CZ309376B6 - Nanostrukturovaný filtr pro odstranění arzenu z vod a způsob jeho výroby - Google Patents
Nanostrukturovaný filtr pro odstranění arzenu z vod a způsob jeho výroby Download PDFInfo
- Publication number
- CZ309376B6 CZ309376B6 CZ202139A CZ202139A CZ309376B6 CZ 309376 B6 CZ309376 B6 CZ 309376B6 CZ 202139 A CZ202139 A CZ 202139A CZ 202139 A CZ202139 A CZ 202139A CZ 309376 B6 CZ309376 B6 CZ 309376B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- arsenic
- nanofibrous
- nanofibers
- filter
- fabric
- Prior art date
Links
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 title claims description 53
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 53
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 33
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 title claims description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims abstract description 26
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 20
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 claims description 44
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 22
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 claims description 21
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 15
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 13
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 12
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 claims description 11
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 claims description 11
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 11
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 11
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 10
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 10
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 10
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 10
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 claims description 10
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 claims description 9
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 9
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 claims description 6
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 4
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 claims description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 claims description 4
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 3
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 7
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 abstract description 4
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 2
- 230000035622 drinking Effects 0.000 abstract description 2
- 229910000358 iron sulfate Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 abstract 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 45
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 19
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 18
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 18
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 14
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 11
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 9
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 8
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 7
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 7
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 6
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 3
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 3
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 3
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 description 3
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 3
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 3
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002588 FeOOH Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 2
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 description 2
- WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N butane-1,4-diol Chemical compound OCCCCO WERYXYBDKMZEQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 2
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QQVIHTHCMHWDBS-UHFFFAOYSA-N isophthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC(C(O)=O)=C1 QQVIHTHCMHWDBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N methanoic acid Natural products OC=O BDAGIHXWWSANSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- AJCDFVKYMIUXCR-UHFFFAOYSA-N oxobarium;oxo(oxoferriooxy)iron Chemical compound [Ba]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O.O=[Fe]O[Fe]=O AJCDFVKYMIUXCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 2
- UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 4,4'-Diphenylmethane Diisocyanate Chemical compound C1=CC(N=C=O)=CC=C1CC1=CC=C(N=C=O)C=C1 UPMLOUAZCHDJJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 4-(3-methoxyphenyl)aniline Chemical compound COC1=CC=CC(C=2C=CC(N)=CC=2)=C1 OSWFIVFLDKOXQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DJHGAFSJWGLOIV-UHFFFAOYSA-K Arsenate3- Chemical class [O-][As]([O-])([O-])=O DJHGAFSJWGLOIV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- CTENFNNZBMHDDG-UHFFFAOYSA-N Dopamine hydrochloride Chemical compound Cl.NCCC1=CC=C(O)C(O)=C1 CTENFNNZBMHDDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ODKSFYDXXFIFQN-BYPYZUCNSA-N L-arginine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CCCN=C(N)N ODKSFYDXXFIFQN-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- 229930064664 L-arginine Natural products 0.000 description 1
- 235000014852 L-arginine Nutrition 0.000 description 1
- 229910002339 La(NO3)3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NPPQSCRMBWNHMW-UHFFFAOYSA-N Meprobamate Chemical compound NC(=O)OCC(C)(CCC)COC(N)=O NPPQSCRMBWNHMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001046 Nanocellulose Polymers 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GCPXMJHSNVMWNM-UHFFFAOYSA-N arsenous acid Chemical class O[As](O)O GCPXMJHSNVMWNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical class O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000739 chronic poisoning Toxicity 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 229960001149 dopamine hydrochloride Drugs 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000013305 flexible fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 231100000003 human carcinogen Toxicity 0.000 description 1
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000004790 ingeo Substances 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M iron(3+);oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Fe+3] IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);trinitrate Chemical compound [La+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 239000002069 magnetite nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000004750 melt-blown nonwoven Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005597 polymer membrane Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 231100000701 toxic element Toxicity 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003145 α-Fe2O3 Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
- B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/58—Treatment of water, waste water, or sewage by removing specified dissolved compounds
- C02F1/62—Heavy metal compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Nanostrukturovaný filtr obsahuje ve své konstrukci vrstvu syntetických polymerních nanovláken se zakotveným adsorbentem na bázi síranu železnatého. Vrstva aditivovaných nanovláken je připravena pomocí elektrospinningu a je ukládána na podkladovou textilii, která zajišťuje mechanické vlastnosti filtračního materiálu. Materiál je vhodný pro filtraci pitné, minerální i odpadní vody.
Description
Nanostrukturovaný filtr pro odstranění arzenu z vod a způsob jeho výroby
Oblast techniky
Vynález se týká nanostrukturovaného filtru pro odstranění arzenu z vod zhotoveného z vícevrstvého sorpčně-fíltračního materiálu, který ve své konstrukci obsahuje vrstvu syntetických polymemích nanovláken obsahujících přímo ve své struktuře zabudovaný adsorbent arzenu, kterým je síran železnatý. Nanovlákna jsou uložena na nosné podkladové textilii. Materiál je vhodný pro filtraci pitné, užitkové i odpadní vody. Vynález se dále týká způsobu výroby nanostrukturovaného filtru.
Dosavadní stav techniky
Arzenem kontaminované podzemní i povrchové vody představují velké zdravotní riziko. Kontaminovanou pitnou vodu dnes používá kolem 200 mil. lidí, především z rozvojových zemí. Arzen se do vody dostává zejména přirozeně, vymýváním z hornin, ale i z odpadních vod nebo atmosférickou depozicí. Jde o prvek, který je ve velmi malých koncentracích (jednotky pg/l) běžnou součástí podzemních i povrchových vod. Arzen je však prokázaný humánní karcinogen. Dlouhodobé používání vody s relativně nízkou koncentrací As vyvolá chronickou otravu. Proto také byly stanoveny limity pro obsah arzenu v pitné vodě. Vyhláška MZ č. 252/2004 Sb. stanoví pro arzen v souladu s doporučením WHO i směrnicí Rady č. 98/83/ES nejvyšší mezní hodnotu 10 pg/l.
V posledních 30 letech byla navržena, optimalizována a zavedena do praxe celá řada metod sloužících k odstranění arzenu. Nejpoužívanějšími technikami je oxidace (vždy doplněná další metodou záchytu), koagulace a flokulace, adsorpce, membránová filtrace s iontovou výměnou a v poslední době také adsorpční filtrace.
Ačkoliv je v současné době používána řada zařízení pro odstraňování arzenu z vody, žádné z nich doposud nevyužívalo kombinovaných filtrů na bázi adsorbentů arzenu a nanovláknitých mikrofiltračních polymemích struktur, jako pomocného prostředku pro záchyt arzenu.
Použití nanovláknité struktury pro záchyt některých těžkých kovů, jako je kadmium, rtuť, antimon či bismut, ale i arzen, popisuje korejský patent KR 101433332 Bl. V patentuje prezentován způsob přípravy filtračního materiálu obsahujícího nanovlákna feritu barya (BaFe^Oig). Vlákna jsou připravena pomocí elektrospiningu ze zvlákňovacího roztoku obsahujícího vedle polymeru a rozpouštědla také prekurzory BaFe^Oig, kterými jsou dusičnan železitý a dusičnan bamatý. Je připraven nanovláknitý kompozit polymer/BaFe^Oig, z nějž je pomocí vysoké teploty odstraněn polymer. Takto připravený filtrační materiál (BaFe^Oig vlákna) je zmagnetován, aby mohl zachycovat nanočástice magnetovce/magnetitu (Fe3O4), na jejichž povrchu jsou adsorbovány těžké kovy z kontaminované vody. Celý postup separace je pak následující: do vody kontaminované těžkými kovy jsou přidány nanočástice magnetitu, které vychytají těžké kovy. Částice magnetitu jsou následně z vody separovány pomocí filtru na bázi nanovláken feritu barya. Příprava nanovláken s vysokým podílem anorganické složky je zdravotně a ekologicky nebezpečná. Také ekonomická náročnost odstranění polymemí složky v několika krocích není zanedbatelná.
Další dokument - čínská patentová přihláška CN 103706335 A prezentuje způsob přípravy porézní nanovláknité membrány pro separaci arzenu z vody. Jde o kompozitní membránu železo/chitosan/polyoxyetylen připravenou elektrospinningem z chitosanového roztoku obsahujícího polyoxyetylen a železité ionty. Nanovláknitá organicko-anorganická membrána je následně podrobena úpravě alkalickým činidlem (vyluhování v roztoku nebo působení amoniakových par). Po důkladném promytí v deionizované vodě je membrána vysušena do podoby
- 1 CZ 309376 B6 konečného produktu. V tomto případě jde o polymemí membránu obsahující anorganickou složku, která jí propůjčuje vysokou křehkost.
Na využití chitosanu jako nosného polymeruje založeno také řešení podle jiné čínské patentové přihlášky CN 108435145 A. Prezentuje způsob přípravy chitosanových nanovláken umožňujících výměnu ligandů. V prvním krokuje připraven 3 až 7% roztok chitosanu v ledové kyselině octové s vodou, který je zvlákněn na nanovlákna pomocí elektrospinningu. Připravená nanovlákna jsou následně na 4 až 6 h ponořena do činidla pro výměnu ligandů (vodný roztok dusičnanu lanthanitého). Po následném vysušení jsou získána chitosanová nanovlákna se schopností ligandové výměny, která jsou vysoce účinným a selektivním adsorbentem arzenu.
Další čínská patentová přihláška CN 110592806 A prezentuje nanovláknitou filtrační membránu s duálními nanojádry schopnou účinně odstranit arzen z vody. Nanovlákna jsou na bázi polyakrylonitrilu (PAN). Jsou připravena z roztoku polymeru v DMF a toluenu s přídavkem La(NO3)3’6 H2O. Takto připravená nanovláknitá struktura je ponořena do roztoku hydrochloridu dopaminu a následně promyta roztokem KMnO4. Díky duální povaze navázaných nanojader je membrána schopna účinně odstranit arzen s jakoukoliv valencí.
Společnou nevýhodou dvou výše uvedených řešení je nutnost dodatečné úpravy membrán. Nanostruktury obsahují chitosan nebo ošetřená polyakrylonitrilová nanovlákna, která jsou křehká a mají omezenou odolnost při mechanickém namáhání.
V mezinárodní patentové přihlášce WO 2019/237017 AI je popsán způsob přípravy nanovláknitých kompozitů s core-shell vlákny z oxidu železitého a polymeru, použitelných pro odstranění těžkých kovů z vody. Metoda je založena na přípravě kompozitních nanovláken z polyakrylonitrilu (PAN) s vnořenými hematitovými (a-Fe2O3) nanočásticemi pomocí elektrospiningového procesu, s následnou tvorbou core-shell nanovláknitého kompozitu prostřednictvím hydrotermálního růstu nanostruktur a-Fe2O3 na kompozitních PAN nanovláknech s vloženými hematitovými nanočásticemi. Hydrotermální růst a-Fe2O3 nanočástic představuje až dvanáctihodinový ohřev elektrospinningem připraveného kompozitu v lázni s ekvimolámím roztokem FcCT/óFFO s L-argininem. Následná úprava nanovláknitého kompozitu hydrotermální reakcí komplikuje a prodražuje proces přípravy adsorpčního materiálu.
V čínské patentové přihlášce CN 108842210 A je charakterizován kompozitní vláknitý materiál použitelný pro záchyt těžkých kovů, arzenu, selenu a beryllia z vody. Zmíněný materiál je připravován postupným elektrostatickým zvlákňováním. První vrstva kompozitních nanovláken je připravena z roztoku PVC v DMF a THF, v němž jsou dispergovány nanočástice oxidu železnatoželezitého. Druhá vrstva kompozitních nanovláken je připravena z roztoku PAN s dispergovaným hliníkovým práškem a modifikovaným bentonitem (roztok v NaOH neutralizovaný HC1). Obě vrstvy jsou překryty vrstvou nanovláken na bázi PVA. Ačkoliv prezentovaný materiál dokáže s poměrně vysokou účinností odstranit velmi širokou paletu toxických prvků z vody, jeho příprava je poměrně komplikovaná a vyžaduje časově značně náročnou přípravu několika zvlákňovacích roztoků, které jsou následně postupně zvlákňovány.
V mezinárodní patentové přihlášce WO 2019/172164 AI je popsána příprava adsorbčního materiálu pro odstranění arzenu z vody, na bázi nanocelulózových či mikrocelulózových vláken, nebo velmi jemných vláken z nej různějšími způsoby chemicky modifikované celulózy, na nichž je ukotven kovový (železo, cer, zirkon atd.) adsorbent As. Kovový sorbent je na celulózový vláknitý materiál navázán při míchání celulózové vláknité drti ve vysokootáčkovém, vysokotlakém či ultrasonickém homogenizátoru z vodného roztoku solí příslušných kovových prvků. Drť lze pak využít přímo nebo z ní lze připravit plošný materiál sloužící jako filtr. Pomocí uvedené metody je sice možno celulózová vlákna obohatit o vhodné množství kovového sorbentu, jeho zachycení na vláknech je však energeticky velmi náročné a příprava materiálu vhodného pro záchyt arzenu vyžaduje další kroky (filtrace, lisování atd.).
-2CZ 309376 B6
Čínský užitný vzor CN 208471593 U prezentuje plovoucí zařízení pro odstranění arzenu z vody s porézním nanokeramickým filtrem, jenž je tvořen nanovlákny s průměrem 15 až 50 nm a délkou 1 až 10 pm v kombinaci s nanoporézní mikrovláknovou strukturou. Průchodem filtrem je arzen okamžitě přeměněn z třímocného na pětimocný a vzápětí adsorbován. Problém řešení však spočívá v tom, že i když by aplikace samotných nanovláken s malým průměrem mohla vést k materiálům s vysokou adsorpční kapacitou, použití sorpčního materiálu v plovoucím diskontinuálním zařízení nemůže vést k adsorpci dosažitelné při průtokovém uspořádání.
Doposud nej dokonalejším řešením je filtr k separaci arzenu z vody podle českého užitného vzoru CZ 34619 Ul. Jeho podstata spočívá v tom, že je tvořen dvěma vrstvami mikrofiltrační nanovláknité netkané textilie z polymeru s alespoň částečnou schopností záchytu arzenu, kombinovanými s melt blown a/nebo spund bond netkanou podkladovou textilií. Mezi nanovláknitými vrstvami je vrstva anorganického sorbentu arzenu na bázi hydroxy-oxidu železa (FeOOH), která je aplikována postřikem z disperze částic FeOOH ve vodě s ethanolem. Tato přihláška prezentuje polymemí nanostrukturu kombinovanou s anorganickým adsorpčním materiálem. Její účinnost z hlediska záchytu arzenu je ale omezena tím, že sorbent není aplikován přímo ve hmotě materiálu nanovláken, jak je tomu u materiálu, který je předmětem tohoto vynálezu.
Podstata vynálezu
K odstranění nedostatků známých řešení přispívá do značné míry nanostrukturovaný filtr pro odstranění arzenu z vod podle předloženého vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že je tvořen alespoň jednou vrstvou plošného mikrofiltračního materiálu, který obsahuje nanovláknitou netkanou textilii kombinovanou s podkladovou mikrovláknitou netkanou textilií typu spun bond (SB) a/nebo melt blown (MB) nebo tkanou textilií. Nanovláknitá netkaná textilie je přitom tvořena nanovlákny, která přímo ve své hmotě obsahují 0,5 až 5 % hmota, adsorbentu arzenu na bázi síranu železnatého.
Spun bond a/nebo melt blown netkaná textilie nebo tkaná podkladová textilie má s výhodou plošnou hmotnost 15 až 200 g/m2 a je vyrobena z vláken na bázi polyuretanu, polypropylénu, polyethylentereftalátu, viskózy nebo polyamidu se střední velikostí pórů větší než 1200 nm.
Nanovláknitá netkaná textilie má s výhodou plošnou hmotnost 0,5 až 4 g/m2 a je tvořena nanovlákny z polyuretanů, polyamidů, polyimidu, polyakrylonitrilu nebo polylaktidu s distribucí průměrů nanovláken v intervalu 40 až 600 nm a střední velikostí pórů 200 až 600 nm.
Nanostrukturovaný filtr podle vynálezu může být s výhodou tvořen pásem plošného mikrofiltračního materiálu, který je stočen do tvaru pláště válce nebo spirálně svinut do válcového tvaru.
Podstata způsobu výroby nanostrukturovaného filtru podle vynálezu spočívá v tom, že při přípravě nanovláknité netkané textilie se anorganický sorbent arzenu na bázi síranu železnatého zvlákňuje procesem elektrostatického zvlákňování společně s polyuretanem, polyamidem, polyakrylonitrilem nebo polylaktidem a je tak zakotven přímo ve hmotě nanovláken. Nanovláknitá netkaná textilie se přímo při přípravě aplikuje na podkladovou mikrovláknitou netkanou textilii typu spun bond a/nebo melt blown nebo tkanou textilii.
Elektrostatickým zvlákňováním připravené nanostruktury - mikrofiltrační membrány s anorganickými aditivy nabízí velký aktivní povrch pro separaci arzenu. Pro optimální konstrukci mikrofiltrační membrány je výhodné vrstvy nanovláken kombinovat s tlustšími, např. SB nebo MB vlákny, což vede i k dosažení požadovaných mechanických pevností filtračních materiálů. Je výhodné takový nanostrukturovaný materiál kombinovat, např. s mikrovláknitou PU MB vrstvou, která rovněž může částečně přispět k adsorpci malého množství arzenu z čištěné vody.
-3 CZ 309376 B6
Zalisováním vrstvy nanovláken na podkladovém materiálu je možno nanovláknitou vrstvu vyhladit a tím dále zlepšit její mechanickou odolnost a manipulovatelnost.
Aby byla účinnost adsorpčního filtru maximální, je třeba zajistit kontakt kontaminované vody s aktivními centry adsorbentu. Z hlediska morfologické přístupnosti aktivních center je nej vhodnější, když membrána na bázi nanovláken nanesených na SB a/nebo MB nebo tkaný podkladový materiál tvoří dutý válcový filtr. Sorbentem modifikovaná nanovlákna jsou nanesena na vnitřním povrchu válcového filtru. Toto uspořádání slouží zároveň jako mikrofiltrační membrána, která dokáže zachytit drobné nečistoty přítomné ve filtrovaném médiu případně vysrážené arzeničnany či arzenitany, které mohou vzniknout při kontaktu filtrované kontaminované vody s FeSO4. Plášť válce válcového filtru může být i několikavrstvý, jak je tomu u spirálně vinutého filtru, přičemž nano vláknitý povrch každé z vrstev směřuje vždy do středu válcového filtru.
Membrána na bázi nanovláknité polymemí struktury ze syntetických polymerů s alespoň částečnou schopností záchytu arzenu v kombinaci s adsorbentem zabudovaným do hmoty nanovláknité struktury, která je předmětem vynálezu, se vyznačuje vysokou afinitou k trojmocnému i pětimocnému arzenu v obvykle používaném rozmezí pH. Rychlost odstranění arzenu z pitné vody je velmi vysoká. Nespornou výhodou je také jednoduchost a vysoká reprodukovatelnost výrobního procesu.
Membrána na bázi nanovláknité polymemí struktury ze syntetických polymerů v kombinaci s adsorbentem, která je předmětem vynálezu, je připravíteIná pomocí elektrostatického zvlákňovacího procesu v jednom kroku a nevyžaduje žádné další úpravy a operace, které by mohly materiál ekologicky, zdravotně, ale i ekonomicky zatížit. Proces přípravy nanovláknité membrány je jednoduchý a vykazuje vysokou reprodukovatelnost. Rovněž manipulovatelnost s materiálem, který je předmětem vynálezu, a obecně jeho mechanické vlastnosti jsou lepší, neboť jejím základem jsou polymemí tj. pružná vlákna, nikoliv křehká vlákna, jako jsou nanovlákna chitosanová nebo nanovlákna s velmi vysokým podílem anorganické složky jak je tomu u doposud známých řešení.
Objasnění výkresů
K bližšímu objasnění podstaty technického řešení slouží přiložený výkres, kde obr. 1 představuje příkladné uspořádání válcového filtru a jeho umístění ve filtrační koloně.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
Pruh filtračního materiálu pro přípravu válcového filtru pro eliminaci arzenu z vody byl připraven z netkané podkladové textilie, konkrétně pokladové polyethylentereftalátové (PET) SB textilie s plošnou hmotností 60 g/m2, která obsahuje podíly makromolekul s kratšími řetězci s teplotou měknutí již kolem 100 °C a počáteční teplotou tání 130 °C. Na tuto PET textilii byla elektrospinningem nanesena nanovláknitá netkaná textilie na bázi nanovláken z aromatického polyuretanu esterového typu modifikovaných síranem železnatým, použitým jako adsorbent arzenu.
Zvlákňovací polyuretanový roztok byl syntetizován v dimethylformamidu (DMF) per partes polyadicí ze 4,4’-methylen-bis(fenylizokyanátu), poly(3-methyl-l,5-pentandiol)-alt-(adipová, izoftalová kyselina) a 1,4 butandiolu v molámím poměm 9:1:8 (PU 918) při 90 °C po dobu 5 h. PU roztok pro elektrospiningový proces byl upraven na koncentraci 18 % hmota. Následně byl do
-4CZ 309376 B6 zvlákňovacího roztoku přidán síran železnatý z 20% vodného roztoku tak, že výsledná koncentrace FeSO4 byla 1 % hmota, na sušinu. Konečná viskozita zvlákňovacího roztoku byla 1,55 Pas, elektrická vodivost byla upravena na 170 pS/cm.
Polyuretanová nanovlákna byla připravena vláknotvomým procesem v elektrostatickém poli s využitím 32 tryskových elektrod při napětí 66 kV, vzdálenosti mezi sběrnou a vláknotvomou elektrodou 19 cm, rychlosti dávkování vláknotvomého roztoku 0,2 ml/min, rychlosti posunu sběrného substrátu 0,16 m/min.
Plošná hmotnost použitého nanostruktarovaného materiálu byla 1,48 g/m2, střední hodnota průměru vláken se pohybovala kolem 150 nm. Tento filtrační materiál měl střední velikost pórů kolem 230 nm.
Takto připravený plošný materiál o ploše 640 cm2 byl stočen do tvaru pláště válce (viz obr. 1) s aktivní sorpční plochou danou povrchem nanovláken 22 000 cm2. Fixace válcového tvaru byla provedena lepeným spojem po délce válce. Vnější plášť filtru tvořila podkladová PET textilie, vnitřní pak, funkční vrstva nanovláken. Filtr 8 byl na výstupní straně zaslepen zaslepovací zátkou 9 a na vstupní straně do něj byla vlepena vtoková zátka 6 umožňující vtok filtrované vody. Takto připravený filtr byl vsunut do kolony 1 válcového tvaru. Filtrovaná kontaminovaná voda 14 (koncentrace arzenu ve filtrované vodě byla vyšší než 100 pg/l) byla přiváděna vstupem 5 v horní vtokové zátce 6 do vnitřního objemu válcového filtru 8. Po průchodu filtrem 8 byla voda zbavená arzenu odváděna z prostoru 15 mezi stěnou filtrační kolony a filtrem 8 dvojdílnou výtokovou přírubou 10 s plochým silikonovým těsněním 11, spojovacími šrouby 12 a výpustí filtrátu 13. Filtračně-sorpční proces byl realizován při tlaku 75 kPa.
Účinnost záchytu arzenu tímto filtrem při průtoku 10 ml/min přes plochu sorpčního materiálu se pohybovala kolem 85 %. Na základě stanovení koncentrace železa ve filtrátu bylo potvrzeno, že adsorbent se do filtrátu neuvolňuje.
Příklad 2
Stejně jako v příkladu 1 byla pro přípravu materiálu filtru použita netkaná podkladová textilie PET SB, ovšem na ni nanesená nanovláknitá netkaná textilie byla z polylaktidu, a měla plošnou hmotnost 2,4 g/m2.
Zvlákňovací roztok byl připraven rozpuštěním polylaktidu (Ingeo 4060D) v DMF, kdy koncentrace polymeru v roztoku byla 18 %. Do zvlákňovacího roztoku byl přidán síran železnatý z 20% vodného roztoku tak, že konečná koncentrace FeSO4 byla 1 % hmota, na sušinu. Vodivost roztoku byla následně upravena na 120 pS/cm. Viskozita roztoku byla 0,6 Pa-s.
Zvlákňovací proces probíhal při napětí 55 kV, vzdálenost elektrod 19 cm, rychlost posunu podkladové textilie 0,1 m/min, dávkování 0,3 ml/min pro 32 trysek.
Střední hodnota průměru nanovláken byla kolem 130 nm, střední velikost pórů 210 nm. Obdobným způsobem, jako v příkladu 1 byl vytvořen a použit válcový filtr, který vykazoval při stejném průtoku a ploše jako v příkladu 1 i stejnou schopnost záchytu arzenu, téměř 85 %. Únik adsorbentu do filtrátu nebyl zaznamenán.
Příklad 3
Stejně jako v příkladu 1 byla pro přípravu materiálu filtru použita netkaná podkladová textilie PET SB pokrytá polyamidovými nanovlákny s plošnou hmotnost 2,3 g/m2.
Zvlákňovací roztok byl připraven rozpuštěním polyamidu Tamamid T-27 ve směsi kyseliny octové a mravenčí v objemovém poměru 2:1. Koncentrace polyamidu v roztoku byla 15 % hmota. Do
-5CZ 309376 B6 zvlákňovacího roztoku byl přidán síran železnatý z 20% vodného roztoku tak, že konečná koncentrace FeSO4 byla 1 % hmoto, na sušinu. Vodivost roztoku byla následně upravena na 200 pS/cm. Viskozita roztoku byla 0,55 Pas.
Zvlákňovací proces probíhal s využitím bavlněných kordových elektrod z vaniček s polymemím roztokem při napětí 75 kV, vzdálenost elektrod byla 19 cm, rychlost posunu podkladové textilie 0,1 m/min.
Střední hodnota průměru nanovláken byla kolem 175 nm, střední velikost pórů 290 nm. Obdobným způsobem, jako v příkladu 1 byl vytvořen a použit válcový filtr, který vykazoval při stejném průtoku a ploše jako v příkladu 1 záchytu arzenu, téměř 79 %. Unik adsorbentu do filtrátu nebyl detekován.
Příklad 4
Stejně jako v příkladu 1 byla pro přípravu materiálu filtru použita netkaná podkladová textilie PET SB, ovšem na ni nanesená nanovláknitá netkaná textilie byla z polyurethanu SU-22-542 a měla plošnou hmotnost 1,4 g/m2.
Zvlákňovací roztok byl připraven rozpuštěním polymeru v DMF, kdy koncentrace polymeru v roztoku byla 22 %. Do zvlákňovacího roztoku byl přidán síran železnatý z 20% vodného roztoku tak, že výsledná koncentrace FeSO4 byla 2 % hmota, na sušinu. Vodivost roztoku byla následně upravena na 97 pS/cm. Viskozita roztoku byla 1,8 Pa-s.
Zvlákňovací proces probíhal při napětí 75 kV, vzdálenost elektrod 19 cm, rychlost posunu podkladové textilie 0,15 m/min.
Střední hodnota průměru nanovláken byla kolem 190 nm, střední velikost pórů 475 nm. Obdobným způsobem, jako v příkladu 1 byl vytvořen a použit válcový filtr, který za stejných podmínek jako v příkladu 1 vykazoval téměř stejnou schopnost záchytu arzenu, a to 83 %. Nebyla zaznamenána přítomnost adsorbentu ve filtrátu.
Příklad 5
Pruh filtračního materiálu pro přípravu válcového filtru pro eliminaci arzenu z vody byl připraven z netkané podkladové textilie, kterou byl viskózový spun bond s plošnou hmotností 30 g/m2. Na tuto textilii byla elektrospinningem nanesena nanovláknitá netkaná textilie na bázi nanovláken z poakrylonitrilu, se střední číselnou molekulovou hmotností kolem 150 000, modifikovaných síranem železnatým, použitým jako adsorbent arzenu. Nanovláknitá netkaná textilie připravená z polyakrylonitrilu měla plošnou hmotnost 1,9 g/m2.
Zvlákňovací roztok byl připraven rozpuštěním polyakrylonitrilu v DMF, kdy koncentrace polymeru v roztoku byla 10 %. Do zvlákňovacího roztoku byl přidán síran železnatý z 20% vodného roztoku tak, že výsledná koncentrace FeSO4 byla 4 % hmota, na sušinu. Vodivost roztoku byla následně upravena na 165 pS/cm. Viskozita roztoku byla 0,75 Pa-s.
Zvlákňovací proces probíhal při napětí 55 kV, vzdálenost elektrod 19 cm, rychlost posunu podkladové textilie 0,1 m/min, dávkování 0,96 ml/min.
Střední hodnota průměru nanovláken byla 200 nm, střední velikost pórů 258 nm. Obdobným způsobem, jako v příkladu 1 byl vytvořen a použit válcový filtr, který vykazoval při stejném průtoku a ploše sorpčního materiálu schopnost záchytu arzenu 82 %. Unik adsorbentu do filtrátu nebyl zaznamenán.
-6CZ 309376 B6
Příklad 6
Z filtračního materiálu podle příkladu 1 byl připraven vícevrstvý válcový filtr, kdy byl do válcového tvaru spirálně svinut delší pruh filtračního materiálu, takže celková plocha filtru byla 6400 cm2, což odpovídá aktivní sorpční ploše 220 000 cm2. Podélný lepený spoj byl pak vytvořen až na vněj ším plášti válcového filtru. Obdobně jako v příkladu 1 byl pak výstupní konec válcového filtru zaslepen zaslepovací zátkou 9 a na vstupní straně do něj byla vlepena vtoková zátka 6 umožňující vtok filtrované vody 14. Takto připravený filtr byl použit obdobným způsobem jako v příkladu 1.
Filtračně-sorpční proces byl realizován při tlaku 75 kPa. Účinnost záchytu arzenu tímto filtrem se zvýšila až na 92 %, přičemž rychlost filtrace byla 2,5 x vyšší než v příkladu 1, tedy 25 ml/min.
Příklad 7
Příprava válcového filtru byla shodná s příkladem 4, avšak pro přípravu materiálu filtru byla místo podkladové textilie na bázi PET SB použita polypropylenová SB textilie s plošnou hmotností 17 g/m2 opatřená vrstvou polyurethanového MB s plošnou hmotností 50 g/m2. Střední velikost pórů takové podkladové textilie byla 1200 nm.
Ačkoliv účinnost adsorpce arzenu touto strukturou zůstala téměř zachována (pohybovala se nad úrovní 89 %), mechanické vlastnosti filtračního materiálu byly poněkud horší, takže manipulovatelnost s filtrem při jeho sestavování a umístění ve filtračním zařízení byla poněkud zhoršená.
Příklad 8
Příprava plošného materiálu a podmínky filtračně sorpčního procesu byly stejné jako v příkladu 1 avšak množství sorbentu FeSO4 v nanovláknité struktuře bylo 3 %. Ve srovnání s příkladem 1 vzrostla účinnost sorpce arzenu na 90 %.
Příklad 9
Příprava plošného materiálu filtru byla shodná s příkladem 3, jen jako podkladová textilie byla použita polypropylenová SB textilie s plošnou hmotností 30 g/m2. Účinnost sorpce arzenu zůstala zachována (téměř 85 %), manipulovatelnost s filtračním materiálem však byla poněkud horší.
Příklad 10
Příprava plošného materiálu filtru byla shodná s příkladem 1, jen jako podkladová textilie byla použita počesaná polyamidová tkanina s plošnou hmotností 100 g/m2. Účinnost sorpce arzenu byla v rozsahu 80 až 85 %.
Příklad 11
Příprava plošného materiálu filtru byla shodná s příkladem 1, jen jako vrstva nanovláknité netkané textilie byla použita polyurethanová nanovláknitá vrstva se střední velikostí pórů 215 nm a plošnou hmotností 3,8 g/m2 (tři nánosy nanovláken).
Ačkoliv při použití obdobného filtru a za obdobných podmínek, jako v příkladu 1 nepatrně poklesl průtok filtrem (o 2 %), účinnost sorpce arzenu dosáhla k hodnotě 89 %.
Claims (5)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Nanostrukturovaný filtr pro odstranění arzenu z vod, vyznačující se tím, že je tvořen alespoň jednou vrstvou plošného mikrofiltračního materiálu, který obsahuje nanovláknitou netkanou textilii kombinovanou s podkladovou mikrovláknitou netkanou textilií typu spun bond nebo melt blown a/nebo tkanou textilií s tím, že nanovláknitá netkaná textilie je tvořena nanovlákny, která přímo ve své hmotě obsahují 0,5 až 5 % hmoto, adsorbentu arzenu na bázi síranu železnatého.
- 2. Nanostrukturovaný filtr podle nároku 1, vyznačující se tím, že melt blown a/nebo spun bond netkaná textilie nebo tkaná podkladová textilie má plošnou hmotnost 15 až 200 g/m2 a je vyrobena z vláken na bázi polyuretanu, polypropylénu, polyethylentereftalátu, viskózy nebo polyamidu se střední velikostí pórů větší než 1200 nm.
- 3. Nanostrukturovaný filtr podle nároku 1, vyznačující se tím, že nanovláknitá netkaná textilie má plošnou hmotnost 0,5 až 4 g/m2 a je tvořena nanovlákny z polyuretanů, polyamidů, polyimidu, polyakrylonitrilu nebo polylaktidu s distribucí průměrů nanovláken v intervalu 40 až 600 nm a střední velikostí pórů 200 až 600 nm.
- 4. Nanostrukturovaný filtr podle nároku 1, vyznačující se tím, že je tvořen pásem plošného mikrofiltračního materiálu, který je stočen do tvaru pláště válce nebo spirálně svinut do válcového tvaru.
- 5. Způsob výroby nanostrukturovaného filtru podle nároku 1, vyznačující se tím, že při přípravě nanovláknité netkané textilie se anorganický sorbent arzenu na bázi síranu železnatého zvlákňuje procesem elektrostatického zvlákňování společně s polyuretanem, polyamidem, polyimidem, polyakrylonitrilem nebo polylaktidem a je tak zakotven ve hmotě nanovláken s tím, že nanovláknitá netkaná textilie se přímo při přípravě aplikuje na podkladovou mikrovláknitou netkanou textilií typu spun bond nebo melt blown a/nebo tkanou textilií.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ202139A CZ202139A3 (cs) | 2021-01-27 | 2021-01-27 | Nanostrukturovaný filtr pro odstranění arzenu z vod a způsob jeho výroby |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ202139A CZ202139A3 (cs) | 2021-01-27 | 2021-01-27 | Nanostrukturovaný filtr pro odstranění arzenu z vod a způsob jeho výroby |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ309376B6 true CZ309376B6 (cs) | 2022-10-19 |
| CZ202139A3 CZ202139A3 (cs) | 2022-10-19 |
Family
ID=83601209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ202139A CZ202139A3 (cs) | 2021-01-27 | 2021-01-27 | Nanostrukturovaný filtr pro odstranění arzenu z vod a způsob jeho výroby |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ202139A3 (cs) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011046061A1 (ja) * | 2009-10-14 | 2011-04-21 | 株式会社ユタカ・トレンズ | 超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法、超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水に含まれる有害細菌類の殺菌方法、及び超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の有害物除去・殺菌による改良方法 |
| CN104310646A (zh) * | 2014-10-25 | 2015-01-28 | 梁树均 | 一种从水中去除砷的方法及水处理装置 |
| US20190358592A1 (en) * | 2018-05-23 | 2019-11-28 | Council Of Scientific And Industrial Research | Nanoadsorbent based user-friendly household filter for the purification of fluoride and arsenic contaminated drinking water |
| WO2019237017A1 (en) * | 2018-06-08 | 2019-12-12 | The Regents Of The University Of California | Core-shell iron oxide-polymer nanofiber composites for removal of heavy metals from drinking water |
| CZ34619U1 (cs) * | 2020-10-07 | 2020-11-30 | Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně | Filtr k separaci arsenu z vody |
-
2021
- 2021-01-27 CZ CZ202139A patent/CZ202139A3/cs unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011046061A1 (ja) * | 2009-10-14 | 2011-04-21 | 株式会社ユタカ・トレンズ | 超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の浄化方法、超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水に含まれる有害細菌類の殺菌方法、及び超微粒強磁性フェライトを塗布したナノフィルタを用いた飲料水の有害物除去・殺菌による改良方法 |
| CN104310646A (zh) * | 2014-10-25 | 2015-01-28 | 梁树均 | 一种从水中去除砷的方法及水处理装置 |
| US20190358592A1 (en) * | 2018-05-23 | 2019-11-28 | Council Of Scientific And Industrial Research | Nanoadsorbent based user-friendly household filter for the purification of fluoride and arsenic contaminated drinking water |
| WO2019237017A1 (en) * | 2018-06-08 | 2019-12-12 | The Regents Of The University Of California | Core-shell iron oxide-polymer nanofiber composites for removal of heavy metals from drinking water |
| CZ34619U1 (cs) * | 2020-10-07 | 2020-11-30 | Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně | Filtr k separaci arsenu z vody |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ202139A3 (cs) | 2022-10-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Qin et al. | Electrospun nanofibers for filtration applications | |
| Tijing et al. | 1.16 Electrospinning for membrane fabrication: strategies and applications | |
| KR100928232B1 (ko) | 나노섬유 웹을 포함하는 방진, 방취 및 항균용 필터 | |
| Eyvaz et al. | Textile Materials in Liquid Filtration Practices: Current Status and Perspectives in Water and Wastewater | |
| CN106917267B (zh) | 一种抗菌高效过滤无纺布的制备方法 | |
| KR101739845B1 (ko) | 나노섬유 복합 섬유사를 이용한 카트리지 필터 및 그 제조방법 | |
| CN107666949B (zh) | 气体过滤器 | |
| CN109012218A (zh) | 一种四层复合微纳米纤维空气过滤膜及其应用 | |
| CN109046040B (zh) | 基于纳米纤维的梯度过滤膜材料及其制备方法 | |
| EP2535103A1 (en) | Biofunctionalized microfiltration or ultrafiltration membrane | |
| CN107666952A (zh) | 吸附膜 | |
| CN105408260B (zh) | 蓄电式脱盐电极模块及其制造方法以及利用其的脱盐装置 | |
| CN104540531A (zh) | 细胞因子吸附片及其制备方法以及利用其的血液过滤器 | |
| JP2009275310A (ja) | 複合繊維体、その製造方法、フィルタ及び流体濾過方法 | |
| CN107635637B (zh) | 吸附式液体过滤器 | |
| KR101628899B1 (ko) | 술폰화된 나노 섬유 웹을 이용한 액체처리 케미컬 필터 및 그의 제조방법 | |
| CN108786492A (zh) | 一种品质因子可调控的空气过滤膜及其制备方法 | |
| CZ309376B6 (cs) | Nanostrukturovaný filtr pro odstranění arzenu z vod a způsob jeho výroby | |
| KR20200011179A (ko) | 바이러스 및 박테리아 제거용 일체형 정수필터 | |
| CN103706187B (zh) | 印染废水过滤材料的制造方法 | |
| CZ34619U1 (cs) | Filtr k separaci arsenu z vody | |
| Al Matroushi et al. | Application of cellulose acetate fibrous membranes in the removal of micro-and submicron solid particulates in drinking water media | |
| Manea et al. | Electrospun Membranes for Environmental Protection | |
| RU2297269C1 (ru) | Способ получения фильтрующего материала | |
| WO2017190265A1 (en) | Hybrid water filter |