RU2398628C2 - Filtration medium for fluid and gas purification, method of its preparation and method of filtration - Google Patents

Filtration medium for fluid and gas purification, method of its preparation and method of filtration Download PDF

Info

Publication number
RU2398628C2
RU2398628C2 RU2008141552/15A RU2008141552A RU2398628C2 RU 2398628 C2 RU2398628 C2 RU 2398628C2 RU 2008141552/15 A RU2008141552/15 A RU 2008141552/15A RU 2008141552 A RU2008141552 A RU 2008141552A RU 2398628 C2 RU2398628 C2 RU 2398628C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
filter medium
particles
porosity
matrix
filter
Prior art date
Application number
RU2008141552/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008141552A (en
Inventor
Марат Израильевич Лернер (RU)
Марат Израильевич Лернер
Сергей Григорьевич Псахье (RU)
Сергей Григорьевич Псахье
Наталья Валентиновна Сваровская (RU)
Наталья Валентиновна Сваровская
Елена Алексеевна Глазкова (RU)
Елена Алексеевна Глазкова
Александр Сергеевич Ложкомоев (RU)
Александр Сергеевич Ложкомоев
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН
Федеральное агентство по науке и инновациям (Роснаука)
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 Учреждение Российской академии наук Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН, Федеральное агентство по науке и инновациям (Роснаука) filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН
Priority to RU2008141552/15A priority Critical patent/RU2398628C2/en
Publication of RU2008141552A publication Critical patent/RU2008141552A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2398628C2 publication Critical patent/RU2398628C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to sorption-filtration materials for purification of gases and fluids. Proposed material comprises porous base with superfine particles of aluminium oxide hydrate, said particles being distinguished for grain size of 0.2 to 5.0 mcm, specific surface of 100-500 m2/g and porosity of 30 to 95%. Note here that aforesaid base represents 3D permeable matrix with pore size of 1 to 25 mcm and porosity of 42 to 98%. Said matrix may be formed by fibers, granules or represent a one-piece block.
EFFECT: higher sorption properties, mechanical strength and longer life.
27 cl, 9 ex, 1 tbl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к фильтрующим средам с высокими адсорбирующими и фильтрующими свойствами и может быть использовано для очистки воздуха, газа, воды, водных растворов и других жидкостей от микробиологических загрязнений, включая бактерии и вирусы.The invention relates to filter media with high adsorbing and filtering properties and can be used to purify microbiological contaminants, including bacteria and viruses, from air, gas, water, aqueous solutions and other liquids.

Известен способ получения электропозитивного сорбента [US 6838005 Bl, 2005], включающий смешивание несферических частиц оксида алюминия либо источника алюминия, который затем реагирует с водным раствором с образованием несферических частиц оксида алюминия со вторым твердым компонентом - частицами волокнистого материала. Из полученной смеси по «бумажной» технологии формируется фильтровальный материал.A known method of producing an electropositive sorbent [US 6838005 Bl, 2005], comprising mixing non-spherical particles of aluminum oxide or an aluminum source, which then reacts with an aqueous solution to form non-spherical particles of aluminum oxide with a second solid component - particles of fibrous material. From the mixture obtained by "paper" technology, filter material is formed.

Известен сорбент из несферических частиц оксида алюминия и частиц волокнистого материала, содержащий компонент с отрицательным зарядом поверхности и модификатор, выбранный из ряда оксид или гидроксид магния, кремния или их смеси [RU 2242276, С1]. Способ получения сорбента заключается в смешивании несферических частиц оксида алюминия с частицами волокнистого материала. Перед смешиванием к волокнистому материалу добавляют компонент с отрицательным зарядом поверхности, после смешивания всех трех компонентов к смеси добавляют модификатор. Кроме того, в процессе смешивания первых трех компонентов проводят активацию смеси электрическим током или ультразвуком. Затем из полученной смеси формируют фильтровальный материал по «бумажной» технологии.Known sorbent from non-spherical particles of aluminum oxide and particles of fibrous material, containing a component with a negative surface charge and a modifier selected from the series oxide or hydroxide of magnesium, silicon or a mixture thereof [RU 2242276, C1]. A method of producing a sorbent is to mix nonspherical alumina particles with particles of fibrous material. Before mixing, a component with a negative surface charge is added to the fibrous material; after mixing all three components, a modifier is added to the mixture. In addition, in the process of mixing the first three components, the mixture is activated by electric current or ultrasound. Then the filter material is formed from the resulting mixture according to the "paper" technology.

Основным недостатком сорбентов [US 6838005 B1 и RU 2242276, С1] является их формирование из смеси частиц, что предполагает использование второго твердого компонента или частиц волокнистого материала в виде суспензии отдельных мелких частиц. Это ограничивает область материалов, которые можно использовать в качестве второго твердого компонента. Так, при использовании волокон из полимерных материалов диаметром менее 2 мкм чрезвычайно сложно получить механически прочный фильтрующий материал по «бумажной» технологии. Сложно при смешивании двух и более компонентов [US 200810026041 А1] сформировать фильтрующий материал с требуемым размером пор.The main disadvantage of the sorbents [US 6838005 B1 and RU 2242276, C1] is their formation from a mixture of particles, which involves the use of a second solid component or particles of fibrous material in the form of a suspension of individual fine particles. This limits the range of materials that can be used as a second solid component. So, when using fibers from polymeric materials with a diameter of less than 2 microns, it is extremely difficult to obtain a mechanically strong filter material according to the "paper" technology. It is difficult when mixing two or more components [US 200810026041 A1] to form a filter material with the required pore size.

Известен способ получения сорбционно-фильтрующего материала на основе фильтров Петрянова [RU 2114681 С1, 1998] посредством продувания воздуха с распыленным в нем тонкоизмельченным сорбентом через волокнистый материал: угольный сорбент с размером частиц меньше 40 мкм напыляют на волокнистый материал ФПП-70 (фильтр Петрянова).A known method of producing a sorption-filtering material based on Petryanov’s filters [RU 2114681 C1, 1998] by blowing air with a finely ground sorbent sprayed into it through a fibrous material: a carbon sorbent with a particle size of less than 40 microns is sprayed onto an FPP-70 fibrous material (Petryanov’s filter) .

Добавление в фильтрующий материал известного сорбента - активированного угля, придает фильтрующему материалу способность к поглощению летучих органических соединений, запахов, однако не решает проблемы удаления сверхмалых частиц - вирусов и некоторых бактерий, и устойчивой работы фильтрующего материала во влажной среде.The addition of a well-known sorbent, activated carbon, to the filter material gives the filter material the ability to absorb volatile organic compounds, odors, but it does not solve the problem of removing ultra-small particles - viruses and some bacteria, and the stable operation of the filter material in a humid environment.

Известен способ для изготовления фильтрующих материалов, включающий формирование пористой подложки и последующее заполнение объема пор подложки тонкодисперсным наполнителем, например ультрадисперсным порошком, описанный в патенте [RU 2055694 C1, 1996], фильтрующий материал предназначен для тонкой очистки газа и жидкости от дисперсных микрозагрязнений.A known method for the manufacture of filter materials, including the formation of a porous substrate and subsequent filling of the pore volume of the substrate with a finely divided filler, for example an ultrafine powder, described in the patent [RU 2055694 C1, 1996], the filter material is intended for fine purification of gas and liquid from dispersed micro-pollution.

Пористая подложка формируется из порошка никеля и поры заполняют путем вакуумной протяжки спиртовой суспензии порошка никеля, имеющего размеры 0,12 мкм, и в дальнейшем осуществляют припекание с образованием тонкопористого слоя, пригодного для тонкой очистки газов и жидкостей от дисперсных микрозагрязнений.The porous substrate is formed from nickel powder and the pores are filled by vacuum drawing an alcohol suspension of nickel powder having a size of 0.12 μm, and then baking is carried out with the formation of a fine-porous layer suitable for fine purification of gases and liquids from dispersed micro-pollution.

УДП никеля не обладает сорбционными свойствами по отношению к микроорганизмам и растворимым примесям и пригоден только для механической фильтрации.UDP nickel does not have sorption properties in relation to microorganisms and soluble impurities and is suitable only for mechanical filtration.

Известен [RU 2150435 C1, 2000] бактериологический подавитель для воды, содержащий минеральный носитель, выполненный из пористой керамики с нанесенным на него слоем серебра, при этом носитель выполнен в поперечном сечении в форме шестигранного, или прямоугольного, или квадратного блока керамических сот или блока пористой керамики цилиндрической формы. Подавитель может быть выполнен из пористой керамики цилиндрической формы. Он представляет собой пространственно-ячеистый каркас, полученный дублированием открыто ячеистого пенополиуретана (поролона), на поверхность которого нанесен слой серебра (используется пропитка водным раствором нитрата серебра с последующей термообработкой). Блоки ячеистой структуры получают методом дублирования структуры открытого ячеистого пенополиуретана с последующей термообработкой до спекания материалов.Known [RU 2150435 C1, 2000] is a bacteriological water suppressor containing a mineral carrier made of porous ceramic coated with a layer of silver, the carrier being made in cross section in the form of a hexagonal, or rectangular, or square block of ceramic honeycombs or a block of porous ceramics of cylindrical shape. The suppressor can be made of porous ceramic cylindrical shape. It is a spatial-cellular framework obtained by duplication of open-cellular polyurethane foam (foam rubber), on the surface of which a silver layer is applied (impregnation with an aqueous solution of silver nitrate is used, followed by heat treatment). The cellular structure blocks are obtained by duplicating the structure of an open cellular polyurethane foam, followed by heat treatment before sintering the materials.

Данный материал также не обладает сорбционными свойствами, а только бактериостатическими, и воздействие серебра возможно только при непосредственном контакте осевших на пористый носитель микроорганизмов, что носит случайный характер.This material also does not have sorption properties, but only bacteriostatic, and the effect of silver is possible only with direct contact of microorganisms deposited on a porous carrier, which is random in nature.

В качестве прототипа выбран RU 2018559 (13) C1, в котором описан воздухопроницаемый барьерный материал, выполненный из пористой подложки, содержащей в порах частицы модифицирующего агента, отличающийся тем, что частицы модифицирующего агента селективно размещены в порах большего размера, являющихся транспортными порами, причем модифицирующий агент состоит из частиц со средним размером, меньшим 1/3 максимального размера пор подложки.As a prototype, RU 2018559 (13) C1 was selected, which describes an air-permeable barrier material made of a porous substrate containing particles of a modifying agent in the pores, characterized in that the particles of the modifying agent are selectively placed in larger pores, which are transport pores, and modifying the agent consists of particles with an average size less than 1/3 of the maximum pore size of the substrate.

Способ изготовления этого материала включает поддержание заданного перепада давления на подложку, создание посредством этого перепада давления потока воздуха через подложку и обработку пористой подложки со стороны с более высоким давлением суспензией, или дисперсией, или аэрозолем модифицирующего агента. Для удержания частиц модифицирующего агента в пористой подложке используют адгезивное вещество. Практическое использование материала: выступать в качестве преграды или барьера для прохождения присутствующих в воздухе микроорганизмов или мельчайших частиц дисперсии.A method of manufacturing this material includes maintaining a predetermined pressure drop across the substrate, thereby creating a pressure drop of air flow through the substrate, and treating the porous substrate from the higher pressure side with a suspension, or dispersion, or aerosol of a modifying agent. An adhesive substance is used to hold the particles of the modifying agent in the porous substrate. Practical use of the material: act as a barrier or barrier to the passage of microorganisms present in the air or the smallest particles of dispersion.

Данный материал выступает в качестве преграды для частиц и не является специфическим сорбентом микроорганизмов. К тому же предпочтительный способ изготовления барьерного материала предусматривает обработку только одной стороны пористого материала, на которой необходимо усилить барьерные свойства, модифицирующим поры агентом, т.е. не обеспечивается глубинная среда для фильтрации.This material acts as a barrier to particles and is not a specific sorbent of microorganisms. In addition, a preferred method of manufacturing a barrier material involves processing only one side of the porous material, on which it is necessary to strengthen the barrier properties, with a pore modifying agent, i.e. no deep filtration medium is provided.

В основу изобретения поставлена задача создания новой фильтрующей среды для очистки жидкости и газа, обладающей высокими сорбционными свойствами, высокой эффективностью удержания субмикронных электроотрицательных частиц, микроорганизмов, субмикронных неполярных частиц и в тоже время обладающей повышенной механической прочностью, высокой производительностью и увеличенным сроком службы.The basis of the invention is the task of creating a new filtering medium for cleaning liquid and gas, which has high sorption properties, high retention efficiency of submicron electronegative particles, microorganisms, submicron nonpolar particles and at the same time has increased mechanical strength, high performance and extended service life.

Поставленная задача достигается тем, что фильтрующая среда для очистки жидкости или газа содержит пористую основу с размещенными в порах основы высокодисперсными частицами гидрата окиси алюминия.The problem is achieved in that the filtering medium for purifying a liquid or gas contains a porous base with highly dispersed particles of aluminum oxide hydrate placed in the pores of the base.

Новым является то, что в качестве основы она содержит трехмерную проницаемую матрицу, имеющую размер пор 1-25 мкм и пористость 42-98%, образованную волокнами, гранулами или представленную монолитным блоком, при этом частицы гидрата окиси алюминия имеют размер 0,2-5,0 мкм, удельную поверхность 100-500 м2/г и пористость 30-95%.What is new is that as a base it contains a three-dimensional permeable matrix having a pore size of 1-25 μm and a porosity of 42-98%, formed by fibers, granules or represented by a monolithic block, while the particles of aluminum oxide hydrate have a size of 0.2-5 , 0 μm, specific surface area 100-500 m 2 / g and porosity 30-95%.

Предпочтительно, что трехмерная проницаемая матрица имеет размер пор 1-10 мкм и пористость 80-97%.Preferably, the three-dimensional permeable matrix has a pore size of 1-10 μm and a porosity of 80-97%.

Кроме того, трехмерная проницаемая матрица образована волокнами, имеющими диаметр 5-150 мкм из термопластичного полимерного материла, такого как полиолефины, например полиэтилен или полипропилен.In addition, the three-dimensional permeable matrix is formed by fibers having a diameter of 5-150 μm from a thermoplastic polymer material, such as polyolefins, for example polyethylene or polypropylene.

Кроме того, пористая основа может быть образована, по меньшей мере, двумя слоями трехмерной пористой матрицы, уложенными друг на друга, либо, по меньшей мере, одного гладкого или гофрированного слоя, смотанного в виде рулона.In addition, the porous base can be formed by at least two layers of a three-dimensional porous matrix, stacked on top of each other, or at least one smooth or corrugated layer wound in the form of a roll.

При этом трехмерная проницаемая матрица представляет собой нетканый листовой материал, образованный волокнами, имеющими диаметр 0,5-10 мкм, предпочтительно 1,0-3,0 мкм, и изготовлена, например, методом аэродинамического холстоформования, мелтблаун-технологии, айрлэйд-технологии, электроформования, спанбонд.Moreover, the three-dimensional permeable matrix is a non-woven sheet material formed by fibers having a diameter of 0.5-10 microns, preferably 1.0-3.0 microns, and is made, for example, by the method of aerodynamic canvas forming, meltblown technology, airlaid technology, electroforming, spanbond.

Трехмерная проницаемая матрица может быть также образована минеральными или углеродными волокнами, имеющими диаметр 1-20 мкм.The three-dimensional permeable matrix can also be formed by mineral or carbon fibers having a diameter of 1-20 microns.

При этом минеральные волокна представляют собой стекловолокно, базальтовое волокно или кварцевое волокно.In this case, the mineral fibers are fiberglass, basalt fiber or quartz fiber.

Трехмерная проницаемая матрица может быть образована гранулами из термопластичного полимерного материала или углеродного материала.A three-dimensional permeable matrix can be formed by granules of a thermoplastic polymer material or carbon material.

При этом трехмерная проницаемая матрица из углеродного материала представляет собой карбон-блок.In this case, the three-dimensional permeable matrix of carbon material is a carbon block.

Кроме того, трехмерная проницаемая матрица, представляющая собой монолитный блок, выполнена, например, из керамического материала.In addition, a three-dimensional permeable matrix, which is a monolithic block, is made, for example, of a ceramic material.

Кроме того, частицы гидрата окиси алюминия представляют собой отдельные частицы, образованные нановолокнами гидрата окиси алюминия или сгруппированные в агломераты.In addition, the alumina hydrate particles are individual particles formed by nanofibres of alumina hydrate or grouped into agglomerates.

Нановолокна, из которых образованы высокодисперсные частицы гидрата окиси алюминия, имеют диаметр 5,0-8,0 нм и длину 100-200 нм.Nanofibers, from which finely dispersed particles of aluminum oxide hydrate are formed, have a diameter of 5.0-8.0 nm and a length of 100-200 nm.

Предпочтительно, что количество частиц гидрата окиси алюминия, размещенных в порах основы, составляет не менее 10 мас.%Preferably, the amount of alumina hydrate particles placed in the pores of the base is at least 10 wt.%

Дополнительно фильтрующая среда может содержать антимикробные вещества, например серебро.Additionally, the filter medium may contain antimicrobial agents, for example silver.

Способ фильтрования жидкости или газа включает обеспечение их контакта с фильтрующей средой, содержащей в качестве основы трехмерную проницаемую матрицу, имеющую размер пор 1-25 мкм и пористость 42-98%, образованную волокнами, гранулами или представленную монолитным блоком, при этом частицы гидрата окиси алюминия имеют размер 0,2-5,0 мкм, удельную поверхность 100-500 м2/г и пористость 30-95% и представляют собой отдельные частицы, образованные нановолокнами гидрата окиси алюминия или сгруппированные в агломераты.A method for filtering a liquid or gas involves contacting them with a filter medium containing as the basis a three-dimensional permeable matrix having a pore size of 1-25 μm and a porosity of 42-98%, formed by fibers, granules or represented by a monolithic block, while particles of aluminum oxide hydrate they have a size of 0.2-5.0 μm, a specific surface of 100-500 m 2 / g and a porosity of 30-95% and are individual particles formed by nanofibres of alumina hydrate or grouped into agglomerates.

Кроме того, фильтрующая среда находится в составе фильтра.In addition, the filter medium is included in the filter.

Кроме того, фильтр стерилизует воду.In addition, the filter sterilizes water.

Кроме того, фильтрующая среда удерживает электроотрицательные частицы, например бактерии, вирусы, коллоидные частицы, пирогены, нуклеиновые кислоты, протеины, энзимы и др.In addition, the filter medium retains electronegative particles, such as bacteria, viruses, colloidal particles, pyrogens, nucleic acids, proteins, enzymes, etc.

Кроме того, фильтрующая среда удерживает неполярные частицы и химические загрязнения, например частицы нерастворимых оксидов и гидроксидов, нефтепродукты, фенолы, галогены, ионы тяжелых металлов.In addition, the filter medium retains non-polar particles and chemical contaminants, such as particles of insoluble oxides and hydroxides, petroleum products, phenols, halogens, heavy metal ions.

Кроме того, фильтрующую среду применяют для комплексной очистки воды.In addition, the filter medium is used for complex water treatment.

Кроме того, указанная текучая среда представляет собой воду, водный раствор, биологическую жидкость.In addition, the specified fluid is a water, an aqueous solution, a biological fluid.

Кроме того, фильтрующую среду применяют для стерилизации воздуха.In addition, the filter medium is used to sterilize air.

Кроме того, фильтрующую среду применяют в комнатных системах фильтрации воздуха.In addition, the filter medium is used in indoor air filtration systems.

Кроме того, фильтрующую среду применяют в производственных помещениях.In addition, the filter medium is used in industrial premises.

Кроме того, фильтрующую среду применяют в операционных.In addition, the filter medium is used in operating rooms.

Кроме того, фильтрующую среду применяют в жилых помещениях.In addition, the filter medium is used in residential premises.

Кроме того, фильтрующую среду применяют в автомобильных фильтрах.In addition, the filter medium is used in automobile filters.

В целом, данное изобретение направлено на создание фильтрующей среды в виде фильтрующего материала или фильтрующего элемента для жидкостей или воздуха, содержащей устойчивую по форме пористую проницаемую матрицу и частицы, образованные нановолокнами оксида алюминия, которые размещены на внутренней поверхности пор основы и предназначены для адсорбции электроотрицательно заряженных ультратонких и наноразмерных частиц.In General, this invention is directed to the creation of a filter medium in the form of a filter material or a filter element for liquids or air, containing a stable porous permeable matrix and particles formed by alumina nanofibers, which are located on the inner surface of the pores of the base and are designed to adsorb electronegatively charged ultrafine and nanoscale particles.

Высокая механическая прочность и проницаемость фильтрующей среды обеспечиваются выбором матрицы - носителя дисперсных частиц. Размер пор и пористость матрицы определяются как требованиями условий применения, так и размерами частиц гидрата окиси алюминия, формируемых в порах.High mechanical strength and permeability of the filtering medium are provided by the choice of a matrix - carrier of dispersed particles. The pore size and porosity of the matrix are determined both by the requirements of the application conditions and by the particle size of the alumina hydrate formed in the pores.

Способ получения фильтрующей среды позволяет использовать либо уже имеющиеся промышленно выпускаемые проницаемые матрицы, например, из полипропиленовых волокон с градиентом пористости по толщине, либо специально изготовленные в зависимости от назначения, например фильтровальный элемент, сформированный прессованием с последующим спеканием гранул сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), имеющий различную пористость и размер пор в зависимости от гранулометрического состава, условий прессования и температуры спекания.The method of obtaining a filter medium allows you to use either existing industrially produced permeable matrices, for example, of polypropylene fibers with a porosity gradient in thickness, or specially made depending on the purpose, for example, a filter element formed by pressing and then sintering granules of ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) having different porosity and pore size depending on the particle size distribution, pressing conditions and sintering temperature.

Предлагаемая в изобретении фильтрующая среда как за счет выбора основы (матрицы), так и за счет приемов способа - пропитывание всего объема матрицы и формирование в порах матрицы электроположительно заряженных высокодисперсных частиц гидрата окиси алюминия, обеспечивает как глубинную фильтрацию, так и эффективную сорбцию загрязнителей в воздухе и в воде.The filter medium proposed in the invention, both due to the choice of a base (matrix) and the method’s methods — impregnation of the entire matrix volume and formation of electropositively charged fine particles of aluminum oxide hydrate in the matrix pores, provides both depth filtering and efficient sorption of pollutants in the air and in water.

Эффективная сорбция достигается высокопористыми электроположительными частицами с высокой удельной поверхностью, образованными нановолокнами гидрата окиси алюминия, сформированными в порах матрицы.Effective sorption is achieved by highly porous electropositive particles with a high specific surface formed by nanofibres of aluminum oxide hydrate formed in the pores of the matrix.

Частицы загрязнителей, крупнее размера пор фильтрующей среды, удерживаются, в основном, механическим улавливанием.Particles of pollutants, larger than the pore size of the filtering medium, are retained mainly by mechanical capture.

Под частицами загрязнителей в настоящем изобретении понимаются патогенные микроорганизмы, такие как бактерии, вирусы, а также органические и неорганические вещества.Under the particles of pollutants in the present invention refers to pathogenic microorganisms, such as bacteria, viruses, as well as organic and inorganic substances.

Для получения глубинной фильтрующей среды на основе трехмерных проницаемых матриц, имеющих значительные размеры, осуществляют принудительное пропитывание суспензией. Принудительное пропитывание необходимо для заполнения порового пространства матрицы по всей глубине (объему) частицами материала на основе алюминия. Скорости пропитывания зависят от характеристик основы и концентрации суспензии. При использовании 1% суспензии предложенными значениями пористости матрицы и используемыми существующими стандартами размеров фильтрующих элементов пропитывание может осуществляться со скоростью 0,5-5 л/мин.To obtain a deep filter medium based on three-dimensional permeable matrices having significant dimensions, forced suspension is impregnated. Forced impregnation is necessary to fill the pore space of the matrix along the entire depth (volume) with particles of aluminum-based material. Impregnation rates depend on the characteristics of the substrate and the concentration of the suspension. When using 1% suspension, the proposed values of the matrix porosity and the existing standards for the size of the filtering elements can be impregnated at a rate of 0.5-5 l / min

Пропитывание водной или водно-спиртовой суспензией зависит от гидрофильности или гидрофобности выбранной основы (матрицы). В случае гидрофильной, например листового материала из волокон ацетата целлюлозы, гидрофилизированного полисульфона или керамической матрицы, пропитывание осуществляют водной суспензией, а для увеличения смачиваемости углеродных материалов (карбон-блок или углеродное волокно) и таких гидрофобных материалов как, например, полипропиленовое и полиэтиленовое волокна, пропитывание осуществляют водно-спиртовой суспензией.Impregnation with an aqueous or aqueous-alcoholic suspension depends on the hydrophilicity or hydrophobicity of the selected base (matrix). In the case of hydrophilic, for example, sheet material made from cellulose acetate fibers, hydrophilized polysulfone or a ceramic matrix, the impregnation is carried out with an aqueous suspension, and to increase the wettability of carbon materials (carbon block or carbon fiber) and such hydrophobic materials as, for example, polypropylene and polyethylene fibers, impregnation is carried out with a water-alcohol suspension.

В процессе пропитывания частицы заполняют поры матриц, образованных волокнами или гранулированными материалами, а в случае использования монолитных блоков - на стенках пор и в поровом пространстве этих блоков. В качестве частиц сорбента для модифицирования вышеприведенных матриц предлагается использовать гидрат окиси алюминия, получаемый гидролизом порошков алюминия или алюмонитридной композиции (A1/A1N) с размером частиц от 50 нм до 1 мкм. Нанопорошки алюминия, полученные газофазным или механо-химическим методом, могут использоваться в качестве исходного материала на основе алюминия. Но наиболее предпочтительными являются нанопорошки алюминия, полученные методом электрического взрыва проволоки. Эти порошки обладают высокой химической активностью, в результате чего они легко реагируют с водой при температурах 40-60°С. Продуктом гидролиза является гидрат окиси алюминия с удельной поверхностью 100-500 м2/г и высокими сорбционными свойствами. Предпочтительно использование порошка состава алюминий-нитрид алюминия с процентным соотношением A1/A1N 60%:40% и с удельной поверхностью не менее 8 м2/г.In the process of impregnation, the particles fill the pores of the matrices formed by fibers or granular materials, and in the case of using monolithic blocks, on the pore walls and in the pore space of these blocks. It is proposed to use aluminum oxide hydrate obtained by hydrolysis of aluminum powders or aluminitride composition (A1 / A1N) with a particle size of 50 nm to 1 μm as particles of a sorbent for modifying the above matrices. Aluminum nanopowders obtained by gas-phase or mechanochemical methods can be used as starting materials based on aluminum. But the most preferred are aluminum nanopowders obtained by the method of electric wire explosion. These powders have high chemical activity, as a result of which they easily react with water at temperatures of 40-60 ° C. The hydrolysis product is alumina hydrate with a specific surface area of 100-500 m 2 / g and high sorption properties. It is preferable to use a powder of the composition aluminum aluminum nitride with a percentage ratio of A1 / A1N 60%: 40% and with a specific surface area of at least 8 m 2 / g.

Гидролиз может быть проведен как в воздушной среде, так и в воде. В воздушной среде гидролиз проводят при влажности не менее 70%, предпочтительно 90-100%.Hydrolysis can be carried out both in air and in water. In air, hydrolysis is carried out at a moisture content of at least 70%, preferably 90-100%.

При гидролизе адсорбированные алюминиевые частицы превращаются в более крупные пористые частицы размером от 200 нм до 5 мкм, состоящие из различных оксидных и гидроксидных фаз алюминия (в настоящем изобретении под гидратом окиси алюминия мы понимаем именно такую совокупность фаз), которые удерживаются в межволоконном (поровом) пространстве волокнистых материалов и в порах монолитных матриц (керамические и карбон-блоки). При этом происходит увеличение удельной поверхности фильтрующей среды и создается дополнительная пористость, участвующая в процессе сорбции частиц загрязнителей.During hydrolysis, the adsorbed aluminum particles turn into larger porous particles from 200 nm to 5 μm in size, consisting of various oxide and hydroxide phases of aluminum (in the present invention, by aluminum oxide hydrate we mean just such a set of phases) that are held in interfiber (pore) the space of fibrous materials and in the pores of monolithic matrices (ceramic and carbon blocks). In this case, the specific surface area of the filter medium increases and additional porosity is created, which takes part in the sorption of pollutant particles.

Продукты гидролиза в узких порах представлены нановолокнами и небольшими агломератами нановолокон размером до 1 мкм. В широких порах образуются агломераты нановолокон размером до 5 мкм. При использовании матриц, у которых размер пор уменьшается от внешней стороны к внутренней, образуется градиент распределения частиц гидрата окиси алюминия по толщине, что способствует повышению эффективности сорбции и увеличению срока службы фильтрующей среды.The narrow pore hydrolysis products are represented by nanofibres and small agglomerates of nanofibres up to 1 μm in size. In wide pores, agglomerates of nanofibers up to 5 microns in size are formed. When using matrices in which the pore size decreases from the outside to the inside, a gradient of the distribution of aluminum oxide hydrate particles over the thickness is formed, which helps to increase the sorption efficiency and increase the service life of the filter medium.

Для предотвращения биообрастания фильтрующей среды и придания ей бактерицидных свойств во время пропитки матрицы водной или водно-спиртовой суспензией или после гидролиза алюминия вводится бактерицидная добавка, например серебро в количестве 0,2-0,003%, предпочтительно 0,03-0,003%.To prevent biofouling of the filter medium and to give it bactericidal properties during the matrix impregnation with an aqueous or aqueous-alcoholic suspension or after hydrolysis of aluminum, a bactericidal additive is introduced, for example, silver in an amount of 0.2-0.003%, preferably 0.03-0.003%.

Предлагаемая в настоящем изобретении фильтрующая среда обеспечивает высокую эффективность фильтрации, низкое гидродинамическое сопротивление, высокую производительность, более длительный срок службы, повышенную механическую прочность, и способна выдерживать значительные колебания давлений текучей среды.The filter medium proposed in the present invention provides high filtration efficiency, low hydrodynamic resistance, high productivity, longer service life, increased mechanical strength, and is able to withstand significant fluctuations in fluid pressure.

Предлагаемая фильтрующая среда может быть эффективно использована для фильтрации воздуха в помещениях, в респираторах или дыхательных масках, в автомобильных воздушных фильтрах, стерильных помещениях.The proposed filter medium can be effectively used to filter air in rooms, in respirators or breathing masks, in automobile air filters, in sterile rooms.

Примеры загрязнений могут представлять собой бактерии и вирусы, органические, например, гуминовые вещества и неорганические вещества, например гидроокись железа коллоидного размера.Examples of contaminants can be bacteria and viruses, organic, for example, humic substances, and inorganic substances, for example colloidal iron hydroxide.

Микрофотографии фильтрующих сред получали с помощью метода просвечивающей электронной микроскопии на приборе JEM CXIII (Япония). Полученную фильтрующую среду тестируют на эффективность очистки жидкости от микробиологических загрязнений с помощью установки для напорного фильтрования HE-100 производства фирмы «Владисарт» (Россия) и Sartorius AG (Германия). Микробиологический анализ проводили методом мембранных фильтров путем фильтрования 100 мл пробы через мембрану с рейтингом 0,22 мкм и инкубированием мембраны при 30°С в течение 48 часов на ПКП со средой «Стандарт ТТС». За результат принимали среднее из трех параллельных определений. Тестирование фильтрующей среды для очистки воздуха и газов от микробиологических загрязнений проводили с помощью прибора для микробиологического мониторинга воздуха MD8 airport производства Sartorius AG (Германия).Micrographs of the filter media were obtained using transmission electron microscopy using a JEM CXIII instrument (Japan). The resulting filter medium is tested for the effectiveness of cleaning the liquid from microbiological contaminants using the HE-100 pressure filtering unit manufactured by Vladisart (Russia) and Sartorius AG (Germany). Microbiological analysis was performed by the method of membrane filters by filtering 100 ml of the sample through a 0.22 μm membrane and incubating the membrane at 30 ° C for 48 hours on a PCP with TTC Standard medium. The result was taken as the average of three parallel determinations. Testing of the filter medium for the purification of air and gases from microbiological contaminants was performed using an MD8 airport microbiological air monitoring device manufactured by Sartorius AG (Germany).

Изобретение иллюстрируется графическими материалами.The invention is illustrated in graphic materials.

На фиг.1 приведена микрофотография распределения частиц гидрата окиси алюминия в порах матрицы из СВМПЭ.Figure 1 shows a micrograph of the distribution of particles of alumina hydrate in the pores of the matrix of UHMWPE.

На фиг.2 приведена микрофотография распределения частиц гидрата окиси алюминия в порах цилиндра, выполненного из полиэтиленовых волокон.Figure 2 shows a micrograph of the distribution of particles of alumina hydrate in the pores of a cylinder made of polyethylene fibers.

На фиг.3 приведено схематическое изображение распределения частиц в порах по толщине полипропиленовой матрицы.Figure 3 shows a schematic representation of the distribution of particles in the pores along the thickness of the polypropylene matrix.

На фиг.4 представлена микрофотография волокна ацетата целлюлозы, модифицированного нановолокнами гидрата окиси алюминия.4 is a micrograph of a cellulose acetate fiber modified with nanofibres of alumina hydrate.

В дальнейшем изобретение поясняется примерами его конкретного выполнения.The invention is further illustrated by examples of its specific implementation.

Пример 1. Готовят суспензию из 2 л дистиллированной воды, 100 мл этилового спирта, 20 г нанопорошка алюмонитридной композиции с соотношением A1/A1N=3/2 и удельной поверхностью 18 м2/г и 0,04 г нитрата серебра. Полученную суспензию принудительно со скоростью 1 л/мин пропускают через пористый каркас (матрицу) в виде полого цилиндра высотой 254 мм, диаметром 60 мм и толщиной стенки 15 мм, сформированный прессованием с последующим спеканием гранул СВМПЭ фракции 0,1-0,25 мм с номинальным размером пор 1-10 мкм, пористостью 72%. Использовали СВМПЭ 20 производства ООО ТомскнефтехимНХК (г.Томск) по ТУ 2211-068-70353562-2006. При этом частицы нанопорошка размещаются в поровом пространстве, образованном частицами полимера. Затем цилиндр с адсорбировавшимся нанопорошком нагревают до 60°С на воздухе при относительной влажности 100% для проведения гидролиза нанопорошка алюмонитридной композиции и образования и размещения частиц гидрата окиси алюминия в порах. Полученный фильтрующий элемент содержит 16% мас. Al2O3. На фиг.1 приведена микрофотография распределения частиц гидрата окиси алюминия в порах матрицы из СВМПЭ.Example 1. Prepare a suspension of 2 l of distilled water, 100 ml of ethyl alcohol, 20 g of nanopowder aluminitride composition with a ratio of A1 / A1N = 3/2 and a specific surface of 18 m 2 / g and 0.04 g of silver nitrate. The resulting suspension is forcedly passed at a speed of 1 l / min through a porous skeleton (matrix) in the form of a hollow cylinder 254 mm high, 60 mm in diameter and 15 mm wall thickness, formed by pressing followed by sintering of UHMWPE granules of a fraction of 0.1-0.25 mm s nominal pore size 1-10 microns, porosity 72%. We used UHMWPE 20 manufactured by TomskneftekhimNKhK LLC (Tomsk) in accordance with TU 2211-068-7035353562-2006. In this case, the nanopowder particles are placed in the pore space formed by the polymer particles. Then the cylinder with the adsorbed nanopowder is heated to 60 ° C in air at a relative humidity of 100% to hydrolyze the nanopowder of the aluminitride composition and form and place particles of alumina hydrate in the pores. The resulting filter element contains 16% wt. Al 2 O 3 . Figure 1 shows a micrograph of the distribution of particles of alumina hydrate in the pores of the matrix of UHMWPE.

Матрицы с пористостью выше 75% обладают низкой механической прочностью.Matrices with porosity above 75% have low mechanical strength.

При использовании матриц с пористостью ниже 65%, которые характеризуются меньшим размером пор и более низким содержанием гидрата окиси алюминия в порах матрицы, падает производительность фильтрующей среды.When using matrices with porosity below 65%, which are characterized by a smaller pore size and lower content of alumina hydrate in the pores of the matrix, the performance of the filter medium decreases.

Пример 2. Готовят суспензию A1/A1N по примеру 1 и принудительно пропускают ее через полый цилиндр с пористостью 68% при условиях по примеру 1 и далее проводят гидролиз, как показано в примере 1. Получают фильтрующий материал, содержащий 14% мас. Al2O3.Example 2. Prepare a suspension A1 / A1N according to example 1 and force it through a hollow cylinder with a porosity of 68% under the conditions of example 1 and then carry out hydrolysis, as shown in example 1. Receive a filter material containing 14% wt. Al 2 O 3 .

Пример 3. Готовят суспензию A1/A1N по примеру 1 и принудительно пропускают ее через полый цилиндр с пористостью 62% при условиях по примеру 1 и далее проводят гидролиз, как показано в примере 1. Получают фильтрующий материал, содержащий 10% мас. Al2O3.Example 3. Prepare a suspension of A1 / A1N according to example 1 and force it through a hollow cylinder with a porosity of 62% under the conditions of example 1 and then carry out hydrolysis, as shown in example 1. Get a filter material containing 10% wt. Al 2 O 3 .

В Таблице 1 приведены результаты тестирования фильтрующих сред по примерам 1 -3 на эффективность удержания бактерий и вирусов и производительность. Наилучшая производительность и эффективность удержания Е.Coli фильтрующим элементом на основе СВМПЭ при исходной концентрации E.Coli 105 КОЕ/мл составляет 100%, при исходном содержании вирусов MS-2 104 БОЕ/мл - 100% наблюдается по примерам 1 и 2.Table 1 shows the results of testing filter media in examples 1-3, on the efficiency of the retention of bacteria and viruses and performance. The best productivity and retention efficiency of E.Coli with a UHMWPE-based filter element at an initial concentration of E.Coli 10 5 CFU / ml is 100%, with an initial virus content of MS-2 10 4 CFU / ml - 100% is observed according to examples 1 and 2.

Пример 4. Через пористый полый цилиндр (матрица) высотой 254 мм, диаметром 60 мм и толщиной стенки 15 мм, с номинальным размером пор от 1 на внутреннем слое до 20 мкм на внешнем слое и пористостью 80%, образованный полипропиленовыми (ПП) волокнами толщиной от 20 до 150 мкм, расположенными хаотично и термоскрепленными в местах пересечения (картридж К101(10”), производитель ООО «Фирма «Ратна», торговая марка «Новая вода), принудительно пропускают суспензию A1/A1N порошка и проводят гидролиз аналогично примеру 1. Получают фильтрующий материал, содержащий 18% мас. Al2O3 в среднем по всему объему матрицы. На фиг.2 приведена микрофотография распределения частиц гидрата окиси алюминия в порах цилиндра.Example 4. Through a porous hollow cylinder (matrix) with a height of 254 mm, a diameter of 60 mm and a wall thickness of 15 mm, with a nominal pore size of from 1 on the inner layer to 20 microns on the outer layer and a porosity of 80%, formed by polypropylene (PP) fibers with a thickness from 20 to 150 microns, randomly located and thermally bonded at the intersection (cartridge K101 (10 ”), manufacturer Ratna Firma brand, Novaya Voda brand, forcibly pass through a suspension of powder A1 / A1N and carry out hydrolysis similarly to example 1. Get filter material containing 18% wt. . Al 2 O 3 on average over the entire volume of the matrix. Figure 2 shows a micrograph of the distribution of particles of alumina hydrate in the pores of the cylinder.

Пример 5. Через пористый полый цилиндр (матрица) высотой 254 мм, диаметром 60 мм и толщиной стенки 15 мм, с номинальным размером пор от 5 на внутреннем слое до 25 мкм на внешнем слое и пористостью 88%, образованный полипропиленовыми волокнами толщиной от 20 до 150 мкм, расположенными хаотично и термоскрепленными в местах пересечения (картридж К110 (5”), «Новая вода»), принудительно пропускают суспензию A1/A1N порошка и проводят гидролиз аналогично примеру 1. Получают фильтрующий элемент, содержащий 20% мас. Al2O3 в среднем по всему объему матрицы. На фиг.3 приведено схематическое изображение распределения частиц в порах по толщине полипропиленовой матрицы.Example 5. Through a porous hollow cylinder (matrix) with a height of 254 mm, a diameter of 60 mm and a wall thickness of 15 mm, with a nominal pore size of 5 on the inner layer to 25 microns on the outer layer and a porosity of 88%, formed by polypropylene fibers with a thickness of 20 to 150 μm, randomly located and thermally bonded at the intersection (cartridge K110 (5 ”),“ New Water ”), the suspension of powder A1 / A1N is forcedly passed and hydrolysis is carried out analogously to example 1. A filter element containing 20% wt. Al 2 O 3 on average over the entire volume of the matrix. Figure 3 shows a schematic representation of the distribution of particles in the pores along the thickness of the polypropylene matrix.

Пример 6. Через пористый полый цилиндр (матрица) высотой 254 мм, диаметром 60 мм и толщиной стенки 15 мм, с номинальным размером пор от 25 на внутреннем слое до 50 мкм на внешнем слое и пористостью 92%, образованный полипропиленовыми волокнами толщиной от 20 до 150 мкм, расположенными хаотично и термоскрепленными в местах пересечения, принудительно пропускают суспензию A1/A1N порошка и проводят гидролиз аналогично примеру 1. Получают фильтрующий элемент, содержащий 9% мас. Al2O3 в среднем по всему объему матрицы.Example 6. Through a porous hollow cylinder (matrix) with a height of 254 mm, a diameter of 60 mm and a wall thickness of 15 mm, with a nominal pore size of 25 on the inner layer to 50 microns on the outer layer and a porosity of 92%, formed by polypropylene fibers with a thickness of 20 to 150 microns, arranged randomly and thermally bonded at the intersection, forcibly pass the suspension A1 / A1N of the powder and carry out hydrolysis in the same manner as in Example 1. A filter element containing 9% wt. Al 2 O 3 on average over the entire volume of the matrix.

В Таблице 1 приведены результаты тестирования фильтрующих сред по примерам 4-6 на эффективность удержания бактерий и вирусов и производительность. Наилучшая эффективность удержания E.Coli фильтрующим элементом на основе ППВ при исходной концентрации E.Coli 105 КОЕ/мл составляет 100%, при исходном содержании вирусов MS-2 104 БОЕ/мл - 100% наблюдается по примеру 4.Table 1 shows the results of testing filter media in examples 4-6 on the efficiency of the retention of bacteria and viruses and performance. The best retention efficiency of E.Coli with a PPV-based filter element at an initial concentration of E.Coli 10 5 CFU / ml is 100%, with an initial virus content of MS-2 10 4 CFU / ml - 100% is observed according to example 4.

Пример 7. Готовят суспензию из 2 л дистиллированной воды, 20 г нанопорошка алюмонитридной композиции с соотношением A1/A1N=3/2 и удельной поверхностью 18 м2/г и 0,04 г нитрата серебра перемешиванием механической мешалкой при скорости 3000 об/мин в течение 5 мин. Полученную суспензию принудительно со скоростью 0,5 л/мин пропускают через керамический пористый полый цилиндр (матрица) высотой 254 мм, диаметром 60 мм и толщиной стенки 15 мм с номинальным размером пор 1-10 мкм и пористостью 42% (Изготовлены в Отделе структурной макрокинетики СО РАН, г.Томск, методом СВС-синтеза). При этом частицы нанопорошка задерживаются в поровом пространстве керамического каркаса. Затем пористый каркас с адсорбировавшимся нанопорошком нагревают до 60°С в воде для гидролиза нанопорошка алюмонитридной композиции и образования частиц гидрата окиси алюминия. Получают фильтрующий материал, содержащий 12% мас. Al2O3.Example 7. Prepare a suspension of 2 l of distilled water, 20 g of nanopowder aluminitride composition with a ratio of A1 / A1N = 3/2 and a specific surface of 18 m 2 / g and 0.04 g of silver nitrate by stirring with a mechanical stirrer at a speed of 3000 rpm within 5 minutes The resulting suspension is forcedly passed through a ceramic porous hollow cylinder (matrix) with a speed of 0.5 l / min, 254 mm high, 60 mm in diameter and 15 mm wall thickness with a nominal pore size of 1-10 μm and a porosity of 42% (Made in the Department of Structural Macrokinetics SB RAS, Tomsk, by SHS synthesis method). In this case, the nanopowder particles are retained in the pore space of the ceramic frame. Then, the porous skeleton with the adsorbed nanopowder is heated to 60 ° C in water to hydrolyze the nanopowder of the aluminitride composition and form particles of alumina hydrate. Get filter material containing 12% wt. Al 2 O 3 .

Пример 8. Готовят суспензию A1/A1N по примеру 7 и принудительно пропускают ее через полый цилиндр с размером пор 25-100 мкм с пористостью 62% при условиях по примеру 7 и далее проводят гидролиз, как показано в примере 7. Получают фильтрующий материал, содержащий 10% мас. Al2O3.Example 8. Prepare a suspension A1 / A1N according to example 7 and force it through a hollow cylinder with a pore size of 25-100 μm with a porosity of 62% under the conditions of example 7 and then hydrolysis is carried out, as shown in example 7. Receive a filter material containing 10% wt. Al 2 O 3 .

Данные по эффективности и производительности приведены в Таблице 1.Performance and performance data are shown in Table 1.

Пример 9. Готовят суспензию A1/A1N по примеру 7. Полученную суспензию принудительно пропускают через карбон-блок высотой 254 мм, диаметром 62 мм с номинальным размером пор 1-10 мкм, пористостью 82% и проводят гидролиз, как показано в примере 7. Получают фильтрующий материал, содержащий 15% масс. Al2O3.Example 9. Prepare a suspension A1 / A1N according to example 7. The resulting suspension is forced to pass through a carbon block 254 mm high, 62 mm in diameter with a nominal pore size of 1-10 μm, porosity 82% and hydrolysis is carried out, as shown in example 7. Receive filter material containing 15% of the mass. Al 2 O 3 .

Использовали карбон-блок PENTEK ЕРМ-10 высотой 9 3/4 (Carbon Block Filter Cartridge featuring Endurawrap™ technology).Used carbon block PENTEK EPM-10 height of 9 3/4 "(Carbon Block Filter Cartridge featuring Endurawrap ™ technology).

Данные по эффективности и производительности приведены в Таблице 1.Performance and performance data are shown in Table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (27)

1. Фильтрующая среда для очистки жидкости или газа, содержащая пористую основу с размещенными в порах основы высокодисперсными частицами гидрата окиси алюминия, отличающаяся тем, что в качестве основы она содержит трехмерную проницаемую матрицу, имеющую размер пор 1-25 мкм и пористость 42-98%, образованную волокнами, гранулами или представленную монолитным блоком, при этом частицы гидрата окиси алюминия имеют размер 0,2-5,0 мкм, удельную поверхность 100-500 м2/г и пористость 30-95%.1. The filtering medium for cleaning a liquid or gas containing a porous base with highly dispersed particles of aluminum oxide hydrate placed in the pores of the base, characterized in that it contains a three-dimensional permeable matrix having a pore size of 1-25 μm and a porosity of 42-98% formed by fibers, granules or represented by a monolithic block, while the particles of aluminum oxide hydrate have a size of 0.2-5.0 μm, a specific surface of 100-500 m 2 / g and a porosity of 30-95%. 2. Фильтрующая среда по п.1, отличающаяся тем, что трехмерная проницаемая матрица имеет размер пор 1-10 мкм и пористость 80-97%.2. The filter medium according to claim 1, characterized in that the three-dimensional permeable matrix has a pore size of 1-10 μm and a porosity of 80-97%. 3. Фильтрующая среда по п.1, отличающаяся тем, что трехмерная проницаемая матрица образована волокнами, имеющими диаметр 5-150 мкм, из термопластичного полимерного материла, такого как полиолефины, например полиэтилен или полипропилен.3. The filter medium according to claim 1, characterized in that the three-dimensional permeable matrix is formed by fibers having a diameter of 5-150 μm from a thermoplastic polymer material, such as polyolefins, for example polyethylene or polypropylene. 4. Фильтрующая среда по п.1, отличающаяся тем, что пористая основа образована, по меньшей мере, двумя слоями трехмерной пористой матрицы, уложенными друг на друга, либо, по меньшей мере, одного гладкого или гофрированного слоя, смотанного в виде рулона.4. The filter medium according to claim 1, characterized in that the porous base is formed by at least two layers of a three-dimensional porous matrix, stacked on top of each other, or at least one smooth or corrugated layer wound in the form of a roll. 5. Фильтрующая среда по п.4, отличающаяся тем, что трехмерная проницаемая матрица представляет собой нетканый листовой материал, образованный волокнами, имеющими диаметр 0,5-10 мкм, предпочтительно 1,0-3,0 мкм, и изготовлена, например, методом аэродинамического холстоформования, мелтблаун-технологии, айрлэйд-технологии, электроформования, спанбонд.5. The filter medium according to claim 4, characterized in that the three-dimensional permeable matrix is a non-woven sheet material formed by fibers having a diameter of 0.5-10 microns, preferably 1.0-3.0 microns, and is made, for example, by the method aerodynamic canvas forming, meltblown technology, airlaid technology, electroforming, spunbond. 6. Фильтрующая среда по пп.1 или 4, отличающаяся тем, что трехмерная проницаемая матрица образована минеральными или углеродными волокнами, имеющими диаметр 1-20 мкм.6. The filter medium according to claims 1 or 4, characterized in that the three-dimensional permeable matrix is formed by mineral or carbon fibers having a diameter of 1-20 μm. 7. Фильтрующая среда по п.6, отличающаяся тем, что минеральные волокна представляют собой стекловолокно, базальтовое волокно или кварцевое волокно.7. The filter medium according to claim 6, characterized in that the mineral fibers are glass fiber, basalt fiber or quartz fiber. 8. Фильтрующая среда по п.1, отличающаяся тем, что трехмерная проницаемая матрица образована гранулами из термопластичного полимерного материала или углеродного материала.8. The filter medium according to claim 1, characterized in that the three-dimensional permeable matrix is formed by granules of a thermoplastic polymeric material or carbon material. 9. Фильтрующая среда по п.8, отличающаяся тем, что трехмерная проницаемая матрица из углеродного материала представляет собой карбон-блок.9. The filter medium of claim 8, wherein the three-dimensional permeable matrix of carbon material is a carbon block. 10. Фильтрующая среда по п.1, отличающаяся тем, что трехмерная проницаемая матрица, представляющая собой монолитный блок, выполнена, например, из керамического материала.10. The filter medium according to claim 1, characterized in that the three-dimensional permeable matrix, which is a monolithic block, is made, for example, of a ceramic material. 11. Фильтрующая среда по п.1, отличающаяся тем, что частицы гидрата окиси алюминия представляют собой отдельные частицы, образованные нановолокнами гидрата окиси алюминия или сгруппированные в агломераты.11. The filter medium according to claim 1, characterized in that the particles of alumina hydrate are individual particles formed by nanofibres of alumina hydrate or grouped into agglomerates. 12. Фильтрующая среда по п.11, отличающаяся тем, что нановолокна имеют диаметр 5,0-8,0 нм и длину 100-200 нм.12. The filter medium according to claim 11, characterized in that the nanofibers have a diameter of 5.0-8.0 nm and a length of 100-200 nm. 13. Фильтрующая среда по п.1 или 2, отличающаяся тем, что количество частиц гидрата окиси алюминия, размещенных в порах основы, составляет не менее 10 мас.%.13. The filter medium according to claim 1 or 2, characterized in that the number of particles of alumina hydrate placed in the pores of the base is at least 10 wt.%. 14. Фильтрующая среда по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно фильтрующая среда содержит антимикробные вещества, например серебро.14. The filter medium according to claim 1, characterized in that the filter medium further comprises antimicrobial substances, for example silver. 15. Способ фильтрования жидкости или газа, включающий обеспечение их контакта с фильтрующей средой, содержащей в качестве основы трехмерную проницаемую матрицу, имеющую размер пор 1-25 мкм и пористость 42-98%, образованную волокнами, гранулами или представленную монолитным блоком, при этом частицы гидрата окиси алюминия имеют размер 0,2-5,0 мкм, удельную поверхность 100-500 м2/г и пористость 30-95% и представляют собой отдельные частицы, образованные нановолокнами гидрата окиси алюминия или сгруппированные в агломераты.15. A method of filtering a liquid or gas, including ensuring their contact with a filter medium containing as a basis a three-dimensional permeable matrix having a pore size of 1-25 microns and a porosity of 42-98%, formed by fibers, granules or represented by a monolithic block, with particles aluminum oxide hydrate have a size of 0.2-5.0 μm, a specific surface area of 100-500 m 2 / g and a porosity of 30-95% and are individual particles formed by nanofibres of aluminum oxide hydrate or grouped into agglomerates. 16. Способ по п.15, отличающийся тем, что фильтрующая среда находится в составе фильтра.16. The method according to clause 15, wherein the filter medium is part of a filter. 17. Способ по п.16, отличающийся тем, что фильтр стерилизует воду.17. The method according to clause 16, wherein the filter sterilizes water. 18. Способ по п.15, отличающийся тем, что фильтрующая среда удерживает электроотрицательные частицы, например бактерии, вирусы, коллоидные частицы, пирогены, нуклеиновые кислоты, протеины, энзимы и др.18. The method according to clause 15, wherein the filter medium retains electronegative particles, such as bacteria, viruses, colloidal particles, pyrogens, nucleic acids, proteins, enzymes, etc. 19. Способ по п.15, отличающийся тем, что фильтрующая среда удерживает неполярные частицы и химические загрязнения, например частицы нерастворимых оксидов и гидроксидов, нефтепродукты, фенолы, галогены, ионы тяжелых металлов.19. The method according to clause 15, wherein the filter medium retains non-polar particles and chemical contaminants, such as particles of insoluble oxides and hydroxides, petroleum products, phenols, halogens, heavy metal ions. 20. Способ по п.15, отличающийся тем, что фильтрующую среду применяют для комплексной очистки воды.20. The method according to p. 15, characterized in that the filtering medium is used for complex water treatment. 21. Способ по п.15, отличающийся тем, что указанная текучая среда представляет собой воду, водный раствор, биологическую жидкость.21. The method according to p. 15, characterized in that the fluid is a water, an aqueous solution, a biological fluid. 22. Способ по п.15, отличающийся тем, что фильтрующую среду применяют для стерилизации воздуха.22. The method according to clause 15, wherein the filter medium is used to sterilize air. 23. Способ по п.22, отличающийся тем, что фильтрующую среду применяют в комнатных системах фильтрации воздуха.23. The method according to p. 22, characterized in that the filtering medium is used in indoor air filtration systems. 24. Способ по п.22, отличающийся тем, что фильтрующую среду применяют в производственных помещениях.24. The method according to item 22, wherein the filter medium is used in industrial premises. 25. Способ по п.22, отличающийся тем, что фильтрующую среду применяют в операционных.25. The method according to item 22, wherein the filter medium is used in the operating room. 26. Способ по п.22, отличающийся тем, что фильтрующую среду применяют в жилых помещениях.26. The method according to p. 22, characterized in that the filtering medium is used in residential premises. 27. Способ по п.22, отличающийся тем, что фильтрующую среду применяют в автомобильных фильтрах. 27. The method according to item 22, wherein the filter medium is used in automobile filters.
RU2008141552/15A 2008-10-20 2008-10-20 Filtration medium for fluid and gas purification, method of its preparation and method of filtration RU2398628C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141552/15A RU2398628C2 (en) 2008-10-20 2008-10-20 Filtration medium for fluid and gas purification, method of its preparation and method of filtration

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141552/15A RU2398628C2 (en) 2008-10-20 2008-10-20 Filtration medium for fluid and gas purification, method of its preparation and method of filtration

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008141552A RU2008141552A (en) 2010-04-27
RU2398628C2 true RU2398628C2 (en) 2010-09-10

Family

ID=42672056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008141552/15A RU2398628C2 (en) 2008-10-20 2008-10-20 Filtration medium for fluid and gas purification, method of its preparation and method of filtration

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2398628C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2468189C1 (en) * 2011-04-15 2012-11-27 Закрытое Акционерное Общество "Новомет-Пермь" Well strainer
WO2014189412A1 (en) * 2013-05-20 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Low-dimensional structures of organic and/or inorganic substances and use thereof
RU2552449C1 (en) * 2014-02-11 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук (ИХН СО РАН) Method of producing granular sorbent
RU2620437C1 (en) * 2016-04-04 2017-05-25 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии Коми Научного Центра Уральского Отделения Российской Академии Наук Macroporated ceramic material with carbon nanofibrous coating and method of its production

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2468189C1 (en) * 2011-04-15 2012-11-27 Закрытое Акционерное Общество "Новомет-Пермь" Well strainer
WO2014189412A1 (en) * 2013-05-20 2014-11-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Low-dimensional structures of organic and/or inorganic substances and use thereof
US10105318B2 (en) 2013-05-20 2018-10-23 Institute Of Strength Physics And Materials Science Of Siberian Branch Russian Academy Of Sciences (Ispms Sb Ras) Low-dimensional structures of organic and/or inorganic substances and use thereof
EA035516B1 (en) * 2013-05-20 2020-06-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Use of low-dimensional structures and/or their agglomerates formed from metal oxyhydroxides or their composites as an agent to inhibit tumor cell proliferation
RU2552449C1 (en) * 2014-02-11 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии нефти Сибирского отделения Российской академии наук (ИХН СО РАН) Method of producing granular sorbent
RU2620437C1 (en) * 2016-04-04 2017-05-25 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии Коми Научного Центра Уральского Отделения Российской Академии Наук Macroporated ceramic material with carbon nanofibrous coating and method of its production

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008141552A (en) 2010-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2317843C2 (en) Filtering material, method of its manufacture and method of filtering
TWI284055B (en) Microporous filter media, filtration systems containing same, and methods of making and using
JP5718309B2 (en) Nonwoven media incorporating ultrafine or nano-sized powder
RU2426579C2 (en) Filter for drinking water tertiary treatment
Singh et al. Magnetic scaffolds in oil spill applications
AU2012243079B2 (en) Water purification unit
WO2007149606A2 (en) Drinking water filtration device
WO2016057285A1 (en) Honeycomb filter article and methods thereof
US20090211453A1 (en) Filtration Media for the Removal of Basic Molecular Contaminants for Use in a Clean Environment
RU2398628C2 (en) Filtration medium for fluid and gas purification, method of its preparation and method of filtration
ZA200507423B (en) Filter media with enhanced microbiological interception capability
EP0847786B1 (en) filled paper for gas filtration
EP1773456A2 (en) Filter device for administration of stored gases
WO2021257582A1 (en) Porous materials for treating contaminants
Zhang et al. Mitigating the relative humidity effects on the simultaneous removal of VOCs and PM2. 5 of a metal–organic framework coated electret filter
Darzipour et al. Antibacterial dynamic membranes loaded by cephalexin/amine-functionalized SBA_15 for Pb (II) ions removal
Werner et al. Functionalized zinc oxide nanorods–polypropylene nonwoven composite with high biological and photocatalytic activity
RU2297269C1 (en) Method of production of filtering material
JP2006513847A (en) Water filter materials, corresponding water filters and methods of using the same
RU2349368C1 (en) Filtering material for air purification and method for its production
JP2007098365A (en) Anion adsorbing material and its manufacturing method
CN110799265A (en) Adsorbent and filter
Baysal Development and characterisation of functional nanofibers for face mask applications
WO2018182441A2 (en) Multi-layered membrane for oil/water separation
Zhu et al. Nanopolysaccharides in environmental treatments

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 25-2010 FOR TAG: (73)

PD4A Correction of name of patent owner
PD4A Correction of name of patent owner
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20131223

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20161216

QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20170802