水的残余消毒.pdf

一种可用于分离的水体积的水消毒系统具有一种第一浓度的第一金属和一种第二浓度的第二金属。该第二金属不同于该第一金属。该第一和第二金属各自具有一个阳极指数。该第一金属具有一个比该第二金属的阳极指数更高的阳极指数。当将该第一金属和第二金属放置到该分离的水体积中时形成一个电偶对。

1.  一种可用于分离的水体积的水消毒系统，该系统包括：
一种第一浓度的第一金属和一种第二浓度的第二金属，该第二金属不同于该第一金属，该第一和第二金属各自具有一个阳极指数，该第一金属具有一个比该第二金属的阳极指数更高的阳极指数，其中当将该第一金属和第二金属放置到一个分离的水体积中时形成一个电偶对。

2.  如权利要求1所述的水消毒系统，其中该第一金属用作一个阴极并且该第二金属用作一个阳极。

3.  如权利要求1所述的水消毒系统，其中该系统具有一个所产生的在100至2000毫伏范围内的电化学电压。

4.  如权利要求1所述的水消毒系统，其中按颗粒计该第一金属的至少50％是在按颗粒计该第二金属的至少50％的1mm内。

5.  如权利要求2所述的水消毒系统，其中该第一和第二金属独立地选自由Cu、Cu合金、Zn、Zn合金、Ag、以及Ag合金组成的组。

6.  如权利要求2所述的水消毒系统，其中该第二金属包括Cu、Zn、以及Cu/Zn中的一种。

7.  如权利要求5所述的水消毒系统，其中该第一金属是Ag并且该第二金属是或者Cu或Zn。

8.  如权利要求5所述的水消毒系统，其中该Ag或Ag合金具有在该分离的水体积内50ppt至100ppb的浓度。

9.  如权利要求5所述的水消毒系统，其中该Cu或Cu合金具有在该分离的水体积内5ppb至2ppm的浓度。

10.  如权利要求5所述的水消毒系统，其中该Zn或Zn合金具有在该分离的水体积内20ppb至20ppm的浓度。

11.  如权利要求2所述的水消毒系统，进一步包括一种第三浓度的第三金属。

12.  如权利要求11所述的水消毒系统，其中该第一、第二和第三金属形成了一个包括Ag-Cu-Zn的电偶对。

13.  一种可用于分离的水体积的水消毒系统，该系统包括：
一个水可渗透的容器；以及
一种设置在该容器内的金属的混合物，该金属的混合物包括一种第一浓度的第一金属和一种第二浓度的第二金属，该第二金属不同于该第一金属，该第一和第二金属各自具有一个阳极指数，该第一金属具有一个比该第二金属的阳极指数更高的阳极指数，其中当将该第一金属和第二金属放置到一个分离的水体积中时形成一个电偶对。

14.  如权利要求13所述的水消毒系统，进一步包括一种不同于该第一金属和该第二金属的第三金属。

15.  如权利要求14所述的水消毒系统，其中该第一金属、该第二金属和第三金属各自独立地选自下组，该组由以下各项组成：钛与铜与锌、不锈钢与铜与锌、钛与青铜与锌、不锈钢与青铜与锌、钛与黄铜与锌、不锈钢与黄铜与锌、钛与铜与铝、不锈钢与铜与铝、钛与青铜与铝、不锈钢与青铜与铝、钛与黄铜与铝、以及不锈钢与黄铜与铝。

16.  如权利要求15所述的水消毒系统，其中该铜被青铜或黄铜取代。

17.  如权利要求13所述的水消毒系统，其中该容器包含小于该容器的总干重的5％的有机物质。

18.  如权利要求13所述的水消毒系统，其中该金属的混合物包括按重量计78％-90％的Cu、按重量计8％-20％的Zn、按重量计0-1％的Ag、以及按重量计0-1％的Cu硫酸盐。

19.  如权利要求13所述的水消毒系统，其中该金属的混合物包括按重量计49％-51％的Cu、按重量计49％-51％的Zn、按重量计0-1％的Ag、以及按重量计0-1％的Cu硫酸盐。

20.  如权利要求13所述的水消毒系统，其中该第一金属和第二金属具有最高达1,000克的总重量。

21.  如权利要求13所述的水消毒系统，其中该容器进一步包括以该第一和第二金属的结合的重量的0.1％至50％的石灰石、氧化铁和/或骨炭。

22.  一种可用于分离的水体积的水消毒系统，该系统包括：
一种由多孔陶瓷颗粒制成的载体，该载体具有一个外表面；以及
覆盖该由多孔陶瓷颗粒制成的载体的至少一部分的一种第一金属和一种第二金属，该第一金属具有一个第一金属浓度并且该第二金属具有一个不同于该第一金属的第二金属浓度，该第一和第二金属各自具有一个阳极指数，该第一金属具有一个比该第二金属的阳极指数更高的阳极指数，其中当将该第一金属和第二金属放置到一个分离的水体积中时形成一个电偶对。

23.  如权利要求22所述的水消毒系统，其中这些多孔陶瓷颗粒由基于烧制粘土的蒙脱石制造。

24.  如权利要求22所述的水消毒系统，其中这些多孔陶瓷颗粒的至少95％能够穿过一个20,000微米的筛并且至少95％不能够穿过一个20微米的筛。

25.  如权利要求22所述的水消毒系统，其中这些多孔陶瓷颗粒具有从约0.1至约20微米范围的平均孔径。

水的残余消毒
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年9月28日提交的美国临时申请序列号61/706,995的权益，将该临时申请通过引用以其全文结合于此。
技术领域
本发明涉及水的残余消毒。
背景
从某些以其他方式保护的存储位置和处理中心收集的水在运输至家庭的时候或在家庭中在使用之前，随后可能被污染。经常地，这种污染的来源是不讲卫生，来自人类排泄物污染的手。在发展中国家卫生可能是一个不可避免的问题。
概述
本发明的实施例通过提供一种可用于分离的水体积(isolated water volume)的水消毒系统解决了现有技术的一个或多个问题。在至少一个实施例中，该水消毒系统具有一种第一浓度的第一金属和一种第二浓度的并且不同于该第一金属的第二金属。该第一和第二金属各自具有一个阳极指数并且该第一金属具有一个比该第二金属的阳极指数更高的阳极指数。当将该第一金属和第二金属放置到一个分离的水体积中时形成一个电偶对(galvanic coupling)。
在另一个实施例中，该水消毒系统具有一种由多孔陶瓷颗粒制成的载体，其中该载体具有一个外表面以及覆盖该多孔陶瓷颗粒载体的外表面的至少一部分的一种第一金属和一种第二金属。该第一金属具有一个第一金属浓度并且该第二金属具有一个不同于该第一金属的第二金属浓度。该第一和第二金属各自具有一个阳极指数。该第一金属具有一个比该第二 金属的阳极指数更高的阳极指数。当将该第一金属和第二金属放置到一个分离的水体积中时形成一个电偶对。
在又另一个实施例中，该水消毒系统包括一个水可渗透的容器和一种设置在该容器内的金属的混合物。该金属的混合物包括一种第一浓度的第一金属和一种第二浓度的不同于该第一金属的第二金属。该第一和第二金属各自具有一个阳极指数其中该第一金属具有一个比该第二金属的阳极指数更高的阳极指数。当将该第一金属和第二金属放置到一个分离的水体积中时形成一个电偶对。
附图简要说明
图1示出了在对照水和在实例2中引用的样品水之间大肠杆菌读数的对比；并且
图2示出了在对照水和在实例3中引用的样品水之间粪便大肠菌读数的对比。
详细说明
现将详细参考对于诸位发明人已知的本发明的组合物、实施例、以及方法。然而，应该理解的是所披露的实施例仅仅是本发明的示例，它们可以用多种并且替代的形式实施。因此，在此披露的具体细节不应解释为限制，而是仅作为一种代表基准用于传授给本领域普通技术人员以多样化地使用本发明。这些图不是必须按比例的；为了显示具体元件的细节，一些特征可能被夸大或缩小。因此，在此披露的具体结构的和功能的细节不应解释为限制，而是仅作为一种代表基准用于传授给本领域普通技术人员以多样化地使用本发明。
除非明确表示，在本说明书中表示反应和/或用途的材料或条件的量的所有数字量被理解为在本发明描述的最广泛的范围内被词语“约”修饰。还必须指出，如在本说明书和所附权利要求中所使用，除非上下文另外明确表明，单数形式“一个/一种(a/an)”、和“该”包括复数个所指示物。例如，提及以单数的一种组分旨在包括复数个组分。
与本发明的一个或多个实施例相关，适合用于一个给定目的的材料的组或类的说明意味着该组或类的成员中的任何两个或更多个的混合 物是适合的。在化学用语中组分的说明指的是在加入本说明书中指定的任何组合时的组分，并且不排除该混合物混合时组分之间的化学相互作用。首字母缩略词或其他缩写的第一次定义适用于在此随后使用的所有相同缩写并且加以必要的修正适用于最初定义的缩写的正常语法变化。除非明确相反地陈述，特性的测量是通过如以前或后来引用的用于相同特性的相同技术确定的。
贯穿本申请，当引用出版物时，这些出版物的披露内容以其全文通过引用由此结合在本申请中以更全面地说明本发明所涉及的现有技术。
以下在此使用的术语或短语具有与至少一个实施例相关的以下列举的示例性的意义：
“抗微生物的”指的是杀死微生物或抑制它们的繁殖或生长。术语“失活”可以与“抗微生物的”可互换地使用。
如在此使用的“颗粒”指的是：(i)多孔陶瓷颗粒；以及(ii)无机非陶瓷颗粒，其包括一种或多种类型的多孔颗粒，诸如蒙脱石粘土、珍珠岩、砂、蛭石、沸石、漂白土、硅藻土、页岩以及其组合。
“阳极”指的是其中氧化是主要反应的电解池的电极。
“阴极”是指带负电荷的电极。阴极吸引阳离子或正电荷。阴极是电子源或一种电子供体。它可以接受正电荷。因为阴极可产生电子，其典型地是做实际运动的电物种，可以说阴极产生电荷或者电流从阴极向阳极移动。
“电偶对”指的是当使与一种电解质接触时能够一起作为电源的相异物质(如金属)；当两种不同的金属被一种电解质分开时形成的腐蚀电池，或者由这种效应产生的腐蚀。术语电偶对的“偶对”不限制为当与一种电解质接触时能够一起作为电源的仅仅两种金属。一个电偶对可指的是两种金属、三种金属、四种金属、五种金属等等。
“电偶电流”指的是在一个电偶对中金属或导电非金属之间的电流。
“电势序”指的是在一个给定的环境中根据他们的相对腐蚀电位安排的金属和合金的一个列表。
“离子”指的是获得或失去一个或多个外层电子并且因此携带电荷的原子或原子团。正离子或阳离子缺少外层电子。负离子或阴离子具有 过量的外层电子。
“离子对”指的是由通过在它们之间的静电引力暂时结合在一起的一个正离子和一个负离子组成。离子对在浓电解质(当溶解或熔融时导电的物质)溶液中发生。当一种阳离子和阴离子结合到一起时形成离子对。An++Bm-↔AB(n-m)+]]>
“离子化作用”指的是其中原子得到或失去电子的过程；有时用作解离(在溶液中分子至带电离子的分离)的同义词。
“水”、“原水”、“分离的水”、或“废水”指的是一种可包含不同种类的有机物质、沉积物、和/或致病的病原体的水源。致病病原体的非限制性的实例包括细菌、病毒、原生生物、以及寄生虫(寄生蠕虫)。
以下参考文献以其全文结合在此：(i)腐蚀工程手册(Handbook of Corrosion Engineering)，麦克劳-希尔出版公司(McGraw-Hill)，出版日期：2000，ISBN 007-076516-2；(ii)评估家庭水处理可选方案：基于健康的目标和微生物性能说明(Evaluating household water treatment options:Health-based targets and microbiological performance specifications)，世界卫生组织(World Health Organization)，出版日期：2011，ISBN 978 92 4 154822 9；(iii)关于水的STP442A手册(STP442A Manual on Water)，第四版，汉密尔顿C(Hamilton C)，1978，ISBN-EB：978-0-8031-6914-2；(iv)关于水的ASTM D1129-13标准术语(ASTM D1129-13Standard Terminology Relating to Water)；(v)用于在水中的低水平的大肠杆菌噬菌体的ASTM D6734-01(2009)标准测试方法(ASTM D6734-01(2009)Standard Test Method for Low Levels of Coliphages in Water)；以及，(vi)关于抗微生物剂和抗病毒剂的ASTM E2756-10标准术语(ASTM E2756-10 Standard Terminology Relating to Antimicrobial and Antiviral Agents)。
本发明在一个或多个实施例中有利地提供了水的残余消毒，该水可能易受下游污染的影响，包括在运输至家庭过程中或当使用之前存储时遭受的污染。它是在否则的话可饮用的水可能随后在运输的过程中被污染的意义上的残余消毒，并且通过在此描述的残余消毒的方法使该水保持是可饮用的。
该水可以从一个受保护的深井中收集或者可能以前已经被消毒但是随后由于差的卫生被污染。该残余消毒对于连续保护水免受来自任何 潜在的下游污染可以是有用的。该残余消毒对于消毒产自任何水处理厂的水源可以是有用的，其中该水源在运输的过程中可能经受污染。在这些情况下，有可能的是可以将该水批量地封装并且可能尚未密封成足以避开二次污染。该水源还可以是用于人类消耗的在一个被放置的储槽或水池中的水。
如可以从在此描述的一个或多个实例看出本发明的一个益处是如此加工的水包含金属(如Ag、Cu和Zn)的阳离子，其提供了一种消毒的水平。这个益处可以直接地与一种已经被相同水平的大肠菌群(是否它是完全符合的)、大肠杆菌或粪便大肠菌群污染的去离子水对照源相比观察到。
在一个实施例中，该残余消毒可以通过将一种第一浓度的第一金属和一种第二浓度的第二金属给予一个分离的水体积进行，该第二金属具有一个不同于该第一金属的阳极指数的阳极指数。该分离的水体积在其收集的时候是可饮用的，然而，它是对环境开放的并且因此易受随后污染的影响。该分离的水体积的非限制性的实例包括从一个受保护的井中收集的水或自水处理设施生产的水。
在一个或多个实施例中，本发明在水的残余消毒的背景下有益地采用了在相异金属之间的电偶对。相异金属和合金具有不同的电极电势。当两种或更多种相异金属在一种电解质中接触时，建立了一个电偶对，其中一种金属用作一个阳极并且另一种作为一个阴极。在这些相异金属之间的电势差导致该阳极金属溶解于该电解质中并且形成其对应的离子形式。
金属可以被分类为一个代表电势的电势序，它们相对于一种标准参比电极(例如金)在给定的电解质中形成。参见表1。在这样一个序列中两种金属的相对位置给出了哪种金属更有可能腐蚀的更快的一个良好的指示。然而，其他因素如水曝气和流速可以显著地影响该过程的速度。这些电势序(或电势序列)确定了金属和半金属的贵金属性。当两种金属浸没于一种电解质中时，同时是电连接的，次贵(碱性)的将经历电化腐蚀。腐蚀速率由电解质和贵金属性的差异确定。该差异可以根据在电压电势中的差异测量。
表1.



大多数贵金属用作阴极并且其他金属作为阳极并且水作为电解质。参照表1，Ag-0.15伏特与Cu-0.35伏特配对产生了可以高达0.20伏特或200毫伏的电化学电压。在另一个实例中，Cu-0.35与Zn-1.25配对产生了0.9伏特或900毫伏的最大电压。在一个实施例中，该第一金属和该第二金属的阳极指数具有一个最大差，因此，对于水消毒产生了更高的电压和离子交换。
一种具有相对较高的阳极指数的第一金属可以与一种具有相对较低的阳极指数的第二金属配对以形成一个电偶对。在阳极和阴极的任何一种下，可以使用一种或多种金属或金属合金。在该电偶对中该第一金属用作阴极并且该第二金属用作阳极。Ag和Au各自是可以包括在该阴极侧处的第一金属的非限制性实例。Cu和Zn各自是可以包括在该阳极侧处的第二金属的非限制性实例。该离子对的非限制性的实例包括Ag-Cu、Ag-Zn、以及Ag-Cu-Zn。使用水作为电解质的这种离子交换提供了一种用于细菌性病原体以及病毒的有效消毒剂。不希望受任何具体的理论限制，认为携带正电荷的金属离子被吸引到携带负表面电荷的病原体上，并且然后所产生的电偶对导致生物体的细胞壁被损害并且随后使该生物体失活。在此方面，可以说本发明在一个或多个实施例中在提供一种持久的消毒剂上是有利的，不像氯随时间由于氯可以与在水中的有机化合物结合而失去活性。
该第一和第二金属中的至少一种可以是铜或一种铜合金。该铜合金的非限制性的实例包括铜与铝、铜与锌、铜与硅、以及铜与镍的合金。
该第一和第二金属中的至少一种可以是锌或一种锌合金。该锌合金的非限制性的实例包括锌与铜、锌与铝、锌与镁、锌与铁、锌与钴、以及锌与镍的合金。
该第一和第二金属中的至少一种可以是银或一种银合金。该银合金的非限制性的实例包括银与铜、银与金、以及银与铂。在某些情况下，该第一金属可以是铜并且该第二金属可以是锌。
为了给予一个更高的阳极金属的氧化效率，可以存在硫酸铜，其增加了该第一和第二金属的表面氧化。硫酸铜能够以小于总金属重量1％ 的量存在，在另一个实施例中，硫酸铜可以在从总金属重量的0.2％至0.5％、0.2％至1％、并且0.5％至1％的范围内存在。
术语“第一金属”和“第二金属”被用来指示一个或多个实施例，其中可以使用多于一种类型的金属。在一个实施例中，例如，这些金属可包括一种第一金属、一种第二金属、以及一种第三金属。在又另一个实施例中，这些金属可包括一种第一金属、一种第二金属、一种第三金属、以及一种第四金属。在又另一个实施例中，这些金属可包括一种第一金属、一种第二金属、一种第三金属、一种第四金属、以及一种第五金属。在另一个变体中，可以被用来形成一个电偶对的金属的数目是至少两种金属。在另一个实施例中，该方法可进一步包括给予水体积一种第三浓度的第三金属的步骤，该第三金属具有一个不同于该第一金属的离子指数和该第二金属的离子指数的阳极指数。也就是说，对于该第二金属该第一金属用作阴极，同时对于该第一金属该第二金属用作阳极。然而，对于该第三金属该第二金属用作阴极，同时对于该第二金属该第三金属用作阳极。该第一、第二和第三金属对应地可以是铜、锌和银。
可以使用展示抗微生物活性并且能够产生一个电偶对的任何适合的金属。例如，这些金属和组可以包括，但不限于一种三金属的组或从每一个组中删除一种金属以形成一种两金属的配对：钛与铜与锌；不锈钢与铜与锌；钛与青铜与锌；不锈钢与青铜与锌；钛与黄铜与锌；不锈钢与黄铜与锌；钛与铜与铝；不锈钢与铜与铝；钛与青铜与铝；不锈钢与青铜与铝；钛与黄铜与铝；不锈钢与黄铜与铝。此外，铜可以被或者青铜或者黄铜取代。还应理解的是，在该组中的金属位置可代表一种第一金属、第二金属、以及第三金属。例如，钛与铜与锌，其中钛是该第一金属，铜是该第二金属，并且锌是该第三金属。从这些三金属组中删除这些金属中的一种以形成一种两金属的配对可任意地重编号，其金属是该第一和第二金属。进一步参照表2，金属的配对可以通过选择具有令人希望的抗微生物活性和/或交换离子能力的金属实现。
表2.一些商业金属和合金在海水中的电势序。


在选择一个或多个金属对以形成用于消毒的电偶对中一个非限制性的框架包括：(i)该第一金属是高度阴极的；(ii)该第一金属是一种贵金属；(iii)该第一金属不是腐蚀性的；和/或(iv)该第二金属具有一些历史抗微生物特性。因此，该选择标准可以包括所选择的一种或多种金属应该具有抗微生物活性以及一种或多种金属通过阳极电压的差别通过 电化学过程有交换离子的能力。因此，参照表2，一种第1组金属或第2组金属可以与一种第4组金属配对。在该替代方案中，在一个具有三种相异金属的系统中，一种第1组金属可以与一种第3组金属和一种第4组金属配对。
在金属配对上的另一个考虑是阳极电容量。阳极电容量是一个随时间的推移随着电流的流动消耗多少金属的指示。例如，在海水中对于锌的值是780Ah/kg但是铝是2000Ah/kg，其意思是在理论上，在被耗尽之前铝可以比锌产生多得多的电流，并且当选择一种具体的金属时这是考虑因素之一。
调节在该第一金属和第二金属以及其他金属(如果存在)之间的物理距离可以影响在水中形成一个电偶对和形成离子。该第一金属与该第二金属越近预期具有形成一个电偶对的更高的效率。在一个实施例中，该第一金属与该第二金属与彼此物理接触。描述在一种第一金属颗粒与一种第二金属颗粒之间的位置关系以及这种关系如何影响在水中形成电偶对以及形成离子可以通过以下实现：(1)描述分该第一和第二金属颗粒的按颗粒计的距离和百分比；以及(2)描述使该第一和第二金属分离的按体积计的关系。关于(1)描述按颗粒计的距离和百分比可以具有至少三个以考虑的变量：(i)使这些第一金属颗粒和第二金属颗粒分离的距离；(ii)在距离第二金属颗粒限定的距离内第一金属颗粒的百分比；(iii)在距离第一金属颗粒限定的距离内第二金属颗粒的百分比。例如，在一个实施例中，这些第一金属颗粒的50％是在这些第二金属颗粒的50％的1mm内。关于该距离变量(i)，该第一金属与该第二金属具有小于或等于3mm的平均物理距离。在另一个变化中，该第一金属与该第二金属的物理距离是小于或等于1mm、0.5mm、0.25mm、0.1mm、500μm、250μm、100μm、50μm、以及25μm。关于该(ii)变量，在距离这些第二金属颗粒限定的距离内第一金属颗粒的百分比：这些第一金属颗粒的35％至100％在这些第二金属颗粒的一个距离和百分比内，这些第一金属颗粒的50％至100％在这些第二金属颗粒的一个距离和百分比内，这些第一金属颗粒的75％至100％在这些第二金属颗粒的一个距离和百分比内，或者这些第一金属颗粒的50％至85％在这些第二金属颗粒的一个距离和百分比内。关于(iii)变量，在距离这些第一金属颗粒限定的距离内第二金属颗粒的百分比：这些第二金属颗粒的35％至100％在这些第一金属颗粒的一个距离和百分比内，这些第二金属颗粒的50％至100％在这些第一金属颗粒的一个距离和 百分比内，这些第二金属颗粒的75％至100％在这些第一金属颗粒的一个距离和百分比内，或者这些第二金属颗粒的50％至85％在这些第一金属颗粒的一个距离和百分比内。描述的按颗粒计的距离和百分比对于具有至少一种第三金属的实施例是可扩展的。例如，可以包括距离变量(iv和v)，对于(iv)距离该第二金属的距离以及距离该第三金属的距离以及(v)距离该第一金属和该第三金属的距离。同样，对于该第二金属和第三金属，以及该第三金属和该第一金属，在该距离范围内的颗粒的百分比的变量。
通过关于(2)描述了按体积计使该第一和第二金属以及其他金属(如果存在)分离在水中形成电偶对以及形成离子的关系。在另一个实施例中，该第一金属的总重量位于一个第一金属的体积中。该第二金属的总重量位于一个第二金属的体积中。该第一金属体积具有一个在该第二金属体积的某一距离内的第一金属总重量的％。例如，在另一个实施例中，混合这些第一和第二金属并且将这些第一和第二金属均匀分布在用于该第一和第二金属的水体积中。这个第一和第二金属的水体积可以是总水体积的一部分。因此，该第一金属的体积与该第二金属的体积的比率是1:1±25％；该第一金属的体积与该第二金属的体积的位置重叠至少60％。
该水消毒系统可具有一个在水中可测量的电压，该电压决定了其消毒特征的效力。在一个实施例中，该水消毒系统可以具有100至2000毫伏的范围。在另一个变化中，该水消毒系统可以具有600至1200毫伏、500至1650毫伏、以及600至2000毫伏的范围。确定该水消毒系统内的电压可以通过以下测试程序确定：1)用于水的氧化还原电位的ASTM D1498-08标准测试方法。2)可替代地，确定该水消毒系统内的电压可以通过以下测试程序确定：将200克该金属混合物放置在一个500ml的烧杯中。将该烧杯中装入400ml的DI水。将来自电压计的一个第一电极放置在这些金属中。将一个第二电极放置为距离在水中的这些金属表面约1英寸。测量电压。
提供给水的金属颗粒的量可以与潜在的消毒和失活特征有关。相对于较少的水体积需要更少的总金属。此外，增加金属重量的量可以增加可以被消毒的水的体积。例如，29克总金属可以足以处理4升并且最高达190升的污染水。然而，金属的成本(包括但不限于贵金属的)可能限制所提供的总金属。在一个实施例中，总的金属重量是从0.5克至1,000克。
根据该方法的一个或多个实施例，所得的水是基本上不含金属盐(如铜盐)的。在此方面，所得的水可以是基本上不含以下负离子中的一种或多种：[CI]^-、[SO₄]^2-、和/或[PO₄]^3-。这与其中使用金属盐来消毒的常规处理可获得的水形成鲜明对比。因为根据本发明的一个或多个实施例的水处理的方法不必使用金属盐，如此加工所产生的水不一定必须包括这些负离子，其如果偶然存在的话也不是显著值。
根据本发明的一个或多个实施例，该残余消毒能够以一种基本上没有到该水体积的外部能量输入(如电或金属外部能量)的方式进行。在此方面，该残余消毒可以通过将一个金属袋(sock)浸入水中实现并且一旦实现了令人希望的消毒可以将该金属袋拉出水。
典型的家庭储槽是通过每星期一次、每月一次(如果发生的话)使用氯定量给料处理的。氯处理可能是麻烦的并且费时的，更不用说由于氯处理的潜在副产物毒性。在此描述的与本发明的实施例相关的残余消毒的“浸渍和拉动”特征确保了使用必要的时间和劳动效率对水质的保护。具体地，可以将可电离金属袋放置在水槽中并且仅仅置之不理。这可以是如何引入可电离金属的不同组合的，在一个槽中放置一个给定的时间段，例如，数月或数年，并且然后根据需要更换。更换频率将基于被家庭和或商业处理并且利用的水量。
在一个有待被放置在该槽中的袋、小包或容器中可以包括可电离金属(如该第一和第二金属)以提供这种消毒能力，持续延长的时间段。该金属的袋可以是一个包括一种第一重量的第一金属和一种第二重量的第二金属的可移动容器。可以将该金属袋放置在该分离的水体积中并且可仅仅接触一部分该分离的水体积。在某些情况下，可以实施由人力或电力驱动的一个搅拌器以促进金属离子从该袋分布在整个水体积内。然而，搅拌器的使用是任选的并且可能不是必需的。
能够以可拆卸地配置该袋以便容易进入或去除。可以将一个细绳和/或一个拉勾系于该袋上，使得该袋可以连接到并且脱离该容器，在该容器中存储着待处理的水。
用于保持这些金属的袋可以具有任何适合的材料，该材料对于水和已电离的金属是可渗透的。用于形成该袋的材料的非限制性实例包括天然纤维(如棉、丝和皮革)以及合成纤维(如聚合物和塑料)。在某些情况下，有机材料的使用可以限制为具有不多于该袋的总干重的按重量计的 5％、4％、3％、2％、1％或0.5％。不希望受任何具体的理论限制，认为这些有机材料的分解副产物可以供给不同异养生物膜的形成。
该袋取决于即将到来的具体的处理应用可以具有任何适合的尺寸。可以使用若干考虑来确定该袋的尺寸。例如，这些考虑可以包括有待处理的水量、存储水的容器的宽度与深度的宽深比，以及在该袋中包括的金属的类型。
在某些情况下，该袋配备有不大于5英寸、4英寸、3英寸或2英寸的直径。由于该袋可以具有任何适合的截面形状，术语“直径”可指的是该截面形状的周长除以π值。在某些具体的情况下，该袋配备有0.25至1.75英寸、0.5至1.5英寸、或0.75至1.25英寸的直径。不希望受任何具体的理论限制，认为具有这个直径尺寸的袋可以保持这些金属彼此近距离接触以便实现足够的离子交换。
附加地，该袋可进一步包括一种或多种添加物，以产生除了水消毒之外的补充效果。该添加物的非限制性的实例包括改变pH的石灰石、吸附砷的氧化铁、以及吸附氟化物的骨炭。在一个实施例中，这些总的添加物代表总金属重量的0.5％-50％。在另一个变体中，这些添加物代表总金属重量的0.5％-25％或0.5％-5％。任选地，该袋可以制作为包括穿孔。可以配置这些穿孔使得可以减少或避免穿过该袋的金属泄露，同时大大保留用于消毒目的的金属离子交换。
应当指出，可以使用相对大的和超大的水槽。在这些情况下，可以使用多个包含这些可电离金属的袋用于这些槽的每一个并且可以将其放置在该槽内的不同位置以提供用于该残余消毒处理的一种相对更多分布的覆盖。当然，可以使用更大尺寸的袋，其程度为包含在该袋内的这些可电离金属足够紧密靠近彼此以提供需要递送该残余消毒的接触的水平。
可替代地，可以将两种或多种可电离金属熔融在一起以形成一种金属共混物，任选地以一种棒或线的形式。可以将该金属共混物的棒或线直接地放置在有待处理的水的槽中或者以其他方式在其与该水接触之前放置在一个在此描述的袋内。不希望受任何具体的理论限制，认为这些可电离金属以该金属共混物的棒或线与彼此相对更近的接触并且将允许这些可电离金属相对更均匀的递送至水中。
可以将该金属共混物形成为一种覆盖至少一部分载体的外表面的层或薄膜。该层或该薄膜可覆盖该载体的外表面的35％-100％。该载体 可以由一种或多种惰性并且廉价的以任何适合的形式(诸如棒、球)的材料或多个以任何适合的几何形状和形式的颗粒制成。这些颗粒的一个非限制性的实例包括无机颗粒，这些无机颗粒独立地选自下组，该组由以下各项组成：多孔陶瓷颗粒、蒙脱石粘土、珍珠岩、蛭石、沸石、漂白土、硅藻土沸石、以及其组合。这种构型在提供相对更大的表面面积以及因此在这些可电离金属与该水之间的表面接触上可以是有益的。
为了进一步增加废水的消毒和净化，可以包括疏松颗粒以过滤和/或增加用于相互作用的表面积和化学反应。适合的多孔颗粒包括可商购的那些，如通过伊利诺伊州的布法罗格罗夫(Buffalo Grove,IL)的Profile产品公司(Profile Products,LLC)的特征多孔陶瓷颗粒(Profile Porous Ceramic particle)。这些多孔陶瓷颗粒是基于粘土的蒙脱石颗粒，任选地从密苏里(MS)的蓝山(Blue Mountain)开采，并且烧制到如1000°F的高温以制得一种多孔陶瓷颗粒。在一个实施例中，这些多孔陶瓷颗粒由以下要素如通过X射线衍射确定的按干重计42％±15％的伊利石、按干重计39％±15％的石英、以及按干重计19％±15％的蛋白石组成的。
在一个或多个实施例中，这些颗粒被称为一个筛目尺寸。在此使用的标准是泰勒筛目尺寸(Tyler mesh size)。泰勒筛目尺寸是每(线性的)英寸筛目开口的数目。有时候颗粒被描述为具有某一筛目尺寸(例如5筛目的多孔陶瓷颗粒)。颗粒可以指的是一个尺寸范围，从穿过一个网筛的颗粒的百分比与保留在一个网筛上的颗粒的百分比。这个具体的指定将指示一种颗粒将穿过一些特定的筛目(即，具有一个最大尺寸；更大的块将不适合穿过这个筛目)但是将被某一特定更紧密的筛目保留(即，一个最小尺寸；小于这个的块将穿过该筛目)。这种类型的说明建立了一个粒径的范围。例如，“5x30”：颗粒在一个编号5筛上穿过不小于95％并且在一个编号30筛上保留不小于95％，可替代地被称为“5x30”颗粒。
在某些情况下，这些多孔陶瓷颗粒在一个编号5筛上穿过不小于95％并且在一个编号30筛上保留不小于95％。这些颗粒可替代地被称为“5x30”颗粒。在某些其他情况下，这些多孔陶瓷颗粒在一个编号24筛上穿过不小于95％并且在一个编号48筛上保留不小于95％。这些颗粒可替代地被称为“24x48”颗粒。在又其他情况下，这些多孔陶瓷颗粒在一个编号10筛上穿过不小于95％并且在一个编号20筛上保留不小于95％。这些颗粒可替代地被称为“10x50”颗粒。在又其他情况下，这些多孔陶瓷颗粒在一个编号1/2英寸筛上穿过不小于95％并且在一个编号6筛上保留 不小于95％。这些颗粒可替代地被称为“1/2”x6颗粒。
这些多孔陶瓷颗粒具有至少95％的多孔陶瓷颗粒穿过约12,700微米的筛并且至少95％不穿过约51微米的筛的一个尺寸范围。此外，在另一个实施例中，这些多孔陶瓷颗粒具有至少95％的多孔陶瓷颗粒穿过约10,000微米的筛并且至少95％不穿过约150微米的筛的一个尺寸范围，这些多孔陶瓷颗粒具有至少95％的多孔陶瓷颗粒穿过约7,500微米的筛并且至少95％不穿过约200微米的筛的一个尺寸范围，这些多孔陶瓷颗粒具有至少95％的多孔陶瓷颗粒将穿过约4,000微米的筛并且至少95％不穿过约51微米的筛的一个尺寸范围，并且这些多孔陶瓷颗粒具有至少95％的多孔陶瓷颗粒穿过约2,000微米的筛并且至少95％不穿过约51微米的筛的一个尺寸范围。在又另一个实施例中，这些多孔陶瓷颗粒具有至少95％的多孔陶瓷颗粒穿过约20,000微米的筛并且至少95％不穿过约20微米的筛的一个尺寸范围，这些多孔陶瓷颗粒具有至少95％的多孔陶瓷颗粒穿过约15,000微米的筛并且至少95％不穿过约20微米的筛的一个尺寸范围，这些多孔陶瓷颗粒具有至少95％的多孔陶瓷颗粒将穿过约10,000微米的筛并且至少95％不穿过约20微米的筛的一个尺寸范围，这些多孔陶瓷颗粒具有至少95％的多孔陶瓷颗粒穿过约5,000微米的筛并且至少95％将穿过约20微米的筛的一个尺寸范围，这些多孔陶瓷颗粒具有至少95％的多孔陶瓷颗粒穿过约2,000微米的筛并且至少95％不穿过约20微米的筛的一个尺寸范围，这些多孔陶瓷颗粒具有至少95％的多孔陶瓷颗粒穿过约20,000微米的筛并且至少95％不穿过约75微米的筛的一个尺寸范围，并且这些多孔陶瓷颗粒具有至少95％的多孔陶瓷颗粒穿过约20,000微米的筛并且至少95％不穿过约150微米的筛的一个尺寸范围。
对于5x30、10x50、24x48、以及1/2”x6多孔陶瓷颗粒的非限制性的实例包括从伊利诺伊州的布法罗格罗夫的特征产品公司可获得的对应地在“MVP”、“Field and Fairway”、“Greens Grade”、以及“Orchid Mix”的商品名下的多孔陶瓷颗粒。对于这些颗粒的非限制性颗粒的分布值在以下表3A和3B制表。
在某些情况下，这些多孔陶瓷颗粒在一个编号5筛上穿过不小于95％并且在一个编号30筛上保留不小于95％。这些颗粒可替代地被称为“5x30”颗粒。在某些其他情况下，这些多孔陶瓷颗粒在一个编号24筛上穿过不小于95％并且在一个编号48筛上保留不小于95％。这些颗粒可替代地被称为“24x48”颗粒。在又其他情况下，这些多孔陶瓷颗粒在一 个编号10筛上穿过不小于95％并且在一个编号20筛上保留不小于95％。这些颗粒可替代地被称为“10x20”颗粒。在又其他情况下，这些多孔陶瓷颗粒在一个编号1/2”筛上穿过不小于95％并且在一个编号6筛上保留不小于95％。这些颗粒可替代地被称为“1/2”x6颗粒。
表3A

还指出Quick Dry 60x 635具有小于0.05％的在一个0.02mm筛上收集的颗粒。
表3B

这些多孔颗粒的平均孔径可以是任何适合的值。在某些情况下，在直径上的平均孔径的范围为从0.1至20微米、0.5至18微米、1.0至16微米、2.0至14微米、2.5至12微米、3.0至10微米、3.5至8微米、0.5至2.5微米、2.5至5.0微米、5.0至7.5微米、7.5至10.0微米、10.0至12.5微米、12.5至15.0微米、15.0至17.5微米、或17.5至20.0微米。
阳离子交换能力(CEC)是一种无机颗粒(无机非陶瓷颗粒以及多孔陶瓷颗粒)可以包含的正电荷的数目。它通常被描述为填充该无机颗粒容量需要的当量的量。(CEC)是一种颗粒能够保持的、在一个给定的pH值下、可用于与介质溶液交换的总阳离子的最大量。CEC被用作递送阳离子使微生物失活的潜能以及纯化来自致病微生物污染的废水的能力的一个量度。它表示为每100g干颗粒的氢的毫当量(meq/100g)。因此， 该无机颗粒的CEC值越高，水净化装置有效减少在废水中的致病微生物的log量的潜在能力越高。不希望受任何具体的理论限制，认为在这些多孔陶瓷颗粒内这些金属氧化并且银、铜和锌的阳离子与水在阳离子交换点上交换。认为每台设备约120至150百万的颗粒可以带有金属离子，当通过微生物移动穿过接触时，这些颗粒与细胞膜交换并且使穿过的生物体失活。
为了进一步增加在废水中离子的形成和/或电偶对，这些多孔陶瓷颗粒可以被至少部分地涂覆有该第一金属和该第二金属。在另一个变化中，这些多孔陶瓷颗粒可以涂覆有一种第三金属，或者一种第三金属和第四金属等等。这些多孔陶瓷颗粒具有允许吸附这些金属颗粒的固有阳离子交换能力。混合可以用于使这些金属颗粒与这些多孔陶瓷颗粒缔合。此外，这些金属颗粒与该多孔陶瓷的缔合可以通过在工业中已知的方法完成，包括但不限于：浆料再悬浮接着加热，或在这些多孔陶瓷颗粒上熔融这些金属。这些多孔陶瓷颗粒具有一个可能不包括孔的外表面积。这些多孔陶瓷颗粒的外表面积可以被金属颗粒涂覆，为这些多孔陶瓷颗粒的外表面积的25％-100％，这些多孔陶瓷颗粒的外表面积的25％-50％、50％-100％、75％-100％、以及90％-100％。此外，这些金属颗粒可以在这些多孔陶瓷颗粒的孔内与这些多孔陶瓷颗粒缔合。这些金属颗粒可代表这些多孔陶瓷颗粒重量的25％-900％。此外，这些多孔陶瓷颗粒具有一个总外/内表面积，其包括这些孔的外表面积和内表面积。在另一个实施例中，这些孔的内部体积可以被金属颗粒部分涂覆，其中该总外/内表面积的至少10％包含金属颗粒。
因为该残余消毒通过在此描述的电偶对进行，可以避免在本领域中以另外方式使用的如氯和氯胺的材料。在此方面，对于消毒所包括的氯和/或氯胺(如果偶然存在)是在一个低于在本领域中以另外的方式使用的水平的水平，例如处在不大于4ppm(百万分率)、1ppm、0.5ppm、0.1ppm、0.05ppm、或0.01ppm的水平。
具体地氯造成特别的健康关注，因为氯可以与在水中的有机材料反应并且因此在分布系统中产生消毒副产物。这些消毒副产物的一些如三卤代甲烷(THM)和卤代乙酸(THM)在高水平下可能具有不利的健康影响。
氯胺，像氯甚至在对于饮用水以另外的方式许可的水平下对于鱼 和两栖类是有毒的。具体地氯胺在静置时不会快速地清除。氯胺也不会通过沸腾清除。鱼拥有者必须从水族馆或池塘中使用的水内中和或去除氯胺。
因为这些电偶对金属可能比游离氯或氯胺相对更稳定并且更持久，本发明在一个或多个实施例中在具有大储槽和尽端的总水管的系统中提供了更好防止细菌的再生长。此外，并且因为这些电偶对金属不倾向于与在水中的有机化合物反应，很多系统将经历更少发生率的味道和气味投诉。
根据一个或多个实施例产生的可饮用的水可以指的是一种其中总大肠菌群是每100ml水不大于10CFU(集落形成单位)的水产品。大肠菌群可在环境以及粪便中自然存在。粪便大肠菌类和大肠杆菌可仅仅来自人类和动物的粪便排泄物。
根据一个或多个实施例产生的可饮用的水可以指的是一种其中亚氯酸盐是不大于1.0ppm、0.5ppm、0.1ppm、0.05ppm、或0.01ppm的水产品。亚氯酸盐是一种使用常规氯或氯衍生物消毒的饮用水的副产物。在本发明的一个或多个实施例中的可饮用的水对于消毒不使用氯或氯衍生物，并且因此，这种副产物可以基本上不存在，并且当偶然存在时，是一个以上指示的可忽略不计的量。
根据一个或多个实施例产生的可饮用的水可以指的是一种其中卤代乙酸(HAA5)是不大于0.06ppm、0.03ppm、0.01或0.005ppm的水产品。HAA5是一种使用常规氯或氯衍生物消毒的饮用水的副产物。在本发明的一个或多个实施例中的可饮用的水对于消毒不使用氯或氯衍生物，并且因此，这种副产物可以基本上不存在，并且当偶然存在时，是一个以上指示的可忽略不计的量。
根据一个或多个实施例产生的可饮用的水可以指的是一种其中总三卤代甲烷(TTHM)是不大于0.08ppm、0.06ppm、0.04ppm、0.02ppm、或0.01ppm的水产品。TTHM是一种使用常规氯或氯衍生物消毒的饮用水的副产物。在本发明的一个或多个实施例中的可饮用的水对于消毒不使用氯或氯衍生物，并且因此，这种副产物可以基本上不存在，并且当偶然存在时，是一个以上指示的可忽略不计的量。
根据一个或多个实施例产生的可饮用的水可以指的是一种其中氯胺是不大于4.0ppm、2.0ppm、1.0ppm、0.05ppm、或0.01ppm的水 产品。氯胺是一种使用常规氯或氯衍生物消毒的饮用水的副产物。在本发明的一个或多个实施例中的可饮用的水对于消毒不使用氯或氯衍生物，并且因此，这种副产物可以基本上不存在，并且当偶然存在时，是一个以上指示的可忽略不计的量。
根据一个或多个实施例产生的可饮用的水可以指的是一种其中氯是不大于4.0ppm、2.0ppm、1.0ppm、0.05ppm、或0.01ppm的水产品。氯是一种使用常规氯或氯衍生物消毒的饮用水的副产物。在本发明的一个或多个实施例中的可饮用的水对于消毒不使用氯或氯衍生物，并且因此，这种副产物可以基本上不存在，并且当偶然存在时，是一个以上指示的可忽略不计的量。
根据一个或多个实施例产生的可饮用的水可以指的是一种其中二氧化氯(如ClO₂)是不大于0.8ppm、0.6ppm、0.4ppm、0.2ppm、或0.1ppm的水产品。二氧化氯是一种使用常规氯或氯衍生物消毒的饮用水的副产物。在本发明的一个或多个实施例中的可饮用的水对于消毒不使用氯或氯衍生物，并且因此，这种副产物可以基本上不存在，并且当偶然存在时，是一个以上指示的可忽略不计的量。
能够以50ppt(万亿)至100ppb(十亿)、250ppt至10ppb、100ppt至10ppb、或500ppt至2ppb的浓度包括Ag。在某些情况下，在阴极处Ag被用作该第一金属。
能够以不小于10ppb、25ppb、50ppb、75ppb、100ppb、125ppb、150ppb、175ppb或200ppb，并且不大于2ppm、1.5ppm、1ppm、或500ppb的浓度包括Cu。在某些情况下，能够以5ppb至1ppm、10ppb至2ppm、10ppb至250ppb、50ppb至1.2ppm、或200ppb至800ppb的浓度包括Cu。在某些情况下，在阳极处Cu被用作该第二金属。
能够以在不小于100ppb、200ppb、300ppb、400ppb、或500ppb，并且不大于20ppm、15ppm、10ppm、5ppm、或2ppm的浓度包括Zn。在某些情况下，能够以100ppb至2ppm、100ppb至20ppm、20ppb至15ppm、500ppb至10ppm、200ppb至5ppm、或500ppb至2ppm的浓度包括Zn。在某些情况下，在阳极处Zn被用作该第二金属。
本发明的实施例通过具体地关注水消毒进行描述。然而，应理解其他类型的液体，包括果汁、咖啡饮料、能量饮料或其他用于人类消费的饮料，可以有利地通过在此描述的残余消毒方法保护。
总体上描述了本发明的若干实施例，通过参考某些具体实例可以获得进一步理解，这些具体实例在此仅仅为了说明的目的被提供并且不意图进行限制，除非另外说明。
实例
实验设计
用于检查所提供的金属颗粒介质小包的抗微生物活性的试验水是添加Dulbecco的磷酸盐缓冲盐水(DPBS)以1:10DPBS稀释的去离子水，以实现该水的盐度，其更好的模拟了真实世界的自然条件(约750mg/L总溶解的固体)。将该试验水在周围温度(室温)下存储该试验的持续时间。
将水掺入两种试验微生物(MS2大肠杆菌噬菌体和大肠杆菌K011细菌)中至10⁵/mL的浓度，并且在每个容器中的微生物浓度在室温下在存储的过程中随时间定期分析。取样时间建立为暴露的0、1、3、6、12、24以及48小时。在取得每一个样品之后，添加一种中和剂以螯合在溶液中存在的任何金属，并且将样品立即化验或通过制冷存储直到化验的时间。
对于每一个取样时间测量在具有小包的容器的水中存在的候选的抗微生物的金属(具体地锌、铜和银)离子的浓度。这些浓度通过移出等分部分的水通过电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测量。对于所有的水样还进行硫酸盐分析。
根据标准方法分析在每个时间间隔存在的试验微生物的浓度的数据，以确定随着时间微生物的存活，定义为一个微生物存活试验。使用具有麦康基琼脂的铺展涂覆试验(spread plate assay)培养大肠杆菌，并且对于MS2使用在半强度胰酶大豆琼脂(TSA)(具有抗生素和MgCl₂)上的单一琼脂层试验。对于不同接触时间的容器样品中的微生物水平随时间浓度的变化进行检查。log₁₀微生物减少的计算是用于表征失活。这些减少的动力学表示为log₁₀Nt/No值，其中No是在时间＝0下微生物的浓度并且Nt是在时间＝t下微生物的浓度。还计算了Nt/Nc值，其描述了从每一个小包的水样在一个给定的时间点下与在那个取样时间下对应的阴性(无小包)对照浓度(Nc)相比获得的微生物的失活。进行这个实验的三个独立试验，利用三个重复组的具有不同金属颗粒浓度的9颗粒介质小包。
方法和材料
微生物的量化可以通过用于水和废水的检验，第20版1998，的9221F标准方法实现，将其通过引用结合在此。在使用标准方法9221B、9221D、9222B、或9222C之后，可以用EC-MUG(方法9221F)或NA-MUG(方法9222G)用于大肠杆菌试验步骤，如在141.21(f)(6)(i)或(iii)中描述的。
大肠杆菌菌株K011在大豆胰蛋白酶肉汤(TSB)中过夜生长至稳定期并且对于活菌数通过在麦康基琼脂上铺展涂覆系列10倍稀释液进行预滴定来确定作为菌落形成单位的母液浓度。使用一个单一琼脂层试验与半强度TSA在大肠杆菌风化石灰岩宿主上对于感染性来预滴定MS2母液。
在微生物母液的试验之后，对40升的1:10DPBS补充大肠杆菌KO 11和MS2至10⁵-10⁶微生物/毫升的目标浓度。混合这40L体积并且然后作为4L体积分配成10个单独的4L容器中。
然后从每一个容器中取初始t＝0的样品(5mL)并且使用中和剂增补，对于铜和锌以及一种银淬灭剂(巯基乙酸盐-硫代硫酸盐)具体地为EDTA。将样品连续的地以1:10DPBS稀释10倍，并且然后对大肠杆菌和MS2化验。这提供了一个与后来结果相比的最初的微生物浓度。
在该试验开始之后，另外的取样时间包括1、3、6、12、24和48小时。对于这些时间点的每一个，取出20mL样品。将每一个样品分成5mL用于微生物化验，5mL用于ICP-MS分析，并且10ml用于硫酸盐分析。仅仅向微生物样品中添加中和剂，由于该银淬灭剂包含硫酸盐并且将改变硫酸盐样品的读数。在每一个时间点的微生物采样与对于t＝0的时间点相同进行。
为了测量可培养的大肠杆菌的浓度，将0.1ml体积的适当10倍稀释的试验水扩展涂覆在3个麦康基琼脂介质板的每一个上。这些板被允许吸收该样品，并且然后在35-37℃下倒转并且培养过夜。根据集落形成单位(CFU)记录结果并且根据CFU/ml计算大肠杆菌的浓度。
使用一个单一琼脂层技术测量MS2，使用一式三份每个样品0.1ml体积的适当稀释的试验水。将每一个0.1ml体积移液器吸取到100mm的培养皿上。在此之后，将10-12ml的44℃的半强度TSA使用链霉素-青霉素(每一种以15mg/L的抗生素)、MgCl₂(以0.04M来改进大肠杆 菌噬菌体检测)补充，并且在该板上旋转对数期大肠杆菌风化石灰岩(细菌宿主)和该混合物以与该样品混合。允许该琼脂层硬化并且然后在35℃-37℃下倒转并且培养过夜。根据噬斑形成单位(PFU)记录结果并且根据PFU/ml计算MS2的浓度。
使用一个LaMotte硫酸盐套件进行硫酸盐分析，其以20ml增量在水中检测20-200ppm的硫酸盐。制备实验室制标准物并且证实硫酸盐套件的结果为准确的。
用于ICP-MS分析的试验水样送至环境科学与工程部门中的一个单独的核心设施实验室中，其中它们被酸化并且冷冻存储直到分析。
数据分析方法
在完成这些试验程序之后，如以上描述的记录结果并且将一系列标准化方法应用到这些数据以得到log减少值。这些标准化方法显示了根据奇克-沃森模型(Chick-Watson Model)一级消毒动力学的消毒动力学。这种方法总体而言被接受，作为暴露于一种消毒剂的单一微生物群使用间歇采样时间经过一段接触时间的消毒所收集的消毒数据建模的标准。
在此研究中，进行三个单独的试验。每一个试验给出了用于10个容器(9个具有包含金属的颗粒介质小包+1个没有小包的对照)在7个时间点上的数据。
在数据分析中进行的这些第一步骤包括样品稀释标准化和每稀释重复的组合以确定对于每一个容器在每一个时间点下在单独的水样中微生物的浓度。这汇编了对于在可数的稀释下的一个水样所记录的总CFU或PFU，并且那个总数除以CFU或PFU之和代表的总样品体积，考虑样品稀释。然后平均来自每一个给定样品的稀释标准化的重复结果以提供这些微生物浓度的估算值。这提供了在每个样品时间点在每个容器中每毫升CFU或PFU的估算值。
在计算了对于每个时间点在这些容器中的微生物的浓度之后，数据分析接下来的步骤是进行零时间的标准化。这通过将在一个时间点下的每个微生物浓度值除以对于那个时间点的t＝0的值完成，得到对应于对于每个容器每个时间点的log₁₀Nt/N0值。这种归一化帮助比较了随时间微生物幸存的相对变化，并且旨在克服作为容器之间对比阻碍的最初微生物浓度差异。
因为微生物在消毒实验之间行为和弹性上可以是可变的，进行归一化将在这些微生物的行为的可能差异考虑在内。这通过将对照的log₁₀Nt/N0值从在每个时间点每个容器的log₁₀Nt/N0值减去以得到log₁₀Nt/Nc结果完成。对于具有金属颗粒介质小包的9个容器每一个的log₁₀微生物浓度的值变化进行调整以反映这些变化。这个对照标准化最好地描述了在不具有任何金属颗粒介质颗粒(阴性对照)的水中相比在那个特定的时间点下具有颗粒介质金属阳极小包的水中MS2和大肠杆菌的浓度改变。在此，一个负的log₁₀值代表相对于对照的微生物的减少，然而正的log₁₀值表明微生物的增长。
硫酸盐分析在所有时间点在样品水以及在该实验开始之后的15分钟和30分钟从容器中采取的水试样上进行。在所有的情况下，硫酸盐的水平通过LaMotte套件不可检出，说明了贯穿所有的实验在水中硫酸盐水平是<20ppm。测试了实验室制的20ppm和40ppm的标准物并且证实了该套件提供精确结果的能力。
实例1
以下表代表了用于水消毒效果以及大肠杆菌和/或MS2log减少测试的不同金属组成。
表4，小包la

表5，小包1b