RU205944U1 - Многослойный высокопористый ячеистый фильтр - Google Patents
Многослойный высокопористый ячеистый фильтр Download PDFInfo
- Publication number
- RU205944U1 RU205944U1 RU2021109551U RU2021109551U RU205944U1 RU 205944 U1 RU205944 U1 RU 205944U1 RU 2021109551 U RU2021109551 U RU 2021109551U RU 2021109551 U RU2021109551 U RU 2021109551U RU 205944 U1 RU205944 U1 RU 205944U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- filter
- porous insert
- diameter
- porous
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
-
- 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
- B01J20/281—Sorbents specially adapted for preparative, analytical or investigative chromatography
- B01J20/282—Porous sorbents
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области очистки газа от аэрозольных частиц и сточных вод от загрязняющих веществ и может быть использована в промышленности и хозяйственно-бытовой деятельности людей.Многослойный высокопористый ячеистый фильтр содержит цилиндрический корпус со вспомогательными патрубками, заполненный трехслойным фильтрующим материалом, отличающийся тем, что фильтрующий материал представляет собой пористую вставку из керамики, полиактида или карбона с переменным диаметром ячейки в слоях, при этом ячейки в первом слое имеют диаметр 4 мм, во втором слое - 5 мм, в третьем слое диаметр ячеек составляет 6 мм; каждый слой равен 2 см, общая длина пористой вставки составляет 6 см; длина вспомогательных патрубков составляет 4 см каждый, при этом входной патрубок расположен ближе к слою, содержащему наибольший размер ячеек пористой вставки. Корпус и патрубки выполнены из пенополиуретана.Техническим результатом является уменьшение общего сопротивления фильтра, при этом частицы больших размеров должны осаждаться в первом слое, а частицы меньших размеров - в последующих слоях; повышение коэффициента качества фильтра за счет снижения перепада давления при сохранении эффективности осаждения частиц.
Description
Настоящая полезная модель относится к области очистки газа от аэрозольных частиц и сточных вод от загрязняющих веществ, и может быть использована в промышленности и хозяйственно-бытовой деятельности людей.
Известен сорбционный фильтр для очистки сточных вод от загрязняющих веществ, включающий цилиндрический корпус с крышкой и вспомогательными патрубками, заполненный сорбентом, а также электроды, создающие разность потенциалов и расположенные в корпусе вертикально, причем электрод, имеющий положительный потенциал, имеет цилиндрическую форму, размещен в центральной части корпуса и выполнен из прессованного металлографита, а электрод, имеющий отрицательный потенциал, выполнен в виде вставленного в корпус цилиндра из тонколистовой высоколегированной коррозионностойкой стали, при этом сорбент выполнен в виде многослойной конструкции [Патент RU 169004, B01D 25/00, C02F 1/46, от 01.03.2017]. Многослойный сорбент включает 6 слоев загрузки: 1 слой - синтетический цеолит; 2 слой - бентонит, модифицированный углеродными нанотрубками и глицерином, термически обработанный при температуре 550°С при постепенном повышении температуры; 3 слой - органобентонит ТУ 952752-2000; 4 слой - бентонит, модифицированный углеродными нанотрубками и глицерином, термически обработанным при температуре 550°С; 5 слой - силикагель марки АСКГ; 6 слой - бентонит термически обработанный при температуре 800°С.
Известен адсорбционный фильтр для очистки сточных вод от загрязняющих веществ, преимущественно ароматических и алициклических аминов, ионов тяжелых металлов [Патент RU 182056, МПК C02F 1/46, B01D 35/06, от 01.08.2018]. Адсорбционный фильтр для очистки воды включает цилиндрический пластиковый корпус с пластиковой крышкой и вспомогательными патрубками, заполненный сорбентом, а также вертикально расположенные в корпусе электроды, создающие электрохимические источники тока, причем электрод, имеющий отрицательный потенциал, выполнен в виде стальных пластинок из высоколегированной коррозионностойкой стали, соединенных между собой стальными кольцами в единый цилиндр, вставленный в пластиковый корпус, а электрод, имеющий положительный потенциал, выполнен в виде цилиндра из прессованного металлографита. Сорбент представляет собой многослойную конструкцию, включающую 3 слоя загрузки: первый слой - силикагель марки АСКГ; второй слой - анионит марки АВ-17-8; третий слой - бентонит, модифицированный углеродными нанотрубками, термически обработанный при температуре 550°С.
Кроме того, известны сорбционно-фильтрующий многослойный материал и содержащий его фильтр, относящиеся к области волокнистых сорбционно-фильтрующих материалов, используемых для очистки от аэрозолей и радиоактивных форм йода [Патент RU 2487745, МПК B01D 39/00, B01J 20/28, G21F 9/02, В82В 3/00, от 20.07.2013]. Материал содержит последовательно следующие слои: слой, выполненный из высокопористого стекловолокнистого нетканого материала с диаметром волокон 5-10 мкм, слой волокнистого активированного углеродного материала, слой волокнистого углеродного материала, импрегнированного соединением амина и йодидом металла и слой из тонковолокнистой стеклобумаги или из нетканого волокнистого полиамидного материала с диаметром волокон 100-300 нм. Материал гофрируют и размещают в фильтре в виде двух модулей. Первый модуль содержит три слоя материала. Второй модуль содержит слой тонковолокнистого материала, выполненного из стеклобумаги или полиамида.
Недостатками перечисленных аналогов являются сложность конструкции фильтров и их неспособность улавливания частиц субмикронного размера.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является устройство для стерилизации, дезодорации и очистки воздуха от вирусов, бактерий, паров и аэрозолей органических и неорганических соединений, в том числе диоксинов, бензпиренов, фуранов, оксида углерода, аммиака и озона [Патент RU 2480244, МПК A61L 9/00, В82В 3/00, от 27.04.2013]. Устройство очистки воздуха включает механический фильтр, источник УФ-облучения, металлические электростатический и фотокаталитический фильтры, осадитель электростатического фильтра из диэлектрического материала, адсорбционно-каталитический фильтр, дополнительно содержит сорбционный фильтр, осадитель электростатического фильтра, электростатический и фотокаталитический фильтры собраны между собой в единый комбинированный многослойный элемент, каждый слой которого изготовлен из высокопористого материала с нанесенным на его поверхность фотокаталитическим наноструктурированным покрытием, при этом электростатический и фотокаталитический фильтры, между которыми размещен осадитель, выполнены из пенометалла, а источник УФ-облучения расположен непосредственно вблизи электростатического фильтра.
Недостатками данного изобретения являются вынужденная работа от электроэнергии, неспособность улавливания частиц субмикронного размера, сложность конструкции.
Задачей полезной модели является разработка многослойного высокопористого ячеистого фильтра, в котором устранены недостатки аналогов и прототипа.
Техническим результатом является уменьшение общего сопротивления фильтра, при этом частицы больших размеров должны осаждаться в первом слое, а частицы меньших размеров - в последующих слоях; повышение коэффициента качества фильтра за счет снижения перепада давления при сохранении эффективности осаждения частиц.
Технический результат достигается тем, что многослойный высокопористый ячеистый фильтр содержит цилиндрический корпус со вспомогательными патрубками, заполненный трехслойным фильтрующим материалом, согласно предлагаемой полезной модели, фильтрующий материал представляет собой пористую вставку из керамики, полиактида или карбона с переменным диаметром ячейки в слоях, при этом ячейки в первом слое имеют диаметр 4 мм, во втором слое - 5 мм, в третьем слое диаметр ячеек составляет 6 мм; каждый слой равен 2 см, общая длина пористой вставки составляет 6 см; длина вспомогательных патрубков составляет 4 см каждый, при этом входной патрубок расположен ближе к слою, содержащему наибольший размер ячеек пористой вставки. Корпус и патрубки выполнены из пенополиуретана.
На фиг. 1 (а, б) показан многослойный высокопористый ячеистый фильтр в разборном виде, распечатанный на 3D-принтере и использовавшийся для экспериментальных исследований. На фиг. 2 изображена геометрия пористой среды: а - модель пористой среды с разными диаметрами ячеек в слоях, б - центральная часть модели с различными размерами ячеек в слоях.
Предлагаемый многослойный высокопористый ячеистый фильтр работает следующим образом. Поток газа с аэрозольными частицами или сточные воды с загрязняющими веществами по патрубку поступают в цилиндрический корпус предлагаемого механического фильтра для очистки газов и воды. За счет правильной аэродинамики частицы оседают в порах расположенного внутри корпуса многослойного материала с переменным диаметром ячейки слоя: ячейки в первом слое имеют диаметр 4 мм, во втором слое 5 мм, в третьем слое диаметр ячеек составляет 6 мм. Такой размер ячеек каждого слоя обеспечивает высокую эффективность осаждения частиц. Каждый слой равен 2 см, общая длина пористой вставки составляет 6 см. Длина входного и выходного патрубка 4 см каждый. Входной патрубок расположен ближе к слою, содержащему наибольший размер ячеек пористой вставки.
Численные параметрические расчеты показали, что данные длины слоев и патрубков являются наиболее оптимальными. Корпус и патрубки выполнены из пенополиуретана. Пористая вставка может быть изготовлена из керамики, полиактида или карбона.
Многослойный высокопористый ячеистый фильтр с переменным диаметром ячейки в слоях при сохранении низкой пористости среды и высокой извилистости порового пространства обеспечивает наибольшую эффективность осаждения при малых диаметрах частиц, что можно объяснить особенностью гидродинамики потока воздуха при пониженном сопротивлении на первых двух слоях.
При данной фиксированной пористости среды (ε=0,6) фильтр с изменением ячеек в диаметре по слоям обеспечивает меньшее значение перепада давления. Низкий перепад давления приводит к росту коэффициента качества фильтра.
Значение пористости фильтрующего материала определялось по формуле [Heidig Т., Zeiser Т., Freund Н. Influence of resolution of rasterized geometries on porosity and specific surface area exemplified for model geometries of porous media // Transport in Porous Media. - 2017. - T. 120. - №. 1. - C. 207-225.]:
где V1 - объем пустотности кубика единичного размера, Vtot - общий объем кубика, h - размер взаимопроникновения ячеек, R - радиус сферы.
Достоинствами предлагаемой полезной модели являются отсутствие затрат на электроэнергию, легкая замена и очищение промыванием водой, возможность изготовления посредством печати на 3D-принтере, способность улавливания частиц субмикронного размера.
Таким образом, можно сделать вывод, что такой размер ячеек каждого слоя (ячейки в первом слое имеют диаметр dc=4 мм, во втором - dc=5 мм, в третьем - dc=6 мм) обеспечивает высокую эффективность осаждения при малых диаметрах частиц, уменьшает общее сопротивление фильтра. Многослойный высокопористый ячеистый фильтр с переменным диаметром ячейки в слоях обеспечивает повышенный коэффициент качества фильтра за счет снижения перепада давления при сохранении эффективности осаждения.
Claims (5)
1. Многослойный высокопористый ячеистый фильтр содержит цилиндрический корпус со вспомогательными патрубками, заполненный трехслойным фильтрующим материалом, отличающийся тем, что фильтрующий материал представляет собой пористую вставку с переменным диаметром ячейки в слоях, при этом ячейки в первом слое имеют диаметр 4 мм, во втором слое - 5 мм, в третьем слое диаметр ячеек составляет 6 мм; каждый слой равен 2 см, общая длина пористой вставки составляет 6 см; длина вспомогательных патрубков составляет 4 см каждый, при этом входной патрубок расположен ближе к слою, содержащему наибольший размер ячеек пористой вставки.
2. Многослойный высокопористый ячеистый фильтр по п. 1, отличающийся тем, что корпус и патрубки выполнены из пенополиуретана.
3. Многослойный высокопористый ячеистый фильтр по п. 1, отличающийся тем, что пористая вставка изготовлена из керамики.
4. Многослойный высокопористый ячеистый фильтр по п. 1, отличающийся тем, что пористая вставка изготовлена из полиактида.
5. Многослойный высокопористый ячеистый фильтр по п. 1, отличающийся тем, что пористая вставка изготовлена из карбона.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021109551U RU205944U1 (ru) | 2021-04-07 | 2021-04-07 | Многослойный высокопористый ячеистый фильтр |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021109551U RU205944U1 (ru) | 2021-04-07 | 2021-04-07 | Многослойный высокопористый ячеистый фильтр |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU205944U1 true RU205944U1 (ru) | 2021-08-12 |
Family
ID=77348793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021109551U RU205944U1 (ru) | 2021-04-07 | 2021-04-07 | Многослойный высокопористый ячеистый фильтр |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU205944U1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2224580C1 (ru) * | 2002-08-01 | 2004-02-27 | Республиканское унитарное предприятие Специальное конструкторско-технологическое бюро "Металлополимер" | Фильтрующий элемент для очистки и осушки газов |
| KR20090015060A (ko) * | 2006-04-20 | 2009-02-11 | 워터 세큐리티 코포레이션 | 유체 정제를 위한 조성물 및 방법 |
| RU2386468C2 (ru) * | 2005-10-07 | 2010-04-20 | Пюр Уотер Пьюрификейшн Продактс Инк. | Водные фильтры и способы, включающие в себя активированные углеродные частицы и поверхностные углеродные нановолокна |
| WO2017155848A1 (en) * | 2016-03-06 | 2017-09-14 | Waters Technologies Corporation | Porous materials with controlled porosity; process for the preparation thereof; and use thereof for chromatographic separations |
| RU2675874C2 (ru) * | 2014-06-20 | 2018-12-25 | ЭкссонМобил Рисерч энд Энджиниринг Компани | Разделение и хранение текучих сред с использованием itq-55 |
| KR20200074485A (ko) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | 대구한의대학교산학협력단 | 전해흡착여과를 이용한 고도 수처리장치 |
-
2021
- 2021-04-07 RU RU2021109551U patent/RU205944U1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2224580C1 (ru) * | 2002-08-01 | 2004-02-27 | Республиканское унитарное предприятие Специальное конструкторско-технологическое бюро "Металлополимер" | Фильтрующий элемент для очистки и осушки газов |
| RU2386468C2 (ru) * | 2005-10-07 | 2010-04-20 | Пюр Уотер Пьюрификейшн Продактс Инк. | Водные фильтры и способы, включающие в себя активированные углеродные частицы и поверхностные углеродные нановолокна |
| KR20090015060A (ko) * | 2006-04-20 | 2009-02-11 | 워터 세큐리티 코포레이션 | 유체 정제를 위한 조성물 및 방법 |
| RU2675874C2 (ru) * | 2014-06-20 | 2018-12-25 | ЭкссонМобил Рисерч энд Энджиниринг Компани | Разделение и хранение текучих сред с использованием itq-55 |
| WO2017155848A1 (en) * | 2016-03-06 | 2017-09-14 | Waters Technologies Corporation | Porous materials with controlled porosity; process for the preparation thereof; and use thereof for chromatographic separations |
| KR20200074485A (ko) * | 2018-12-17 | 2020-06-25 | 대구한의대학교산학협력단 | 전해흡착여과를 이용한 고도 수처리장치 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ye et al. | Efficient treatment of brine wastewater through a flow-through technology integrating desalination and photocatalysis | |
| RU60874U1 (ru) | Патронный фильтровальный элемент (варианты) | |
| CN202762288U (zh) | 多管并联式低温等离子体有害气体净化装置 | |
| US20150122735A1 (en) | Membrane for filtrating water | |
| KR101715811B1 (ko) | 이온 교환 멤브레인 | |
| RU169004U1 (ru) | Сорбционный фильтр | |
| KR19990044682A (ko) | 수성 액체로부터 철성분을 제거하는 방법 및 장치 | |
| US20210322909A1 (en) | Nanoporous metal foam gas and fluid filters | |
| CN104854022A (zh) | 气体净化过滤器单元 | |
| WO2018187633A2 (en) | Nanoporous metal foam gas filters | |
| CN104501307A (zh) | 一种拟态空气净化器 | |
| Xu et al. | Rational design of pore structures for carbon aerogels to significantly increase adsorption of tetracycline from water using batch and fixed-bed operation | |
| Kamath et al. | Nanocomposite-based high-performance adsorptive water filters: recent advances, limitations, nanotoxicity and environmental implications | |
| RU205944U1 (ru) | Многослойный высокопористый ячеистый фильтр | |
| CN1895751A (zh) | 一种中度化学污染空气光催化净化设备 | |
| US20210138436A1 (en) | Fluid processing in encapsulated porous structures | |
| Lee et al. | Current research trends and prospects on manufacturing and development of porous ceramic membranes | |
| CN203530064U (zh) | 设有纤维过滤帘的等离子体净水器 | |
| CN209967953U (zh) | 一种复合滤芯及挥发性有机物净化装置 | |
| RU2343954C2 (ru) | Фильтр для очистки жидкости (варианты) | |
| RU182056U1 (ru) | Адсорбционный фильтр для очистки воды | |
| US11014050B2 (en) | Ion exchange membrane and filter module using same | |
| CN217780891U (zh) | 工业废水预处理装置及复合滤芯 | |
| KR20190049680A (ko) | 이온교환 멤브레인 및 이를 이용한 필터 모듈 | |
| CN205730494U (zh) | 一种节能环保型纤维球过滤器 |