RU2048856C1

RU2048856C1 - Filtering cartridge

Info

Publication number: RU2048856C1
Application number: RU94017603A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Рахманин; А.П. Маслюков; В.В. Сапрыкин; А.Е. Орлов; М.П. Зверев
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа Фирма "Меттэм-технологии"
Priority date: 1994-05-11
Filing date: 1994-05-11
Publication date: 1995-11-27

Abstract

FIELD: production of potable water. SUBSTANCE: filtering cartridge has casing with flange and perforated partitions with sorbing and bactericidal material, cation-exchange material positioned between partitions. Layers of fibrous carbonaceous sorbing material, fibrous cation-exchange material, iod-containing highly basic ion-exchange resin, fibrous cation-exchange material, fibrous carbonaceous sorbing material, carbonaceous sorbing material and silver-containing sorbing material are positioned in succession downward of water flow. EFFECT: increased efficiency in cleaning and disinfection of water to hygienic standards and increased capacity ( with service life of 500 l). 6 cl, 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к получению доброкачественной питьевой воды, в частности к сменному фильтровальному патрону (ФП) для обеззараживания и доочистки водопроводной, родниковой или колодезной воды в домашних условиях. The invention relates to the production of benign drinking water, in particular to a replaceable filter cartridge (FP) for disinfection and purification of tap, spring or well water at home.

Известно фильтровальное устройство для очистки воды в быту, содержащее емкость, установленную на ней воронку, имеющую съемную гильзу (патрон), заполненную фильтрующим материалом или сорбционной загрузкой, закрытую щелевым фильтрующим элементом. В воронку заливают воду, которая под действием сил гравитации проходит через гильзу в емкость [1]
Однако, как показали исследования, это устройство не обеспечивает очистку и обеззараживание воды до соответствия санитарно-гигиеническим требованиям.A filtering device for household water purification is known, containing a container mounted on it a funnel having a removable sleeve (cartridge) filled with filter material or sorption charge, closed with a slit filter element. Water is poured into the funnel, which, under the action of gravity, passes through the sleeve into the container [1]
However, studies have shown that this device does not provide for the purification and disinfection of water until it meets sanitary and hygienic requirements.

Наиболее близким к изобретению является сменный патрон к безнапорному устройству [2]
Патрон содержит корпус, внутри которого расположена загрузка из рабочего материала ионообменная смола и/или активированный уголь и/или бактерицидный материал.Closest to the invention is a replaceable cartridge for pressureless device [2]
The cartridge contains a housing, inside of which is located an ion-exchange resin and / or activated carbon and / or bactericidal material loading from the working material.

Верхняя и нижняя торцовые стенки корпуса имеют впускные и выпускные отверстия в виде большого числа узких прорезей. Патрон имеет кольцо, с помощью которого закрепляется в отверстие воронки, вода через патрон поступает в нижнюю емкость, имеющую носик и ручку для удобства пользования (типа кувшина). The upper and lower end walls of the housing have inlet and outlet openings in the form of a large number of narrow slots. The cartridge has a ring, with which it is fixed in the hole of the funnel, water through the cartridge enters the lower container, which has a spout and handle for ease of use (such as a jug).

Данный патрон, как и предыдущий, не обеспечивает очистку и дезинфекцию воды одновременно по всем показателям до соответствия регламентированным гигиеническим требованиям. Так, патрон недостаточно очищает воду от солей металлов, нефтепродуктов, детергентов, фенолов, а также не обеззараживает воду от бактерий, вирусов и гельминтов при работе в пределе ресурса, который составляет 250-300 л. This cartridge, like the previous one, does not provide for the cleaning and disinfection of water at the same time according to all indicators until it meets the regulated hygiene requirements. So, the cartridge does not sufficiently purify water from metal salts, oil products, detergents, phenols, and also does not disinfect water from bacteria, viruses and helminths when working in the limit of the resource, which is 250-300 liters.

Задача изобретения создание фильтрующего патрона, обеспечивающего эффективную очистку и обеззараживание воды до гигиенических уровней при ресурсе до 500 л. The objective of the invention is the creation of a filter cartridge that provides effective cleaning and disinfection of water to hygienic levels with a resource of up to 500 liters.

Фильтрующий патрон содержит корпус, в котором между перфорированными перегородками расположен катионообменный углеродный сорбирующий и бактерицидный материал. The filter cartridge contains a housing in which cation-exchange carbon sorbent and bactericidal material is located between the perforated baffles.

Отличие предлагаемого ФП от прототипа состоит в том, что патрон содержит волокнистый, катионообменный материал с обменной емкостью не менее 4,5 мг-экв. /г, углеродный сорбирующий материал с суммарной поверхностью пор не менее 1100 м²/г и объемом пор не менее 0,4 см²/г, при этом патрон по ходу воды включает последовательно расположенные слои волоконного углеродного сорбирующего материала, волокнистого катионообменного материала, йодсодержащей сильноосновной ионообменной смолы, волоконного катионообменного материала, волоконного углеродного сорбирующего материала, углеродного сорбирующего материала и серебросодержащего сорбирующего материала при объемном соотношении слоев (2,1:1:2,5:1:1,4:6:3)-(1,4:0,5:3:1:2,1:4:5).The difference between the proposed FP and the prototype is that the cartridge contains a fibrous, cation exchange material with an exchange capacity of at least 4.5 mEq. / g, carbon sorbent material with a total pore surface of at least 1100 m ² / g and a pore volume of at least 0.4 cm ² / g, while the cartridge along the water includes sequentially arranged layers of fiber carbon sorbent material, fibrous cation exchange material, iodine-containing strongly basic ion-exchange resin, fiber cation exchange material, carbon fiber sorbent material, carbon sorbent material and silver-containing sorbent material with a volume ratio of layers (2.1: 1: 2.5: 1: 1.4: 6: 3) - (1.4: 0.5: 3: 1: 2.1: 4: 5).

Другими отличиями является то, что это углеродный сорбирующий материал может быть использован либо в виде гранул размером (0,3-1,0) мм, либо в виде волокна с развесом не менее 500 г/м², гранулометрический состав ионообменной смолы (0,3-1,0) мм, а серебросодержащий сорбент представляет собой либо импрегнированный серебром углеродный сорбент с суммарной поверхностью пор не менее 1100 м²/г, объемом микропор не менее 0,4 см³/г, либо катионообменный гранулированный или волоконный материал с обменной емкостью не менее 2,0 мг-экв./г, содержащий в качестве противоиона Ag⁺.Other differences is that this carbon sorbent material can be used either in the form of granules with a size of (0.3-1.0) mm, or in the form of a fiber with a weight of at least 500 g / m ² , particle size distribution of the ion-exchange resin (0, 3-1.0) mm, and the silver-containing sorbent is either a carbon impregnated with silver sorbent with a total pore surface of at least 1100 m ² / g, a micropore volume of at least 0.4 cm ³ / g, or a granular cation exchange or fiber material with exchange with a capacity of at least 2.0 mEq / g, containing as tivoion Ag ⁺ .

Таким образом, сравнительный анализ предлагаемого ФП с прототипом показал, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Thus, a comparative analysis of the proposed FP with the prototype showed that the proposed technical solution meets the criterion of "novelty."

Поиск технических решений в смежных и других областях техники не позволил выявить отличительные признаки предлагаемого технического решения, что соответствует критерию "изобретательский уровень". The search for technical solutions in related and other fields of technology did not reveal the distinguishing features of the proposed technical solution, which meets the criterion of "inventive step".

На фиг.1 показан фильтровальный патрон, разрез; на фиг.2 то же, вид сверху;
Фильтровальный патрон состоит из корпуса 1, фланца 2 для установки патрона в воронке емкости, капроновых сеток 3, слоев по ходу воды: волоконного углеродного сорбирующего материала 4, волоконного катионообменного материала 5, йодосодержащей сильноосновной ионообменной смолы 6, волоконного катионообменного материала 5, волоконного углеродного сорбирующего материала 4, углеродного сорбирующего материала 7 и серебросодержащего материала 8, при этом объемные соотношения слоев: (2,1:1:2,5:1:1,4:6:3)-(1,4:0,5:3:1:2,1:4: 5).Figure 1 shows a filter cartridge, section; figure 2 is the same, a top view;
The filter cartridge consists of a housing 1, a flange 2 for installing the cartridge in a funnel of a container, nylon nets 3, layers along the water: carbon fiber sorbent material 4, fiber cation exchange material 5, iodine-containing strongly basic ion exchange resin 6, fiber cation exchange material 5, fiber carbon sorbent material 4, carbon sorbent material 7 and silver-containing material 8, while the volumetric ratios of the layers: (2.1: 1: 2.5: 1: 1.4: 6: 3) - (1.4: 0.5: 3 : 1: 2,1: 4: 5).

ФП вставляют в воронку емкости для сбора отфильтрованной воды, как в прототипе, фланец 2 удерживает патрон в воронке. Вода поступает через капроновую сетку 3, проходит под действием сил графитации последовательно все слои 4, 5, 6, 5, 4, 7, 8 и выходит через сетку 3 в нижней части ФП в емкость для сбора очищенной воды. AF is inserted into the funnel of the container for collecting filtered water, as in the prototype, the flange 2 holds the cartridge in the funnel. Water enters through a nylon mesh 3, passes through the action of graphitization forces in series all layers 4, 5, 6, 5, 4, 7, 8 and exits through a mesh 3 in the lower part of the FP into a container for collecting purified water.

Работоспособность устройства определяли по его пропускной способности (ресурсу), скорости прохождения воды через устройство и по степени очистки и эффективности обеззараживания. The operability of the device was determined by its throughput (resource), the speed of passage of water through the device and the degree of purification and the effectiveness of disinfection.

Пропускную способность устройства определяли как количество пропущенной воды до трехкратного снижения начальной скорости прохождения воды через устройство. Скорость прохождения воды определяли по количеству мл воды, прошедшей через устройство за 1 мин. Эффективность очистки от токсичных примесей оценивали по процентному отношению концентраций этих примесей в исходной воде и в воде после прохождения через устройство. Эффективность очистки от микробиологических загрязнений определяли по содержанию микрофлоры в очищенной воде. The throughput of the device was determined as the amount of water passed through to a three-fold decrease in the initial speed of water passage through the device. The rate of water passage was determined by the number of ml of water passing through the device in 1 min. The effectiveness of purification from toxic impurities was evaluated by the percentage of concentrations of these impurities in the source water and in water after passing through the device. The effectiveness of cleaning from microbiological contaminants was determined by the microflora content in purified water.

П р и м е р 1. ФП включает следующие семь слоев по ходу воды:
волоконный углеродный сорбирующий материал, pасположенный в три слоя;
волоконный катионообменный материал с обменной емкостью не менее 4,5 мг-экв./г (полимер на основе сшитого полиакрилонитрила);
йодсодержащая сильноосновная смола с гранулометрическим составом 0,3-1,0 мм, общей формулы R-CH₂-N⁺J_n ^-, где R cополимер стирола с дивинилбензолом, n= 3-7;
волоконный углеродный сорбирующий материал, такой же, как в 1, только расположенный в два слоя;
углеродный сорбирующий материал с суммарной поверхностью пор не менее 1100 м²/г и объемом пор не менее 0,4 см³/г в виде гранул размером 0,3-1,0 мм;
серебросодержащий сорбирующий материал в виде импрегнированного серебром углеродного сорбента с суммарной поверхностью пор не менее 1100 м²/г, объемом микропор не менее 0,4 см³/г и содержанием Ag 1% от массы материала.PRI me R 1. FP includes the following seven layers along the water:
fiber carbon sorbent material located in three layers;
fiber cation exchange material with an exchange capacity of at least 4.5 mEq / g (polymer based on crosslinked polyacrylonitrile);
iodine-containing strongly basic resin with a particle size distribution of 0.3-1.0 mm, of the general formula R-CH ₂ -N ⁺ J _n ^- , where R is a copolymer of styrene with divinylbenzene, n = 3-7;
fiber carbon sorbent material, the same as in 1, only located in two layers;
carbon sorbent material with a total pore surface of at least 1100 m ² / g and a pore volume of at least 0.4 cm ³ / g in the form of granules with a size of 0.3-1.0 mm;
silver-containing sorbent material in the form of a carbon sorbent impregnated with silver with a total pore surface of at least 1100 m ² / g, a micropore volume of at least 0.4 cm ³ / g and an Ag content of 1% by weight of the material.

При этом объемное соотношение слоев составляет 2,1:1:2,5:1:1,4:6:3. Начальная скорость фильтрации 150 мл/мин, ресурс 500 л. Результаты гигиенической оценки фильтрующего патрона сведены в таблицу. The volume ratio of the layers is 2.1: 1: 2.5: 1: 1.4: 6: 3. The initial filtration rate of 150 ml / min, a resource of 500 l. The results of the hygienic assessment of the filter cartridge are summarized in table.

П р и м е р 2. ФП включает те же слои, что и в примере 1, за исключением того, что углеродный сорбирующий материал используют в виде волокна с развесом не менее 500 г/м², а серебросодержащий сорбирующий материал в виде катионообменного гранулированного материала с обменной емкостью не менее 2,0 мг-экв./г, содержащий в качестве противоиона Ag⁺; при этом соотношение слоев 1,4:0,5:3:1:2,1:4:5. Начальная скорость фильтрации 155 мл/мин, ресурс 500 л.PRI me R 2. FP includes the same layers as in example 1, except that the carbon sorbent material is used in the form of fiber with a weight of at least 500 g / m ² and silver-containing sorbent material in the form of granular cation exchange a material with an exchange capacity of at least 2.0 mEq / g, containing Ag ⁺ as a counterion; wherein the ratio of the layers is 1.4: 0.5: 3: 1: 2.1: 4: 5. The initial filtration rate of 155 ml / min, a resource of 500 liters.

П р и м е р 3. ФП включает те же слои, что в примере 2, за исключением того, что серебросодержащий материал используют в виде катионообменного волоконного материала с обменной емкостью не менее 2,0 мг-экв./г, содержащий в качестве противоиона Ag⁺. Соотношение слоев 1,4:1:3:1:2,1:4:3. Начальная скорость фильтрации 150 мл/мин, ресурс 500 л.PRI me R 3. FP includes the same layers as in example 2, except that the silver-containing material is used in the form of a cation exchange fiber material with an exchange capacity of at least 2.0 mEq / g, containing as counterion Ag ⁺ . The ratio of the layers is 1.4: 1: 3: 1: 2.1: 4: 3. The initial filtration rate of 150 ml / min, a resource of 500 l.

Испытания по оценке органолептических свойств воды, прошедшей очистку показали, что при пропускании 500 л ФП обеспечивает удаление из воды запаха при исходной его величине до 3-4 баллов, мутность очищенной водопроводной воды снизилась на 80-100% при исходном содержании загрязнителя SiO₂ (0,3-1,2) мг/л, цветность воды снижалась в среднем на 55%
Таким образом, на основании результатов бактериологических, вирусологических, паразитологических, органолептических, физико-химических исследований, а также данных биотестирования можно сделать вывод, что предлагаемый ФП эффективно обеззараживает и доочищает водопроводную воду от неорганических и органических загрязнений при ресурсе работы 500 л.Tests to assess the organoleptic properties of the treated water showed that when passing 500 l of FP, the odor is removed from the water at its initial value to 3-4 points, the turbidity of the purified tap water decreased by 80-100% at the initial content of the contaminant SiO ₂ (0 , 3-1.2) mg / l, the color of water decreased on average by 55%
Thus, based on the results of bacteriological, virological, parasitological, organoleptic, physico-chemical studies, as well as biotesting data, we can conclude that the proposed AF effectively disinfects and purifies tap water from inorganic and organic contaminants with a working life of 500 liters.

Claims

1. FILTER CARTRIDGE, consisting of a housing with a flange, with carbon sorbent and bactericidal materials placed inside the housing between the perforated baffles, characterized in that the cartridge contains a fiber cation exchange material with an exchange capacity of at least 4.5 mmol / g, carbon sorbent material with a total a pore surface of at least 1100 m ² / g and a pore volume of at least 0.4 m ³ / g, while the cartridge along the water includes successive layers of fiber carbon sorbent material, fiber cation exchange material, iodine-containing strongly basic ion-exchange resin, fiber cation exchange material, fiber carbon sorbent material, carbon sorbent material and silver-containing sorbent material with a volume ratio of layers of 2.1 1 2.5 1 1.4 6 3 1.4 0.5 3 1 2 , 1 4 5.

2. The cartridge according to claim 1, characterized in that the carbon sorbent material is a granule with a size of 0.3-1.0 mm

3. The cartridge according to claim 1, characterized in that the carbon sorbent material is a fiber with a weight of at least 500 g / m ² .

4. The cartridge according to paragraphs. 1-3, characterized in that the iodine-containing strongly basic ion-exchange resin has a particle size distribution of 0.3-1.0 mm

5. The cartridge according to paragraphs. 1-4, characterized in that the silver-containing sorbent material is a carbon sorbent impregnated with silver with a total pore surface of at least 1100 m ² / g, micropore volume of at least 0.4 m ³ / g.

6. The cartridge according to paragraphs. 1-4, characterized in that the silver-containing material is a cation exchange granular or fiber material with an exchange capacity of at least 2.0 mmol / g, containing Ag ⁺ as the counterion.