RU2356607C1 - Membrane-sorption filter and method of making it - Google Patents

Membrane-sorption filter and method of making it Download PDF

Info

Publication number
RU2356607C1
RU2356607C1 RU2007138481/15A RU2007138481A RU2356607C1 RU 2356607 C1 RU2356607 C1 RU 2356607C1 RU 2007138481/15 A RU2007138481/15 A RU 2007138481/15A RU 2007138481 A RU2007138481 A RU 2007138481A RU 2356607 C1 RU2356607 C1 RU 2356607C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
particles
frames
layer
layers
crystals
Prior art date
Application number
RU2007138481/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Алексеевич Викарчук (RU)
Анатолий Алексеевич Викарчук
Игорь Станиславович Ясников (RU)
Игорь Станиславович Ясников
Михаил Михаилович Криштал (RU)
Михаил Михаилович Криштал
Диана Аркадьевна Денисова (RU)
Диана Аркадьевна Денисова
Юрий Романович Колобов (RU)
Юрий Романович Колобов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет"
Priority to RU2007138481/15A priority Critical patent/RU2356607C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2356607C1 publication Critical patent/RU2356607C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: present invention relates to filter technology and can be used in medicine and chemical industry for fine purification of liquids. The membrane-sorption filter has three layers of filtering elements. The first layer is in form of a membrane with cells. The second and third layers are in form of frames, on the surface of which are put particles of a sorbing material. The unique feature of the filter is making the frames of the second and third layers from metal or non-metal, on the surface of which is deposited a metal coating in form of continuous or perforated plates or in form of a wire, the layer of which directed in space or arbitrarily placed. The sorbing material on the surface of the frames is in form of metallic micro- and nano-crystals and non-crystalline particles. Electric potential is applied on the frame of the third layer. If there are crystals or particles with cavities in the sorbing layer, the frames are subjected to electrochemical, chemical or thermal treatment until explosive destruction of these crystals and particles.
EFFECT: invention increases efficiency of purifying liquids and gases from mechanical and biological micro- and nano-particles.
2 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области фильтровальной техники и может быть, например, применено в медицине или в химической промышленности для тонкой очистки жидкостей.The present invention relates to the field of filtering technology and can be, for example, used in medicine or in the chemical industry for fine purification of liquids.

Известен фильтр, который содержит одну или несколько пластин с сетчато-ячеистым каркасом, выполненным из высокопористого химически стойкого вещества (Анциферов В.Н., Калабухова Л.А., Макаров A.M. и др. Фильтр для улавливания аэрозолей. - Заявка РФ №94012498/26 от 10.05.1994). Такая конструкция фильтра позволяет снизить содержание токсичных и агрессивных соединений в газах до уровня допустимых концентраций. Однако известный фильтр не эффективен при очистке жидкостей или газов, содержащих механические или биологические частицы микро- и наноразмеров, поскольку зазоры между нитями волокнистых материалов плохо задерживают такие частицы. Эти зазоры легко забиваются отфильтрованными частицами. Очистка волокнистых фильтрующих материалов затруднена, что удорожает использование фильтров.A known filter that contains one or more plates with a mesh-cellular frame made of highly porous chemically resistant substance (Antsiferov VN, Kalabukhova LA, Makarov AM, etc. Filter for trapping aerosols. - RF Application No. 94012498 / 26 from 05/10/1994). This design of the filter allows to reduce the content of toxic and aggressive compounds in gases to the level of permissible concentrations. However, the known filter is not effective in the purification of liquids or gases containing mechanical or biological particles of micro- and nanoscale, since the gaps between the filaments of fibrous materials poorly retain such particles. These gaps are easily clogged by filtered particles. Cleaning fibrous filter materials is difficult, which makes it more expensive to use filters.

Известен также мембранно-сорбционный элемент и способ его изготовления (Заликсон Б.М., Басин Б.Я., Вовенко Е.П., патент РФ №2239490, МКИ 7 B01D 69/06, 69/12, от 25.12. 2002), который принят за прототип. По прототипу мембранно-сорбционный элемент представляет собой фильтр, выполненный в виде трех слоев, герметично соединенных между собой по периметру, причем первый слой выполнен в виде микрофильтрационной мембраны, имеющей поры, размер которых меньше размера дисперсионных частиц очищаемой среды. Второй слой выполнен в виде сорбционной мембраны, имеющей плоский каркас, ячейки которого заполнены сорбирующим материалом. Третий слой выполнен в виде микрофильтрационной мембраны, имеющей поры, размер которых меньше размера частиц сорбирующего материала сорбционной мембраны.A membrane-sorption element and a method for its manufacture are also known (Zalikson B.M., Basin B.Ya., Vovenko EP, RF patent No. 2239490, MKI 7 B01D 69/06, 69/12, dated 25.12. 2002) , which is taken as a prototype. According to the prototype, the membrane-sorption element is a filter made in the form of three layers hermetically connected together around the perimeter, the first layer being made in the form of a microfiltration membrane having pores smaller than the size of the dispersion particles of the medium being cleaned. The second layer is made in the form of a sorption membrane having a flat frame, the cells of which are filled with sorbent material. The third layer is made in the form of a microfiltration membrane having pores whose size is smaller than the particle size of the sorbent material of the sorption membrane.

Фильтр с элементом по прототипу обеспечивает тонкую очистку жидкостей или газов. Однако он так же неэффективен при очистке жидкостей или газов, содержащих механические или биологические частицы микро- и наноразмеров.A filter with an element according to the prototype provides fine purification of liquids or gases. However, it is also ineffective in the purification of liquids or gases containing mechanical or biological particles of micro- and nano-sizes.

Техническим результатом предлагаемого фильтра и способа его изготовления является повышение эффективности очистки жидкостей и газов от механических и биологических микро- и наночастиц.The technical result of the proposed filter and the method of its manufacture is to increase the efficiency of cleaning liquids and gases from mechanical and biological micro- and nanoparticles.

Сущность изобретения заключается в том, что фильтр содержит три слоя фильтрующих элементов, герметично соединенных между собой по периметру. Первый слой выполнен в виде микрофильтрационной мембраны с ячейками, размеры которых меньше размеров механических частиц, диспергированных в фильтруемой среде. Второй и третий слои выполнены в виде каркасов, на поверхностях которых размещены частицы сорбирующего материала. В отличие от прототипа каркасы второго и третьего слоев изготовлены из металла или неметаллического материала, на поверхность которого нанесено покрытие из металла. Каркасы выполнены из сеток либо сплошных или перфорированных пластин или состоят из проволоки, слои которой ориентированы в пространстве либо расположены произвольно в виде путанки. В качестве сорбирующего материала на поверхности каркасов нанесены металлические микро- и нанокристаллы и некристаллические частицы, имеющие оси симметрии 5-го порядка, развитую внешнюю поверхность и (или) внутреннюю полость. На каркас третьего слоя подан электрический потенциал.The essence of the invention lies in the fact that the filter contains three layers of filter elements that are tightly interconnected around the perimeter. The first layer is made in the form of a microfiltration membrane with cells whose sizes are smaller than the sizes of mechanical particles dispersed in a filtered medium. The second and third layers are made in the form of frames, on the surfaces of which particles of sorbent material are placed. Unlike the prototype, the frames of the second and third layers are made of metal or non-metallic material, the surface of which is coated with metal. Frames are made of grids or solid or perforated plates or consist of wire, the layers of which are oriented in space or arranged arbitrarily in the form of a tangle. Metallic micro- and nanocrystals and non-crystalline particles having 5th order symmetry axes, a developed external surface and (or) internal cavity are deposited as sorbent material on the surface of the frames. An electric potential is applied to the frame of the third layer.

Способ изготовления предлагаемого фильтра, в отличие от способа изготовления фильтра по прототипу, заключается в том, что частицы сорбирующего слоя наносят на каркасы второго и третьего слоев электроосаждением из электролита. После электроосаждения и образования сорбирующего слоя каркасы с нанесенным на них сорбирующим слоем подвергают термообработке до образования на поверхностях кристаллов и частиц выступов и разветвлений. При наличии в сорбирующем слое кристаллов и частиц с внутренними закрытыми полостями каркасы подвергают электрохимической, химической или термической обработке до взрывообразного разрушения этих кристаллов и частиц.A method of manufacturing the proposed filter, in contrast to the method of manufacturing the filter according to the prototype, lies in the fact that particles of the sorbing layer are applied to the frames of the second and third layers by electrodeposition from an electrolyte. After electrodeposition and the formation of a sorbent layer, the frames with the sorbent layer deposited on them are subjected to heat treatment until they form protrusions and branches on the surfaces of crystals and particles. In the presence of crystals and particles with internal closed cavities in the sorbing layer, the frames are subjected to electrochemical, chemical or thermal treatment until explosive destruction of these crystals and particles.

Такая конструкция фильтра, изготовленного по предлагаемому способу, повышает эффективность фильтрования жидкостей или газов, содержащих механические или биологические микро- и наночастицы. Это обусловлено тем, что в результате термической обработки на поверхности кристаллов и частиц, имеющих оси симметрии 5-го порядка и развитую наружную поверхность, образуются выбросы в виде «усов», «игл» и т.п. При наличии в пентагональных кристаллах внутренних полостей в результате химической, электрохимической или термической обработки происходит взрывообразное разрушение поверхности этих кристаллов под действием внутренних напряжений. Все это повышает удельную площадь поверхности кристаллов и частиц, что повышает адсорбционную способность поглощающего слоя относительно отфильтровываемых частиц любого размера. Поскольку поглощающий слой выполнен из металла, облегчается его очистка от поглощенных им частиц. Эту очистку можно производить, например, термообработкой или промывкой химически активными относительно отфильтрованных частиц растворами. Благодаря тому, что на каркас третьего слоя подан электрический потенциал, в третьем слое может осуществляться очистка фильтруемой среды от содержащихся в ней ионов растворенных или диспергированных веществ.This design of the filter manufactured by the proposed method increases the efficiency of filtering liquids or gases containing mechanical or biological micro- and nanoparticles. This is due to the fact that as a result of heat treatment on the surface of crystals and particles having 5th order symmetry axes and a developed outer surface, emissions are formed in the form of "whiskers", "needles", etc. In the presence of internal cavities in pentagonal crystals as a result of chemical, electrochemical or thermal treatment, explosive destruction of the surface of these crystals occurs under the influence of internal stresses. All this increases the specific surface area of the crystals and particles, which increases the adsorption capacity of the absorbing layer relative to the filtered particles of any size. Since the absorbing layer is made of metal, its cleaning from particles absorbed by it is facilitated. This cleaning can be carried out, for example, by heat treatment or washing with chemically active solutions relative to the filtered particles. Due to the fact that an electric potential is applied to the frame of the third layer, in the third layer, the filtered medium can be purified from the ions of dissolved or dispersed substances contained in it.

Анализ совокупности признаков предлагаемого технического решения показывает, что предлагаемые устройство и способ его изготовления представляют собой группу изобретений, которые связаны единым изобретательским замыслом и признаки которых взаимозависимы. И способ, и устройство в данном случае не могут быть применены как отдельные изобретения. Поэтому требование единства изобретения следует считать выполненным.Analysis of the totality of the features of the proposed technical solution shows that the proposed device and method of its manufacture are a group of inventions that are connected by a single inventive concept and the features of which are interdependent. Both the method and the device in this case cannot be applied as separate inventions. Therefore, the requirement of unity of invention should be considered fulfilled.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан каркас второго или третьего слоя, выполненный в виде металлической сетки с ячейкой 40 мкм из проволоки ⌀20 мкм из нержавеющей стали Х18Н10Т с нанесенным на нее путем электроосаждения сорбирующим слоем микро- и нанокристаллов и некристаллических частиц меди, имеющих оси симметрии 5-го порядка (увеличение × 7000). На фиг.2 изображен фрагмент того же каркаса после химического травления и взрывообразного разрушения пентагональных кристаллов, имеющих оси симметрии 5-го порядка и внутреннюю полость (увеличение × 14000). На фиг.3 показан фрагмент каркаса в виде сплошной пластины с нанесенным на нее сорбирующим слоем, состоящим из микро- и наночастиц меди с осями 5-го порядка после термообработки и образования на их внешней поверхности выбросов в виде усов и игл.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a frame of the second or third layer, made in the form of a metal mesh with a cell of 40 μm from a wire ⌀20 μm of stainless steel X18H10T with a sorbing layer of micro- and nanocrystals and non-crystalline particles of copper deposited on it by electrodeposition having axis of symmetry of the 5th order (magnification × 7000). Figure 2 shows a fragment of the same frame after chemical etching and explosive destruction of pentagonal crystals having 5th order symmetry axes and an internal cavity (magnification × 14000). Figure 3 shows a fragment of the frame in the form of a continuous plate with a sorbent layer deposited on it, consisting of micro- and nanoparticles of copper with 5th-order axes after heat treatment and the formation of emissions on their outer surface in the form of whiskers and needles.

Предлагаемый фильтр содержит три слоя фильтрующих элементов, герметично соединенных между собой по периметру. Первый слой выполнен из любого известного материала в виде микрофильтрационной мембраны с ячейками, размеры которых меньше размеров механических частиц, диспергированных в фильтруемой среде. Второй и третий слои выполнены в виде каркасов 1 (см. фиг.1 и 2), на поверхностях которых размещены частицы 2 сорбирующего материала. Каркасы 1 второго и третьего слоев выполнены из металла или из неметаллического материала, на поверхность которого нанесено покрытие из металла. Каркасы 1 могут быть изготовлены сплошными (фиг.3), перфорированными или в виде сетки, как это показано на фиг.1 и 2, а также могут состоять из проволоки, волокна которой ориентированы в пространстве или расположены произвольно в виде путанки. В качестве сорбирующего материала на поверхность каркасов нанесены металлические микро- и нанокристаллы, имеющие оси симметрии 5-го порядка и некристаллические частицы с такой же симметрией, развитую внешнюю поверхность и (или) внутреннюю полость. На каркас третьего слоя подан электрический потенциал.The proposed filter contains three layers of filter elements, tightly interconnected around the perimeter. The first layer is made of any known material in the form of a microfiltration membrane with cells whose sizes are smaller than the sizes of mechanical particles dispersed in a filtered medium. The second and third layers are made in the form of frames 1 (see figures 1 and 2), on the surfaces of which particles 2 of sorbent material are placed. Frameworks 1 of the second and third layers are made of metal or non-metallic material, the surface of which is coated with metal. Frames 1 can be made solid (Fig. 3), perforated or in the form of a mesh, as shown in Figs. 1 and 2, and can also consist of a wire, the fibers of which are oriented in space or arranged arbitrarily in the form of a tangle. As sorbent material, metal micro- and nanocrystals having 5th order symmetry axes and non-crystalline particles with the same symmetry, developed outer surface and (or) internal cavity are deposited on the surface of the frames. An electric potential is applied to the frame of the third layer.

При изготовлении предлагаемого фильтра частицы 2 и 4 сорбирующего материала наносят на поверхность пластин каркасов 1 электроосаждением из электролита. После окончания электроосаждения каркасы 1 с нанесенным на них сорбирующим материалом 2 подвергают термической обработке до образования на поверхности кристаллов и частиц 4 выступов и разветвлений 5, например в виде «усов» и «игл». При наличии в сорбирующем материале кристаллов и частиц с внутренними полостями пластины подвергают электрохимической, химической либо термической обработке до взрывообразного разрушения внутренними напряжениями микро- и нанокристаллов и некристаллических частиц. Такое разрушение происходит потому, что внутренняя полость в кристаллах формируется в результате воздействия внутренних напряжений, обусловленных наличием дисклинаций, способствующих образованию кристаллов с осями 5-го порядка. При химической обработке слоя с такими кристаллами и частицами производят, например, травление поверхности кристаллов и частиц, составляющих поглощающий слой 2. Это уменьшает толщину стенки кристаллов и частиц от их наружной поверхности до поверхности полости, что уменьшает прочность этой стенки. При термической обработке нагрев поверхностей кристаллов и частиц, составляющих поглощающий слой 2, также приводит к уменьшению их прочности. В результате в обоих случаях под действием внутренних напряжений произойдет взрывообразное разрушение пентагональных кристаллов и частиц, составляющих поглощающий слой 2, что более чем вдвое увеличит площадь их поверхности и существенно повысит сорбционную способность слоя. Взорванные внутренними напряжениями кристаллы и частицы 3 (фиг 2) расслаиваются, образуя лепестки, что обеспечивает увеличение площади их поверхности и повышает эффективность фильтра.In the manufacture of the proposed filter, particles 2 and 4 of the sorbent material are applied to the surface of the plates of the frames 1 by electrodeposition from an electrolyte. After the electrodeposition is finished, the frames 1 with the sorbent material 2 deposited on them are subjected to heat treatment to form on the surface of the crystals and particles 4 protrusions and branches 5, for example, in the form of “whiskers” and “needles”. In the presence of crystals and particles with internal cavities in the sorbent material, the plates are subjected to electrochemical, chemical or thermal treatment until explosive destruction by internal stresses of micro- and nanocrystals and non-crystalline particles. Such destruction occurs because the internal cavity in the crystals is formed as a result of the action of internal stresses due to the presence of disclinations that contribute to the formation of crystals with 5th-order axes. In the chemical treatment of a layer with such crystals and particles, for example, the surface of the crystals and particles constituting the absorbing layer 2 is etched. This reduces the wall thickness of the crystals and particles from their outer surface to the surface of the cavity, which reduces the strength of this wall. During heat treatment, heating the surfaces of crystals and particles constituting the absorbent layer 2 also leads to a decrease in their strength. As a result, in both cases, under the action of internal stresses, explosive destruction of the pentagonal crystals and particles constituting the absorbing layer 2 will occur, which will more than double their surface area and significantly increase the sorption ability of the layer. The crystals and particles 3 blown up by internal stresses (Fig. 2) are stratified, forming petals, which provides an increase in their surface area and increases the filter efficiency.

Конструкция предлагаемого фильтра, изготовленная по предлагаемому способу, обеспечивает последовательную, вначале (в первом слое) грубую, а затем (во втором и третьем слое) все более тонкую очистку фильтруемой среды от диспергированных в ней механических и биологических частиц. В первом слое задерживаются относительно крупные частицы. Во втором и третьем слоях, благодаря наличию на их каркасах 1 металлических микро- и нанокристаллов и некристаллических частиц 2, 3 и 4, имеющих оси симметрии 5-го порядка и развитую внешнюю поверхность, резко увеличивается площадь поверхности, что повышает сорбционную способность этих слоев и эффективность очистки фильтруемой среды. Такие микро- и нанокристаллы и некристаллические частицы можно получать путем электроосаждения металла из электролита на каркас 1, выполненный из металла или из неметалла с металлическим покрытием. Последующая термическая обработка приводит к росту на поверхности сплошных микро- и нанокристаллов и частиц 4 выступов и игольчатых образований типа «усов» 5. При наличии в кристаллах 2 внутренних полостей их термическая, электрохимическая или химическая обработка вызывает взрывообразное разрушение кристаллов и частиц под действием внутренних напряжений.The design of the proposed filter, manufactured by the proposed method, provides a consistent, first (in the first layer) coarse, and then (in the second and third layer) more and more fine cleaning of the filtered medium from mechanical and biological particles dispersed in it. Relatively large particles are retained in the first layer. In the second and third layers, due to the presence on their skeletons 1 of metal micro- and nanocrystals and non-crystalline particles 2, 3 and 4, having 5th order symmetry axes and a developed external surface, the surface area increases sharply, which increases the sorption capacity of these layers and filtration efficiency of the filtered medium. Such micro- and nanocrystals and non-crystalline particles can be obtained by electrodeposition of a metal from an electrolyte onto a frame 1 made of metal or non-metal with a metal coating. Subsequent heat treatment leads to the growth on the surface of continuous micro- and nanocrystals and particles of 4 protrusions and needle-like formations of the "whisker" type 5. If there are 2 internal cavities in the crystals, their thermal, electrochemical or chemical treatment causes explosive destruction of crystals and particles under the influence of internal stresses .

Игольчатые образования и выступы 5 на поверхности кристаллов и частиц 4, а также разрушение кристаллов и частиц с внутренней полостью резко увеличивает суммарную поверхность второго и третьего сорбционных слоев на каркасах 1, что повышает эффективность тонкой очистки фильтруемой среды. Наличие электрического потенциала на каркасе третьего слоя также позволяет повысить эффективность фильтруемой среды, осуществляя в третьем слое еще более тонкую ее очистку от ионов веществ, растворенных или диспергированных в ней.Needle formations and protrusions 5 on the surface of crystals and particles 4, as well as the destruction of crystals and particles with an internal cavity, sharply increase the total surface of the second and third sorption layers on frames 1, which increases the efficiency of fine cleaning of the filtered medium. The presence of an electric potential on the skeleton of the third layer also makes it possible to increase the efficiency of the filtered medium by performing in the third layer its finer purification from ions of substances dissolved or dispersed in it.

Выбор вариантов выполнения каркасов 1 второго и третьего слоев зависит от особенностей фильтруемой среды и растворенных либо диспергированных в ней веществ, а также от требований к степени очистки. Сплошные или перфорированные пластины, из которых могут состоять каркасы 1, проще в изготовлении, однако могут понизить точность очистки. Сетки и ориентированная в пространстве либо расположенная произвольно проволока могут обеспечить более тонкую очистку фильтруемой среды, но такие каркасы труднее изготавливать и очищать.The choice of options for the implementation of frames 1 of the second and third layers depends on the characteristics of the filtered medium and the substances dissolved or dispersed in it, as well as on the requirements for the degree of purification. Solid or perforated plates, of which frames 1 can consist, are easier to manufacture, however, they can reduce the accuracy of cleaning. Grids and a space-oriented or arbitrarily located wire can provide finer cleaning of the filtered medium, but such frames are more difficult to manufacture and clean.

Предлагаемый фильтр и способ его изготовления могут быть осуществлены с помощью имеющихся в технике средств и материалов. Для изготовления каркасов 1 фильтра могут быть применены листы, сетки или проволока из известных электропроводных материалов, например из титановых сплавов, нержавеющих сталей. В случае необходимости эти же материалы могут быть нанесены на поверхность пластин из любых других материалов, например, с помощью гальванических, газотермических или иных известных способов. Поглощающий слой 2 из микро- и нанокристаллов и некристаллических частиц, имеющих оси симметрии 5-го порядка, может быть выполнен из известных металлов, например из серебра, меди или никеля, путем электроосаждения из электролита, для чего может быть использована известная в гальваностегии технология и оборудование. Для химической, электрохимической или термической обработки пластин 1 с поглощающим слоем 2 могут быть использованы водные растворы, например, щелочей либо кислот или известные термические печи.The proposed filter and method for its manufacture can be carried out using the means and materials available in the art. For the manufacture of filter frames 1, sheets, grids or wire from known electrically conductive materials, for example, from titanium alloys, stainless steels, can be used. If necessary, these same materials can be applied to the surface of the plates of any other materials, for example, using galvanic, thermal, or other known methods. The absorbing layer 2 of micro- and nanocrystals and non-crystalline particles having 5th order symmetry axes can be made of known metals, for example silver, copper or nickel, by electrodeposition from an electrolyte, for which technology known in electroplating can be used and equipment. For chemical, electrochemical or heat treatment of plates 1 with an absorbing layer 2 can be used aqueous solutions, for example, alkalis or acids or known thermal furnaces.

Способ изготовления фильтра проверяли экспериментально. На каркасы 1 размером 20×50 мм, вырезанные из сетки с шириной ячейки 40 мкм и с диаметром проволоки 20 мкм из нержавеющей стали Х18Н10Т, наносили электроосаждением поглощающий слой 2 меди. Применяли электролит, содержащий 250 г/литр CuSO4·5H2O и 90 г/литр H2SO4. Пластину 1 использовали в качестве катода. Анодом служил электрод из меди M1. Через электроды и электролит пропускали ток при перенапряжении на катоде 30 мВ. На поверхностях проволок сетки получали пентагональные микро- и нанокристаллы и пентагональные некристаллические частицы, составившие поглощающий слой 2 (фиг.1). После окончания электроосаждения пластины 1 подвергали химической обработке - травлению в растворе, содержащем 40 мл Н2О, 40 мл NH4OH и 10 мл H2O2 в течение 40 с. В результате травления большинство полученных пентагональных микро- и нанокристаллов и пентагональных некристаллических частиц, составивших поглощающий слой 2, взрывообразно разрушились с характерным расслоением и образованием лепестков (фиг.2). Это увеличило удельную поверхность частиц, составляющих поглощающий слой 2, более чем в два раза, что обеспечивает повышение эффективности предлагаемого фильтра. На сплошных пластинах из стали Х18Н10Т толщиной 0,1 мм на тех же режимах электроосаждением получали сплошные кристаллы и некристаллические частицы меди 4 (фиг.3), имеющие оси симметрии 5-го порядка. После термообработки при температуре 600°С с выдержкой 30 минут на поверхности этих кристаллов и частиц образовывались выступы и разветвления 5, что существенно увеличивало площадь поверхности сорбирующего слоя.The filter manufacturing method was verified experimentally. On frames 1 with a size of 20 × 50 mm, cut from a mesh with a cell width of 40 μm and with a wire diameter of 20 μm from stainless steel X18H10T, copper absorption layer 2 was applied by electrodeposition. An electrolyte containing 250 g / liter CuSO 4 · 5H 2 O and 90 g / liter H 2 SO 4 was used . Plate 1 was used as a cathode. An electrode made of copper M1 served as the anode. A current was passed through the electrodes and electrolyte at an overvoltage at the cathode of 30 mV. On the surface of the wire mesh received pentagonal micro- and nanocrystals and pentagonal non-crystalline particles that make up the absorbing layer 2 (figure 1). After the electrodeposition was completed, plates 1 were subjected to chemical treatment — etching in a solution containing 40 ml of H 2 O, 40 ml of NH 4 OH, and 10 ml of H 2 O 2 for 40 s. As a result of etching, the majority of the resulting pentagonal micro- and nanocrystals and pentagonal non-crystalline particles constituting the absorbing layer 2 were explosively destroyed with a characteristic stratification and formation of petals (Fig. 2). This increased the specific surface area of the particles constituting the absorption layer 2, more than doubled, which improves the efficiency of the proposed filter. Solid crystals and non-crystalline copper particles 4 (Fig. 3) having 5th order symmetry axes were obtained on solid plates of X18H10T steel with a thickness of 0.1 mm in the same modes by electrodeposition. After heat treatment at a temperature of 600 ° C for 30 minutes, protrusions and branches 5 formed on the surface of these crystals and particles, which significantly increased the surface area of the sorbing layer.

Таким образом, предлагаемый фильтр и способ его изготовления обеспечивают достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности работы фильтра путем увеличения свободной поверхности частиц сорбирующего материала. Предлагаемый фильтр и способ его изготовления могут быть осуществлены и использованы с помощью известных в технике средств и материалов. Следовательно, предлагаемый фильтр и способ его изготовления обладают промышленной применимостью.Thus, the proposed filter and method of its manufacture provide a technical result, which consists in increasing the efficiency of the filter by increasing the free surface of the particles of sorbent material. The proposed filter and method for its manufacture can be carried out and used using means and materials known in the art. Therefore, the proposed filter and method of its manufacture have industrial applicability.

Claims (3)

1. Мембранно-сорбционный фильтр, содержащий три слоя фильтрующих элементов, герметично соединенных между собой по периметру, первый слой выполнен в виде микрофильтрационной мембраны с ячейками, размеры которых меньше размеров механических частиц, диспергированных в фильтруемой среде, второй и третий слои выполнены в виде каркасов, на поверхностях которых размещены частицы сорбирующего материала, отличающийся тем, что каркасы второго и третьего слоев изготовлены из металла или неметаллического материала на поверхность которого нанесено покрытие из металла, причем каркасы выполнены из сеток, либо сплошных или перфорированных пластин, или состоят из проволоки, слои которой ориентированы в пространстве, либо расположены произвольно в виде путанки, а в качестве сорбирующего материала на поверхности каркасов нанесены металлические микро- и нанокристаллы и некристаллические частицы, имеющие оси симметрии 5-го порядка, развитую внешнюю поверхность и (или) внутреннюю полость, причем на каркас третьего слоя подан электрический потенциал.1. Membrane-sorption filter containing three layers of filter elements tightly connected together around the perimeter, the first layer is made in the form of a microfiltration membrane with cells smaller than the sizes of mechanical particles dispersed in the filtered medium, the second and third layers are made in the form of frames , on the surfaces of which there are particles of sorbent material, characterized in that the frames of the second and third layers are made of metal or non-metallic material on the surface of which is deposited o a coating of metal, and the frames are made of nets, either continuous or perforated plates, or consist of a wire, the layers of which are oriented in space, or are arranged arbitrarily in the form of a tangle, and metal micro- and nanocrystals are deposited on the surface of the frames as sorbing material non-crystalline particles having 5th order symmetry axes, a developed external surface and / or internal cavity, and an electric potential is applied to the third layer frame. 2. Способ изготовления фильтра по п.1, отличающийся тем, что частицы сорбирующего материала наносят на каркасы второго и третьего слоев электроосаждением из электролита, а после электроосаждения и образования сорбирующего слоя каркасы с нанесенным на них сорбирующим материалом подвергают термообработке до образования на поверхности кристаллов и частиц выступов и разветвлений.2. The method of manufacturing the filter according to claim 1, characterized in that the particles of the sorbent material are deposited on the frames of the second and third layers by electrodeposition from the electrolyte, and after electrodeposition and the formation of the sorbent layer, the frames with the sorbent material deposited on them are subjected to heat treatment until crystals form on the surface and particles of protrusions and branches. 3. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что при наличии в сорбирующем материале кристаллов и частиц с внутренними закрытыми полостями каркасы подвергают электрохимической или химической, либо термической обработке до взрывообразного разрушения этих микро- и нанокристаллов и частиц. 3. The method according to claim 2 or 3, characterized in that in the presence of crystals and particles with internal closed cavities in the sorbent material, the scaffolds are subjected to electrochemical, chemical, or heat treatment until explosive destruction of these micro- and nanocrystals and particles.
RU2007138481/15A 2007-10-16 2007-10-16 Membrane-sorption filter and method of making it RU2356607C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007138481/15A RU2356607C1 (en) 2007-10-16 2007-10-16 Membrane-sorption filter and method of making it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007138481/15A RU2356607C1 (en) 2007-10-16 2007-10-16 Membrane-sorption filter and method of making it

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2356607C1 true RU2356607C1 (en) 2009-05-27

Family

ID=41023292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007138481/15A RU2356607C1 (en) 2007-10-16 2007-10-16 Membrane-sorption filter and method of making it

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2356607C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2574629C1 (en) * 2014-07-23 2016-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Method for obtaining copper-containing material in form of metal substrate with copper microparticles applied on it
RU2636719C2 (en) * 2016-12-15 2017-11-27 Геннадий Леонидович Багич Method of manufacture of membrane filter, and also method of coating with subsequent sealing of surface layer of parts and device for their implementation
RU2680071C2 (en) * 2013-06-10 2019-02-14 Грин Энджиниринг С.Р.Л. Components of distillation apparatus, method for production and uses thereof

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2680071C2 (en) * 2013-06-10 2019-02-14 Грин Энджиниринг С.Р.Л. Components of distillation apparatus, method for production and uses thereof
RU2574629C1 (en) * 2014-07-23 2016-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тольяттинский государственный университет" Method for obtaining copper-containing material in form of metal substrate with copper microparticles applied on it
RU2636719C2 (en) * 2016-12-15 2017-11-27 Геннадий Леонидович Багич Method of manufacture of membrane filter, and also method of coating with subsequent sealing of surface layer of parts and device for their implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Luo et al. Superhydrophilic nickel nanoparticles with core–shell structure to decorate copper mesh for efficient oil/water separation
JP3791901B2 (en) Photocatalyst holder and method for producing the same
CA2272310C (en) Catalytically active permeable composite material, method for producing said composite material, and use of the same
CN100366316C (en) Filter media with enhanced microbiological interception capability
EP1704909A2 (en) Ceramic filter
JP6433916B2 (en) Air purifying filter and air purifier provided with the same
JPS6157215A (en) Fine screen and fine screen stacked magazine, production anduse thereof
KR102289676B1 (en) Capacitive Deionization Electrode Module, Manufacturing Method thereof and Deionization Equipment using the Same
RU2356607C1 (en) Membrane-sorption filter and method of making it
WO2018187633A2 (en) Nanoporous metal foam gas filters
JP2010158606A (en) Filter, method of manufacturing the same, and method of treating fluid
US20210322909A1 (en) Nanoporous metal foam gas and fluid filters
DE10147347A1 (en) Ceramic catalyst body
KR900011501A (en) How to clean the filter unit and filter
US20010037972A1 (en) Fluid separating device
CN108635950A (en) A kind of novel water quality filter core
CN109415674B (en) Cell filtering filter
DE19824666A1 (en) Separation of mixtures of substances using permeable material
KR20180009240A (en) Composite membranes consisted of patterned metallic supporters and metal oxide membranes fabricated by making a patterned layer on the surface of the metal and their fabrication method
JP2001038218A (en) Photocatalyst filter and production thereof
CN104147850A (en) Porous diatom ooze composite ceramic filter element
US5830340A (en) Method for making a composite filter
CN109070019B (en) Filtering and filtering device
CN108083517A (en) A kind of heavy metal wastewater thereby integrated purifying technique
KR102529173B1 (en) Graphene-coated cellulose paper electrode and manufacturing method for the same, and fine dust removal apparatus using cellulose paper electrode

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20091017

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20120527

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20130917