RU2010007C1

RU2010007C1 - Device, method and charge for drinking water production

Info

Publication number: RU2010007C1
Application number: RU92002736A
Authority: RU
Inventors: Г.К. Салдадзе; Д.П. Солнцева; М.С. Краснов
Original assignee: Салдадзе Григорий Кириллович
Priority date: 1992-11-12
Filing date: 1992-11-12
Publication date: 1994-03-30

Abstract

FIELD: drinking water production. SUBSTANCE: origin water is passed through device having holes on its inlet output and containing charge. Composition of this charge, mass % is: activated coal 9-23, carboxyl cationite in Na⁺-form 48-58, highly acid sulfocationite in H⁺-form 14-18, highly based anionite in HCO

\binom{-}{3}

-form 8-12, highly acid sulfocationite in Ag⁺-form 0.2-0.6. Thus purified water has lower hardness, content of organic impurities in it decreases 1000 times, chlorine odor and ferrum taste are absent. EFFECT: improves efficiency of the method. 4 cl, 2 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области водоподготовки, в частности получения питьевой воды с высокими органолептическими показателями, и может быть использовано для получения питьевой воды из водопровода и пресноводных источников. The invention relates to the field of water treatment, in particular the production of drinking water with high organoleptic characteristics, and can be used to obtain drinking water from a water supply system and freshwater sources.

Известен способ и устройство для очистки природной воды [1] . В устройстве комплексная очистка питьевой воды осуществляется путем ее фильтрации через микрофильтры диаметром 20 мкм и 6 мкм, емкость с активированным углем и емкость со смесью ионообменных смол (70% карбоксильного катионита в Na⁺ - форме. 27% анионита в Cl^- - форме и 3% катионита в Ag⁺ - форме).A known method and device for the purification of natural water [1]. In the apparatus complex purification of drinking water is carried out by its filtration through microfilters 20 microns in diameter and 6 mm, the capacity of the activated charcoal and the container with a mixture of ion-exchange resins (70% carboxyl cation exchanger in the Na ⁺ -. The form of 27% anionite in Cl ^{- -} shape and 3 % cation exchanger in Ag ⁺ form).

Воду в устройстве очищают от органических примесей, умягчают и обеззараживают в достаточной степени, однако известное техническое решение не лишено ряда недостатков. Значительное количество катионита в Ag⁺-форме способствует выделению в фильтрат ионов серебра в концентрациях, которые могут превысить предельно допустимые значения. Отделение активированного угля от бактерицидного компонента (катионита в Ag⁺-форме) не препятствует росту бактерий в нем и, как результата, может снижать ресурс очищаемой воды. Высокое содержание карбоксильного катионита в Na⁺-форме и анионита в Cl^--форме обеспечивает поступление в фильтрат значительного количества ионов натрия и хлора, что приводит к ухудшению вкусовых качеств воды.The water in the device is cleaned of organic impurities, softened and disinfected sufficiently, however, the known technical solution is not without a number of disadvantages. A significant amount of cation exchanger in the Ag ⁺ form promotes the release of silver ions into the filtrate in concentrations that may exceed the maximum permissible values. The separation of activated carbon from the bactericidal component (cation exchanger in the Ag ⁺ form) does not inhibit the growth of bacteria in it and, as a result, can reduce the resource of purified water. The high content of carboxyl cation exchanger in the Na ⁺ form and anion exchanger in the Cl ^- form ensures that a significant amount of sodium and chlorine ions enter the filtrate, which leads to a deterioration in the taste of water.

Анализ современного уровня техники показывает, что наиболее близким к предлагаемому является устройство, способ и засыпка для получения питьевой воды. Устройство включает в себя корпус с отверстиями для входа и выхода воды, засыпку, состоящую из смеси активированного посеребренного угля в количестве 10 мас. % и карбоксильного катионита в Н⁺-форме в количестве 90 мас. % [2] . Устройство обеспечивает получение очищенной, лишенной запаха хлора и органических примесей воды в количестве 60-100 дм³ в зависимости от жесткости исходной воды. Способ получения питьевой воды заключается в пропускании природной или водопроводной воды через устройство с отверстиями для входа и выхода воды, содержащее засыпку, состоящую из смеси активированного посеребренного угля в количестве 10 мас. % и карбоксильного катионита в Н⁺-форме в количестве 90 мас. % .Analysis of the current level of technology shows that the closest to the proposed device is a method, a method and filling for receiving drinking water. The device includes a housing with holes for water inlet and outlet, a backfill consisting of a mixture of activated silver-plated carbon in an amount of 10 wt. % and carboxyl cation exchange resin in the H ⁺ form in an amount of 90 wt. % [2]. The device provides purified, odorless chlorine and organic impurities of water in an amount of 60-100 dm ³ depending on the hardness of the source water. A method of producing drinking water consists in passing natural or tap water through a device with holes for water inlet and outlet, containing a backfill consisting of a mixture of activated silvered carbon in an amount of 10 wt. % and carboxyl cation exchange resin in the H ⁺ form in an amount of 90 wt. %

Основным недостатком известного устройства и реализуемого в нем способа, а также засыпки для получения питьевой воды является низкое значение рН фильтрата, особенно первых двадцати дм³ от начала фильтрации (рН 5,6-6,0). Вода с таким значением рН не является "питьевой" по принятому ГОСТ 2874-82 на питьевую воду. Также к недостаткам устройства, способа и засыпки можно отнести малую сорбционную емкость по ионам железа (снижение концентрации ионов железа в 2 раза по сравнению с неочищенной водой наблюдается на первых 40 дм³ фильтрата) и отсутствие сорбента для удаления анионных комплексов, в состав которых могут входить тяжелые металлы.The main disadvantage of the known device and the method implemented therein, as well as backfill for producing drinking water, is the low pH of the filtrate, especially the first twenty dm ³ from the start of filtration (pH 5.6-6.0). Water with such a pH value is not "drinking" in accordance with GOST 2874-82 for drinking water. The disadvantages of the device, method and filling can be attributed to a small sorption capacity for iron ions (a decrease in the concentration of iron ions by 2 times compared with untreated water is observed in the first 40 dm ^{3 of the} filtrate) and the absence of a sorbent to remove anionic complexes, which may include heavy metals.

В связи с этим возникла техническая задача - разработка способа, а также устройства и засыпки для получения питьевой воды, удовлетворяющей требованиям ГОСТ 2874-82 без снижения ресурса очищаемой воды и увлечения объема засыпки, а также при улучшении органолептических свойств фильтрата. In this regard, a technical problem arose - the development of a method, as well as a device and filling for producing drinking water, satisfying the requirements of GOST 2874-82 without reducing the resource of purified water and capturing the volume of filling, as well as improving the organoleptic properties of the filtrate.

Сущность изобретения состоит в том, что в известном устройстве для получения питьевой воды, включающем корпус с отверстиями для входа и выхода воды, засыпку, состоящую из смеси активированного угля и карбоксильного катионита. Засыпка дополнительно содержит сильнокислотный сульфокатионит в Н⁺-форме, сильнокислотный сульфокатионит в Ag⁺-форме, сильноосновной анионит в НСО₃ ^--форме, а карбоксильный катионит выполнен в Na⁺-форме, при следующем соотношении компонентов, мас. % : Активированный уголь 9-23
Карбоксильный катионит в Na⁺-форме 48-58
Сильнокислотный
сульфокатионит в Н⁺-форме 14-18
Сильноосновный анионит в НСО₃ ^--форме 8-12
Сильнокислотный
сульфокатионит в Ag⁺-форме 0,2-0,6
В качестве корпуса с отверстиями для входа и выхода воды используют корпус, выполненный из пластмассы или металла, причем отверстия расположены в области входа и выхода воды. Количество отверстий должно быть достаточно для обеспечения фильтрации воды со скоростью не менее одного объема воды через объем засыпки в минуту и не более трех объемов воды на объем засыпки в минуту.The essence of the invention lies in the fact that in the known device for producing drinking water, comprising a housing with holes for water inlet and outlet, a backfill consisting of a mixture of activated carbon and carboxylic cation exchanger. Backfilling further comprises a strongly sulphocationite in H ⁺ form, strongly acidic sulphocationite in Ag ⁺ -form, strongly basic anion exchanger in HCO ₃ ^- -form, and carboxyl cation exchanger is in Na ⁺ -form, in the following ratio, wt. %: Activated Carbon 9-23
Carboxylic cation exchanger in Na ⁺ form 48-58
Strong acid
sulfocationite in H ⁺ form 14-18
Strongly basic anion exchange resin in HCO ₃ ^- form 8-12
Strong acid
sulfocationite in the Ag ⁺ form 0.2-0.6
As a case with openings for water inlet and outlet, a body made of plastic or metal is used, and the openings are located in the area of water inlet and outlet. The number of holes should be sufficient to ensure water filtration at a rate of at least one volume of water through the volume of backfill per minute and not more than three volumes of water per volume of backfill per minute.

Способ получения питьевой воды, включающий пропускание исходной воды через засыпку, отличается от известного засыпкой. Засыпка помимо активированного угля дополнительно содержит сильнокислотный сульфокатионит в Н⁺-форме, сильнокислотный сульфокатионит в Ag⁺-форме, сильноосновный анионит в НСО₃ ^--форме, а карбоксильный катионит выполнен в Na⁺-форме. Соотношение компонентов в засыпке, мас. % : Активированный уголь 9-23
Карбоксильный катионит в Na⁺-форме 48-58
Сильнокислотный
сульфокатионит в Н⁺-форме 14-18
Сильноосновный анионит в НСО₃ ^- -форме 8-12
Сильнокислотный
сульфокатионит в Ag⁺-форме 0,2-0,6
В качестве активированного угля используют несеребренный активированный уголь марок, близких по свойствам БАУ-А, БАУ-Б, ДАУ-ВО, выпускаемых по ГОСТ 6217-74, разрешенных для использования в процессах водоподготовки.The method of producing drinking water, including passing the source water through the filling, differs from the known filling. Filling addition of activated carbon further comprises a strongly sulphocationite in H ⁺ form, strongly acidic sulphocationite in Ag ⁺ -form, strongly basic anion exchanger in HCO ₃ ^- -form, and carboxyl cation exchanger is in Na ⁺ -form. The ratio of components in the filling, wt. %: Activated Carbon 9-23
Carboxylic cation exchanger in Na ⁺ form 48-58
Strong acid
sulfocationite in H ⁺ form 14-18
Strongly basic anion exchange resin in HCO ₃ ^- form 8-12
Strong acid
sulfocationite in the Ag ⁺ form 0.2-0.6
As activated carbon, non-silvered activated carbon of brands similar in properties to BAU-A, BAU-B, DAU-VO, manufactured according to GOST 6217-74, approved for use in water treatment processes, is used.

В качестве карбоксильного катионита в Na⁺-форме используют акриловый карбоксильный катионит, близкий по свойствам КБ-2, выпускаемому по ГОСТ-20298-74 с изменениями 1, 2, 3, 4.As the carboxylic cation exchanger in the Na ⁺ form, acrylic carboxylic cation exchanger is used, which is similar in properties to KB-2, manufactured according to GOST-20298-74 with changes 1, 2, 3, 4.

В качестве сильнокислотного сульфокатионита в Н⁺-форме используют гелевый или макропористый сильнокислотный сульфокатионит на основе стирола с дивинилбензолом, близкий по свойствам КУ-2-8 чс или КУ-23, выпускаемым по ГОСТ 20298-74 с изменениями 1, 2, 3 , 4.Gel or macroporous strong acid sulfonic cation exchange resin based on styrene with divinylbenzene, similar in properties to KU-2-8 hours or KU-23, manufactured according to GOST 20298-74 with changes 1, 2, 3, 4, is used as a strongly acid sulfocationionite in the H ⁺ form .

В качестве сильноосновного анионита в НСО₃ ^--форме используют гелевый или макропористый сильноосновный четвертичноаммониевый анионит на основе стирола с дивинилбензолом, близкий по свойствам АВ-17-8 чс или АВ-17-10Пч, выпускаемым по ГОСТ 20301-74 с изменениями 1, 2, 3,4 , который переводят из ОН^--формы в НСО₃ ^--форму в динамических условиях раствором бикарбоната натрия концентрации 1% известным способом.As a strongly basic anion exchange resin in the НСО ₃ ^- form, a gel or macroporous strongly basic quaternary ammonium anion exchange resin based on styrene with divinylbenzene is used, which is similar in properties to AB-17-8 hs or AB-17-10Ph, manufactured according to GOST 20301-74 with changes 1, 2 , 3.4, which is transferred from the OH ^- form to the HCO ₃ ^- form under dynamic conditions with a solution of sodium bicarbonate concentration of 1% in a known manner.

В качестве сильнокислотного сульфокатионита в Ag⁺-форме используют макропористый сильнокислотный сульфокатионит на основе стирола с дивинилбензолом в Ag⁺-форме, близкий по свойствам КУ-23СМ, выпускаемому по ТУ 6-06-10-88 с изменением 1.Macro-porous strongly acidic sulfocationionite based on styrene with divinylbenzene in the Ag ⁺ form is used as a strongly acid sulfonic cationite in the Ag ⁺ form, similar in properties to KU-23CM, manufactured according to TU 6-06-10-88 with a change of 1.

Сущность изобретения поясняется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

На фиг. 1-2 представлена одна из возможных конструкций устройства для получения питьевой воды. In FIG. 1-2 presents one of the possible designs of a device for producing drinking water.

Устройство включает в себя корпус 1 с отверстиями для ввода 2 и вывода воды 3 и засыпку 4. The device includes a housing 1 with holes for input 2 and output of water 3 and filling 4.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Устройство на 15 мин помещают в емкость с непроточной водой. Затем в отверстия 2 корпуса 1 подводят очищаемую воду. Вода проходит через засыпку 4 и в области выводных отверстий 3 собирают фильтрат. The device is placed for 15 minutes in a container with running water. Then, the purified water is fed into the holes 2 of the housing 1. Water passes through the filling 4 and in the area of the outlet openings 3 the filtrate is collected.

П р и м е р 1. В устройство для получения питьевой воды подают очищаемую водопроводную воду. Пропускают ее через засыпку, представляющую смесь 19,6 мас. % активированного угля марки ДАУ-ВО, 53 мас. % карбоксильного катионита КБ-2 в Na⁺-форме, 17 мас. % сильнокислотного сульфокатионита КУ-234 в Н⁺-форме, 10 мас. % сильноосновного анионита АВ-17-8 чс в НСО₃ ^--форме и 0,4 мас. % сильнокислотного сульфокатионита КУ-234 в Ag⁺-форме. Прошедшую через засыпку воду собирают и анализируют. Параметры засыпки представлены в табл. 1, результаты анализов - в табл. 2.PRI me R 1. In the device for producing drinking water serves purified tap water. Pass it through the filling, representing a mixture of 19.6 wt. % activated carbon brand DAU-VO, 53 wt. % carboxyl cation exchanger KB-2 in Na ⁺ form, 17 wt. % strongly acid sulfonic cation exchanger KU-234 in the H ⁺ form, 10 wt. % strongly basic anion exchange resin AB-17-8 hrs in HCO ₃ ^- form and 0.4 wt. % strongly acid sulfonic cation exchanger KU-234 in Ag ⁺ form. The water passing through the backfill is collected and analyzed. Filling parameters are presented in table. 1, the results of the analyzes are in table. 2.

П р и м е р 2 - 4. Способ получения аналогичен примеру 1. Параметры засыпки представлены в табл. 1, результаты анализов - в табл. 2. PRI me R 2 - 4. The method of obtaining is similar to example 1. The parameters of the filling are presented in table. 1, the results of the analyzes are in table. 2.

П р и м е р 5 (по прототипу). В устройство для получения питьевой воды подают очищаемую водопроводную воду. Пропускают ее через засыпку, представляющую смесь 10 мас. % активированного посеребренного угля и 90 мас. % карбоксильного катионита в Н⁺-форме (фирменный водоочистительный патрон "ВRIТA"). Прошедшую через засыпку воду собирают и анализируют. Параметры засыпки представлены в табл. 1, результаты анализов - в табл. 2.PRI me R 5 (prototype). Purified tap water is supplied to the device for producing drinking water. Pass it through the filling, representing a mixture of 10 wt. % activated silver-plated carbon and 90 wt. % carboxyl cation exchanger in H ⁺ form (BRITA branded water purification cartridge). The water passing through the backfill is collected and analyzed. Filling parameters are presented in table. 1, the results of the analyzes are in table. 2.

Количество активированного угля (9-23 мас. % ) обусловлено тем, что меньшее количество не позволяет в достаточной степени сорбировать органические примеси и запах хлора, а большее количество снижает ресурс очищенной воды по солям жесткости. The amount of activated carbon (9-23 wt.%) Is due to the fact that a smaller amount does not allow sorbing organic impurities and the smell of chlorine to a sufficient degree, and a larger amount reduces the resource of purified water for hardness salts.

Количество карбоксильного катионита (48-58 мас. % ) обусловлено тем, что меньшее количество снижает ресурс очищенной воды по солям жесткости, а большее количество не позволяет скорректировать рН очищенной воды до кондиции питьевой в соответствии с ГОСТ 2874-82. The amount of carboxyl cation exchanger (48-58 wt.%) Is due to the fact that a smaller amount reduces the resource of purified water according to hardness salts, and a larger amount does not allow you to adjust the pH of purified water to drinking condition in accordance with GOST 2874-82.

Количество сильнокислотного сульфокатионита в Н⁺-форме обусловлено тем, что при меньшем или большем количестве ионита не достигается коррекция качества очищаемой воды по показателю рН.The amount of strongly acid sulfocationionite in the H ⁺ form is due to the fact that with a smaller or larger amount of ion exchanger, a correction of the quality of the purified water by pH is not achieved.

Количество высокоосновного анионита в НСО₃ ^--форме обусловлено тем, что меньшее количество не позволяет в достаточной степени снижать концентрацию анионов тяжелых металлов, а большее количество не позволяет скорректировать рН очищаемой воды до кондиции питьевой в соответствии с ГОСТ 2874-82.The amount of highly basic anion exchange resin in the NSO ₃ ^- form is due to the fact that a smaller amount does not allow a sufficient decrease in the concentration of heavy metal anions, and a larger amount does not allow the pH of the treated water to be adjusted to drinking condition in accordance with GOST 2874-82.

Количество сильнокислотного катионита в Ag⁺-форме обусловлено тем, что при меньшем количестве не достигается концентрация серебра, достаточная для обеззараживания воды и стерилизации засыпки, а введение большего количества экономически нецелесообразно, кроме этого, концентрация ионов серебра в очищенной воде может превысить допустимые нормы.The amount of strongly acidic cation exchanger in the Ag ⁺ form is due to the fact that, with a smaller amount, a silver concentration sufficient to disinfect the water and sterilize the backfill is not achieved, and the introduction of a larger amount is not economically feasible, in addition, the concentration of silver ions in purified water can exceed the permissible norms.

Как видно из представленных примеров и табл. 1 и 2, использование предложенных устройства, способа и засыпки позволяет фактически увеличить ресурс очищаемой воды в 1,2 раза (в связи со стабилизацией рН), увеличить сорбционную емкость по ионам железа в 2 раза, а также поглощать анионные комплексы тяжелых металлов, что было практически невозможно при использовании известного технического решения. Объем засыпки в устройство и ее масса оставались такие же, как в известном техническом решении. As can be seen from the presented examples and table. 1 and 2, the use of the proposed device, method and filling allows you to actually increase the resource of purified water by 1.2 times (due to stabilization of pH), increase the sorption capacity for iron ions by 2 times, and also absorb anionic complexes of heavy metals, which was almost impossible when using a known technical solution. The volume of filling in the device and its mass remained the same as in the known technical solution.

Очищенная вода предложенным способом в устройстве с предложенной засыпкой имеет меньшую жесткость на начальном этапе ресурса, чем исходная. В ней отсутствует запах хлора и привкус железа. На всем протяжении работы устройства вода в достаточной степени подвергается обеззараживанию. Кислотность (рН) очищенной воды соответствует требованиям ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством" по этому показателю. (56) 1. Заявка Франции N 2617155, кл. С 02 F 9/00, 1988. Purified water by the proposed method in the device with the proposed filling has a lower hardness at the initial stage of the resource than the original. It lacks the smell of chlorine and the taste of iron. Throughout the life of the device, water is sufficiently disinfected. The acidity (pH) of purified water meets the requirements of GOST 2874-82 "Drinking water. Hygienic requirements and quality control" according to this indicator. (56) 1. Application of France N 2617155, cl. C 02 F 9/00, 1988.

2. Брита. Водофильтрационная система, Фирма BRITA, ФРГ, Инструкция по эксплуатации (Выставка "Химия", Москва, 1989 г. ) 2. Brita. Water Filtration System, Company BRITA, Germany, Operating Instructions (Exhibition "Chemistry", Moscow, 1989)

Claims

DEVICE, METHOD AND FILLING FOR PRODUCING DRINKING WATER
1. A device for producing drinking water, including a housing with openings for water inlet and outlet, a backfill, consisting of a mixture of activated carbon and carboxylic cation exchanger, characterized in that the backfill additionally contains strongly acid sulfocationite in the H ⁺ form, strongly acid sulfocathionite in Ag ⁺ form, strongly basic anion exchange resin in the HCO ₃ ^- form, and carboxy cation exchange resin is made in the Na ⁺ form with the following ratio of components, wt. %:
Activated Carbon 9 - 23
Carboxyl cation exchange resin in Na ⁺ form 48 - 58
Strongly acid sulfocationite in the H ⁺ form 14 - 18
Strongly basic anion exchange resin in HCO ₃ ^- form 8 - 12
Strongly acid sulfocationite in Ag ⁺ form 0.2 - 0.6
2. A method of producing drinking water, including the passage of source water through a bed made up of a mixture of activated carbon and carboxylic cation exchange resin, characterized in that the bed contains additionally strongly acidic sulfocationionite in the H ⁺ form, strongly acidic sulfocationionite in Ag ⁺ form, strongly basic ₃ ^- form, and carboxyl cation exchange resin is made in Na ⁺ form for the following ratio of components, wt. %:
Activated Carbon 9 - 23
Carboxyl cation exchange resin in Na ⁺ form 48 - 58
Strongly acid sulfocationite in the H ⁺ form 14 - 18
Strongly basic anion exchange resin in HCO ₃ ^- form 8 - 12
Strongly acid sulfocationite in Ag ⁺ form 0.2 - 0.6
3. Filling for drinking water, consisting of a mixture of coal and aktivipovannogo kapboksilnogo cation exchanger, characterized in that it further Contains strongly acidic sulphocationite -fopme H ^+, strongly acidic sulphocationite in -fopme Ag ^+, strongly basic anion exchanger in HCO ₃ ^- -fopme and kapboksilny cation exchange resin is made in the Na ⁺ form with the following ratio of components, wt. %:
Activated Carbon 9 - 23
Carboxyl cation exchange resin in Na ⁺ form 48 - 58
Strongly acid sulfocationite in the H ⁺ form 14 - 18
Strongly basic anion exchange resin in HCO ₃ ^- form 8 - 12
Strongly acid sulfocationite in Ag ⁺ form 0.2 - 0.6