RU2422187C2 - Sorption filter - Google Patents

Sorption filter Download PDF

Info

Publication number
RU2422187C2
RU2422187C2 RU2009131425/05A RU2009131425A RU2422187C2 RU 2422187 C2 RU2422187 C2 RU 2422187C2 RU 2009131425/05 A RU2009131425/05 A RU 2009131425/05A RU 2009131425 A RU2009131425 A RU 2009131425A RU 2422187 C2 RU2422187 C2 RU 2422187C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electrodes
current sources
sorbent
filter
sorption filter
Prior art date
Application number
RU2009131425/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009131425A (en
Inventor
Владимир Дмитриевич Назаров (RU)
Владимир Дмитриевич Назаров
Максим Владимирович Назаров (RU)
Максим Владимирович Назаров
Илья Владимирович Лейпи (RU)
Илья Владимирович Лейпи
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет"
Priority to RU2009131425/05A priority Critical patent/RU2422187C2/en
Publication of RU2009131425A publication Critical patent/RU2009131425A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2422187C2 publication Critical patent/RU2422187C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to sorption filter and may be used for water treatment in industrial water supply systems. Sorption filter comprises housing with sorbent, and electrodes to separate layers of said sorbent. Said electrodes make electrochemical current sources and are made up of aluminium perforated plates with negative potential and graphite perforated plates with positive potential. Activated carbon is arranged between said electrodes. Quantity of electrochemical current sources exceeds unity. Filtration is carried out at 5-11 m/h rate. Quantity of consecutively arranged current sources makes 2 to 5 and distance between aforesaid electrodes equals 187-241 mm.
EFFECT: reduced power consumption.
4 cl, 2 dwg, 1 ex, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области коммунального хозяйства в централизованных и децентрализованных системах водоснабжения, а также может быть использовано в водоподготовке для целей водоснабжения промышленных предприятий.The invention relates to the field of public utilities in centralized and decentralized water supply systems, and can also be used in water treatment for water supply to industrial enterprises.

Известен сорбционный фильтр, загруженный активированным углем (Журба М.Г. Водоснабжение. - М.: Изд. Архитектурно-строительных вузов, 2004 г., с.146-151). Недостатками устройства являются большие габариты фильтра, а также невысокий эффект очистки.Known sorption filter loaded with activated carbon (Zhurba MG Water supply. - M.: Publishing house of architectural and construction universities, 2004, p.146-151). The disadvantages of the device are the large dimensions of the filter, as well as a low cleaning effect.

Наиболее близким техническим решением того же назначения к заявляемому устройству по совокупности существенных признаков и максимально достижимому положительному эффекту является сорбционный фильтр (Патент РФ 2315647, B01D 25/00, C02F 1/46, опубликованный 2005.03.11).The closest technical solution of the same purpose to the claimed device according to the set of essential features and the maximum achievable positive effect is a sorption filter (RF Patent 2315647, B01D 25/00, C02F 1/46, published 2005.03.11).

Устройство содержит сорбент из цеолита, размещенный в цилиндрическом корпусе, и электроды, разграничивающие слои сорбента, где положительный полюс подключен к первому от корпуса электроду, к третьему и т.д., ко всем нечетным по номерам электродам, а отрицательный полюс подключен ко второму, четвертому и т.д., ко всем четным по номерам электродам. Устройство содержит один или несколько соединенных между собой параллельно идентичных корпусов со смесью активированного угля или сульфоугля и цеолита и подключенные к ним последовательно один или несколько соединенных между собой параллельно идентичных корпусов с электродами, где первую половину зазора между стенкой корпуса и первым электродом заполняет слой сорбента из цеолита, далее следует разделительная перегородка в виде сетки из диэлектрического материала, а вторую половину этого зазора заполняет слой сорбента из амфотерных материалов. Далее слои указанных сорбентов из цеолита и амфотерных материалов чередуются, начиная с амфотерных материалов, при этом слои между электродами имеют толщину 0,02-0,2 м, а электроды подключены к выпрямителю с постоянным напряжением 5-220 В.The device contains a sorbent from zeolite placed in a cylindrical body, and electrodes delimiting the layers of the sorbent, where the positive pole is connected to the first electrode from the body, to the third, etc., to all electrodes odd in numbers, and the negative pole is connected to the second, fourth, etc., to all electrodes even in numbers. The device contains one or several parallel-connected identical housings with a mixture of activated carbon or sulfonated coal and zeolite and connected to them one or more parallel-connected identical identical housings with electrodes, where the first half of the gap between the housing wall and the first electrode is filled with a sorbent layer of zeolite, followed by a dividing wall in the form of a grid of dielectric material, and the second half of this gap is filled with a layer of sorbent from amphoteric materials. Further, the layers of these sorbents from zeolite and amphoteric materials alternate, starting with amphoteric materials, while the layers between the electrodes have a thickness of 0.02-0.2 m, and the electrodes are connected to a rectifier with a constant voltage of 5-220 V.

Недостатком устройства является то, что очистка воды происходит при высоких энергозатратах. Кроме того, при поляризации электродов происходят растворение анода и его пассивация, отложение солей жесткости на катоде.The disadvantage of this device is that water purification occurs at high energy costs. In addition, with the polarization of the electrodes, dissolution of the anode and its passivation, deposition of hardness salts on the cathode occur.

Задачей изобретения является уменьшение энергозатрат при очистке воды.The objective of the invention is to reduce energy consumption during water treatment.

Поставленная задача решается тем, что сорбционный фильтр, включающий корпус, заполненный сорбентом, и электроды, разграничивающие слои сорбента в корпусе, согласно изобретению содержит электроды, создающие электрохимические источники тока, выполненные из перфорированных дисков из алюминия, имеющих отрицательный потенциал и перфорированных дисков из графита, имеющих положительный потенциал, между которыми расположен гранулированный сорбент, причем количество электрохимических источников тока больше одного. Фильтрование ведут со скоростью 5-11 м/ч. В качестве сорбента используется активированный уголь марки АГ-3. Количество последовательно расположенных источников тока равно 2-5, а расстояние между электродами электрохимического источника тока равно 187-241 мм.The problem is solved in that the sorption filter, comprising a housing filled with a sorbent, and electrodes that delimit the layers of sorbent in the housing, according to the invention, contains electrodes that create electrochemical current sources made of perforated aluminum disks having a negative potential and perforated graphite disks, having a positive potential, between which a granular sorbent is located, and the number of electrochemical current sources is more than one. Filtering is carried out at a speed of 5-11 m / h. As the sorbent, activated carbon of the AG-3 brand is used. The number of successive current sources is 2-5, and the distance between the electrodes of the electrochemical current source is 187-241 mm.

На фиг.1 представлен эскиз сорбционного фильтра, на фиг.2 - графики зависимости мощности электрохимического источника тока от межэлектродного расстояния и концентрации водного раствора хлористого натрия.Figure 1 presents a sketch of the sorption filter, figure 2 is a graph of the dependence of the power of the electrochemical current source on the interelectrode distance and the concentration of an aqueous solution of sodium chloride.

Сорбционный фильтр (фиг.1) состоит из цилиндрического корпуса 1, закрытого сверху и снизу эллиптическими крышками 2. Подача воды в фильтр осуществляется через патрубок 3, находящийся в верхней части корпуса фильтра. Отвод очищенной воды производится через патрубок 4, расположенный в нижней части корпуса фильтра. В корпусе фильтра 1 последовательно по ходу движения воды расположены электрохимические источники тока, состоящие из алюминиевого диска 5 и графитового диска 6, разделенные гранулированным сорбентом, например активированным углем 7.The sorption filter (figure 1) consists of a cylindrical body 1, closed at the top and bottom with elliptical covers 2. Water is supplied to the filter through a pipe 3 located in the upper part of the filter housing. The purified water is discharged through a pipe 4 located in the lower part of the filter housing. In the filter housing 1, electrochemical current sources are arranged sequentially in the direction of water flow, consisting of an aluminum disk 5 and a graphite disk 6, separated by a granular sorbent, for example, activated carbon 7.

Сорбционный фильтр работает следующим образом. Очищаемую воду фильтруют в загрузке фильтра в направлении сверху вниз. В электрохимических источниках тока, состоящих из дисков 5, обладающих отрицательным значением электродного потенциала, и дисков 6, обладающих положительным значением электродного потенциала, возникает электродвижущая сила и, соответственно, электрический ток. Сорбент, находящийся в электрическом поле между двумя электродами, поляризуется, при этом увеличиваются силы адгезии. Кроме того, электроотрицательный алюминиевый электрод растворяется. Ионы алюминия в воде гидролизуются с образованием нерастворимой соли Al(ОН)3, являющейся коагулянтом. Процесс образования гидроксида алюминия интенсивно протекает на поверхности сорбента, за счет чего существенно увеличивается сорбционная емкость.Sorption filter operates as follows. The purified water is filtered in the filter loading in the direction from top to bottom. In electrochemical current sources consisting of disks 5 having a negative value of electrode potential and disks 6 having a positive value of electrode potential, an electromotive force and, accordingly, an electric current arise. The sorbent located in the electric field between the two electrodes is polarized, and the adhesion forces increase. In addition, the electronegative aluminum electrode dissolves. Aluminum ions in water are hydrolyzed to form an insoluble salt of Al (OH) 3 , which is a coagulant. The process of aluminum hydroxide formation intensively proceeds on the surface of the sorbent, due to which the sorption capacity increases significantly.

Экспериментально установлено, что мощность электрохимического источника тока имеет экстремальную зависимость от межэлектродного расстояния в широком диапазоне концентраций раствора. На фиг.2 приведены графики зависимости мощности электрохимического источника тока от расстояния в растворах хлористого натрия концентрацией от 1 до 100 г/л.It was experimentally established that the power of the electrochemical current source has an extreme dependence on the interelectrode distance in a wide range of solution concentrations. Figure 2 shows graphs of the dependence of the power of the electrochemical current source on the distance in sodium chloride solutions with a concentration of from 1 to 100 g / l.

Как следует из фиг.2, на графике наблюдается два максимальных значения мощности электрохимического фильтра. Расстояние между электродами, соответствующее первому и второму максимуму, определится дифференцированием соответствующих уравнений регрессии (табл.1).As follows from figure 2, on the graph there are two maximum values of the power of the electrochemical filter. The distance between the electrodes corresponding to the first and second maximum is determined by differentiating the corresponding regression equations (Table 1).

Таблица 1Table 1 Расстояния между электродами, соответствующие первому, второму максимуму мощности электрохимического фильтраThe distance between the electrodes corresponding to the first, second maximum power of the electrochemical filter Концентрация раствора, г/лThe concentration of the solution, g / l Первый максимумFirst high Второй максимумSecond high УравнениеThe equation Расстояние, ммDistance mm УравнениеThe equation Расстояние, ммDistance mm 100one hundred у=-0,0353х2+0,9426х-3,4118y = -0.0353x 2 + 0.9426x-3.4118 13,3513.35 у=-0,00006х2+0,027х+0,7966y = -0.00006x 2 + 0.027x + 0.7966 225225 50fifty у=-0,0458x2+1,3143х-7,0771y = -0.0458x 2 + 1.3143x-7.0771 14,3414.34 у=-0,00002x2+0,0095х-0,112y = -0.00002x 2 + 0.0095x-0.112 237237 1010 у=-0,0321x2+0,9245х-5,2906y = -0.0321x 2 + 0.9245x-5.2906 14,4014.40 у=-0,000006x2+0,0029х+0,0428y = -0.000006x 2 + 0.0029x + 0.0428 241241 55 у=-0,0246x2+0,7107х-4,0992y = -0.0246x 2 + 0.7107x-4.0992 14,4414.44 у=-0,000004x2+0,0016х+0,0384y = -0.000004x 2 + 0.0016x + 0.0384 200200 1one у=-0,0257x2+0,7512х-4,538y = -0.0257x 2 + 0.7512x-4.538 14,6114.61 у=-0,00000008x2+0,00003х+0,0753y = -0.00000008x 2 + 0.00003x + 0.0753 187187 Среднее значениеAverage value 14,2314.23 Среднее значениеAverage value 218218

Из полученных результатов следует, что в широком диапазоне концентраций раствора положение первого и второго максимума изменяется несущественно и может быть определено средним значением межэлектродного расстояния, а именно 14 и 218 мм. Так как высота фильтрующего слоя должна быть не менее 1 м, то электрохимический фильтр должен быть преобразован в многоэлектродный, а количество источников тока, соответственно, должно равняться 71 и 5 шт. Отсюда следует, что на практике нерационально использовать первый максимум из-за сложности конструкции фильтра. Таким образом, оптимальным значением межэлектродного расстояния следует считать 187-241 мм, а количество последовательно расположенных источников тока равно 5.From the obtained results it follows that in a wide range of solution concentrations the position of the first and second maximum changes insignificantly and can be determined by the average value of the interelectrode distance, namely 14 and 218 mm. Since the height of the filter layer must be at least 1 m, the electrochemical filter must be converted to a multi-electrode, and the number of current sources, respectively, should be 71 and 5 pcs. It follows that in practice it is irrational to use the first maximum due to the complexity of the filter design. Thus, the optimal value of the interelectrode distance should be considered 187-241 mm, and the number of sequentially located current sources is 5.

Затраты энергии в электрохимическом фильтре отсутствуют.There are no energy costs in the electrochemical filter.

Регенерация фильтрующих материалов осуществляется обратным током воды. Форма корпуса и его геометрического размера роли не играют, поэтому корпус может быть цилиндрическим, прямоугольным или другой формы.The regeneration of filter materials is carried out by a reverse flow of water. The shape of the case and its geometric size do not play a role, so the case can be cylindrical, rectangular or other shape.

Пример 1. Воду фильтровали в сорбционном фильтре в направлении сверху вниз. В верхней части фильтра располагали алюминиевый перфорированный диск, в нижней части - графитовый перфорированный диск. Пространство между дисками заполняли активированным углем марки АГ-3.Example 1. Water was filtered in a sorption filter in the direction from top to bottom. An aluminum perforated disk was located in the upper part of the filter, and a graphite perforated disk in the lower part. The space between the disks was filled with activated carbon of the AG-3 grade.

Скорость фильтрования изменяли в пределах от 1 до 20 м/ч.The filtration rate was varied in the range from 1 to 20 m / h.

В таблице 2 и 3 приведены данные о степени очистки воды в сравнении с очисткой той же воды на устройстве-прототипе, при различных скоростях фильтрования, а также различных исходных концентрациях загрязнений. В воду искусственно был введен органический загрязнитель - хромоген черный. Степень загрязнения воды определяли по оптической плотности D. Исходное значение оптической плотности воды составляло D=0,08 (табл.2) и D=2,0 (табл.3).Table 2 and 3 show the data on the degree of water purification in comparison with the purification of the same water on the prototype device at various filtration rates, as well as various initial concentrations of pollution. An organic pollutant, chromogen black, was artificially introduced into the water. The degree of water pollution was determined by the optical density D. The initial value of the optical density of water was D = 0.08 (Table 2) and D = 2.0 (Table 3).

Таблица 2table 2 Оптическая плотность воды после очисткиOptical density of water after purification Скорость фильтрования, м/чFiltration rate, m / h Оптическая плотность воды после очисткиOptical density of water after purification 1one 33 55 88 11eleven 15fifteen 20twenty Устройство-прототипPrototype device 0,0370,037 0,0380,038 0,0380,038 0,0390,039 0,0430,043 0,0470,047 0,0550,055 Сорбционный фильтр с 1 источником токаSorption filter with 1 current source 0,0380,038 0,0380,038 0,0380,038 0,0380,038 0,0390,039 0,0420,042 0,0450,045 Сорбционный фильтр с 5 источниками токаSorption filter with 5 power sources 0,0300,030 0,0300,030 0,0310,031 0,0310,031 0,0320,032 0,0340,034 0,0350,035

Таблица 3Table 3 Оптическая плотность воды после очисткиOptical density of water after purification Скорость фильтрования, м/чFiltration rate, m / h Оптическая плотность воды после очисткиOptical density of water after purification 1one 33 55 88 11eleven 15fifteen 20twenty Устройство-прототипPrototype device 0,500.50 0,500.50 0,510.51 0,670.67 0,810.81 1,301.30 1,701.70 Сорбционный фильтр с 1 источником токаSorption filter with 1 current source 0,480.48 0,480.48 0,480.48 0,480.48 0,550.55 0,730.73 0,890.89 Сорбционный фильтр с 5 источниками токаSorption filter with 5 power sources 0,180.18 0,180.18 0,200.20 0,200.20 0,250.25 0,300.30 0,370.37

Из результатов опытов следует, что при скорости фильтрования 1-8 м/ч оптическая плотность воды, очищенной сорбционным фильтром по прототипу и фильтром с одним источником тока, практически одинакова, однако при увеличении скорости фильтрования до 20 м/ч фильтр с одним источником тока дает больший эффект очистки воды.From the results of the experiments it follows that at a filtration rate of 1-8 m / h, the optical density of water purified by a sorption filter according to the prototype and a filter with one current source is almost the same, but with an increase in the filtering speed to 20 m / h, the filter with one current source gives greater effect of water purification.

Сорбционный фильтр с пятью источниками тока дает существенно лучшее качество воды в широком диапазоне скоростей от 1 до 20 м/ч. Очевидно, что для практических целей большая скорость фильтрования представляет больший интерес, так как уменьшаются габариты сооружений.A sorption filter with five current sources gives a significantly better water quality in a wide speed range from 1 to 20 m / h. Obviously, for practical purposes, a high filtration rate is of greater interest, since the dimensions of the structures are reduced.

Claims (4)

1. Сорбционный фильтр, включающий корпус, заполненный сорбентом, и электроды, разграничивающие слои сорбента в корпусе, отличающийся тем, что электроды создают электрохимические источники тока, выполненные из перфорированных дисков из алюминия, имеющих отрицательный потенциал, и перфорированных дисков из графита, имеющих положительный потенциал, между которыми расположен активированный уголь, причем количество электрохимических источников тока больше одного.1. A sorption filter, comprising a housing filled with a sorbent, and electrodes that delimit the layers of sorbent in the housing, characterized in that the electrodes create electrochemical current sources made of perforated aluminum disks having a negative potential and perforated graphite disks having a positive potential between which activated carbon is located, and the number of electrochemical current sources is more than one. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтрование ведут со скоростью 5-11 м/ч.2. The device according to claim 1, characterized in that the filtering is carried out at a speed of 5-11 m / h. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве активированного угля используют активированный уголь марки АГ-3.3. The device according to claim 1, characterized in that as activated carbon use activated carbon brand AG-3. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что количество последовательно расположенных источников тока равно 2-5, а расстояние между электродами электрохимического источника тока равно 187-241 мм. 4. The device according to claim 1, characterized in that the number of sequentially located current sources is 2-5, and the distance between the electrodes of the electrochemical current source is 187-241 mm.
RU2009131425/05A 2009-08-18 2009-08-18 Sorption filter RU2422187C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009131425/05A RU2422187C2 (en) 2009-08-18 2009-08-18 Sorption filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009131425/05A RU2422187C2 (en) 2009-08-18 2009-08-18 Sorption filter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009131425A RU2009131425A (en) 2011-02-27
RU2422187C2 true RU2422187C2 (en) 2011-06-27

Family

ID=44739468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009131425/05A RU2422187C2 (en) 2009-08-18 2009-08-18 Sorption filter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2422187C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2490049C2 (en) * 2011-09-02 2013-08-20 Евгений Владимирович Левин Sorption filter
RU2538552C2 (en) * 2012-12-04 2015-01-10 Александр Викторович Даукш Method of operation of power generating system, power generating system and electrochemical current source element for its implementation
RU169004U1 (en) * 2016-10-25 2017-03-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) SORPTION FILTER

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2490049C2 (en) * 2011-09-02 2013-08-20 Евгений Владимирович Левин Sorption filter
RU2538552C2 (en) * 2012-12-04 2015-01-10 Александр Викторович Даукш Method of operation of power generating system, power generating system and electrochemical current source element for its implementation
RU169004U1 (en) * 2016-10-25 2017-03-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) SORPTION FILTER

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009131425A (en) 2011-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102060359B (en) Capacitive desalination module
US20140339087A1 (en) Supercapacitor desalination cells, devices and methods
CN103272559A (en) Application of porous carbon electrode material in electrosorb technology
RU2422187C2 (en) Sorption filter
US6798639B2 (en) Fluid deionization flow through capacitor systems
CN101891331B (en) Integrated treatment device for active carbon adsorption and electrochemical regeneration and use method thereof
CN102329029A (en) Method for removing fluorin ions in water through electrocoagulation-adsorption
CN110809564B (en) Desalination apparatus and method of manufacturing the same
JP2001157894A (en) Water cleaning method
CN107244720A (en) The device of electro-adsorption demineralization and salinity
WO2017038220A1 (en) Desalination treatment method using flow-through capacitor
CN103819036B (en) Treating method for desulfurization waste water of power plant
CN210140460U (en) Electric capacity deionization device of concentrated phosphorus wastewater
CN209940709U (en) Wastewater treatment device based on capacitive deionization technology
Zou Developing nano-structured carbon electrodes for capacitive brackish water desalination
EP2810922A1 (en) Method and device to remove ions from an electrolytic media, such as water desalination, using suspension of divided materials in a flow capacitor
KR20150007070A (en) Capacitive deionization unit cell and preparation method thereof
CN208182762U (en) A kind of sea-water reverse osmose apparatus
KR20100089251A (en) Capacitive deionization device, method for capacitively deionizing, and desalination apparatus, wastewater treatment apparatus using the same
Ahmed et al. Effect of pretreatment of Carbon based electrodes in their adsorption performance in capacitive deionization
KR101094731B1 (en) Electrochemical water treatment apparatus using carbon electrodes
JP2002336863A (en) Method and apparatus for making desalted water
KR102359398B1 (en) Continuous capacitive deionization device
CN204824287U (en) Rectangle, fan -shaped multicavity formula desalination preparation hydrochloric acid electro -chemical water treatment equipment
CN110734171B (en) Large-scale open-type circulating desalting and energy storing device based on salt fishing method

Legal Events

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

Effective date: 20110819