CZ28493U1 - Filtr pro odstranění anorganických i organických látek z kontaminovaných vod - Google Patents

Description

Úřad průmyslového vlastnictví v zápisném řízení nezjišťuje, zda předmět užitného vzoru splňuje podmínky způsobilosti k ochraně podle § 1 zák. č. 478/1992 Sb.

CZ 28493 Ul

Filtr pro odstranění anorganických i organických látek z kontaminovaných vod

Oblast techniky

Předkládané technické řešení se týká filtru s adsorpčním materiálem na bázi modifikovaných jílových minerálů, zejména vermikulitu a smektitů, určeného pro čištění vod kontaminovaných anorganickými i organickými látkami.

Dosavadní stav techniky

Řešení pro čištění vod kontaminovaných anorganickými i organickými látkami byla již patentována pro různé druhy adsorpčních materiálů a různé uspořádání filtrační jednotky.

V patentu č. US 6 235 201 je popsáno zařízení a způsob pro odstraňování olejů, uhlovodíků a jiných organických materiálů z vody, zejména z průmyslových odpadních vod, dešťové vody zachycené na pobřeží u ropných vrtů a výrobních plošin, adsorpci na olejovém adsorbentu, zatímco stav adsorbentu je monitorován elektricky, příslušnou sondou pro určení, kdy potřebuje adsorbent vyměnit. Voda je dopravována do zařízení přes vodní potrubí tvaru U z výstupu umístěného ve spodní části usazovací nádrže. Voda začne protékat zařízením pouze po dosažení určité gravitační tíhy vyvolané výškou hladiny vodního sloupce. Usazovací nádrž obsahuje uvnitř plovákový ventil a na vrcholu otvor pro příjem oleje. Plovákový ventil je umístěn uvnitř vnitřního pouzdra a je spojen s čerpadlem pro čerpání oleje do zásobní nádrže. Důležitý znak popsaného zařízení spočívá v dolů vybíhající části vodního potrubí, které je operativně propojeno s čisticími jednotkami obsahujícími olejový adsorbent, zejména organofilm jíl. Oddělená voda teče samospádem přes vodní potrubí a je dopravována do zmíněné čisticí jednotky s organofilními jíly. Organofilní jíl adsorbuje uhlovodíky, oleje a další organické látky, které jsou unášeny s vodou tekoucí přes potrubí, vhodný je pro úplné odstranění uhlovodíků, zejména méně než 0,001 % (10 ppm). Vyčištěná voda odtéká samospádem přes výstupní otvor v čisticí jednotce zpět do oceánu.

V přihlášce vynálezu č. GB 1 517 715 je dále popsáno zařízení, které se týká odstraňování oleje z vody v provozu, kde je olejem kontaminovaná voda získaná jako odpadní, například po výplachu tankerů, v ropných rafinériích, apod. Zařízení pro odstraňování oleje z vody obsahuje tři olejová lůžka, což je místo, kde se zachytává olej, pak usazovací zónu po proudu lůžek a filtr, který je umístěn před lůžky. Lůžka mohou obsahovat antracit, dřevěné uhlí, polystyren, polyethylen, polypropylen, vermikulit nebo písek. Filtr může zahrnovat vlákno z acetátu celulózy na polypropylenovém j ádru.

V přihlášce vynálezu č. CN 103991915 je popsáno zařízení, které slouží pro čistění vod a které zahrnuje dvě komory, přičemž aspoň jedna obsahuje anorganické částice vhodné pro čištění vod a alespoň jedna obsahuje biocid. Anorganické částice jsou například porézní keramické částice, smektitový jíl, perlit, vermikulit, zeolit, nebo jejich kombinace. Filtrační zařízení zajišťuje proměnu znečištěné vody na pitnou. První stupeň filtrace obsahuje anorganické částice a druhý stupeň filtrace obsahuje biocid. Nejméně 95 procent z anorganických částic projde přes 20,000 mikronové síto a alespoň 95 procent neprojde přes 20 mikronové síto. Anorganické částice mají kationovou kapacitu od 1 do 200 miliekvivalentů na 100 gramů.

V přihlášce vynálezu č. JPH 07310295 je popsán vynález, který se zejména týká způsobu pro odstranění anorganických látek a olejů v procesu při recyklaci papíru. Způsob zpracování odpadního papíru, olejů a anorganických látek vyžaduje použití organojílu jako ošetřujícího prostředku v odpadovém vodném systému. Působení organojílu v odpadovém vodném systému účinně odstraňuje výše uvedené olejové i anorganické složky. Amoniové soli, použité pro vytvoření organojílu in sítu reakcí skationem uvolněným z odpadního papíru, slouží k rozvlákňování papíru. Organojíl se nechá reagovat 30 min při 65 °C a pak se přidají povrchově aktivní látky. Organojíly generované in sítu jsou složeny z různých amoniových solí a je výhodné je použít k záchytu významného podílu olejových kontaminací obsažených v odpadním papíru.

CZ 28493 Ul

Dosavadní stav techniky řeší pouze kolony s náplní jednoho druhu adsorbentu, určené zejména pro odstranění jednoho typu ropných a olejových látek, případně jiných organických znečišťujících látek.

Z české přihlášky vynálezu PV 2008-462 je znám způsob modifikace vermikulitu na adsorpční materiál, který je použitelný k zachycení nežádoucích látek z odpadních vod nebo jiných ekologicky znečištěných vod a z odpadních plynů. Adsorpční materiál pro zadržení toxických škodlivin tvořený mikrovlákenným a nanovlákenným dvoufázovým textilním materiálem obsahujícím fylosilikát, např. vermikulit, jeho filtrační a adsorpční vlastnosti a jeho použití pro adsorpci chemických a/nebo biologických bojových látek jsou popsány v české přihlášce vynálezu PV 2013451. Dále je zde popsán také ochranný kompozitní systém, který adsorpční materiál obsahuje a který se používá k výrobě oděvů nebo krytů.

Cílem technického řešení je návrh širokospektrálního filtru pro současné odstranění různých typů anorganických i organických látek z kontaminovaných vod.

Podstata technického řešení

Cíle technického řešení je dosaženo filtrem pro odstranění anorganických i organických látek z kontaminovaných vod tvořený pláštěm opatřeným spodním dnem a odnímatelným víkem a dále vstupem vody a výstupem vody, uvnitř kterého je umístěna patrona s adsorpčním materiálem na bázi modifikovaných jílových minerálů, jehož podstata spočívá v tom, že adsorpční materiál je uspořádaný ve vrstvách, které zahrnují alespoň jednu vrstvu modifikovaného jílového minerálu s organickými kationy s různě dlouhými řetězci a alespoň jednu vrstvu na bázi přírodního jílového minerálu nebo jílového minerálu v sodné formě.

Pro přípravu vrstvených adsorpčních materiálů lze s výhodou použít jakékoliv jílové minerály patřící do skupiny smektitů a vermikulitu, přičemž směsný adsorpční materiál je definován velikostí částic a množstvím a typem vyměněných kationů ve struktuře původního jílového minerálu. Velikost částic je udána-v patentu PV 2008-462. Typem kationů jsou myšleny - monoionní sodná forma vermikulitu (v mezivrství jsou obsaženy převážně sodné kationy), dále organické formy vermikulitu obsahující organické kationy s dlouhými uhlovodíkovými řetězci, s aromatickými jádry, s krátkými uhlovodíkovými řetězci, apod.

Pro zachycení alifatických uhlovodíků s dlouhými řetězci, například olejů a ropných látek, je výhodné, zahrnuje-li adsorpční materiál vrstvu jílového minerálu modifikovaného alifatickými organickými kationy s alespoň jedním dlouhým uhlíkatým řetězcem Cl2-08, přičemž mohou být použity amoniové, fosfoniové a sulfoniové, ale i pyridiniové nebo piperidiniové kationy, které mají alespoň jeden dlouhý uhlovodíkový řetězec.

Pro zachycení a odstranění organických látek polárnějšího charakteru, např. nižší chlorované uhlovodíky, deriváty fenolu apod., s hodnotou Ko_W kolem 2 - 4 je výhodné, obsahuj e-li adsorpční materiál vrstvu jílového minerálu modifikovaného organickými kationy, zejména amoniovými, fosfoniovými, sulfoniovými, s krátkými uhlovodíkovými řetězci (methylovými, ethylovými, propylovými, butylovými).

Toto technické řešení je založeno na předpokladu, že jednou z charakteristických vlastností adsorpčních materiálů na bázi jílových minerálů, včetně vermikulitu a smektitů, je kationově výměnná kapacita, která udává množství kationů v mezivrství vrstevnatých struktur jílových minerálů.

Jílové minerály jsou velmi levný přírodní materiál, který je velmi dobře dostupný a zdravotně nezávadný, modifikace je jednoduchý nenáročný proces, modifikátory jsou rovněž levné. Navíc odpadní materiál se dá zpracovat a v závislosti na kontaminaci může být po likvidačním procesu navržen k dalšímu využití

Pro organickou modifikaci jílových minerálů, zejména vermikulitu lze použít různá množství organických kationů, které jsou vyměněny za kationy anorganické, v rozsahu 0 až 100 % kationové výměnné kapacity. Při 20% výměně kationů by teoreticky mělo být 20 % původních anor- Ί .

CZ 28493 Ul ganických kationů vyměněno za organické kationy a 80 % původních anorganických by mělo v mezivrství zůstat.

Modifikace jílových minerálů může být provedena různými způsoby s využitím různých organických kationů a výměny anorganických kationů. Výměna kationů může být provedena do různého stupně, avšak optimální je výměna pouze do určitého stupně, jinak se účinnost adsorbentu snižuje a vzniká odpor náplně vůči průtoku kontaminované vody. Jako výhodnou se jeví modifikace v rozmezí alespoň 10 až 50 % hodnoty kationové výměnné kapacity použitého jílového minerálu.

Modifikátory jsou organické kationy a pro modifikaci můžou být použity jakékoliv, například amoniové, pyridiniové, piperidiniové, fosfoniové či sulfoniové kationy s různě dlouhými uhlovodíkovými řetězci. Mají vliv na organojílové sorpční vlastnosti, jako je sorpční kapacita a sorpční mechanismus. Vzniklé adsorpční a organofilní jíly jsou sice na první pohled stejné, ale liší se podstatou interakce. Je známo, že organické kationy s krátkými uhlovodíkovými řetězci (tetramethylammonium či trimethylbenzylammonium) tvoří tzv. adsorpční organojíly, které jsou charakterizovány vysokou sorpční kapacitou a kompetitivní adsorpcí látek dle Langmuirovy nebo Freundlichovy izotermy. Organické kationy s dlouhými uhlovodíkovými řetězci (hexadecyltrimethylammonium, hexadecylpyridinium, dioktadecyldimethylammonium) tvoří organofilní organojíly a sorpce organických látek z vody je popsána lineární izotermou v širokém rozmezí koncentrací, jsou charakterizovány vysokou sorpční účinností a nekompetitivní sorpcí. Sorpce odpovídá rozdělovacímu procesu, ve kterém organické kationy tvoří kvazi-lipofilní fázi, ve které se organické látky kumulují.

Organické kationy s krátkými uhlovodíkovými řetězci (např. tetramethylammonium) jsou vzájemně izolovány v mezivrstevném prostoru a obklopeny siloxanovým povrchem. Siloxanový povrch mezi organickými kationy tvoří primární adsorpční místa pro aromatické uhlovodíky. Organické kationy s dlouhými uhlovodíkovými řetězci (např. hexadecyltrimethylammonium) vyplňují mezivrstevní prostor a tento hydrofobní prostor je rozdělovacím médiem pro nepolární organické látky. Adsorpční organojíly s krátkými uhlovodíkovými řetězci jsou účinnými adsorbenty pro látky s nižší hodnotou Ko_W, zatímco organofilní organojíly s dlouhými uhlíkatými řetězci jsou účinnými adsorbenty pro organické látky s vyššími hodnotami Ko_W.

Kombinací různě modifikovaných jílových minerálů v kolonovém uspořádání dojde ke zvýšení účinnosti dekontaminačního procesu s ohledem na možný výskyt jak anorganicKýČh, tak organických látek. Adsorbent však lze zároveň využít i pro jediný typ kontaminace.

Postup pro čištění odpadních vod od organických, či anorganických látek modifikovanými jílovými minerály zahrnuje následující kroky. V prvním kroku je kontaminovaná voda vedena přes aspoň jednu kolonu, v které jsou uspořádány alespoň jedna vrstva adsorbentu na bázi organojílu a jedna vrstva na bázi přírodního jílového minerálu nebo jílového minerálu v sodné formě a v dalším kroku přechází přes membránu propustnou pro vodu, ale ne pro organojíly a jílové minerály, aby byla zbavena jílového materiálu a mohla se použít pro nezávadné užití.

Filtr je tvořen pláštěm s výhodou z plastu nebo z kovového materiálu pro průmyslové využití, do kterého lze vložit patronu naplněnou adsorpčním materiálem dle požadovaného účinku. Velikost filtruje dána oblastí použití, například pro domácnost, průmysl, apod.

Obecně se filtr skládá ze síta, které odstraňuje hrubé příměsi a nečistoty, přičemž musí být snadno vyjímatelné a čistitelné, dále se skládá z keramického filtru, například na bázi cordieritové keramiky, zachycujícího pevné částice, přičemž velikost pórů je max. 1 pm, dále následují vrstvy modifikovaného jílového materiálu, poslední vrstvu tvoří přírodní jílový materiál nebo jílový materiál v sodné formě z důvodu zachycení možných uvolněných organických kationů, a na konci filtrační náplně je opět keramický filtr, např. na bázi cordieritové keramiky zachycující částice jílového materiálu, tentokrát s velikostí pórů 0,2 až 0,8 pm. Průtok čištěné vody může být veden shora či protiproudem, avšak dle toho musí být uspořádány jednotlivé vrstvy náplně, přičemž na výstupu je vždy vrstva čistého jílového minerálu, v tomto případě to je vermikulit, pro dočištění vody.

CZ 28493 Ul

Pouzdro filtru může být s výhodou vytvořeno z takového materiálu a v takovém tvaru, aby také plnilo funkci membrány a nepropouštělo částice organojílu a jílového minerálu, ale jenom částice vody. Proces zavedení a oddělení organojílu z kontaminované vody je tak usnadněn pomocí vyměnitelného pouzdra.

S uspořádáním filtru naznačeným výše organojílové částice a částice jílového minerálu v přírodní nebo sodné formě zůstávají prakticky na stejném místě, zatímco tok kapaliny, v tomto případě kontaminované vody, protéká přes všechny vrstvy organojílu a nemodifikovaného jílového minerálu. Takové provedení filtru zabraňuje problému zanášení a poklesu tlaku.

Objasnění výkresů

Technického řešení je dále přiblíženo pomocí výkresů, kde obr. 1 znázorňuje pohled na filtr, obr. 2 znázorňuje patronu s náplní naplněnou adsorbentem tvořeným směsí různě modifikovaných vermikulitů a doplněnou přírodním vermikulitem nebo vermikulitem v sodné formě, obr. 3 znázorňuje patronu obsahující adsorbent umístěnou ve filtru, obr. 4 znázorňuje filtr s pouzdrem provedeným jako membrána, uvnitř které je umístěna náplň adsorbentu, obr. 5 znázorňuje další tvarové provedení filtru a obr. 6 znázorňuje jedno z možných propojení filtrů.

Příkladné uskutečnění technického řešení

Předložené technické řešení není omezeno na provedení popsaná níže a znázorněná na připojených obrázcích.

Technické řešení řeší filtr i tvořený pláštěm 2 opatřeným spodním dnem 4 a odnímatelným víkem 6, jak je patrné z obr. 1 a obr. 2. Na plášť 2 doléhá dno 4 opatřené výstupem 8 vody a odnímatelné víko 6 opatřené vstupem 7 vody, přes který vstupuje do filtru 1 voda, organické i anorganické látky, přičemž přes výstup 8 vody je odváděna separovaná voda.

Vstup 7 je v plášti 2 s výhodou umístěn na víku 6 a výstup 8 zase na spodním dnu 4 pláště, což způsobuje přirozený vodní spád směrem dolů. Uvnitř pláště 2 mezi vstupem 7 a výstupem 8 je umístěna patrona 3, ve které je uspořádán adsorpční materiál 10 dle požadovaného účinku. Takovým materiálem může například být směs různě modifikovaných vermikulitů, doplněná přírodním vermikulitem, která je definována velikostí částic a množstvím a typem výměnných kationů ve struktuře původního vermikulitů.

Dále se filtr 1 skládá ze síta 9, které odstraňuje hrubé příměsi a nečistoty a musí být snadno vyjímatelné a čistitelné, dále se skládá z keramického filtru 13, například na bázi cordieritové keramiky zachycujícího pevné částice, přičemž velikost pórů je max. 1 pm. Uvnitř patrony 3 jsou uspořádány jednotlivé vrstvy modifikovaného jílového minerálu, zejména vermikulitů, s různými organickými kationy, poslední vrstvu dále tvoří čistý vermikulit z důvodu zachycení možných uvolněných organických kationů. A na konci filtru je opět uložen keramický filtr 13 (např. na bázi cordieritové keramiky) zachycující částice vermikulitů tentokrát s velikosti pórů 0,2 až 0,8 pm. Průtok čištěné vody může být veden shora či protiproudem, avšak dle toho musí být uspořádány vrstvy, přičemž na výstupu 8 je vždy vrstva čistého jílového minerálu, v tomto případě to je vermikulit, pro dočištění vody.

Patrona 3 může být nahrazena pouzdrem 31, které je volně vložené do pláště 2. Pouzdro 31 může nabývat jakéhokoli tvaru, který je buď perforovaný, nebo porézní ve tvaru sítě nebo podobně.

V pouzdře 31 je umístěn adsorpční materiál 10 obsahující určité množství organojílu, tedy reakční produkt po modifikaci jílového minerálu, zejména vermikulitů.

Podle tohoto technického řešení, například výše uvedený adsorpční materiál 10 je umístěn v alespoň jednom vyměnitelném pouzdře 31, které je propustné pro kapaliny, ale ne pro organojílové částice, což umožňuje průtok vody.

V zájmu dosažení co největší kontaktní plochy může být výše uvedené pouzdro 31, jak je znázorněno podrobněji na obr. 4, vyrobeno například ve tvaru podélného pytle, který se nachází uvnitř vnějšího pláště 2, například ve tvaru cylindrického válce.

_ 4 .

CZ 28493 Ul

V tomto případě je mezi náplní 10 s organojílem a pláštěm 2 vytvořen prostor 11, který umožňuje organojílu bobtnat a který zajišťuje, že směs vody a organických či anorganických částic může proniknout do pouzdra 31 prostřednictvím všech vnějších a interně vytvořených ploch.

Patrona 3 je dále opatřena vstupem/výstupem 12 pro vpouštění znečistěné vody a vypouštění vyčištěné vody, který je v tomto případě napojen na výstup 8, přičemž výstup 8 lze napojit na odvodní potrubí nebo na další vstup 7 pláště dalšího filtru I, jak je znázorněno na obr. 6.

Filtr 1 podle technického řešení funguje jednoduše a způsob čištění probíhá následovně. Prostřednictvím vstupu 7, se znečištěná voda přivádí do pláště 2, ve kterém se podstatná část nečistot adsorbuje při styku s adsorpčním materiálem umístěným v pouzdře 31 nebo v patrone 3, v nichž je umístěn adsorpční materiál 10, přes které čištěná voda protéká.

Pro eliminaci organických látek, nízkomolekulámích a vysokomolekulámích - typu chlorovaných uhlovodíků - chlorované ethany a etheny, perzistentní organické polutanty, je patrona 3 plněna adsorbentem obsahujícím vermikulit modifikovaný organickými kationy s krátkými uhlíkatými řetězci a dlouhými uhlíkatými řetězci. Výhodně může být směsný adsorbent uspořádán v patroně 3 nebo pouzdře 31, jak je patrné na obr. 3.

Pro odstranění organických látek a kovů je patrona 3 opatřena adsorpčním materiálem W na bázi modifikovaného vermikulitu s organickými kationy s různě dlouhými řetězci a nemodifikovaným vermikulitem.

Pro odstranění organických látek a kovů a patogenních mikroorganismů je patrona 3 opatřena adsorpčním materiálem 10 obsahujícím modifikovaný vermikulit s organickými kationy s různě dlouhými řetězci a nemodifikovaným vermikulitem.

Adsorpční materiál 10, který je použit jako náplň do patrony 3, mohou tvořit následující vrstvy:

Vrstva 101 - vermikulit modifikovaný organickými kationy (amoniovými, fosfoniovými, sulfoniovými) s alespoň jedním dlouhým uhlíkatým řetězcem (počet uhlíkových atomů alespoň 12 až 18 - C12 - Cig), modifikace v rozmezí alespoň 10 až 50 % kationové výměnné kapacity, případně i více, v případě vyšší kationové výměny je vhodné použít směs modifikovaného jílového minerálu a inertního materiálu (např. expandovaný jíl Liapor) pro umožnění průtoku kontaminované vody, protože modifikovaný jíl má hydrofobní povrch. Zachytí se zejména alifatické uhlovodíky s dlouhými řetězci - oleje, ropné látky i látky s afinitou k vrstvě 2.

Vrstva 102 - zahrnuje vermikulit modifikovaný organickými kationy s alespoň jedním dlouhým uhlíkatým řetězcem Ci₂-Cig a alespoň jedním aromatickým jádrem, zejména pyridiniovými nebo piperidiniovými kationy, ale mohou být použity i amoniové, fosfoniové a sulfoniové, které mají alespoň jeden uhlovodíkový řetězec obsahující aromatické benzenové jádro (tetrafenylfosfonium, benzyltrimethylammonium) modifikace v rozmezí alespoň 10 až 50 % kationové výměnné kapacity, případně i více. V případě vyšší kationové výměny je vhodné použít směs modifikovaného jílového minerálu a inertního materiálu, např. expandovaný jíl Liapor, pro umožnění průtoku kontaminované vody, protože modifikovaný jíl má hydrofobní povrch. Zachytí se zejména složitější polycyklické aromatické sloučeniny - uhlovodíky, nebo jejich deriváty obsahující různé heteroatomy nesoucí volný elektronový pár, i nižší alifatické deriváty uhlovodíků, nesoucí různé heteroatomy. Účinné i pro odstranění dusičnanových, chloristanových, chloridových, síranových, chromitých, fosforečnanových a jiných anionů a pro odstranění léčiv, barviv a pesticidů z odpadních či povrchových vod, i pro anionové radionuklidy (Tc a jod). Účinnost této vrstvy je dána přítomností aromatického jádra ve struktuře organického kationu.

Vrstva 103 zahrnuje - vermikulit modifikovaný organickými kationy (amoniovými, fosfoniovými, sulfoniovými) s krátkými uhlovodíkovými (methylovými, ethylovými, propylovými, butylovými) řetězci, např. tetramethylammonium, tetraethylammonium apod., pro odstranění organických látek polárnějšího charakteru (nižší chlorované uhlovodíky, deriváty fenolu apod.) s hodnotou Kow kolem 2 až 4. Vhodné rovněž pro léčiva, pesticidy, apod.

Vrstva 104 - vermikulit v sodné formě nebo přírodní zejména pro odstranění anorganických kationů. Protože účinnost vermikulitu pro anorganické aniony je nízká z důvodu jeho záporného

CZ 28493 Ul náboje na vrstvách uvnitř jeho struktury, z tohoto důvodu lze účinnost této vrstvy zvýšit použitím směsné vrstvy vermikulitu v sodné formě s jílovými minerály vyznačujícími se kladným nábojem na vrstvách, jako jsou hydrotalcity, které lze modifikovat odpovídajícími organickými aniony (dodecylsulfáty, apod.). Odstraněny jsou především anorganické kationy Cu, Ni, Zn, Cd, Pb, As, Ba, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Sr, V a radionuklidy Ni, Eu, Th, U, Cs a Sr a hydrofilní látky bez náboje, dále polární léčiva, pesticidy a tenzidy.

Vrstva 105 zahrnuje vrstvu aktivního uhlí. Možno použít pro dočištění a záchyt případného úniku nízkomolekulámích látek a uvolněných organických kationů vrstvou aktivního uhlí.

Vrstva 106 zahrnuje inertní materiál, kterým jsou jednotlivé vrstvy od sebe separovány. Tímto inertním materiálem může být křemelina, Liapor, apod.

Příklady uspořádání jednotlivých vrstev adsorpčního materiálu 10 v patroně 3 použitelné pro čištění vod jsou popsány mze.

- Pro čistění odpadních vod z koksárenského průmyslu adsorpční materiál 10 inertní materiál tyto vrstvy: vrstvu 101 vermikulitu modifikovaného organickými kationy (amoniovými, fosfoniovými, sulfoniovými) s alespoň jedním dlouhým uhlíkatým řetězcem, vrstvu 102 vermikulitu modifikovaného organickými kationy s alespoň jedním dlouhým uhlíkatým řetězcem Ci2-C_í8 a alespoň jedním aromatickým jádrem, vrstvu 103 vermikulitu modifikovaného organickými kationy (amoniovými, fosfoniovými, sulfoniovými) s krátkými uhlovodíkovými (methylovými, ethylovými, propylovými, butylovými) řetězci, vrstvu 104, vermikulitu v sodné formě nebo přírodní zejména pro odstranění anorganických kationů, vrstvu 105 aktivního uhlí a vrstvu 106 inertního materiálu;

- Pro čistění odpadních vod s obsahem anorganických látek a nízkým stupněm znečištění organickými látkami zahrnuje adsorpční materiál 10 tyto vrstvy: vrstvu 102 vermikulitu modifikovaného organickými kationy s alespoň jedním dlouhým uhlíkatým řetězcem Cn-Cig a alespoň jedním aromatickým jádrem, vrstvu 103 vermikulitu modifikovaného organickými kationy (amoniovými, fosfoniovými, sulfoniovými) s krátkými uhlovodíkovými (methylovými, ethylovými, propylovými, butylovými) řetězci a vrstvu 104, vermikulitu v sodné formě nebo přírodní zejména pro odstranění anorganických kationů;

- Pro čistění odpadních vod z farmaceutického průmyslu zahrnuje adsorpční materiál 10 tyto vrstvy: vrstvu 102 vermikulitu modifikovaného organickými kationy s alespoň jedním dlouhým uhlíkatým řetězcem Cn-Cig a alespoň jedním aromatickým jádrem, vrstvu 103 vermikulitu modifikovaného organickými kationy (amoniovými, fosfoniovými, sulfoniovými) s krátkými uhlovodíkovými (methylovými, ethylovými, propylovými, butylovými) řetězci, vrstvu 104. vermikulitu v sodné formě nebo přírodní zejména pro odstranění anorganických kationů a vrstvu 105 aktivního uhlí;

- Pro čistění odpadních vod z domácnosti zahrnuje adsorpční materiál 10 tyto vrstvy: vrstvu 102 vermikulitu modifikovaného organickými kationy s alespoň jedním dlouhým uhlíkatým řetězcem Cn-Cig a alespoň jedním aromatickým jádrem, vrstvu 103 vermikulitu modifikovaného organickými kationy (amoniovými, fosfoniovými, sulfoniovými) s krátkými uhlovodíkovými (methylovými, ethylovými, propylovými, butylovými) řetězci, vrstvu 104, vermikulitu v sodné formě nebo přírodní zejména pro odstranění anorganických kationů;

- Pro čistění odpadních vod z ropného průmyslu zahrnuje adsorpční materiál 10 tyto vrstvy: vrstvu 101 vermikulitu modifikovaného organickými kationy (amoniovými, fosfoniovými, sulfoniovými) s alespoň jedním dlouhým uhlíkatým řetězcem, vrstvu 102 vermikulitu modifikovaného organickými kationy s alespoň jedním dlouhým uhlíkatým řetězcem Ci₂-Ci₈ a alespoň jedním aromatickým jádrem, vrstvu 103 vermikulitu modifikovaného organickými kationy (amoniovými, fosfoniovými, sulfoniovými) s krátkými uhlovodíkovými (methylovými, ethylovými, propylovými, butylovými) řetězci a vrstvu 104, vermikulitu v sodné formě nebo přírodní zejména pro odstranění anorganických kationů;

- Pro čistění odpadních vod z metalurgického průmyslu zahrnuje adsorpční materiál 10 tyto vrstvy: vrstvu 102 vermikulitu modifikovaného organickými kationy s alespoň jedním dlouhým

-6CZ 28493 Ul uhlíkatým řetězcem C^-Cig a alespoň jedním aromatickým jádrem, vrstvu 103 vermikulitu modifikovaného organickými kationy (amoniovými, fosfoniovými, sulfoniovými) s krátkými uhlovodíkovými (methylovými, ethylovými, propylovými, butylovými) řetězci, vrstvu 104, vermikulitu v sodné formě nebo přírodní zejména pro odstranění anorganických kationů;

- Pro čistění odpadních vod z chemického průmyslu (kontaminace organická rozpouštědla) zahrnuje adsorpční materiál 10 tyto vrstvy: vrstvu 101 vermikulitu modifikovaného organickými kationy (amoniovými, fosfoniovými, sulfoniovými) s alespoň jedním dlouhým uhlíkatým řetězcem, vrstvu 102 vermikulitu modifikovaného organickými kationy s alespoň jedním dlouhým uhlíkatým řetězcem C₁₂-Cig a alespoň jedním aromatickým jádrem, vrstvu 103 vermikulitu modifikovaného organickými kationy (amoniovými, fosfoniovými, sulfoniovými) s krátkými uhlovodíkovými (methylovými, ethylovými, propylovými, butylovými) řetězci a vrstvu 104, vermikulitu v sodné formě nebo přírodní zejména pro odstranění anorganických kationů;

- Pro čistění vod kontaminovaných patogenními organismy zahrnuje adsorpční materiál 10 tyto vrstvy: vrstvu 101 vermikulitu modifikovaného organickými kationy (amoniovými, fosfoniovými, sulfoniovými) s alespoň jedním dlouhým uhlíkatým řetězcem, vrstvu 102 vermikulitu modifikovaného organickými kationy s alespoň jedním dlouhým uhlíkatým řetězcem Ci₂-Ci₈ a alespoň jedním aromatickým jádrem, vrstvu 103 vermikulitu modifikovaného organickými kationy (amoniovými, fosfoniovými, sulfoniovými) s krátkými uhlovodíkovými (methylovými, ethylovými, propylovými, butylovými) řetězci a vrstvu 104, vermikulitu v sodné formě nebo přírodní zejména pro odstranění anorganických kationů.

Antibakteriální účinky se projevují především u vrstvy 101 a 102, přičemž vrstva 102 obecně vykazuje vyšší účinky.

Vermikulity modifikované jsou odolné vůči pH2 až 12 v závislosti na použitém organickém kationů. Např. amoniové kationy jsou odolné prakticky v celém rozmezí pH, pyridiniové pouze v rozmezí pH 4 až 10, což je důležité zvážit při čištění odpadních vod s nízkým pH. V takovém případě lze místo pyridiniových kationů použít kationy obsahující aromatické benzenové jádro.

Sorpční kapacita je stanovena řádově v desítkách až stovkách g na kg sorpčního materiálu. Průtok vody: cca 0,1 1/s, minimální schopnost vyčistit minimálně 155 m³ na 70 kg materiálu. Průmyslová využitelnost

Filtr je vhodný pro čištění vod či už povrchových, podzemních, nebo odpadních, kontaminovaných organickými i anorganickými znečišťujícími látkami, pro likvidaci starých ekologických zátěží a rovněž zbavování vod od patogenních mikroorganismů. Čištění vod může být prováděno jak v domácnostech, tak v průmyslovém měřítku.

NÁROKY NA OCHRANU

Claims (15)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Filtr pro odstranění anorganických i organických látek z kontaminovaných vod tvořený pláštěm (2) opatřeným dnem (4) a odnímatelným víkem (6) a dále vstupem (7) a výstupem (8) vody, uvnitř kterého je umístěna patrona (3) s adsorpčním materiálem (10) na bázi modifikovaných jílových minerálů, vyznačující se tím, že adsorpční materiál (10) je uspořádaný ve vrstvách, které zahrnují alespoň jednu vrstvu modifikovaného jílového minerálu s organickými kationy s různě dlouhými řetězci a alespoň jednu vrstvu (104) na bázi přírodního jílového minerálu nebo jílového minerálu v sodné formě.
2. 2. Filtr podle nároku 1, vyznačující se tím, že směsný adsorpční materiál (10) je definován velikostí částic a množstvím a typem vyměněných kationů ve struktuře původního jílového minerálu.

   . 7 .
3. 3. Filtr podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že adsorpční materiál (10) zahrnuje vrstvu (101) jílového minerálu modifikovaného alifatickými organickými kationy s alespoň jedním dlouhým uhlíkatým řetězcem Cl 2 až Cl 8.
4. 4. Filtr podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že adsorpční
5. 5 materiál (10) zahrnuje vrstvu (102) jílového minerálu modifikovaného organickými kationy obsahujícími alespoň jedno aromatické benzenové jádro, zejména pyridiniovými nebo piperidiniovými kationy s dlouhým uhlovodíkovým řetězcem 02 až Cl8, přičemž v druhém případě mohou být použity i amoniové, fosfoniové a sulfoniové, které mají alespoň jeden uhlovodíkový řetězec obsahující aromatické benzenové jádro, tetrafenylfosfonium, benzyltrimethylammonium.

   ío 5. Filtr podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že adsorpční materiál (10) zahrnuje vrstvu (103) jílového minerálu modifikovaného organickými kationy, zejména amoniovými, fosfoniovými, sulfoniovými, s krátkými uhlovodíkovými řetězci, methylovými, ethylovými, propylovými, butylovými.
6. 6. Filtr podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že jílové

   15 minerály j sou vybrány ze skupiny vermikulitu nebo smektitů.
7. 7. Filtr podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že adsorpční materiál (10) dále zahrnuje vrstvu (105) aktivního uhlí.
8. 8. Filtr podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že pro oddělení jednotlivých vrstev adsorpční materiál (10) zahrnuje alespoň jednu vrstvu (106) inertního

   20 materiálu.

   6 výkresů

   Seznam vztahových značek:

   1 filtr

   2 plášť

   3 patrona/pouzdro 31

   4 dno

   6 odnímatelná víka

   7 vstup vody

   8 výstup vody
9. 9 síto
10. 10 adsorpční materiál

    101 vrstva vermikulitu modifikovaného alifatickými organickými kationy s dlouhým uhlovodíkovým řetězcem

    102 vrstva vermikulitu modifikovaného organickými kationy s alespoň jedním aromatickým jádrem

    103 vrstva vermikulitu modifikovaného organickými kationy s krátkými uhlovodíkovými řetězci

    104 vrstva nemodifikovaného vermikulitu nebo vrstva vermikulitu v sodné formě

    105 vrstva aktivního uhlí

    106 vrstva inertního materiálu
11. 11 prostor
12. 12 výstup z patrony
13. 13 keramický filtr
14. 14 výstup z patrony
15. 15 potrubí.

    -8CZ 28493 Ul

    Obr. 1

    -9CZ 28493 Ul

    Obr.2