RU2104760C1 - Method of manufacturing filter element for deep purification of colloid systems from disperse phase - Google Patents

Method of manufacturing filter element for deep purification of colloid systems from disperse phase Download PDF

Info

Publication number
RU2104760C1
RU2104760C1 RU96105483A RU96105483A RU2104760C1 RU 2104760 C1 RU2104760 C1 RU 2104760C1 RU 96105483 A RU96105483 A RU 96105483A RU 96105483 A RU96105483 A RU 96105483A RU 2104760 C1 RU2104760 C1 RU 2104760C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hematite
dispersed
filter element
layer
concentration
Prior art date
Application number
RU96105483A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96105483A (en
Inventor
М.П. Карраск
Л.А. Белянин
А.А. Земсков
В.Н. Феофанов
В.А. Козлов
А.В. Грибов
Original Assignee
Государственное предприятие Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное предприятие Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина filed Critical Государственное предприятие Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина
Priority to RU96105483A priority Critical patent/RU2104760C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2104760C1 publication Critical patent/RU2104760C1/en
Publication of RU96105483A publication Critical patent/RU96105483A/en

Links

Images

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

FIELD: filtration technics. SUBSTANCE: layer of colloid particles is inwashed onto porous carrier with pore size 0.5-2.0 mcm by hematite dispersed to concentration no higher than 1.0 g/l in ferric chloride aqueous solution having concentration 1.0 g/l to attain specific density of inwash 40-80 mcg of hematite per 1 sq.cm on conversion to iron. EFFECT: achieved desired quality of filter element. 2 tbl

Description

Изобретение относится к области фильтрации. Предлагаемое изобретение целесообразно использовать для глубокой очистки от коллоидных и грубодисперсных примесей, а также для определения концентрации дисперсной фазы в анализируемой среде. The invention relates to the field of filtration. The present invention is advisable to use for deep cleaning from colloidal and coarse impurities, as well as to determine the concentration of the dispersed phase in the analyzed medium.

В настоящее время известно много способов очистки дисперсных систем. Наиболее распространенными методами водоочистки являются ионообменная фильтрация и фильтрация через слой инертного фильтрующего материала - перлита, диатомита, магнетита и др. [1,2]. Currently, there are many ways to clean dispersed systems. The most common water purification methods are ion-exchange filtration and filtration through a layer of inert filter material - perlite, diatomite, magnetite, etc. [1,2].

Для повышения эффективности очистки дисперсных систем фильтрующие материалы предварительно намывают на пористую подложку (намывные фильтры). Фильтрующий элемент намывных фильтров представляет собой перфорированную трубу, обвитую проволокой с зазором между витками проволоки 0,1 мм с намытым на нее слоем фильтрующего материала. Все эти способы обладают существенным недостатком - степень удаления дисперсной фазы не превышает 60 - 85%. To increase the cleaning efficiency of dispersed systems, filter materials are preliminarily washed on a porous substrate (alluvial filters). The filter element of the alluvial filters is a perforated pipe entwined with a wire with a gap between the turns of wire 0.1 mm with a layer of filter material washed over it. All these methods have a significant drawback - the degree of removal of the dispersed phase does not exceed 60 - 85%.

Более эффективным способом очистки является способ фильтрации коллоидных систем через пористые мембраны [3]. Эффективность удаления дисперсной фазы по этому способу достигает 90%. Так как при фильтрации дисперсных систем через мембраны происходит не только чисто механическое задержание частиц на поверхности и в порах мембраны, но и их улавливание за счет электрокинетического взаимодействия с поверхностью мембраны, на эффективность очистки значительное влияние оказывают pH среды, фракционной и химический состав дисперсной фазы, расход через фильтр, размер пор мембраны и др. Проведенные нами исследования показали, что эффективность улавливания частиц продуктов коррозии отечественными пористыми мембранами с размером пор 0,12 - 4,0 мкм не превышает 80 - 40%, соответственно. A more effective cleaning method is the method of filtering colloidal systems through porous membranes [3]. The efficiency of removing the dispersed phase by this method reaches 90%. Since when filtering dispersed systems through membranes, not only purely mechanical retention of particles on the surface and in the pores of the membrane occurs, but also their capture due to electrokinetic interaction with the membrane surface, the pH of the medium, the fractional and chemical composition of the dispersed phase significantly affect the cleaning efficiency, flow rate through the filter, pore size of the membrane, etc. Our studies have shown that the efficiency of trapping particles of corrosion products by domestic porous membranes with size rum then 0.12 - 4.0 microns do not exceed 80 - 40%, respectively.

Ближайшим аналогом является способ изготовления фильтрующих элементов для глубокой очистки дисперсных систем на динамических мембранах [4]. Динамические мембраны образуются при фильтрации раствора, содержащего примеси диспергированного вещества, через пористые подложки (размер пор 30

Figure 00000001
- 5 мкм) и обладают полупроницаемыми свойствами все время, пока в поступающем на них растворе имеются примеси дисперсного материала. В случае небольшого механического повреждения намытого слоя возможно самовосстановление мембраны за счет отложения на подложке нового слоя дисперсных частиц.The closest analogue is a method of manufacturing filter elements for deep cleaning of dispersed systems on dynamic membranes [4]. Dynamic membranes are formed by filtering a solution containing impurities of a dispersed substance through porous substrates (pore size 30
Figure 00000001
- 5 microns) and possess semi-permeable properties all the time, while there are impurities of dispersed material in the solution arriving at them. In the case of slight mechanical damage to the washed layer, self-healing of the membrane is possible due to the deposition of a new layer of dispersed particles on the substrate.

Динамические мембраны обладают следующими недостатками:
Обязательным условием эффективной работы динамической мембраны является постоянная подпитка намытого слоя свежими дисперсными частицами, что приводит к значительному увеличению гидравлического сопротивления мембраны во времени. Так, для очистки сточных вод применялась мембрана, образованная дисперсными добавками гидроокиси циркония с полиакриловой кислотой. При перепаде рабочего давления 70 кг/см2 удельный расход через фильтр (S = 4 м2) составлял всего 1 л/чсм2.
Dynamic membranes have the following disadvantages:
A prerequisite for the effective operation of a dynamic membrane is the constant replenishment of the washed layer with fresh dispersed particles, which leads to a significant increase in the hydraulic resistance of the membrane over time. So, a membrane formed by dispersed additives of zirconium hydroxide with polyacrylic acid was used for wastewater treatment. With a differential pressure of 70 kg / cm 2, the specific flow rate through the filter (S = 4 m 2 ) was only 1 l / hcm 2 .

Недостаточно высокая эффективность очистки (при обработке радиоактивных стоков достигнуто снижение активности на 88%). Insufficiently high cleaning efficiency (in the processing of radioactive waste, a decrease in activity of 88% was achieved).

Агрегативная неустойчивость намывного слоя. Задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности очистки дисперсных систем от дисперсной фазы при значительном уменьшении гидравлического сопротивления фильтра. Aggregate instability of the alluvial layer. The problem solved by the invention is to increase the efficiency of cleaning dispersed systems from the dispersed phase while significantly reducing the hydraulic resistance of the filter.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что на пористую подложку с размером пор 0,5 - 2,0 мкм (пористая мембрана, намывной перлитный фильтр и т. п. ) намывают слой диспергированного гематита с удельной плотностью 40 - 80 мкг/см2 (в пересчете на железо), содержащий дисперсную среду. Для намыва используют коллоидный раствор гематита с концентрацией не более 1 г/л в водном растворе FeCl3 с такой же концентрацией. При величине плотности намыва менее 40 мкг/см2 эффективность очистки не превышает 85 - 90%, а для фильтрующих элементов с плотностью намыва более 80 мкг/см2 - резко возрастает гидравлическое сопротивление. Минимальный размер пор подложки фильтрующего элемента (0,5 мкм) обусловлен значительным гидравлическим сопротивлением самой подложки, а при использовании подложки с размером пор больше 2,0 мкм эффективность очистки не превышает 85 - 90%, так как не удается получить достаточно качественный намывной слой гематита (плотный, хорошо сцепленный с поверхностью подложки). Кроме того, для подложек с размером пор более 2,0 мкм наблюдается проскок частиц гематита в фильтрат. Верхний предел концентрации гематита и электролита (FeCl3) в намывочном растворе определяется его агрегативной устойчивостью. Нижний предел концентрации гематита в намывочном растворе определяется только его растворимостью (растворимость не превышает 1•12-12 г/л при 25oC. Расход дисперсной системы через фильтрующий элемент (S = 2 см2) при перепаде рабочего давления 0,2 кг/см2 и в заданных интервалах параметров составляет 1 - 15 л/ч, что в 100 - 200 раз меньше, чем в способе - ближайшем аналоге.The essence of the proposed method lies in the fact that a layer of dispersed hematite with a specific density of 40 - 80 μg / cm 2 is washed on a porous substrate with a pore size of 0.5 - 2.0 μm (porous membrane, precoated pearlite filter, etc.) in terms of iron) containing a dispersed medium. For washing use a colloidal solution of hematite with a concentration of not more than 1 g / l in an aqueous solution of FeCl 3 with the same concentration. When the value of the washout density is less than 40 μg / cm 2 , the cleaning efficiency does not exceed 85 - 90%, and for filter elements with a wash density of more than 80 μg / cm 2 , the hydraulic resistance sharply increases. The minimum pore size of the filter element substrate (0.5 μm) is due to the significant hydraulic resistance of the substrate itself, and when using a substrate with a pore size greater than 2.0 μm, the cleaning efficiency does not exceed 85 - 90%, since it is not possible to obtain a sufficiently high-quality alluvial hematite layer (tight, well adhered to the surface of the substrate). In addition, for substrates with a pore size of more than 2.0 μm, a slip of hematite particles into the filtrate is observed. The upper limit of the concentration of hematite and electrolyte (FeCl 3 ) in the wash solution is determined by its aggregate stability. The lower limit of hematite concentration in the wash solution is determined only by its solubility (solubility does not exceed 1 • 12 -12 g / l at 25 o C. Dispersed system flow through the filter element (S = 2 cm 2 ) at a working pressure drop of 0.2 kg / cm 2 and in the given intervals of the parameters is 1 - 15 l / h, which is 100 - 200 times less than in the method - the closest analogue.

Основой изобретения послужило экспериментально обнаруженное нами явление практически полного задержания коллоидных частиц различной природы в намываемом слое мелкодисперсного гематита за счет взаимодействия этого слоя, представляющего собой периодическую коллоидную структуру, с фильтруемой дисперсной фазой. The basis of the invention was the experimentally discovered phenomenon of almost complete retention of colloidal particles of various nature in the washed layer of fine hematite due to the interaction of this layer, which is a periodic colloidal structure, with a filtered dispersed phase.

Основным условием для эффективной работы фильтрующего элемента является агрегативная устойчивость намываемого слоя при намыве и во время фильтрации, т.е. отсутствие самопроизвольного образования неравномерностей в слое. The main condition for the effective operation of the filter element is the aggregative stability of the layer being washed during washing and during filtration, i.e. the absence of spontaneous formation of irregularities in the layer.

Новизна данного способа заключается в новом приеме: намыве на пористую подложку перед фильтрацией слоя диспергированного гематита. При этом во время фильтрации дополнительного намыва дисперсной фазы не производится. Новизна является существенной, так как из литературы неизвестны способы практически полной очистки коллоидных систем от дисперсной фазы путем фильтрации. The novelty of this method lies in a new technique: washing on a porous substrate before filtering a layer of dispersed hematite. At the same time, during filtration, no additional washing of the dispersed phase is performed. The novelty is significant, because from the literature there are no known methods for almost complete purification of colloidal systems from the dispersed phase by filtration.

Сущность предлагаемого способа поясняется следующими примерами:
Пример 1.
The essence of the proposed method is illustrated by the following examples:
Example 1

На пористые лавсановые мембраны (S = 2 см2, размер пор 0,12; 0,57; 1,1; 2,0; 2,5 мкм) намывали слой гематита с различной удельной плотностью намыва (20, 40, 60, 80, 100 мкг Fe/см2) и затем пропускали через эти мембраны коллоидный раствор гематита с концентрацией по железу 20 мг/л. В фильтрате определялось содержание железа ортофенонтралиновым методом. Рабочий перепад давления 0,2 кг/см2. Полученные результаты представлены в табл.1.A layer of hematite with different specific gravity of the wash was washed on porous dacron membranes (S = 2 cm 2 , pore size 0.12; 0.57; 1.1; 2.0; 2.5 μm) , 100 μg Fe / cm 2 ) and then a colloidal solution of hematite with an iron concentration of 20 mg / L was passed through these membranes. The iron content was determined by the orthophenontraline method. The working pressure drop of 0.2 kg / cm 2 . The results are presented in table 1.

Как видно из приведенной таблицы, поставленная цель достигается при использовании пористой подложки с размером пор 0,5 - 2,0 мкм и плотности намыва гематита 40 - 80 мкг Fe/см2, т.е. внутри оптимальных интервалов параметров.As can be seen from the table, the goal is achieved by using a porous substrate with a pore size of 0.5 - 2.0 μm and a hematite washout density of 40 - 80 μg Fe / cm 2 , i.e. within optimal parameter ranges.

Пример 2. Example 2

Через лавсановую мембрану (диаметр пор 2 мкм) и через такую же мембрану с намытым слоем гематита (60 мкг Fe/см2) пропускали пробу коллоидного раствора (H2O - CaCO3) с размером частиц CaCO3 меньше 1 мкм. В фильтрате определялось содержание Ca комплексометрическим титрованием с комплексоном III. Полученные результаты представлены в табл.2.A sample of a colloidal solution (H 2 O - CaCO 3 ) with a CaCO 3 particle size of less than 1 μm was passed through a dacron membrane (pore diameter 2 μm) and through the same membrane with a washed-up hematite layer (60 μg Fe / cm 2 ). The Ca content in the filtrate was determined by complexometric titration with complexon III. The results obtained are presented in table.2.

Предел определения кальция комплексометрическим титрованием составляет 1 мг/л, что примерно соответствует пределу растворимости CaCO3. Таким образом, из представленной таблицы видно, что мембрана с размером пор 2 мкм, обработанная по предлагаемому способу, практически полностью задерживает коллоидные частицы CaCO3 меньше 1 мкм.The detection limit of calcium by complexometric titration is 1 mg / L, which approximately corresponds to the solubility limit of CaCO 3 . Thus, it can be seen from the table that a membrane with a pore size of 2 μm, processed by the proposed method, almost completely retains CaCO 3 colloidal particles of less than 1 μm.

Пример 3. Example 3

На перфорированную трубу с зазором между витками проволоки 0,1 мм намывали слой перлита с удельной плотностью намыва ≈0,01 г/см2, после чего на него намывали слой гематита с плотностью намыва 60 мкг Fe/см2. Через приготовленный таким образом фильтрующий элемент пропускали водопроводную воду и анализировали содержание ПК железа в исходной воде и фильтрате сульфосалициловым методом. При содержании ПК железа в исходной воде ≈1 мг/л их концентрация в фильтрате не превышала верхнего предела определения (20 мкг/л).A perlite layer with a specific wash density of ≈0.01 g / cm 2 was washed onto a perforated pipe with a 0.1 mm gap between the turns of wire, after which a hematite layer with a wash density of 60 μg Fe / cm 2 was washed on it. Tap water was passed through the filter element thus prepared and the content of iron PK in the feed water and the filtrate was analyzed by the sulfosalicylic method. When the iron PK content in the initial water was ≈1 mg / L, their concentration in the filtrate did not exceed the upper limit of determination (20 μg / L).

Преимущества данного способа по сравнению с ближайшим аналогом:
увеличение эффективности очистки практически до 100%;
увеличение гидравлического сопротивления фильтрующего элемента;
сохранение фильтрующих характеристик элемента с намытым слоем неограниченно длительное время, пока слой содержит дисперсную среду (при высыхании намытого слоя необходимо проведение повторного процесса намыва гематита).
The advantages of this method compared to the closest analogue:
increase in cleaning efficiency up to almost 100%;
increase in hydraulic resistance of the filter element;
preservation of the filtering characteristics of the element with the washed layer for an unlimited time while the layer contains a dispersed medium (when the washed layer dries, a repeated hematite washing process is necessary).

Claims (1)

Способ изготовления фильтрующего элемента для глубокой очистки коллоидных систем от дисперсной фазы путем намыва на пористую подложку с размером пор 0,5 2,0 мкм гематитом, диспергированным до концентрации не более 1 г/л в водном растворе FeCl3 с концентрацией не более 1 г/л до достижения удельной плотности намыва 40 80 мкг гематита на 1 см2 в пересчете на железо.A method of manufacturing a filter element for deep cleaning of colloidal systems from the dispersed phase by washing on a porous substrate with a pore size of 0.5 to 2.0 μm hematite dispersed to a concentration of not more than 1 g / l in an aqueous solution of FeCl 3 with a concentration of not more than 1 g / l to achieve a specific density of the washout 40 80 μg of hematite per 1 cm 2 in terms of iron.
RU96105483A 1996-03-20 1996-03-20 Method of manufacturing filter element for deep purification of colloid systems from disperse phase RU2104760C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96105483A RU2104760C1 (en) 1996-03-20 1996-03-20 Method of manufacturing filter element for deep purification of colloid systems from disperse phase

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96105483A RU2104760C1 (en) 1996-03-20 1996-03-20 Method of manufacturing filter element for deep purification of colloid systems from disperse phase

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2104760C1 true RU2104760C1 (en) 1998-02-20
RU96105483A RU96105483A (en) 1998-05-27

Family

ID=20178338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96105483A RU2104760C1 (en) 1996-03-20 1996-03-20 Method of manufacturing filter element for deep purification of colloid systems from disperse phase

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2104760C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010019077A1 (en) * 2008-08-11 2010-02-18 Andrey Leonidovich Makarov The filter aid based on microcrystalline cellulose and method of its preparation
RU2613990C1 (en) * 2015-12-21 2017-03-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Method of producing precipitated membrane

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Дытнерский Ю.И. Обратный осмос и ультрафильтрация. - М.: Химия, 1978, с. 83. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010019077A1 (en) * 2008-08-11 2010-02-18 Andrey Leonidovich Makarov The filter aid based on microcrystalline cellulose and method of its preparation
RU2613990C1 (en) * 2015-12-21 2017-03-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Method of producing precipitated membrane

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4396512A (en) Bacteriostatic filter media
US3352424A (en) Coated filter aids
MXPA04007354A (en) Precoat filtration media and methods of making and using.
JP2005515879A (en) Pre-coated filter media, its production method and use
WO1997000719A1 (en) Method for removing contaminants from water using membrane filtration in combination with particle adsorption to reduce fouling
WO2004082799A1 (en) Filter media with enhanced microbiological interception capability
JP2010167551A (en) Method for regenerating used slurry
Zhang et al. Algal fouling and extracellular organic matter removal in powdered activated carbon-submerged hollow fiber ultrafiltration membrane systems
RU2323766C1 (en) Method of fluid filtration
RU2104760C1 (en) Method of manufacturing filter element for deep purification of colloid systems from disperse phase
CA1140522A (en) Bacteriostatic filter media
JPS6138611A (en) Filtering method by precoating filter aid subjected to flocculation treatment
US3577339A (en) Filtration method of separating liquids from extraneous materials
Thiruvenkatachari et al. Effect of powdered activated carbon type on the performance of an adsorption-microfiltration submerged hollow fiber membrane hybrid system
Zhao et al. Precoating membranes with submicron super-fine powdered activated carbon after coagulation prevents transmembrane pressure rise: straining and high adsorption capacity effects
JPS61249508A (en) Nonionic selective membrane in eavf system
JP3986227B2 (en) Solid-liquid separation processing method
CN206823561U (en) Membrane cleaning device with turbulent device
JP3173709B2 (en) Seawater pretreatment method for seawater desalination by reverse osmosis method
JPH07161B2 (en) Pretreatment method for diatomaceous earth filter aid
Tepper Novel nanofibre filter medium attracts waterborne pathogens
JP2007090243A (en) Metal ion adsorbent for water treatment and its manufacturing method, and water treatment method using this adsorbent
JPH07102290B2 (en) Filtration method
Mota et al. Improving the performance of rapid sand filter using coarser and more uniform media with poly-aluminum chloride as filter aid
SU291725A1 (en) METHOD FOR CLEANING SOLUTIONS BY ION EXCHANGE MATERIALS

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner