RU2400286C1 - Filter material for cleaning liquid and gaseous substances and method of obtaining said material - Google Patents

Filter material for cleaning liquid and gaseous substances and method of obtaining said material Download PDF

Info

Publication number
RU2400286C1
RU2400286C1 RU2009109042/05A RU2009109042A RU2400286C1 RU 2400286 C1 RU2400286 C1 RU 2400286C1 RU 2009109042/05 A RU2009109042/05 A RU 2009109042/05A RU 2009109042 A RU2009109042 A RU 2009109042A RU 2400286 C1 RU2400286 C1 RU 2400286C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
filter material
silver nanoparticles
solution
silver
concentration
Prior art date
Application number
RU2009109042/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Павлович Герасименя (RU)
Валерий Павлович Герасименя
Михаил Александрович Клыков (RU)
Михаил Александрович Клыков
Сергей Викторович Захаров (RU)
Сергей Викторович Захаров
Владимир Викторович Николотов (RU)
Владимир Викторович Николотов
Владимир Модестович Брусникин (RU)
Владимир Модестович Брусникин
Original Assignee
Валерий Павлович Герасименя
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 Валерий Павлович Герасименя filed Critical Валерий Павлович Герасименя
Priority to RU2009109042/05A priority Critical patent/RU2400286C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2400286C1 publication Critical patent/RU2400286C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to technological processes of chemical treatment of surfaces, particularly to design of agents and methods of modifying surfaces of natural and artificial solid bodies. The invention can be used in production of filter materials. The filter material contains a porous base with highly developed specific surface area and porosity, a selective layer made from polyvinyl alcohol or acrylamide polymer whose entire volume contains nanostructured silver particles obtained from a micellar solution, thereby forming an additional discrete layer with the following ratio of components in wt %: polyvinyl alcohol or acrylamide polymer 0.01-1.00, nanostructured silver particles 99.99-99.00. The method of obtaining material which is modified by silver nanoparticles involves preparation of a modifying solution of silver nanoparticles, holding the material in this solution and washing the material with distilled water.
EFFECT: more efficient integrated treatment of liquid and gaseous substances from toxic impurities and micro-biological contaminants, broader functional capabilities of filter material, reduced expenses, high quality of modified filter material.
4 cl, 2 tbl, 12 dwg

Description

Фильтрующий материал для очистки жидких и газообразных веществ и способ его полученияFiltering material for the purification of liquid and gaseous substances and a method for its preparation

Изобретение относится к технологическим процессам химической обработки поверхностей, в частности к созданию средств и способов модифицирования поверхностей природных и искусственных твердых тел, которое может быть использовано для изготовления фильтрующих материалов для очистки жидких и газообразных веществ и направлено на повышение экологической безопасности среды обитания человека за счет создания условий комплексной очистки питьевой воды и воздуха внутри обитаемых человеком зданий, сооружений и эксплуатируемых технических средств.The invention relates to technological processes for the chemical treatment of surfaces, in particular, to the creation of means and methods for modifying the surfaces of natural and artificial solids, which can be used to produce filter materials for cleaning liquid and gaseous substances and is aimed at improving the environmental safety of the human environment by creating conditions for the comprehensive purification of drinking water and air inside buildings inhabited by people, structures and technical facilities units

В последнее 10-летие наблюдается ярко выраженная тенденция к моральному старению технологий и средств для очистки воды и воздуха от органических примесей и микробиологических загрязнений.In the last 10 years there has been a pronounced tendency to the moral aging of technologies and means for purifying water and air from organic impurities and microbiological contaminants.

Используемые в настоящее время средства очистки воды и воздуха в условиях нарастающего загрязнения естественных природных источников не в полной мере отвечают возросшим требованиям к качеству питьевой воды и воздуха, стойкости к внешним воздействиям, качеству и удобству обслуживания оборудования и его массогабаритным характеристикам, показателям надежности и стойкости.Currently used water and air purifiers in conditions of increasing pollution of natural sources do not fully meet the increased requirements for the quality of drinking water and air, resistance to external influences, quality and ease of maintenance of equipment and its overall dimensions, reliability and durability.

В связи с этим наиболее актуальным является разработка и создание новейших экологически чистых и ресурсосберегающих технологий и фильтрующих материалов для очистки жидких и газообразных веществ от токсических примесей и микробиологических загрязнений, позволяющих повысить качественные показатели воды и воздуха, степень их очистки, увеличить ресурс их работы при снижении массогабаритных показателей применяемого оборудования и техники.In this regard, the most urgent is the development and creation of the latest environmentally friendly and resource-saving technologies and filtering materials for the purification of liquid and gaseous substances from toxic impurities and microbiological contaminants, which can improve the quality of water and air, the degree of their purification, increase their service life while reducing overall dimensions of the equipment and machinery used.

Необходимость создания данных средств и технологий обусловлена потребностью населения в перспективных средствах очистки воды и воздуха из современных материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками, выпускаемых отечественной промышленностью, которые обеспечивают очистку воды и воздуха без ухудшения ее санитарно-гигиенических качеств, не выделяют в процессе их эксплуатации в воду или воздушную среду веществ, вредных для здоровья человека.The need to create these tools and technologies is due to the population’s need for advanced means of purifying water and air from modern materials with improved performance characteristics produced by the domestic industry, which provide for the purification of water and air without impairing its sanitary and hygienic qualities, and they are not released into water during their operation or the air environment of substances harmful to human health.

В настоящее время разработаны средства и способы модифицирования поверхности твердых материалов наноструктурными частицами металлов, позволяющие получать материалы с бактериологическими и каталитическими свойствами.Currently, tools and methods have been developed for modifying the surface of solid materials with nanostructured metal particles, allowing to obtain materials with bacteriological and catalytic properties.

Известны способы модифицирования поверхности наноструктурными частицами металлов, в которых достигается возможность воздействия модифицированной поверхности на микробиологические примеси в воде, помещаемые в резервуар, а также получение модифицированных поверхностей твердых конструкционных и других материалов с заданными антимикробными и каталитическими свойствами [патенты Российской Федерации, №2135262, В01D 39/08, опубл. 1999 г., №2182934, С23С 10/20, опубл. 2002 г., №2147487, В22F 9/24, опубл. 2000 г.].Known methods for surface modification by nanostructured metal particles, in which it is possible to influence the modified surface on microbiological impurities in water placed in the tank, as well as obtaining modified surfaces of solid structural and other materials with predetermined antimicrobial and catalytic properties [patents of the Russian Federation, No. 2135262, B01D 39/08, publ. 1999, No. 2182934, С23С 10/20, publ. 2002, No. 2147487, B22F 9/24, publ. 2000].

Техническим результатом известных способов является получение фильтрующего материала, позволяющего удалять из воды содержащиеся в ней микробиологические примеси.The technical result of the known methods is to obtain a filter material that allows you to remove from the water contained in it microbiological impurities.

Недостатками таких способов получения фильтрующего материала является прежде всего большая трудоемкость и время для их получения (до 9-12 суток), невысокая эффективность очистки воды от микробиологических загрязнений, относительно короткое время эксплуатации фильтрующего элемента ввиду быстрого вымывания наночастиц серебра с поверхности фильтрующего материала, а также ограниченность их применения в быту и особенно в пищевой, биологической и медицинской промышленностях ввиду смывания в воду с модифицирующих поверхностей наряду с наночастицами серебра и других компонентов, входящих в модифицирующий раствор, например, поверхностно-активного вещества (ПАВ) бис-2-этил-гексилсульфосукцината натрия (торговая марка АОТ) с концентрацией выше нормы ПДК.The disadvantages of such methods of obtaining filter material are primarily the high complexity and time to obtain them (up to 9-12 days), the low efficiency of water purification from microbiological contaminants, the relatively short operating time of the filter element due to the rapid washing out of silver nanoparticles from the surface of the filter material, and the limitations of their use in everyday life and especially in the food, biological and medical industries due to flushing into water from modifying surfaces along with nan silver particles and other components of the modifier solution, for example surface-active compounds (surfactants), sodium bis-2-ethyl-geksilsulfosuktsinata (trade name AOT) at a concentration higher than MAC standard.

В настоящее время для очистки воздуха широко применяются воздухоочистители, условно разделенные по способам фильтрации воздуха на несколько основных категорий [Ю.Д.Сибикин. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. - М.: Академия, 2004, с.212-213; В.М.Свистунов, Н.К.Пушняков. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха объектов агропромышленного комплекса и жилищно-коммунального хозяйства. - Санкт-Петербург: Изд. Политика, 2007, с.274-279; В.П.Хохряков. Вентиляция, отопление и обеспыливание воздуха в кабинах автомобилей. - М.: «Машиностроение», 1987, с.55-61]:Currently, air purifiers are widely used for air purification, conventionally divided by methods of air filtration into several main categories [Yu.D. Sibikin. Heating, ventilation and air conditioning. - M.: Academy, 2004, p.212-213; V.M.Svistunov, N.K. Pushnyakov. Heating, ventilation and air conditioning of agricultural facilities and housing and communal services. - St. Petersburg: Publishing. Politics, 2007, p. 274-279; V.P. Khokhryakov. Ventilation, heating and dust removal in the cabs of cars. - M.: "Engineering", 1987, S. 55-61]:

- адсорбционные фильтры;- adsorption filters;

- пылевые фильтры;- dust filters;

- ионизирующие очистители или электрофильтры;- ionizing cleaners or electrostatic precipitators;

- фотокаталитические фильтры.- photocatalytic filters.

Анализ эксплуатационных характеристик этих устройств показал, что они имеют ряд существенных недостатков, к числу которых прежде всего следует отнести:An analysis of the operational characteristics of these devices showed that they have a number of significant drawbacks, which include, first of all:

- неполную очистку воздуха от летучих органических примесей и микробиологических загрязнений;- incomplete air purification from volatile organic impurities and microbiological contaminants;

- ограниченную емкость применения основных фильтрующих элементов (фильтрующих материалов);- limited application capacity of the main filter elements (filter materials);

- сами являются источниками загрязнений воздушной среды после адсорбции пористым носителем вредных органических примесей и микробиологических загрязнений;- they themselves are sources of air pollution after adsorption by a porous carrier of harmful organic impurities and microbiological pollution;

- высокие эксплуатационные расходы и стоимость самого оборудования.- high operating costs and the cost of the equipment itself.

В настоящее время отсутствуют разработки модифицированных наноструктурными частицами серебра или других металлов фильтрующих материалов, применяемых для очистки воздушной среды от органических примесей и микробиологических загрязнений.Currently, there are no developments of filter materials modified by nanostructured particles of silver or other metals, which are used to clean the air from organic impurities and microbiological contaminants.

Поэтому проблема повышения эффективности комплексной очистки воздуха от токсических примесей и микробиологических загрязнений при одновременном снижении эксплуатационных расходов на оборудование и упрощение способа очистки воздуха является актуальной.Therefore, the problem of increasing the efficiency of integrated air purification from toxic impurities and microbiological contaminants while reducing operating costs for equipment and simplifying the method of air purification is relevant.

Из числа известных устройств наиболее близким для заявляемого технического решения (прототипом) является «Фильтровальный материал для очистки жидких и газообразных веществ», выполненный в виде пористой основы с селективным слоем на основе оксидов переходных металлов. Этот материал снабжен дополнительным дискретным слоем, выполненным из радиационно-генерированных наноструктурных частиц серебра, составляющих не более 0,02% от массы фильтровального материала, имеющим концентрацию радиационно-генерированных наноструктурных частиц серебра не более 50 мг/кг основы и расположенных на пористой поверхности фильтровального материала с образованием ультрафильтрационного материала с бактерицидными свойствами.Of the known devices, the closest to the claimed technical solution (prototype) is “Filter material for cleaning liquid and gaseous substances”, made in the form of a porous base with a selective layer based on transition metal oxides. This material is equipped with an additional discrete layer made of radiation-generated silver nanostructured particles constituting no more than 0.02% by weight of the filter material, having a concentration of radiation-generated silver nanostructured particles of not more than 50 mg / kg of the base and located on the porous surface of the filter material with the formation of ultrafiltration material with bactericidal properties.

Слой наноструктурных наночастиц серебра наносится на пористую основу путем адсорбции этих частиц из их водного раствора.A layer of silver nanostructured nanoparticles is deposited on a porous base by adsorption of these particles from their aqueous solution.

При этом пористая основа выполнена из крупнопористой оксидной керамики с размерами пор от 15 до 20 мк, или в виде металлической сетки, имеющей размер просвета не более 5 мк [свидетельство на полезную модель Российской Федерации №13949, В01D 69/10, опубл. 2000 г.].Moreover, the porous base is made of large-porous oxide ceramics with pore sizes from 15 to 20 microns, or in the form of a metal mesh having a lumen size of not more than 5 microns [certificate for utility model of the Russian Federation No. 134949, B01D 69/10, publ. 2000].

Однако известный фильтровальный материал, обладая бактерицидными свойствами, может применяться для очистки жидких и газообразных веществ только от микробиологических загрязнителей при очень малой скорости фильтрации веществ через ультрафильтрационный материал, и в виду его физических свойств не предназначен для очистки воздуха от токсических примесей (различных органических и неорганических веществ и их смесей).However, the known filter material, having bactericidal properties, can be used to purify liquid and gaseous substances only from microbiological pollutants at a very low filtration rate of substances through ultrafiltration material, and in view of its physical properties, it is not intended to purify air from toxic impurities (various organic and inorganic substances and their mixtures).

К тому же способ получения наноструктурных частиц серебра радиоционно-химическим методом является дорогостоящим, небезопасным, уникальным в своем роде способом, требующим специальной подготовки специалистов, оборудования и технологии работы с ним. Именно по этим причинам этот способ не нашел до настоящего времени на практике своего широкого внедрения.In addition, the method of producing silver nanostructured particles by the radio-chemical method is an expensive, unsafe, unique method of its kind, requiring special training of specialists, equipment and technology for working with it. It is for these reasons that this method has not yet found in practice its widespread adoption.

Из числа известных способов наиболее близким для заявляемого технического решения (прототипом) является «Способ получения модифицированного наночастицами серебра углеродного материала с биоцидными свойствами». В известном способе получения модифицированного наночастицами серебра углеродного материала, включающем приготовление модифицирующего раствора наночастиц серебра, выдержку углеродного материала в модифицирующем растворе наночастиц серебра, промывание углеродного материала, согласно изобретению в качестве модифицирующего раствора наночастиц серебра используют их водную дисперсию, полученную из обратномицеллярного раствора наночастиц серебра на основе ПАВ в неполярном растворителе, в которой концентрацию наночастиц серебра выбирают в интервале 2,10-4-3·10-3 г-ион/л, а концентрацию ПАВ не более 1,5%, выдерживают углеродный материал в модифицирующем растворе наночастиц серебра в течение не менее 8 час, промывают углеродный материал дистиллированной водой до получения в промывных водах концентрации ПАВ не более 0,1 мг/л. Таким образом, сформулированная в известном изобретении задача решается тем, что для модифицирования поверхности углеродного материала применяют стабильную водную дисперсию наночастиц серебра, полученную из их обратномицеллярного раствора, при соответственно выбранной концентрации наночастиц серебра и ПАВ, и контролируют концентрацию ПАВ в водной дисперсии наночастиц и в воде, протекающей при промывке через модифицированный материал [патент Российской Федерации №2202400, В01D 39/00, В01j 20/20, опубл. 2003 г.].Of the known methods, the closest to the proposed technical solution (prototype) is the "Method of obtaining modified carbon nanoparticles of silver material with biocidal properties." In the known method for producing a silver nanoparticle-modified carbon material, comprising preparing a silver nanoparticle modifying solution, exposing the carbon material in a silver nanoparticle modifying solution, washing the carbon material according to the invention, their aqueous dispersion is used as a modifying solution of silver nanoparticles, obtained from a reverse micellar solution of silver nanoparticles on based surfactant in a non-polar solvent in which the concentration of silver nanoparticles is selected rayut in the range of 2.10 × 10 -3 -4 -3 g-ion / l and the surfactants concentration is not more than 1.5%, a carbon material is kept modifying the silver nanoparticles solution for at least 8 hours, washed with distilled water carbon material until surfactant concentration in wash water is not more than 0.1 mg / l. Thus, the problem formulated in the known invention is solved by the fact that to modify the surface of the carbon material, a stable aqueous dispersion of silver nanoparticles obtained from their inverse micellar solution is used at a correspondingly selected concentration of silver nanoparticles and surfactants, and the concentration of surfactants in the aqueous dispersion of nanoparticles and in water is controlled flowing during washing through a modified material [patent of the Russian Federation No. 2202400, B01D 39/00, B01j 20/20, publ. 2003].

Вместе с тем, наряду с многими положительными сторонами известного вышеуказанного способа (применительно к завляемому способу), он имеет целый ряд серьезных ограничений, которые ограничивают его широкое применение на практике.At the same time, along with many positive aspects of the above-mentioned method (as applied to the curled method), it has a number of serious limitations that limit its widespread use in practice.

К числу таких ограничений прежде всего следует отнести: Во - первых, для реализации известного способа при получении водной дисперсии наноструктупных частиц серебра, полученной из обратномицеллярного раствора после разделения смеси водной дисперсии от неполярного растворителя в объеме смеси более 1 л, дальнейшее очищение водной дисперсии наночастиц серебра от избытка неполярного растворителя и ПАВ является трудоемким процессом и занимает, как правило, 3-5 суток. Это приводит к большим энергетическим и временным затратам, малой производительности выхода готовой продукции и повышает уровень пожаро- и взрывоопасности производства. Получение водной дисперсии наночастиц серебра путем центрифугирования двухфазной системы обратномицеллярного раствора наночастиц серебра и воды и отделения нижней водной фазы, содержащей наночастицы серебра, на практике является неприемлемым при даже небольших (более 1 л) объемах получения водного раствора наночастиц металла.These limitations include, first of all: Firstly, to implement the known method for preparing an aqueous dispersion of nanostructured silver particles obtained from a reverse micellar solution after separating the aqueous dispersion mixture from a non-polar solvent in a mixture volume of more than 1 l, further purification of the aqueous dispersion of silver nanoparticles from an excess of non-polar solvent and surfactant is a labor-intensive process and usually takes 3-5 days. This leads to high energy and time costs, low productivity of the finished product and increases the level of fire and explosion hazard of production. Obtaining an aqueous dispersion of silver nanoparticles by centrifuging a two-phase system of a reverse micellar solution of silver and water nanoparticles and separating the lower aqueous phase containing silver nanoparticles is in practice unacceptable with even small (more than 1 L) volumes of obtaining an aqueous solution of metal nanoparticles.

Во-вторых, сама модификация углеродного материала наночастицами серебра по известному способу, включающая: выдержку углеродного материала в модифицирующем растворе наноструктурных частиц серебра (не менее 9 час) и многократную промывку углеродного материала дистиллированной водой, является трудоемким и длительным во времени процессом.Secondly, the modification of the carbon material by silver nanoparticles by a known method, including: exposure of the carbon material in a modifying solution of silver nanostructured particles (at least 9 hours) and repeated washing of the carbon material with distilled water, is a time-consuming and time-consuming process.

В-третьих, применение модифицированного по известному способу углеродного материала на примере активированного угля марки АГ-3 не приводит к полной очистке обсемененной воды жизнеспособными клетками бактерий Е.coli. Уровень инактивации составляет в среднем 47,25±4,36%, что в среднем на 20,34±2,12% выше уровня инактивации бактерий E.coli углем без наночастиц серебра.Thirdly, the use of carbon material modified by the known method using the activated carbon of the AG-3 brand as an example does not lead to the complete purification of the seeded water by viable E.coli bacteria cells. The inactivation level is on average 47.25 ± 4.36%, which is on average 20.34 ± 2.12% higher than the level of inactivation of E. coli bacteria with coal without silver nanoparticles.

При этом объем очищенной воды с таким низким эффектом не превышает 4-х л, что на практике резко ограничивает возможности и области применения данного модифицированного угля.At the same time, the volume of purified water with such a low effect does not exceed 4 l, which in practice sharply limits the possibilities and applications of this modified coal.

В - четвертых, нами в результате проведения многочисленных опытов по расширению спектра возможного применения фильтрующего пористого материала установлено, что данный способ:Fourth, as a result of numerous experiments to expand the spectrum of the possible use of filtering porous material, we have established that this method:

- лишь частично пригоден для получения модифицированного наночастицами серебра углеродного материала, к числу которого можно отнести только активированные угли типа АГ-2, АГ-3 и др.;- only partially suitable for producing carbon nanoparticles modified with silver nanoparticles, which include only activated carbons such as AG-2, AG-3, and others;

- частично применим с невысокой эффективностью модификации и конечного эффекта инактивации бактерий для других активированных углей, например кокосового угля;- partially applicable with low efficiency of modification and the final effect of inactivation of bacteria for other activated carbons, such as coconut charcoal;

- практически не применим для модификации многочисленных современных синтетических нетканых материалов и тканей (например таких, как полистирол, полипропилен, стеклоткань и др.), так как наноструктурные частицы серебра из водной дисперсии не адсорбируются на вышеуказанные материалы.- it is practically not applicable for the modification of numerous modern synthetic non-woven materials and fabrics (for example, such as polystyrene, polypropylene, fiberglass, etc.), since nanostructured silver particles from an aqueous dispersion are not adsorbed on the above materials.

В-пятых, опыт показал, что применение известного способа получения модифицированного наночастицами углеродного материала для создания картриджей для очистки воздуха от токсических примесей и микробиологических загрязнений при их применении по прямому назначению неэффективно ни по времени, ни по степени очистки воздуха ввиду нестабильности адсорбированных на поверхности угля или углеродной ткани наноструктурных частиц серебра, что снижает экологическую безопасность применения таких картриджей.Fifth, experience has shown that the application of the known method for producing a carbon material modified by nanoparticles to create cartridges for air purification from toxic impurities and microbiological contaminants when used for their intended purpose is ineffective in both time and degree of air purification due to the instability of coal adsorbed on the surface or carbon fabric of nanostructured silver particles, which reduces the environmental safety of the use of such cartridges.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка и создание фильтрующего материала и способа его получения для очистки жидких и газообразных веществ, проходящих через пористый носитель с надежной адгезией селективного слоя, позволяющего удерживать на его поверхности активный компонент из наноструктурных частиц серебра и обеспечивающего доступ реагирующего вещества к активным центрам катализатора из наночастиц серебра, участвующих при очистке жидких или газообразных веществ в химических превращениях органических и неорганических примесей воздуха до простых форм молекул (например, С, Н2, O2 и др.) за счет возникновения в зоне наноструктурных частиц серебра электрического поля, и одновременно вызывающих, за счет их дополнительной биоцидной активности, гибель различных микроорганизмов.The problem to which the present invention is directed, is the development and creation of a filter material and a method for its preparation for cleaning liquid and gaseous substances passing through a porous carrier with reliable adhesion of the selective layer, which allows to keep on its surface an active component of silver nanostructured particles and providing access reacting substance to the active centers of the catalyst from silver nanoparticles involved in the purification of liquid or gaseous substances in chemical transformations x of organic and inorganic air contaminants to simple forms of molecules (e.g., C, H 2, O 2, etc.) due to the occurrence of a zone of nanostructured particles the electric field of silver, and at the same time causing, due to their additional biocidal activity, destruction of various microorganisms.

Технический результат настоящего изобретения состоит в повышении эффективности комплексной очистки жидких и газообразных веществ от токсических примесей и микробиологических загрязнений, расширения функциональных возможностей его применения, снижении затрат, повышении качества модифицированного фильтрующего материала при его применении в виде фильтрующего элемента жидких или газообразных веществ.The technical result of the present invention is to increase the efficiency of complex cleaning of liquid and gaseous substances from toxic impurities and microbiological contaminants, expand the functionality of its use, reduce costs, improve the quality of the modified filter material when it is used in the form of a filter element of liquid or gaseous substances.

Указанная выше задача решается тем, что в известном фильтрующем материале для очистки жидких и газообразных веществ, выполненном в виде пористой основы с селективным слоем и дополнительным дискретным слоем, выполненным из наноструктурных частиц серебра, селективный слой выполнен из поливинилового спирта или полимера акриламида, а дополнительный дискретный слой расположен по всему объему селективного слоя и содержит наноструктурные частицы серебра, полученные из мицеллярного раствора, при следующих соотношениях компонентов, мас.%: поливиниловый спирт или полимер акриламид 0,01-1,00, наноструктурные частицы серебра 99,99-99,00, и тем, что пористая основа выполнена в виде природных или искусственных твердых тел с высокой развитой удельной поверхностью и пористостью, и тем, что в способе получения модифицированного наночастицами серебра фильтрующего материала для очистки жидких и газообразных веществ, включающем приготовление модифицирующего раствора наночастиц серебра, выдержку материала в модифицирующем растворе наночастиц серебра и промывание материала дистиллированной водой, готовят 0,01-1,00% (мас.) водный раствор поливинилового спирта или полимера акриламида, после чего пропитывают пористую основу материала в течение 5-10 мин при температуре плюс 20-25°С, высушивают при температуре плюс 60-70°С в течение 3-4 час до установления его постоянной массы с образованием селективного слоя на пористой поверхности фильтрующего материала, после чего приготавливают модифицирующий раствор наночастиц серебра в виде их мицеллярного раствора на основе поверхностно-активного вещества в неполярном растворителе, в котором концентрацию наночастиц серебра выбирают в интервале 2,0·10-3-6,5·10-3 г-ион/л, а концентрацию поверхностно-активного вещества 1,5-6,0% (мас.), и пропитывают им селективный слой, нанесенный до этого на пористую основу, выдерживают фильтрующий материал в модифицирующем растворе наночастиц серебра в течение 1-2 час до образования дополнительного дискретного слоя, после чего фильтруют и сушат при температуре плюс 60-70°С в течение 3 - 4 час и при необходимости охлаждают до температуры плюс 20 - 25°С, и тем, что полученный фильтрующий материал для очистки жидких веществ промывают дистиллированной водой до получения в промывных водах концентрации поверхностно-активного вещества не более 0,5 мг/л, после чего сушат при температуре плюс 60-70°С в течение 3-4 час и охлаждают до температуры плюс 20-25°С.The above problem is solved by the fact that in the known filtering material for cleaning liquid and gaseous substances, made in the form of a porous base with a selective layer and an additional discrete layer made of nanostructured silver particles, the selective layer is made of polyvinyl alcohol or acrylamide polymer, and an additional discrete the layer is located throughout the volume of the selective layer and contains nanostructured silver particles obtained from a micellar solution, with the following ratios of components, wt.%: vinyl alcohol or polymer acrylamide 0.01-1.00, nanostructured silver particles 99.99-99.00, and the fact that the porous base is made in the form of natural or artificial solids with a high developed specific surface area and porosity, and the fact that in a method for producing a silver nanoparticle-modified filter material for purifying liquid and gaseous substances, including preparing a modifying solution of silver nanoparticles, holding the material in a modifying solution of silver nanoparticles and washing the material with distillation water, prepare 0.01-1.00% (wt.) an aqueous solution of polyvinyl alcohol or acrylamide polymer, after which they impregnate the porous base of the material for 5-10 minutes at a temperature of plus 20-25 ° C, dried at a temperature of plus 60- 70 ° C for 3-4 hours until its constant mass is established with the formation of a selective layer on the porous surface of the filter material, after which a modifying solution of silver nanoparticles is prepared in the form of a micellar solution based on a surfactant in a non-polar solvent in which entratsiyu silver nanoparticles are selected in the range of 2.0 × 10 -3 -6.5 × 10 -3 g-ion / l and the concentration of surfactant is 1.5-6.0% (wt.), and their selective impregnated the layer previously deposited on a porous base, withstand the filter material in a modifying solution of silver nanoparticles for 1-2 hours until the formation of an additional discrete layer, after which it is filtered and dried at a temperature of + 60-70 ° C for 3 to 4 hours and at if necessary, cool to a temperature of plus 20 - 25 ° C, and the fact that the resulting filter material for cleaning liquid still washed with distilled water until a surfactant concentration of not more than 0.5 mg / l is obtained in the washings, then dried at a temperature of plus 60-70 ° C for 3-4 hours and cooled to a temperature of plus 20-25 ° C .

Фрагмент варианта фильтрующего материала модифицированными нано-структурными частицами серебра в поперечном разрезе показан на фиг.1, где:A fragment of a variant of the filtering material with modified nano-structural particles of silver in cross section is shown in figure 1, where:

1 - слой пористой основы фильтрующего материала из природных или искусственных твердых тел с высокой развитой удельной поверхностью и пористостью, например, глина, пемза, гейзерит, муллит, активированный уголь и др. [Научные основы производства катализаторов. /Под ред. Р.А.Буянова. - Новосибирск, 1982; Технология катализаторов. /Под ред. И.П.Мухленовой, 3 изд., - Л., 1989.] В качестве пористой основы, согласно заявляемому изобретению, кроме вышеуказанных материалов, могут быть применены: различные виды синтетического волокна; полимерные углеродные волокна, например, аквален; текстильные фильтрующие материалы из нетканых материалов (например, полипропиленовые, полиэфирные, полиакрилонитрильные и др. типы волокон), к числу которых относятся фильтры грубой очистки (класс G1-G4), фильтры тонкой очистки (класс F5-F9), фильтры высокой эффективности (класс НЮ - HI4), фильтры сверхвысокой эффективности (класс U15-U17) [ГОСТ Р51251-99].1 - a layer of a porous base of filtering material from natural or artificial solids with a high developed specific surface area and porosity, for example, clay, pumice, geyserite, mullite, activated carbon, etc. [Scientific principles of the production of catalysts. / Ed. R.A. Buyanova. - Novosibirsk, 1982; Catalyst technology. / Ed. IP Mukhlenova, 3rd ed., - L., 1989.] As a porous base, according to the claimed invention, in addition to the above materials, can be applied: various types of synthetic fiber; polymer carbon fibers, for example, aqualen; textile filtering materials from nonwoven materials (for example, polypropylene, polyester, polyacrylonitrile and other types of fibers), which include coarse filters (class G1-G4), fine filters (class F5-F9), high-efficiency filters (class NU - HI4), ultrahigh efficiency filters (class U15-U17) [GOST R51251-99].

2 - селективный слой, состоящий из ПВС [ГОСТ 10779-78] или полимера акриламида (ПА) [ТУ 2216-010-55373366-2007].2 - a selective layer consisting of PVA [GOST 10779-78] or acrylamide polymer (PA) [TU 2216-010-55373366-2007].

3 - дополнительный дискретный слой, выполненный из наноструктурных частиц серебра, полученных по известному способу [патент РФ №2147487, 7 В22, F 9/24, опубл. 2000 г.] с введенным новым отличительным признаком по получению и применению диапазона концентраций наночастиц серебра и ПАВ в мицеллярном растворе.3 - an additional discrete layer made of nanostructured silver particles obtained by a known method [RF patent No. 2147487, 7 B22, F 9/24, publ. 2000] with the introduction of a new distinguishing feature for the production and application of a range of concentrations of silver nanoparticles and surfactants in micellar solution.

Способ получения фильтрующего материала для очистки, например, газообразных веществ осуществляется следующим образом. Приготавливают 0,01-1,0% (мас.) водный раствор ПВС [ГОСТ 10779-78] или полимера акриломида [ТУ 2216-010-55373366-2007].A method of obtaining a filter material for cleaning, for example, gaseous substances is as follows. Prepare 0.01-1.0% (wt.) Aqueous solution of PVA [GOST 10779-78] or polymer acrylomide [TU 2216-010-55373366-2007].

Затем выбирают фильтрующий материал и пропитывают пористую основу материала в течение 5-10 мин при температуре 20-25°С, после чего высушивают при температуре плюс 60-70°С в течение 3-4 час до установления его постоянной массы с образованием селективного слоя на пористой основе фильтрующего материала.Then select the filter material and impregnate the porous base of the material for 5-10 minutes at a temperature of 20-25 ° C, then dry at a temperature of plus 60-70 ° C for 3-4 hours until its constant mass is established with the formation of a selective layer on porous filter media.

Пористую основу фильтрующего материала выбирают исходя из того, для каких целей или в каком фильтрующем устройстве предполагается его применять.The porous base of the filter material is selected based on for what purposes or in what filter device it is intended to be used.

Далее приготавливают мицеллярный раствор наночастиц серебра на основе ПАВ в неполярном растворителе в соответствии с патентом РФ [№2147487]. Концентрацию наночастиц серебра в мицеллярном растворе выбирают в интервале 2,0·10-3-6,5·10-3 г-ион/л, а концентрацию ПАВ 1,5-6,0% (0,034 М - 0,135 М) и пропитывают им селективный слой, нанесенный до этого на пористую основу фильтрующего материала. Выдерживают фильтрующий материал в модифицирующем растворе наночастиц серебра в течение 1-2 часов до образования дополнительного дискретного слоя. Затем отделяют фильтрующий материал от остатков мицеллярного раствора наночастиц серебра, сушат при температуре плюс 60-70°С в течение 3-4 час и охлаждают до температуры плюс 20-25°С.Next, prepare a micellar solution of silver nanoparticles based on a surfactant in a non-polar solvent in accordance with the patent of the Russian Federation [No. 2147487]. The concentration of silver nanoparticles in the micellar solution is chosen in the range of 2.0 · 10 -3 -6.5 · 10 -3 g-ion / l, and the surfactant concentration is 1.5-6.0% (0.034 M - 0.135 M) and impregnated them a selective layer deposited before on the porous base of the filter material. The filter material is kept in a modifying solution of silver nanoparticles for 1-2 hours until an additional discrete layer is formed. Then the filter material is separated from the remnants of the micellar solution of silver nanoparticles, dried at a temperature of plus 60-70 ° C for 3-4 hours and cooled to a temperature of plus 20-25 ° C.

Способ получения фильтрующего материала для очистки жидких веществ осуществляется аналогично способу получения фильтрующего материала для очистки газообразных веществ. Вместе с тем, для предотвращения смыва ПАВ с фильтрующего материала для очистки воды с концентрацией выше допустимой нормы ПДК, полученный фильтрующий материал промывают дистиллированной водой до получения в промывных водах концентрации ПАВ не более 0,5 мг/л.The method of obtaining filter material for cleaning liquid substances is carried out similarly to the method for producing filter material for cleaning gaseous substances. At the same time, to prevent the surfactant from being washed away from the filter material for water purification with a concentration higher than the permissible MPC, the resulting filter material is washed with distilled water until a surfactant concentration of not more than 0.5 mg / l is obtained in the wash water.

Затем промытый фильтрующий материал сушат при температуре плюс 60-70°С в течение 3-4 час и охлаждают до температуры плюс 20-25°С.Then the washed filter material is dried at a temperature of plus 60-70 ° C for 3-4 hours and cooled to a temperature of plus 20-25 ° C.

Для контроля концентрации ПАВ в воде, протекающей через модифицированный фильтрующий материал, может быть использован любой способ контроля, например, методика, описанная в литературе [Унифицированные методы исследования качества вод. 4.1. «Методы химического анализа вод». Издание 4-е. - М., 1979, с.677-683].To control the concentration of surfactants in the water flowing through the modified filter material, any control method can be used, for example, the technique described in the literature [Unified methods for studying water quality. 4.1. "Methods of chemical analysis of water." 4th Edition. - M., 1979, S. 677-683].

Как показали исследования, при концентрации наночастиц серебра в мицеллярном растворе в интервале 2,0·10-3-6,5·10-3 г-ион/л удается получить в селективном слое из ПВС или полимера акриламида регулируемую плотность наночастиц, которая обеспечивает достаточно высокий уровень его активности при очистке жидких и газообразных веществ. Контроль за формированием и концентрацией наночастиц серебра в мицеллярном растворе и оценку их стабильности на селективном слое фильтрующего материала после их адсорбции осуществляют спектро-фотометрически по изменениям основных характеристик спектров оптического поглощения (положения максимума полосы поглощения, оптической плотности в максимуме и полуширины полосы).As studies have shown, with a concentration of silver nanoparticles in a micellar solution in the range of 2.0 · 10 -3 -6.5 · 10 -3 g-ion / l, it is possible to obtain an adjustable nanoparticle density in a selective layer of PVA or acrylamide polymer, which provides sufficient a high level of its activity in the purification of liquid and gaseous substances. The formation and concentration of silver nanoparticles in a micellar solution and their stability on the selective layer of the filtering material after their adsorption are monitored spectrophotometrically based on changes in the main characteristics of the optical absorption spectra (positions of the maximum absorption band, maximum optical density and half width of the band).

В отличие от прототипа полученные ингредиенты концентрации наночастиц серебра в мицеллярном растворе позволяет получить высокий уровень выхода конечного продукта при применении заявляемого способа получения фильтрующего материала с высокой степенью комплексной очистки жидких и газообразных веществ от органических примесей и микробиологических загрязнений.In contrast to the prototype, the obtained ingredients of the concentration of silver nanoparticles in a micellar solution allow to obtain a high level of yield of the final product when using the inventive method for producing filter material with a high degree of complex purification of liquid and gaseous substances from organic impurities and microbiological contaminants.

Согласно вышеуказанному в описании патенту RU 2147487 С1 В22F 9/24, 20.04.2000 г. в ходе приготовления мицеллярного раствора наноструктурных частиц серебра по известному способу в качестве ПАВ используют бис-2-этилгексил сульфосукцинат натрия (аэрозоль ОТ). В качестве неполярного раствора используют вещества из группы предельных углеводородов: н-гексан, или н-гептан, или н-октан, или н-декан, или циклогексан, или изооктан.According to the above in the description of patent RU 2147487 C1 B22F 9/24, 04/20/2000, during the preparation of a micellar solution of silver nanostructured particles according to the known method, sodium bis-2-ethylhexyl sulfosuccinate (RT aerosol) is used as a surfactant. As a non-polar solution, substances from the group of saturated hydrocarbons are used: n-hexane, or n-heptane, or n-octane, or n-decane, or cyclohexane, or isooctane.

Для приготовления мицеллярного раствора наноструктурных частиц серебра в качестве примера применялись следующие виды веществ:To prepare a micellar solution of silver nanostructured particles, the following types of substances were used as an example:

- серебро азотнокислое (AgNO3) по ГОСТ 1277;- silver nitrate (AgNO 3 ) according to GOST 1277;

- флавоноид, С AS 6151-25-3;- flavonoid, With AS 6151-25-3;

- ПАВ бис-2-этилгексил сульфосукцинат натрия (аэрозоль ОТ) (C20H37NaO7S, CAS 577-1-7);- surfactant sodium bis-2-ethylhexyl sulfosuccinate (OT aerosol) (C 20 H 37 NaO 7 S, CAS 577-1-7);

- неполярный растворитель изооктан эталонный по ГОСТ 12433.- non-polar solvent isooctane reference in accordance with GOST 12433.

Для получения мицеллярного раствора наноструктурных частиц серебра ионы серебра азотнокислого вводили в обратномицеллярную дисперсию флавоноида (восстановителя) в виде водного раствора.To obtain a micellar solution of nanostructured silver particles, silver nitrate ions were introduced into the reverse micellar dispersion of a flavonoid (reducing agent) in the form of an aqueous solution.

Модификация фильтрующего материала наноструктурными частицами серебра на практике осуществляется с помощью заявляемого способа.Modification of the filter material with nanostructured silver particles in practice is carried out using the proposed method.

При экспериментальной отработке вариантов фильтрующего материала использовали:In the experimental development of options for filter material used:

1. В качестве пористой основы -1. As a porous base -

а) Синтетический нетканый гидрофобный рулонный материал [ГОСТ R 51251-99, CENEN 779-1993; CENEN 1822-1998] следующих марок: ФМ - 2Х, h=5 мм, класс очистки G2, тип волокна полиэфир; ФМ - 3Х, h=15 мм, класс очистки G3, тип волокна полиэфир, полипропилен; HY-W-906, h=0,5 мм, класс очистки F7, тип волокна полипропилен.a) Synthetic non-woven hydrophobic rolled material [GOST R 51251-99, CENEN 779-1993; CENEN 1822-1998] of the following grades: FM - 2X, h = 5 mm, cleaning class G2, fiber type polyester; FM - 3X, h = 15 mm, cleaning class G3, fiber type polyester, polypropylene; HY-W-906, h = 0.5 mm, cleaning class F7, type of fiber polypropylene.

б) Угольная бумага марки 5243V4, артикул 00903, h=1,5 мм.b) Carbon paper grade 5243V4, article 00903, h = 1.5 mm.

в) Активированный кокосовый уголь марки 607 С (CERTIFICATE OF ANALYSIS 5344).c) Activated coconut charcoal grade 607 C (CERTIFICATE OF ANALYSIS 5344).

г) Активированный березовый уголь, марки КФГ-М, [ТУ 6-55-221-1061-2003].d) Activated birch charcoal, brand KFG-M, [TU 6-55-221-1061-2003].

д) Пемза [ГОСТ 9757].d) Pumice [GOST 9757].

2. В качестве селективного слоя -2. As a selective layer -

а) Полимер акриламида [ТУ 2216-010-55373366-2007].a) Acrylamide polymer [TU 2216-010-55373366-2007].

б) Поливиниловый спирт [ГОСТ 10779-78].b) Polyvinyl alcohol [GOST 10779-78].

3. Для создания дополнительного дискретного слоя использовали мицелллярный раствор наноструктурных частиц серебра [патент РФ №2147487, 7 В 22, F/24, опубл. 2000 г.] с введенными в заявляемый способ новых отличительных признаков по получению диапазона концентраций наночастиц серебра и ПАВ в мицеллярном растворе.3. To create an additional discrete layer, a micellar solution of nanostructured silver particles was used [RF patent No. 2147487, 7 V 22, F / 24, publ. 2000] with introduced into the inventive method new distinctive features for obtaining a range of concentrations of silver nanoparticles and surfactants in a micellar solution.

Модификацию фильтрующего материала наноструктурными частицами серебра производили согласно заявляемому изобретению.Modification of the filter material with nanostructured silver particles was carried out according to the claimed invention.

Варианты приемов конкретного выполнения способа получения фильтрующего материала:Variants of techniques for the specific implementation of the method of obtaining filter material:

а) Фильтрующий материал для очистки воды.a) Filter material for water treatment.

Пример 1 (прототип)Example 1 (prototype)

Готовят водный раствор наночастиц серебра с концентрацией 3·10-3 г-ион/л. К 22,0 г березового угля (марки КФГ-М, d=0,34 г/см3) прибавляют 500 мл водного раствора наночастиц серебра с концентрацией 3·10-3 г-ион/л, смесь перемешивают и выдерживают в течение 72 часов при температуре 20-25°С. Далее уголь отфильтровывают и многократно промывают дистиллированной водой (0,2-0,5 л воды на 1 г материала) до получения в промывных водах концентрации ПАВ не более 0,1 мг/л.Prepare an aqueous solution of silver nanoparticles with a concentration of 3 · 10 -3 g-ion / L. To 22.0 g of birch coal (KFG-M brand, d = 0.34 g / cm 3 ), 500 ml of an aqueous solution of silver nanoparticles with a concentration of 3 · 10 -3 g-ion / l are added, the mixture is stirred and incubated for 72 hours at a temperature of 20-25 ° C. Next, the coal is filtered off and repeatedly washed with distilled water (0.2-0.5 l of water per 1 g of material) until a surfactant concentration of not more than 0.1 mg / l is obtained in the wash water.

Пример 2Example 2

Готовят 0,1% водный раствор ПВС.К 22,0 г березового угля (марки КФГ-М, d=0,34 г/см3) прибавляют 40 мл 0,1%) водного раствора ПВС при 20-25°С, пропитывают им уголь, перемешивая смесь в течение 5-10 мин, и сушат при температуре 60-70°С в течение 3-4 час до установления постоянной массы угля. Готовят 70 мл модифицирующего раствора наночастиц серебра в виде их мицеллярного раствора на основе ПАВ в неполярном растворителе, в котором концентрацию наночастиц серебра выбирают 3·10-3 г-ион/л, а концентрацию ПАВ - 2,48 мас.%(0,056 М). Далее к ранее полученной смеси 0,1% водного раствора ПВС с углем прибавляют 70 мл мицеллярного раствора наночастиц серебра с концентрацией 3·10-3 г-ион/л, перемешивают при температуре 20-25°С в течение 1-2 часов, фильтруют, сушат при 60-70°С в течение 3-4 час и промывают дистиллированной водой до получения в промывных водах концентрации ПАВ не более 0,5 мг/л, после чего сушат при температуре 60-70°С в течение 3-4 часов и охлаждают до 20-25°С.Prepare a 0.1% aqueous solution of PVS. To 22.0 g of birch coal (KFG-M brand, d = 0.34 g / cm 3 ) add 40 ml of a 0.1%) aqueous solution of PVA at 20-25 ° C, they are impregnated with coal, stirring the mixture for 5-10 minutes, and dried at a temperature of 60-70 ° C for 3-4 hours until a constant mass of coal is established. Prepare 70 ml of a modifying solution of silver nanoparticles in the form of their micellar solution based on surfactants in a non-polar solvent, in which the concentration of silver nanoparticles is chosen 3 · 10 -3 g-ion / l, and the concentration of surfactants is 2.48 wt.% (0.056 M) . Next to the previously obtained mixture of a 0.1% aqueous solution of PVA with coal, 70 ml of a micellar solution of silver nanoparticles with a concentration of 3 · 10 -3 g-ion / l are added, stirred at a temperature of 20-25 ° C for 1-2 hours, filtered , dried at 60-70 ° C for 3-4 hours and washed with distilled water until a surfactant concentration of not more than 0.5 mg / l is obtained in the washings, after which it is dried at a temperature of 60-70 ° C for 3-4 hours and cooled to 20-25 ° C.

Пример 3Example 3

Изготовление фильтрующего материала производят по примеру 2 с тем отличием, что водный раствор ПВС готовят и применяют с концентрацией 0,5%. Концентрацию наночастиц серебра в мицеллярном растворе выбирают 6,5·10-3 г-ион/л, а ПАВ - 6,0%, масс (0,135 М).The manufacture of filter material is carried out according to example 2 with the difference that an aqueous solution of PVA is prepared and used with a concentration of 0.5%. The concentration of silver nanoparticles in the micellar solution is chosen 6.5 · 10 -3 g-ion / l, and the surfactant is 6.0%, mass (0.135 M).

Пример 4Example 4

Изготовление фильтрующего материала производят по примеру 2 с тем отличием, что водный раствор ПВС готовят и применяют с концентрацией 0,75%. Концентрацию наночастиц серебра в мицеллярном растворе выбирают 4,5·10-3 г-ион/л, а ПАВ - 4,97 мас.%. (0,112 М).The manufacture of filter material is carried out according to example 2 with the difference that an aqueous solution of PVA is prepared and used with a concentration of 0.75%. The concentration of silver nanoparticles in a micellar solution is chosen 4.5 · 10 -3 g-ion / l, and the surfactant is 4.97 wt.%. (0.112 M).

Пример 5Example 5

Изготовление фильтрующего материала производят по примеру 2 с тем отличием, что используют кокосовый уголь (марки 607 С, d=0,45 г/см3) и применяют водный раствор ПВС с концентрацией 1,0%. Концентрацию наночастиц серебра в мицеллярном растворе выбирают 2·10-3 г-ион/л, а ПАВ - 1,51 мас.% (0,034 М).The manufacture of filter material is carried out according to example 2 with the difference that coconut charcoal (grades 607 C, d = 0.45 g / cm 3 ) is used and an aqueous PVA solution with a concentration of 1.0% is used. The concentration of silver nanoparticles in the micellar solution is chosen 2 · 10 -3 g-ion / l, and the surfactant is 1.51 wt.% (0,034 M).

б) Фильтрующий материал для очистки воздуха.b) Filter material for air purification.

Пример 1 (прототип)Example 1 (prototype)

Готовят 1 л водного раствора наночастиц серебра с концентрацией 2·10-3 г-ион/л, помещают в него пластину из синтетического нетканого материала марки ФМ - 3Х, класс очистки G3, h=15 мм, размером 330 х 330 мм при температуре 20-25°С и выдерживают при этой температуре в течение 1 часа. Далее пластину сушат при 40-50°С в течение 3-4 часов.Prepare 1 l of an aqueous solution of silver nanoparticles with a concentration of 2 · 10 -3 g-ion / l, place a plate of synthetic non-woven material of the FM - 3X grade, cleaning class G3, h = 15 mm, size 330 x 330 mm at a temperature of 20 -25 ° C and maintained at this temperature for 1 hour. Next, the plate is dried at 40-50 ° C for 3-4 hours.

Пример 2Example 2

Готовят 1 л водного 0,5% водного раствора ПВС, помещают в него пластину из нетканого материала марки ФМ - ЗХ, класс очистки G3, h=15 мм, размером 330×330 мм и пропитывают пористую основу материала в течение 5-10 мин при температуре плюс 20-25°С, далее высушивают при температуре плюс 60-70°С в течение 3-4 час до установления его постоянной массы. Далее готовят 1 л модифицирующего раствора наночастиц серебра в виде их мицеллярного раствора на основе ПАВ в неполярном растворителе, в котором концентрацию наночастиц серебра выбирают 2·10-3 г-ион/л и помещают в этот раствор высушенную с ПВС пластину нетканого материала, пропитывают им селективный слой ПВС, нанесенный до этого на пористую основу. Далее выдерживают фильтрующий материал в модифицирующем растворе наночастиц серебра в течение 1 час до образования дополнительного дискретного слоя, затем пластину сушат при температуре плюс 60-70°С в течение 3-4 час.Prepare 1 liter of an aqueous 0.5% aqueous solution of PVA, place a plate of non-woven fabric of the FM - ZX brand, cleaning class G3, h = 15 mm, size 330 × 330 mm, and impregnate the porous base of the material for 5-10 minutes at temperature plus 20-25 ° C, then dried at a temperature of plus 60-70 ° C for 3-4 hours to establish its constant mass. Next, 1 l of a modifying solution of silver nanoparticles is prepared in the form of a surfactant-based micellar solution in a non-polar solvent, in which the concentration of silver nanoparticles is chosen to be 2 · 10 -3 g-ion / l and the plate of nonwoven fabric dried with PVA is placed in this solution, impregnated with it a selective layer of PVA, previously deposited on a porous base. Next, the filter material is kept in a modifying solution of silver nanoparticles for 1 hour until the formation of an additional discrete layer, then the plate is dried at a temperature of plus 60-70 ° C for 3-4 hours.

Пример 3Example 3

Изготовление фильтрующего материала производят по примеру 2 с тем отличием, что готовят 1 л 0,5% водного раствора полимера акриламида и пропитывают им пористую основу нетканого материала марки ФМ-ЗХ, класс очистки G3, h=15 мм, размером 330×330 мм в течение 5-10 мин при температуре плюс 20-25°С. Далее технологические операции проводят аналогично примеру 2.The manufacture of the filter material is carried out according to example 2 with the difference that 1 l of a 0.5% aqueous solution of acrylamide polymer is prepared and impregnated with a porous base of non-woven material of the FM-ZX brand, cleaning class G3, h = 15 mm, size 330 × 330 mm in for 5-10 minutes at a temperature of plus 20-25 ° C. Further technological operations are carried out analogously to example 2.

Пример 4Example 4

Изготовление фильтрующего материала производят по примеру 2 с тем отличием, что водный раствор ПВС готовят с концентрацией 0,01%, помещают в него пластину из нетканого материала марки ФМ-2Х, класс очистки G2, h=5 мм, размером 330×330 мм. Далее технологические операции проводят аналогично примеру 2.The manufacture of the filter material is carried out according to example 2 with the difference that the aqueous PVA solution is prepared with a concentration of 0.01%, a plate of non-woven material of the FM-2X brand is placed in it, cleaning class G2, h = 5 mm, size 330 × 330 mm. Further technological operations are carried out analogously to example 2.

Пример 5Example 5

Изготовление фильтрующего материала производят по примеру 2 с тем отличием, что готовят 1 л 0,15% водного раствора полимера акриламида и пропитывают им пористую основу фильтрующего материала марки HY-W-906, класса очистки F7, h=0,5 мм в течение 5-10 мин при температуре плюс 20-25°С. Далее технологические операции проводят аналогично примеру 2.The manufacture of the filter material is carried out according to example 2 with the difference that 1 l of a 0.15% aqueous solution of acrylamide polymer is prepared and impregnated with the porous base of the filter material of the brand HY-W-906, purification class F7, h = 0.5 mm for 5 -10 min at a temperature of plus 20-25 ° C. Further technological operations are carried out analogously to example 2.

Пример 6Example 6

Изготовление фильтрующего материала производят по примеру 2 с тем отличием, что в качестве пористой основы фильтрующего материала применяют угольную бумагу марки 5243V4, класса очистки F5, h=1,5 мм. Далее технологические операции проводят аналогично примеру 2.The manufacture of filter material is carried out according to example 2 with the difference that carbon paper of the grade 5243V4, cleaning class F5, h = 1.5 mm is used as the porous base of the filter material. Further technological operations are carried out analogously to example 2.

Пример 7Example 7

Изготовление фильтрующего материала производят по примеру 2 с тем отличием, что готовят 0,5 л 0,2% водного раствора полимера акриламида и пропитывают им пористую основу фильтрующего материала в течение 5-10 мин при температуре плюс 20-25°С. В качестве пористой основы фильтрующего материала применяют 1 кг активированного кокосового угля марки 607 С.Далее технологические операции проводят аналогично примеру 2.The manufacture of filter material is carried out according to example 2 with the difference that they prepare 0.5 l of a 0.2% aqueous solution of acrylamide polymer and impregnate the porous base of the filter material with it for 5-10 minutes at a temperature of + 20-25 ° C. As a porous base of the filtering material, 1 kg of activated coconut charcoal of grade 607 C is used. Further technological operations are carried out analogously to example 2.

Пример 8Example 8

Изготовление фильтрующего материала производят по примеру 2 с тем отличием, что готовят 1 л 0,01% водного раствора ПВС и пропитывают им пористую основу фильтрующего материала в течение 5-10 мин при температуре плюс 20-25°С. В качестве пористой основы фильтрующего материала применяют 1 кг пемзы. Далее технологические операции проводят аналогично примеру 2.The manufacture of filter material is carried out according to example 2 with the difference that 1 l of a 0.01% aqueous solution of PVA is prepared and impregnated with the porous base of the filter material for 5-10 minutes at a temperature of plus 20-25 ° C. As a porous base of the filter material, 1 kg of pumice is used. Further technological operations are carried out analogously to example 2.

Эффективность фильтрации или фильтрующую способность различных приготовленных вариантов активированного угля для очистки воды оценивали на международном штамме Escherichia coli АТСС 25922 (коллекция лаборатории легионеллеза ГУ НИИЭМ им. Н.Ф.Гамалеи РАМН).The filtration efficiency or filtering ability of various prepared variants of activated carbon for water purification was evaluated on the international strain Escherichia coli ATCC 25922 (collection of the Legionellosis Laboratory of the NIIEM Gamalei RAMS RAMS).

Культивирование штаммов E.coli производили на питательном агаре (ПА), триптическом соевом агаре (ТСА) и в таких же бульонах (ПС и ТСБ, соответственно) (Дифко) в течение 18 часов при температуре 37°С. Для идентификации изолятов кишечной палочки, выделенных из воды в процессе фильтрации, использовали среду Эндо и биохимические тесты. Культуру E.coli для выполнения экспериментов получали путем выращивания аликвоты ночной культуры в ПБ или ТСБ в тех же бульонах (соотношение культуры и бульона 1:10) при шутеллировании (170 об/мин) в течение 5 часов при 37°С, или на ПА, или ТСА в течение 18 часов при той же температуре.Cultivation of E. coli strains was performed on nutrient agar (PA), tryptic soy agar (TCA) and in the same broths (PS and TSB, respectively) (Difco) for 18 hours at 37 ° C. Endo medium and biochemical tests were used to identify E. coli isolates isolated from water during the filtration process. An E. coli culture for performing the experiments was obtained by growing an aliquot of the overnight culture in PB or TSB in the same broths (culture to broth ratio 1:10) by joking (170 rpm) for 5 hours at 37 ° C, or on PA , or TCA for 18 hours at the same temperature.

Для приготовления взвеси бактерий в концентрации 109 КОЕ/мл в стерильном физиологическом растворе (ФР) использовали выращенные культуры и стандарт мутности на 10 ЕД. При выполнении экспериментов в целях устранения влияния присутствия соединений хлора в воде использовали стерильный ФР. Приготовление исходной взвеси бактерий кишечной палочки в стерильном ФР в концентрации 1000 КОЕ/мл, или 100000 КОЕ/мл осуществляли путем внесения соответствующего объема исходной культуры в определенный объем ФР.For suspension of bacteria at a concentration of 109 CFU / ml in sterile physiological saline (RF), grown cultures and a turbidity standard of 10 units were used. When performing experiments in order to eliminate the influence of the presence of chlorine compounds in water, sterile RF was used. The initial suspension of Escherichia coli bacteria in a sterile RF at a concentration of 1000 CFU / ml, or 100,000 CFU / ml, was prepared by adding the appropriate volume of the initial culture to a certain volume of RF.

Оценку концентрации бактерий Е.coli в воде до фильтрации и после нее производили путем отбора проб воды, пролитой через колонку с углем, в соответствующие периоды времени ее титрования в ФР через 2, 4, 6, 8, 10, 13, 16, 19, 21, 23, 25, 30, 35 л соответственно высева на чашки Петри с ПА или ТСА по 0,1 мл и инкубации их при температуре 37°С в течение 24-48 часов. Далее производили подсчет числа выросших колоний и определение концентраций бактерий (КОЕ в мл) в соответствии с кратностью титрования и объемом культуры, использованной для посева.The concentration of E. coli bacteria in water before and after filtration was estimated by sampling water spilled through a column of coal in the corresponding time periods of its titration in the RF through 2, 4, 6, 8, 10, 13, 16, 19, 21, 23, 25, 30, 35 L, respectively, seeding on Petri dishes with PA or TCA in 0.1 ml and incubating them at a temperature of 37 ° C for 24-48 hours. Next, counting the number of grown colonies and determining the concentration of bacteria (CFU in ml) in accordance with the frequency of titration and the volume of culture used for sowing.

При этом скорость проливаемой воды через угольный фильтр составляла 100 мл/мин. Диаметр колонки - 30 мм, высота - 60 мм.At the same time, the rate of water spilled through the charcoal filter was 100 ml / min. The diameter of the column is 30 mm, the height is 60 mm.

Результаты оценки эффективности очистки воды от бактерий штамма E.coli АТСС 25022 приведены в таблице 1.The results of evaluating the effectiveness of water purification from bacteria of E. coli strain ATCC 25022 are shown in table 1.

В результате проведенных лабораторных испытаний изготовленных вариантов фильтрующего материала для очистки воды установлено, что по сравнению с прототипом (см. табл.1, п.2) у всех вариантов фильтрующего материала, полученного в соответствии с заявляемым способом их получения (см. табл.1, п.п.3, 4, 5, 6) в течение всего объема пропускания через колонку с модифицирующим углем, наблюдается стабильное снижение концентрации жизнеспособных клеток бактерий Е.coli. Уровень инактивации бактерий в зависимости от способа нанесения наночастиц серебра на активированный уголь составляет 100% от их первоначальной концентрации в воде при ее пропускании через колонку в количестве от 19 до 35 л, в то время как у прототипа только до 4 л. В целом уровень инактивации бактерий Е.coli у прототипа составляет 88,5%. В то же время в контрольной колонке (см. табл.1, п.1) с углем без наночастиц серебра уровень инактивации бактерий Е.coli оказывается значительно ниже и составляет в среднем 74% для 35 л фильтруемой через колонку воды.As a result of laboratory tests of the manufactured filter material options for water purification, it was found that in comparison with the prototype (see table 1, p. 2), all filter material options obtained in accordance with the inventive method for their preparation (see table 1 , items 3, 4, 5, 6) during the entire volume of transmission through the column with modifying carbon, a steady decrease in the concentration of viable E.coli bacteria cells is observed. The level of bacterial inactivation, depending on the method of applying silver nanoparticles to activated carbon, is 100% of their initial concentration in water when it is passed through the column in an amount of 19 to 35 liters, while the prototype only has up to 4 liters. In General, the level of inactivation of E. coli bacteria in the prototype is 88.5%. At the same time, in the control column (see table 1, p. 1) with coal without silver nanoparticles, the level of inactivation of E. coli bacteria is much lower and averages 74% for 35 liters of filtered water through the column.

Эффективность фильтрации или фильтрующую способность приготовленных вариантов фильтрующего материала для очистки воздуха от тестовых загрязнителей воздуха на примере ОСЧ ацетона, углекислого газа, формальдегида и их смеси проводили на специальном лабораторно-измерительном комплексе.The filtration efficiency or the filtering ability of the prepared filter material options for purifying air from test air pollutants using the example of AHS acetone, carbon dioxide, formaldehyde and their mixtures was carried out in a special laboratory-measuring complex.

Комплекс состоит из следующих частей:The complex consists of the following parts:

- герметичного бокса объемом 200 литров, выполненного из нержавеющей стали;- sealed box of 200 liters made of stainless steel;

- компьютера, осуществляющего регистрацию и отображения сигналов сенсора в реальном масштабе времени.- a computer that records and displays sensor signals in real time.

В боксе размещен электронагреватель для испарения жидкого тестового вещества.In the box there is an electric heater for evaporating a liquid test substance.

В боковой стенке бокса имеются штуцеры для ввода в бокс газообразных тестовых загрязнителей и подключения внешнего сенсора газов. Кроме того, бокс оснащен:In the side wall of the box there are fittings for introducing gaseous test contaminants into the box and connecting an external gas sensor. In addition, the box is equipped with:

- внешним оптическим инфракрасным газовым сенсором СO2 типа ИГС-016-00;- external optical infrared gas sensor CO 2 type IGS-016-00;

- газоанализатором формальдегида «ФЛОРА-СВ»;- FLORA-SV formaldehyde gas analyzer;

- газовым термокаталитическим сенсором углеводородов.- gas thermocatalytic hydrocarbon sensor.

Вне бокса размещены блок питания и обработки сигналов газовых сенсоров и электронный блок обработки сигналов и связи с компьютером.Outside the box, there is a power supply and signal processing unit for gas sensors and an electronic unit for signal processing and communication with a computer.

В качестве экспериментального образца очистителя воздуха использовался доработанный серийно выпускаемый корпус с вентилятором от фотокаталитического воздухоочистителя «Aero Barrier», модель AP270FC.As an experimental sample of an air purifier, we used a modified commercially available case with a fan from the Aero Barrier photocatalytic air purifier, model AP270FC.

В доработанный корпус воздухоочистителя «Аего Вагиег» устанавливались последовательно изготовленные варианты фильтрующего материала в качестве воздушного картриджа, подвергающегося испытаниям.In a modified housing of the Aego Wagieg air purifier, successively manufactured versions of the filter material were installed as an air cartridge undergoing tests.

Воздухоочиститель с установленным вариантом картриджа помещался в бокс.An air cleaner with an installed cartridge option was placed in the box.

Воздухоочиститель включался, устанавливался режим работы его вентилятора ВОЗДУХООБМЕН СРЕДНИЙ (О ~ 150 м. куб/час), после чего бокс закрывался. Включалось все остальное оборудование.The air purifier was turned on, the operation mode of its fan was set AIR MEDIA (About ~ 150 m3 / h), after which the box was closed. All other equipment turned on.

Через некоторое время (~10 мин) в бокс через воздушный штуцер производился впрыск тестового загрязняющего вещества: углекислого газа, или формальдегида, или ОСЧ ацетона, или их бинарные или тройные смеси.After some time (~ 10 min), a test contaminant was injected into the box through an air nozzle: carbon dioxide, or formaldehyde, or TSP of acetone, or their binary or ternary mixtures.

Для регистрации концентрации углекислого газа использовался внешний оптический инфракрасный газовый сенсор ИГС-016-00, имеющий встроенный микропроцессор для рециркуляции воздуха из бокса. Диапазон измерения относительной концентрации углекислого газа 0-1%. Точность измерения сенсора ±0,1%.To record the concentration of carbon dioxide, an external optical infrared gas sensor IGS-016-00 was used, which has a built-in microprocessor for recirculating air from the box. The measurement range of the relative concentration of carbon dioxide is 0-1%. Sensor accuracy ± 0.1%.

Для регистрации концентрации паров формальдегида использовался газоанализатор формальдегида «ФЛОРА-СВ», имеющий диапазон измерения концентраций формальдегида 0-8 мг/м.куб. Точность измерения сенсора ±20%.To register the concentration of formaldehyde vapors, a FLORA-SV formaldehyde gas analyzer was used, which has a measurement range of formaldehyde concentrations of 0-8 mg / m3. Sensor accuracy ± 20%.

Для регистрации паров формальдегида в бокс на нагретый испаритель производился впрыск и испарение тестового загрязняющего вещества 2% водного раствора формальдегида.To register formaldehyde vapors, a test pollutant was injected and evaporated into a box on a heated evaporator in a 2% aqueous formaldehyde solution.

Для регистрации концентрации паров ацетона использовался газовый термокаталитический сенсор углеводородов.To record the concentration of acetone vapor, a gas thermocatalytic hydrocarbon sensor was used.

Предварительно термокаталитический сенсор углеводородов был откалиброван в испытательном боксе на парах ОСЧ ацетона (мВ/мг). Точность измерения сенсора ±10%.Previously, the thermocatalytic hydrocarbon sensor was calibrated in a test box using VHF acetone vapor (mV / mg). Sensor accuracy ± 10%.

Для регистрации паров ОСЧ ацетона в бокс на нагретый испаритель производился впрыск и испарение тестового загрязняющего вещества (100 мг ОСЧ ацетона).To register VOC acetone vapors, a test pollutant was injected and evaporated into the box on a heated evaporator (100 mg VAC acetone).

Регистрация и запись показаний сенсоров производилась в течение заданного времени с точностью измерения 1 с. При этом испытания проводились как с одним тестовым загрязняющим веществом, так и со смесью двух или трех загрязняющих веществ.The sensors were recorded and recorded for a specified time with a measurement accuracy of 1 s. The tests were carried out both with one test pollutant, and with a mixture of two or three pollutants.

Для регистрации в боксе конвертируемого кислорода внутри бокса размещались стационарные газоанализаторы серии ИГС-98, имеющие внешний выход сигнала для регистрации их показаний:To register convertible oxygen in the box, stationary gas analyzers of the IGS-98 series were placed inside the box, having an external signal output for recording their readings:

- газоанализатор кислорода (O2) «КЛЕВЕР-СВ», диапазон измерения 0-30 об.%, точность измерения ±0,5 об.%;- oxygen analyzer (O 2 ) "KLEVER-SV", measuring range 0-30 vol.%, measurement accuracy ± 0.5 vol.%;

- газоанализатор монооксида углерода (СО) «МАК-СВ», диапазон измерения 0-300 мг/м.куб., точность измерения ±1 мг/м.куб.;- gas analyzer of carbon monoxide (CO) "MAK-SV", measuring range 0-300 mg / m3., measurement accuracy ± 1 mg / m3;

- газоанализатор диоксида азота (NO2) «АГАТ-СВ», диапазон измерения 0-30 мг/м.куб., точность измерения ±1 мг/м.куб.- gas analyzer of nitrogen dioxide (NO 2 ) "AGAT-SV", measuring range 0-30 mg / m3., measurement accuracy ± 1 mg / m3.

Все газоанализаторы сертифицированы и прошли государственную поверку.All gas analyzers are certified and passed state verification.

Результаты записывались в памяти компьютера и представлялись в виде зависимости, показывающей изменение концентрации тестового загрязняющего вещества в боксе, например углекислого газа, или паров формальдегида, или паров ОСЧ ацетона, или их бинарных или тройных смесей во времени.The results were recorded in the computer's memory and presented as a dependence showing the change in the concentration of the test pollutant in the box, for example, carbon dioxide, or formaldehyde vapor, or VOC acetone vapor, or their binary or ternary mixtures over time.

Записывалась так же скорость конвертации и накопления в боксе молекулярного кислорода O2 при деструкции больших концентраций (до 6%) углекислого газа СO2.The rate of conversion and accumulation in the box of molecular oxygen O 2 was also recorded during the destruction of large concentrations (up to 6%) of carbon dioxide CO 2 .

Таким образом, при проведении испытаний изготовленных вариантов фильтрующего материала для очистки воздуха получали эффективность работы каждого варианта по деструкции тестовых загрязняющих веществ или конвертации кислорода из углекислого газа во времени. Результаты проведенных испытаний на тестовых загрязняющих веществах: углекислом газе, парах формальдегида, парах ОСЧ ацетона и их смесей приведены на фиг.2-12 и в таблице 2, где:Thus, when testing the manufactured versions of the filtering material for air purification, we obtained the efficiency of each option for the destruction of test pollutants or the conversion of oxygen from carbon dioxide over time. The results of the tests on test pollutants: carbon dioxide, formaldehyde vapor, VOC acetone vapor and mixtures thereof are shown in figure 2-12 and table 2, where:

Фиг.2 - характерный вид экспериментальных кривых зависимости деструкции трехкомпонентной смеси тестовых загрязняющих веществ во времени в закрытом боксе объемом 200 литров при ее фильтрации через модифицированный наночастицами серебра фильтрующий материал марки ФМ-3Х, класса G3, толщиной 15 мм.Figure 2 - a characteristic view of the experimental curves of the destruction of a three-component mixture of test pollutants over time in a closed box of 200 liters when it is filtered through a modified nanoparticles of silver filter material brand FM-3X, class G3, a thickness of 15 mm

Верхняя кривая - углекислый газ;The upper curve is carbon dioxide;

средняя кривая - пары ОСЧ ацетона;middle curve - acetone vapors;

нижняя кривая - пары формальдегида.the lower curve is formaldehyde vapor.

Фиг.3 - зависимость деструкции тестового загрязняющего вещества углекислого газа во времени в закрытом боксе объемом 200 литров при его фильтрации через модифицированный наночастицами серебра фильтрующий материал марки ФМ-3Х, класса G3, толщиной 15 мм.Figure 3 - the dependence of the destruction of the test pollutant of carbon dioxide over time in a closed box of 200 liters when it is filtered through a modified nanoparticles of silver filter material brand FM-3X, class G3, a thickness of 15 mm

Фиг.4 - зависимость деструкции тестового загрязняющего вещества паров ОСЧ ацетона во времени в закрытом боксе объемом 200 литров при его фильтрации через модифицированный наночастицами серебра фильтрующий материал марки ФМ-3Х, класса G3, толщиной 15 мм.Figure 4 - the dependence of the destruction of the test pollutant vapor VHF acetone in time in a closed box with a volume of 200 liters when it is filtered through a modified nanoparticles of silver filter material brand FM-3X, class G3, a thickness of 15 mm

Фиг.5 - зависимость деструкции тестового загрязняющего вещества паров формальдегида во времени в закрытом боксе объемом 200 литров при его фильтрации через модифицированный наночастицами серебра фильтрующий материал марки ФМ-3Х, класса G3, толщиной 15 мм.Figure 5 - the dependence of the destruction of the test pollutant of formaldehyde vapor in time in a closed box with a volume of 200 liters when it is filtered through a filter material modified with silver nanoparticles grade FM-3X, class G3, a thickness of 15 mm

Фиг.6 - зависимость деструкции тестового загрязняющего вещества паров ОСЧ ацетона во времени в закрытом боксе объемом 200 литров при его фильтрации через модифицированный наночастицами серебра фильтрующий материал марки ФМ-2Х, класса G2, толщиной 5 мм.Figure 6 shows the time dependence of the destruction of the test pollutant of VHF acetone vapors in a closed box of 200 liters when it is filtered through a filter material modified with silver nanoparticles, grade FM-2X, class G2, 5 mm thick.

Фиг.7 - зависимость деструкции смеси тестовых загрязняющих веществ углекислого газа (верхняя кривая) и паров ОСЧ ацетона (нижняя кривая) во времени в закрытом боксе объемом 200 литров при ее фильтрации через модифицированный наночастицами серебра фильтрующий материал марки NY-W-906, класса F7, толщиной 0,5 мм.Fig. 7 shows the dependence of the destruction of a mixture of test carbon dioxide pollutants (upper curve) and VHF acetone vapor (lower curve) over time in a 200-liter closed box when it is filtered through a NY-W-906 grade F7 grade filter material modified with silver nanoparticles , 0.5 mm thick.

Фиг.8 - зависимость деструкции в смеси тестовых загрязняющих веществ углекислого газа (верхняя кривая) и сорбции паров ОСЧ ацетона (нижняя кривая) во времени в закрытом боксе объемом 200 литров при ее фильтрации через модифицированный наночастицами серебра фильтрующий материал "угольная бумага марки 5243V4", класса G7, толщиной 1,5 мм.Figure 8 shows the time dependence of the destruction of a mixture of test carbon dioxide pollutants (upper curve) and the sorption of VHF acetone (lower curve) in time in a closed box of 200 liters when it is filtered through a 5243V4 carbon paper filter material modified with silver nanoparticles, class G7, 1.5 mm thick.

Фиг.9 - зависимость деструкции тестового загрязняющего вещества углекислого газа во времени в закрытом боксе объемом 200 литров при его фильтрации через модифицированный наночастицами серебра активированный кокосовый уголь марки 607 С, толщина слоя 15 мм.Fig. 9 shows the time dependence of the degradation of a test carbon dioxide pollutant in a closed box with a volume of 200 liters when it is filtered through activated coconut charcoal grade 607 C modified with silver nanoparticles, layer thickness 15 mm.

Фиг.10 - зависимость деструкции тестового загрязняющего вещества углекислого газа во времени в закрытом боксе объемом 200 литров при его фильтрации через модифицированную наночастицами серебра пемзу ГОСТ 9757, толщина слоя 15 мм.Figure 10 - the dependence of the destruction of the test pollutant of carbon dioxide over time in a closed box of 200 liters when it is filtered through modified with silver nanoparticles pumice GOST 9757, layer thickness 15 mm

Фиг.11 - зависимость конвертации кислорода при деструкции тестового загрязняющего вещества углекислого газа во времени в закрытом боксе объемом 200 литров при его фильтрации через модифицированный наночастицами серебра фильтрующий материал марки ФМ-3Х, класса G3, толщиной 15 мм.11 - the dependence of the conversion of oxygen during the destruction of the test pollutant of carbon dioxide over time in a closed box of 200 liters when it is filtered through a modified nanoparticles of silver filter material brand FM-3X, class G3, a thickness of 15 mm

Фиг.12 - зависимость деструкции смеси тестовых загрязняющих веществ углекислого газа (верхняя кривая) и паров ОСЧ ацетона (нижняя кривая) во времени в закрытом боксе объемом 200 литров при ее фильтрации через модифицированный наночастицами серебра фильтрующий материал марки ФМ-2Х, класса G2, толщиной 5 мм.Fig - time dependence of the destruction of a mixture of test carbon dioxide pollutants (upper curve) and VHF acetone vapors (lower curve) in time in a closed box of 200 liters when it is filtered through a filter medium modified with silver nanoparticles grade FM-2X, class G2, thickness 5 mm.

У всех испытываемых вариантов фильтрующего материала его геометрические размеры составляли 330×330 мм.For all tested variants of the filtering material, its geometric dimensions were 330 × 330 mm.

В результате проведенных лабораторных испытаний изготовленных вариантов фильтрующего материала для очистки воздуха установлено следующее.As a result of laboratory tests of the manufactured filter material options for air purification, the following was established.

Во-первых, модификация пористой основы фильтрующего материала марки ФМ-3Х класса очистки G3 наночастицами серебра, полученных по известному способу [см. патент РФ №2202400] из водной дисперсии неэффективна, так как наночастицы серебра равномерно не адсорбируются на применяемый в этом примере нетканый синтетический материал и поэтому применение такого фильтрующего материала в качестве фильтра не обеспечивает очистку воздуха от токсических примесей.Firstly, the modification of the porous base of the filter material of the FM-3X grade of G3 purification class with silver nanoparticles obtained by a known method [see RF patent No. 2202400] from an aqueous dispersion is inefficient, since silver nanoparticles are not evenly adsorbed on the non-woven synthetic material used in this example, and therefore the use of such a filter material as a filter does not provide air purification from toxic impurities.

Во-вторых, установлено, что изготовленные в соответствии с заявляемым способом фильтрующие материалы приобрели новые свойства. Помимо фильтрации воздуха от механических примесей, они стали эффективно очищать воздух от всевозможных органических загрязнений (см. фиг.2-12, табл.2). Угольные материалы при сохранении ими сорбирующих свойств приобрели свойство очищать воздух от легких молекулярных загрязнителей, не поддающихся сорбции. Угленаполненный и угольный фильтрующие материалы и пемза (см. фиг.8, 9, 10, табл.2) показали хорошие результаты по деструкции углекислого газа и одновременной сорбции паров ОСЧ ацетона.Secondly, it was found that filtering materials manufactured in accordance with the claimed method acquired new properties. In addition to filtering the air from mechanical impurities, they began to effectively clean the air from all kinds of organic contaminants (see figure 2-12, table 2). Coal materials, while maintaining their sorbing properties, have acquired the property of purifying air from light molecular pollutants that are not amenable to sorption. Carbon-filled and charcoal filtering materials and pumice (see Fig. 8, 9, 10, Table 2) showed good results in the destruction of carbon dioxide and simultaneous sorption of vapors of OHS acetone.

Срок службы модифицированных углей может быть значительно увеличен.The service life of modified carbons can be significantly increased.

При работе воздухоочистителя у всех вариантов фильтрующего материала, полученного в соответствии с заявляемым способом их получения (см. табл.2), в течение заданного времени фильтрации воздуха происходит значительное уменьшение в воздухе концентрации тестовых загрязняющих веществ углекислого газа, паров формальдегида, паров ОСЧ ацетона и их смесей от первоначально созданной в боксе концентрации.When the air purifier is used for all filter media obtained in accordance with the inventive method for their preparation (see Table 2), during a given air filtration time, a significant decrease in the concentration of test carbon dioxide pollutants, formaldehyde vapor, VOC acetone vapor, and their mixtures from the concentration originally created in boxing.

В результате проведения серии испытаний было установлено, что при работе экспериментального образца воздухоочистителя происходит значительное уменьшение концентрации углеводородов по ацетону от первоначально созданной в камере концентрации (500 мг/м.куб.) со скоростью деструкции до 20 мг/час, и происходит значительная деструкция углекислого газа со скоростями до 200 мг/час, при начальных концентрациях ~ 0,25% СО2 (у всех испытываемых вариантов фильтрующего материала его геометрические размеры составляли 330×330 мм), что превосходит уровень очистки, например, существующего парка воздухоочистителей фотокаталитического типа по ацетону, и не имеет аналогов по углекислому газу:As a result of a series of tests, it was found that during the operation of the experimental sample of the air purifier, there is a significant decrease in the concentration of hydrocarbons in acetone from the concentration initially created in the chamber (500 mg / m3) with a destruction rate of up to 20 mg / hour, and significant destruction of carbon dioxide occurs gas speeds of up to 200 mg / hr, at an initial concentration ~ 0.25% CO 2 (all of the filter material of the geometrical dimensions of the test variants were 330 × 330 mm) that exceeds the level of the eyes heel, for example, the existing fleet of photocatalytic air purifier type of acetone, and has no analogues of carbon dioxide:

MIDEA, модель KJ180-T, производство Китай;MIDEA, model KJ180-T, made in China;

DAIKIN, модель MC704VM, производство Япония;DAIKIN, model MC704VM, made in Japan;

BORK, модель APRJH1515SI, производство Германия;BORK, model APRJH1515SI, made in Germany;

VITEK, модель VT-1775, производство Австрия;VITEK, model VT-1775, production Austria;

NHW, модель 968, производство Китай.NHW, model 968, made in China.

Вид экспериментальных кривых (см. фиг.2-12) по деструкции смеси тестовых загрязняющих веществ позволяет судить о том, что деструкция каждого загрязнителя происходит по схеме, идентичной деструкция монозагрязнителя, то есть эффективность работы фильтрующего материала мало зависит от количества загрязняющих веществ в воздухе без влияния процесса деструкции одного вещества на другое.The type of experimental curves (see FIGS. 2-12) for the destruction of a mixture of test pollutants allows us to judge that the destruction of each pollutant occurs according to a scheme identical to the destruction of a single pollutant, that is, the efficiency of the filter material depends little on the amount of pollutants in the air without the influence of the destruction of one substance on another.

Особо следует отметить впервые установленный в области очистки воздуха от загрязнителей феномен зависимости деструкции углекислого газа во времени (см. фиг.2-12) при одновременной конвертации молекулярного кислорода O2 и атомарного углерода С без образования диоксида азота N02 и угарного газа СО (см. фиг.11, табл.2).Of particular note is the phenomenon of the dependence of carbon dioxide destruction over time (see FIGS. 2-12) first established in the field of air purification from pollutants while converting molecular oxygen O 2 and atomic carbon C without the formation of nitrogen dioxide N02 and carbon monoxide CO (see 11, table 2).

Экспериментально установленный эффект очистки воздушной среды от токсических примесей с их деструкцией до простых форм молекул (С, Н2, O2 и др.) открывает новые возможности в области экологического обеспечения среды обитания человека в закрытых сооружениях различного назначения.The experimentally established effect of cleaning the air from toxic impurities with their destruction to simple forms of molecules (C, H 2 , O 2 , etc.) opens up new possibilities in the field of environmental support of the human environment in closed buildings for various purposes.

Таким образом, в результате применения заявляемого фильтрующего материала для очистки жидких и газообразных веществ и способа его получения была решена поставленная задача и достигнуты новые технологические результаты.Thus, as a result of the use of the inventive filter material for the purification of liquid and gaseous substances and the method for its preparation, the problem was solved and new technological results were achieved.

Наиболее успешно заявляемый способ получения фильтрующего материала с новыми улучшенными физическими свойствами промышленно применим в технологических процессах химической обработки природных и искусственных твердых материалов с высокой развитой удельной поверхностью и пористостью для получения нового поколения фильтрующих материалов от органических примесей и микробиологических загрязнений.The most successfully claimed method of producing filter material with new improved physical properties is industrially applicable in the technological processes of chemical treatment of natural and artificial solid materials with a high developed specific surface area and porosity to obtain a new generation of filter materials from organic impurities and microbiological contaminants.

Таблица 1Table 1 Результаты оценки эффективности очистки воды от бактерий штамма Е.coli АТСС 25022The results of evaluating the effectiveness of water purification from bacteria of E. coli strain ATCC 25022 № п/пNo. p / p Фильтрующий материалFilter material Концентрация бактерий в физ. растворе (КОЕ/мл)The concentration of bacteria in physical. solution (CFU / ml) Число живых бактерий (КОЕ/мл) после фильтрации через колонку в пробах воды через, лThe number of live bacteria (CFU / ml) after filtration through a column in water samples through, l 22 4four 66 88 1010 1313 1616 1919 2121 2323 2525 30thirty 3535 1.one. Контроль. Уголь березовый марки КФГ-М без НЧ Ag*The control. Coal birch grade KFG-M without LF Ag * 3·103 3 · 10 3 500500 600600 600600 700700 600600 700700 800800 900900 103 10 3 103 10 3 103 10 3 103 10 3 103 10 3 2.2. Пример 1 (прототип) Уголь березовый марки КФГ-М сНЧ AgExample 1 (prototype) Coal birch grade KFG-M with LF Ag 3·103 3 · 10 3 00 00 1010 30thirty 7070 8080 8080 100one hundred 150150 250250 103 10 3 103 10 3 103 10 3 3.3. Пример 2. Уголь березовый марки КФГ-М с НЧ AgExample 2. Coal birch grade KFG-M with NP Ag 2,5·103 2.5 · 10 3 00 00 00 00 00 00 00 00 7070 800800 50fifty 400400 103 10 3 4.four. Пример 3. Уголь березовый марки КФГ-М с НЧ AgExample 3. Coal birch grade KFG-M with Ag NP 3·103 3 · 10 3 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 5.5. Пример 4. Уголь березовый марки КФГ-М с НЧ AgExample 4. Birch coal brand KFG-M with Ag NP 2,6·105 2.6 · 10 5 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 9090 6.6. Пример 5. Уголь кокосовый марки 607С сНЧExample 5. Coconut coal grade 607C LF 2,0·103 2.0 · 10 3 00 00 00 00 00 00 00 50fifty 7070 160160 180180 300300 600600 *НЧ Ag - наноструктурные частицы серебра* Ag NPs - nanostructured silver particles

Таблица 2table 2 Результаты оценки эффективности очистки воздуха от тестовых загрязняющих веществThe results of evaluating the effectiveness of air purification from test pollutants №№ п.п. фигур№№ p.p. figures Тестовое веществоTest substance Начальное значение концентрации тестового загрязнителяInitial test pollutant concentration Конечное значение концентрации тестового загрязнителяThe final concentration of the test pollutant Скорость деструкцииDestruction rate Время испытанияTest time Фиг.2Figure 2 Смесь: углекислый газ;Mixture: carbon dioxide; 0,54%0.54% 0,38%0.38% 0,068%/час0.068% / hour пары ацетона:acetone vapor: 100 мг100 mg 69 мг69 mg 13,2 мг/час13.2 mg / hour 2,35 час2.35 hour пары формальдегидаformaldehyde vapor 0,496 мг0.496 mg 0,192 мг0.192 mg 0,65 мг/час0.65 mg / hour Фиг.3Figure 3 Углекислый газCarbon dioxide 0,635%0.635% 0,45%0.45% 0,11%/час0.11% / hour 1,67 час1.67 hour Фиг.4Figure 4 Пары ацетонаAcetone vapor 100 мг100 mg 61 мг61 mg 20,4 мг/час20.4 mg / hour 1,9 час1.9 hour Фиг.5Figure 5 Пары формальдегидаFormaldehyde vapor 0,3 мг0.3 mg 0,12 мг0.12 mg 0.08 мг/час0.08 mg / hour 2,3 час2.3 hour Фиг.66 Пары ацетонаAcetone vapor 100 мг100 mg 73 мг73 mg 11,6 мг/час11.6 mg / hour 2,35 час2.35 hour Фиг.77 Углекислый газCarbon dioxide 0,205%0.205% 0,148%0.148% 0,04%/час0.04% / hour 1,43 час1.43 hours Пары ацетонаAcetone vapor 100 мг100 mg 76 мг76 mg 16,4 мг/час16.4 mg / hour Фиг.8Fig. 8 Углекислый газCarbon dioxide 0,2%0.2% 0,15%0.15% 0,05%/час0.05% / hour 1,03 час1.03 hour Фиг.9Fig.9 Углекислый газCarbon dioxide 0,23%0.23% 0,2%0.2% 0.02%/час0.02% / hour 1,65 час1.65 hour Фиг.10Figure 10 Углекислый газCarbon dioxide 0,153%0.153% 0,11%0.11% 0.038%/час0.038% / hour 1,12 час1.12 hour Фиг.1111 КислородOxygen 11,3%11.3% 17,2%17.2% 1,3%1.3% 4,53 час4.53 hour Углекислый газCarbon dioxide 45,4%45.4% 16,9%16.9% 6,29%6.29% Фиг.1212 Смесь: углекислый газ;Mixture: carbon dioxide; 0,505%0.505% 0,363%0.363% 0,064%/час0.064% / hour 2,23 час2.23 hour пары ацетонаacetone vapor 100 мг100 mg 53 мг53 mg 21,4 мг/час21.4 mg / hour

Claims (4)

1. Фильтрующий материал для очистки жидких и газообразных веществ, выполненный в виде пористой основы с селективным слоем и дополнительным дискретным слоем, выполненным из наноструктурных частиц серебра, отличающийся тем, что селективный слой выполнен из поливинилового спирта или полимера акриламида, а дополнительный дискретный слой расположен по всему объему селективного слоя и содержит наноструктурные частицы серебра, полученные из мицеллярного раствора, при следующих соотношениях компонентов, мас.%: поливиниловый спирт или полимер акриламид 0,01-1,00, наноструктурные частицы серебра 99,99-99,00.1. Filtering material for cleaning liquid and gaseous substances, made in the form of a porous base with a selective layer and an additional discrete layer made of nanostructured silver particles, characterized in that the selective layer is made of polyvinyl alcohol or acrylamide polymer, and an additional discrete layer is located at the entire volume of the selective layer and contains nanostructured silver particles obtained from a micellar solution, in the following ratios of components, wt.%: polyvinyl alcohol or polymer acrylamide 0.01-1.00, nanostructured silver particles 99.99-99.00. 2. Фильтрующий материал по п.1, отличающийся тем, что пористая основа выполнена в виде природных или искусственных твердых тел с высокой развитой удельной поверхностью и пористостью.2. The filter material according to claim 1, characterized in that the porous base is made in the form of natural or artificial solids with a high developed specific surface area and porosity. 3. Способ получения модифицированного наночастицами серебра фильтрующего материала для очистки жидких и газообразных веществ, включающий приготовление модифицирующего раствора наночастиц серебра, выдержку материала в модифицирующем растворе наночастиц серебра и промывание материала дистиллированной водой, отличающийся тем, что готовят 0,01-1,00 мас.%, водный раствор поливинилового спирта или полимера акриламида, после чего пропитывают пористую основу материала в течение 5-10 мин при температуре плюс 20-25°С, высушивают при температуре плюс 60-70°С в течение 3-4 ч до установления его постоянной массы с образованием селективного слоя на пористой поверхности фильтрующего материала, после чего приготавливают модифицирующий раствор наночастиц серебра в виде их мицеллярного раствора на основе поверхностно-активного вещества в неполярном растворителе, в котором концентрацию наночастиц серебра выбирают в интервале 2,0·10-3-6,5·10-3 г-ион/л, а концентрацию поверхностно-активного вещества 1,5-6,0 мас.%, и пропитывают им селективный слой, нанесенный до этого на пористую основу, выдерживают фильтрующий материал в модифицирующем растворе наночастиц серебра в течение 1-2 ч до образования дополнительного дискретного слоя, после чего фильтруют и сушат при температуре плюс 60-70°С в течение 3-4 ч и, при необходимости, охлаждают до температуры плюс 20-25°С.3. A method of obtaining a modified silver nanoparticles filter material for the purification of liquid and gaseous substances, comprising preparing a modifying solution of silver nanoparticles, holding the material in a modifying solution of silver nanoparticles and washing the material with distilled water, characterized in that 0.01-1.00 wt. %, an aqueous solution of polyvinyl alcohol or acrylamide polymer, after which the porous base of the material is impregnated for 5-10 minutes at a temperature of plus 20-25 ° C, dried at a temperature of plus 60-70 ° C for 3-4 hours until its constant mass is established with the formation of a selective layer on the porous surface of the filter material, after which a modifying solution of silver nanoparticles is prepared in the form of a micellar solution based on a surfactant in a non-polar solvent in which the concentration of silver nanoparticles is chosen in the range of 2.0 · 10 -3 -6.5 · 10 -3 g-ion / l, and the concentration of the surfactant is 1.5-6.0 wt.%, and impregnated with it a selective layer, applied before on a porous base, withstand fi Cleaning material in a modifying solution of silver nanoparticles for 1-2 hours before the formation of an additional discrete layer, after which it is filtered and dried at a temperature of plus 60-70 ° C for 3-4 hours and, if necessary, cooled to a temperature of plus 20-25 ° C. 4. Способ получения модифицированного наночастицами серебра фильтрующего материала по п.3, отличающийся тем, что полученный фильтрующий материал для очистки жидких веществ промывают дистиллированной водой до получения в промывных водах концентрации поверхностно-активного вещества не более 0,5 мг/л, после чего сушат при температуре плюс 60-70°С в течение 3-4 ч и охлаждают до температуры плюс 20-25°С. 4. The method of obtaining modified silver nanoparticles of the filter material according to claim 3, characterized in that the obtained filter material for cleaning liquid substances is washed with distilled water to obtain a surfactant concentration of not more than 0.5 mg / l in the wash water, and then dried at a temperature of plus 60-70 ° C for 3-4 hours and cooled to a temperature of plus 20-25 ° C.
RU2009109042/05A 2009-03-13 2009-03-13 Filter material for cleaning liquid and gaseous substances and method of obtaining said material RU2400286C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009109042/05A RU2400286C1 (en) 2009-03-13 2009-03-13 Filter material for cleaning liquid and gaseous substances and method of obtaining said material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009109042/05A RU2400286C1 (en) 2009-03-13 2009-03-13 Filter material for cleaning liquid and gaseous substances and method of obtaining said material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2400286C1 true RU2400286C1 (en) 2010-09-27

Family

ID=42940224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009109042/05A RU2400286C1 (en) 2009-03-13 2009-03-13 Filter material for cleaning liquid and gaseous substances and method of obtaining said material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2400286C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108018744A (en) * 2017-11-08 2018-05-11 天津科技大学 A kind of preparation method of multifunctional modification filter paper
CN113713605A (en) * 2021-09-03 2021-11-30 常州翡尔达环保科技有限公司 Air purification biological filtration material particle and preparation method and application thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108018744A (en) * 2017-11-08 2018-05-11 天津科技大学 A kind of preparation method of multifunctional modification filter paper
CN113713605A (en) * 2021-09-03 2021-11-30 常州翡尔达环保科技有限公司 Air purification biological filtration material particle and preparation method and application thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106310978B (en) Composite air filter membrane based on chitosan and graphene oxide and preparation method thereof
Robert et al. Indoor formaldehyde removal by catalytic oxidation, adsorption and nanofibrous membranes: A review
US8568680B2 (en) Gas treatment by catalytic ozone oxidation
KR101744343B1 (en) Metal-complex polymer film for air cleaning filter and method for manufacturing same
EP3131669B1 (en) Use of a particulate adsorption material for the extension of useful cycle times and/or service life of an adsorptive filter unit
CN103212306A (en) Cyclodextrin modified graphene filter membrane and preparation method thereof
Mohamed et al. Photodegradation of gaseous toluene and disinfection of airborne microorganisms from polluted air using immobilized TiO 2 nanoparticle photocatalyst–based filter
Rana et al. Cellulose-based materials for air purification: A review
CN106902574A (en) A kind of air purifying filter core based on glass fibre and alumina fibre skeleton and its preparation method and application
EP0847786B1 (en) filled paper for gas filtration
CN109081405B (en) High-efficient antibacterial purifier
CN107198906A (en) A kind of air filting material
CN107313131A (en) The active carbon filament environment-friendly materials and preparation method of a kind of rapid classification purification air
Ali et al. Performance of silver, zinc, and iron nanoparticles-doped cotton filters against airborne E. coli to minimize bioaerosol exposure
Baghdad et al. Zeolite–cellulose composite membranes: Synthesis and applications in metals and bacteria removal
Wu et al. Rational design of bacterial cellulose‐based air filter with antibacterial activity for highly efficient particulate matters removal
RU2400286C1 (en) Filter material for cleaning liquid and gaseous substances and method of obtaining said material
US7687433B2 (en) Method of fabricating product of activated carbon supporting silver
JP2006280675A (en) Usage of activated carbon fiber sheet for removing volatile organic compound in air
Sanou et al. Removal of COD in wastewaters by activated charcoal from rice husk
CN2530802Y (en) Sandwich felt for removing organic pollutant such as formaldehyde etc. in air and its product
RU2398628C2 (en) Filtration medium for fluid and gas purification, method of its preparation and method of filtration
Kabir et al. A review of some representative techniques for controlling the indoor volatile organic compounds
Werner et al. Functionalized zinc oxide nanorods–polypropylene nonwoven composite with high biological and photocatalytic activity
Borhani et al. Preparation and characterization of PAN nanofibers containing boehmite nanoparticles for the removal of microbial contaminants and cadmium ions from water

Legal Events

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

Effective date: 20180314