастинок різнорідних металів при відношенні маси іонів металів до маси металевих наночастинок менше 104 , а наночастинки і агломерати наночастинок отримані диспергуванням металевих гранул, що знаходяться у воді, імпульсами електричного струму. При цьому, вміст наночастинок платини у воді складає 0,005-0,05мг/л, вміст наночастинок золота у воді складає 0,005-0,05мг/л, вміст наночастинок срібла у воді складає 0,005-0,05мг/л, вміст наночастинок міді у воді складає 1-5мг/л. Метали вводять у воду у вигляді наночастинок. Це дозволяє отримати нетоксичний по відношенню до людини препарат за рахунок того, що в ньому використовуються не іони металу, а металеві наночастинки. Наночастинки металів набагато менш токсичні в порівнянні з іонною формою металів, отриманою з солей. В той же час, бактерицидна активність наночастинок дуже висока. Колоїдний розчин містить наночастинки однорідних металів і агломерати наночастинок різнорідних металів. Це розширює спектр бактерицидної дії за рахунок використання декількох металів, що підвищує ефективність способу. Колоїдний розчин містить наночастинки однорідних металів і агломерати наночастинок різнорідних металів при відношенні маси іонів металів до маси металевих наночастинок менше 10-4. Відношення маси іонів металу до маси металевих наночастинок в розчині менше 10-4 дозволяє мати колоїдний розчин, який практично не містить іони металів, що підвищує його стійкість. Метали вибрані з групи, що складається з платини, золота, срібла і міді. Золото тонізує нервову систему, покращує пам'ять, укріплює серцевий м'яз. Золото і платина є протиастматичними і протиартритними засобами. Срібло допомагає при виснаженні, хронічній лихоманці, печії, запаленні кишечника, підвищеній активності жовчного міхура, а також при порушенні функцій печінки і селезінки. Мідь відноситься до особливої групи незамінних мікроелементів, регулярне надходження яких в організм абсолютно необхідне для нормальної його життєдіяльності. Мідь бере участь в кровотворенні, тканинному диханні, підсилює дію інсуліну, гормонів гіпофіза. Нормальна робота нервової і імунної систем також неможлива без міді. Добова потреба в міді для дорослої людини складає близько 2 міліграма. Наночастинки вводять у складі водного колоїдного розчину, що робить бактерицидний препарат легко розчинним у воді. Наночастинки і агломерати наночастинок отримують диспергуванням металевих гранул, що знаходяться у воді, імпульсами електричного струму. При цьому найбільш ефективним є ерозійно-вибухове диспергування, що дозволяє отримати неіонний колоїдний розчин наночастинок і, як наслідок, підвищити екологічну чистоту способу [див. Патент України на корисну модель №23550. Спосіб ерозійно-вибухового диспергування металів. МПК B22F 9/14. Опубл.25.05.2007. Бюл.№7]. При цьому, вміст наночастинок платини у воді складає 0,005-0,05мг/л, вміст наночастинок золота у воді складає 0,005-0,05мг/л, вміст наночастинок срібла у воді складає 0,005-0,05мг/л, вміст наночастинок міді у воді складає 1-5мг/л. При вмісті платини, золота, срібла менше 0,005мг/л знижується бактерицидна активність препарату і знижується ефективність способу. Вміст дорогоцінних металів вище 0,05мг/л призводить до дорожчання способу. Вміст наночастинок міді у воді складає 1-5мг/л. При вмісті міді менше 1мг/л знижується бактерицидна активність препарату і знижується ефективність способу. Вміст міді вище за верхню межу призводить до перевищення ГДК міді у воді.