RU2432980C2 - Filtration element and water cleaning filter - Google Patents

Filtration element and water cleaning filter Download PDF

Info

Publication number
RU2432980C2
RU2432980C2 RU2009138386/05A RU2009138386A RU2432980C2 RU 2432980 C2 RU2432980 C2 RU 2432980C2 RU 2009138386/05 A RU2009138386/05 A RU 2009138386/05A RU 2009138386 A RU2009138386 A RU 2009138386A RU 2432980 C2 RU2432980 C2 RU 2432980C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
filter
stage
filter element
particles
water
Prior art date
Application number
RU2009138386/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009138386A (en
Inventor
Марат Израильевич Лернер (RU)
Марат Израильевич Лернер
Елена Алексеевна Глазкова (RU)
Елена Алексеевна Глазкова
Сергей Григорьевич Псахье (RU)
Сергей Григорьевич Псахье
Наталья Витальевна Кирилова (RU)
Наталья Витальевна Кирилова
Владимир Григорьевич Домашенко (RU)
Владимир Григорьевич Домашенко
Валерий Иванович Давыдович (RU)
Валерий Иванович Давыдович
Виктор Михайлович Цыганков (RU)
Виктор Михайлович Цыганков
Original Assignee
Учреждение Российской Академии Наук Институт Физики Прочности И Материаловедения Сибирского Отделения Ран (Ифпм Со Ран)
Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Образования И Науки Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской Академии Наук Институт Физики Прочности И Материаловедения Сибирского Отделения Ран (Ифпм Со Ран), Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Образования И Науки Российской Федерации filed Critical Учреждение Российской Академии Наук Институт Физики Прочности И Материаловедения Сибирского Отделения Ран (Ифпм Со Ран)
Priority to RU2009138386/05A priority Critical patent/RU2432980C2/en
Publication of RU2009138386A publication Critical patent/RU2009138386A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2432980C2 publication Critical patent/RU2432980C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Filtering Materials (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to water cleaning of impurities and microorganisms by filtration with the help of sorbents. Filtration element comprises perforated carcass with filtration layered material arranged on its every side. Water cleaning filter comprises chamber having inlet and water flow outlet, filter first stage arranged in chamber communicated with inlet. Filter first stage comprises filtration element with material that removes microorganisms, second stage communicated with outlet. Filter second stage comprises extra sorbent material and is placed into position to allow water to flow through first stage before second stage. Filter incorporates filtration element in its whatever version.
EFFECT: higher cleaning efficiency, simple design.
32 cl, 3 dwg, 3 tbl

Description

Настоящее изобретение относится к области очистки питьевой воды от примесей и микроорганизмов путем фильтрации с помощью сорбентов. Более конкретно, настоящее изобретение относится к фильтрующим элементам и выполненным на их основе фильтрующим устройствам.The present invention relates to the field of purification of drinking water from impurities and microorganisms by filtration using sorbents. More specifically, the present invention relates to filtering elements and filtering devices based on them.

Изобретение может быть использовано для обеззараживания и очистки питьевой воды в полевых, экстремальных условиях при заборе воды из необорудованных источников воды или в неблагоприятных бытовых условиях (без водопровода, отсутствия или недостаточной водоподготовки).The invention can be used for disinfection and purification of drinking water in the field, in extreme conditions when taking water from unequipped sources of water or in adverse living conditions (without plumbing, lack or insufficient water treatment).

Очевидна актуальность вопроса качества потребляемой людьми питьевой воды. Предполагается, что питьевая вода должна быть свободной от вредных составляющих или содержание таких составляющих должно быть ниже предельно допустимых концентраций. В большей степени опасения относительно качества потребляемой воды могут относиться к воде, получаемой из естественных источников (колодцев, ручьев, рек и. т.д.), как правило, без какой-либо предварительной обработки перед ее употреблением. В соответствии с этим существует необходимость в устройствах для фильтрации жидкости, пригодных для периодического (единовременного) или постоянного применения в подобных условиях нахождения или жизни человека. Устройства, предназначенные для очистки жидкости в подобных условиях, должны быть компактными, удобными в использовании и обязательно бактерицидными.The relevance of the issue of the quality of drinking water consumed by people is obvious. It is assumed that drinking water should be free of harmful components or the content of such components should be below the maximum permissible concentrations. To a greater extent, concerns about the quality of the consumed water may relate to water obtained from natural sources (wells, streams, rivers, etc.), as a rule, without any preliminary treatment before its use. Accordingly, there is a need for fluid filtering devices suitable for periodic (one-time) or continuous use under similar conditions of human being or life. Devices designed for cleaning liquids in such conditions should be compact, convenient to use and necessarily bactericidal.

Типичная система очистки представляет собой присоединенный к источнику очищаемой жидкости фильтр, обеспечивающий очистку жидкости при ее фильтрации через фильтр под действием гравитационных сил самотеком сверху вниз или избыточного давления, создаваемого принудительно при помощи вспомогательных устройств, и сбор очищенной жидкости. В качестве очищающего средства используют различные сорбенты.A typical cleaning system is a filter connected to the source of the liquid to be cleaned, which ensures that the liquid is cleaned when it is filtered through the filter under the action of gravity by gravity from top to bottom or overpressure created by force with the help of auxiliary devices, and the collection of purified liquid. As a cleaning agent, various sorbents are used.

Известны индивидуальные портативные устройства для очистки и обеззараживания воды из необорудованных источников в виде тонких трубок, позволяющих потребителю всасывать воду ртом [US 4298475 А, 1981; US 4995976 A 1991; RU 2048855 C1, 1995]. Приведенные устройства обладают ограниченной пропускной способностью, а также являются недостаточно эффективными с точки зрения обеззараживания воды от бактерий и вирусов. Увеличение же количества слоев наполнителя приводит к еще большему снижению скорости прохождения воды и уменьшению пропускной способности устройств. К тому же, часто в известных устройствах для борьбы с бактериями наряду с другими сорбентами используют йод, который выделяется в очищаемую воду в концентрациях, превышающих предельно допустимые.Known individual portable devices for cleaning and disinfecting water from unequipped sources in the form of thin tubes that allow the consumer to suck in water by mouth [US 4298475 A, 1981; US 4995976 A 1991; RU 2048855 C1, 1995]. The above devices have limited bandwidth, and are also not effective in terms of disinfecting water from bacteria and viruses. An increase in the number of filler layers leads to an even greater decrease in the rate of passage of water and a decrease in the throughput of devices. In addition, iodine is often used in known devices for controlling bacteria along with other sorbents, which is released into the purified water at concentrations exceeding the maximum permissible ones.

Известны переносные устройства, используемые в полевых условиях, содержащие фильтрующий модуль, который располагается с возможностью опоры на горловину сосуда, на которую он навинчивается. С помощью принудительного перемещения очищаемая вода проходит через фильтрующий модуль. Для применения этих фильтров необходима емкость, к которой крепятся фильтрующие модули с уплотнителями, обеспечивающими герметичность, иначе производительность будет низкая, хотя и без этого объем сосуда уже ее ограничивает [RU 2131759 С1, 1999; RU 2113410 C1, 1998; WO 0009449 A2, 2000].Known portable devices used in the field, containing a filter module, which is located with the possibility of support on the neck of the vessel on which it is screwed. With the help of forced movement, the purified water passes through the filter module. To use these filters, you need a container to which filter modules are mounted with seals to ensure tightness, otherwise the performance will be low, although without it the volume of the vessel already limits it [RU 2131759 C1, 1999; RU 2113410 C1, 1998; WO 0009449 A2, 2000].

Известен ряд устройств, конструктивное решение которых предполагает включение средства для принудительного движения воды.A number of devices are known, the constructive solution of which involves the inclusion of funds for the forced movement of water.

Известно переносное устройство для фильтрования и очистки воды [US 5366642 А, 1994]. Устройство позволяет фильтровать воду в полевых условиях, однако имеет ряд недостатков. Для получения питьевой воды в полевых условиях в большинстве случаев требуется стерилизация воды, чего известное устройство не обеспечивает. К недостаткам также необходимо отнести размещение фильтрующих элементов в известном фильтре на линии всасывания насоса, что гораздо менее эффективно, чем размещение фильтрующих элементов на линии нагнетания насоса.A portable device for filtering and purifying water is known [US 5366642 A, 1994]. The device allows you to filter the water in the field, but has several disadvantages. To obtain drinking water in the field, in most cases, sterilization of water is required, which the known device does not provide. The disadvantages also include the placement of filter elements in a known filter on the suction line of the pump, which is much less effective than the placement of filter elements on the discharge line of the pump.

Размещение фильтрующих элементов на линии нагнетания насоса позволяет получать заданную производительность при меньшей поверхности фильтрующих элементов, следовательно, фильтр может быть более компактным и легким, что весьма важно для переносных фильтров.Placing the filter elements on the pump discharge line allows you to get the desired performance with a smaller surface of the filter elements, therefore, the filter can be more compact and lightweight, which is very important for portable filters.

Этот принцип наблюдается в известных устройствах для очистки воды в полевых условиях [RU 2204433 С2, 2003; RU 1837938 A3, 1993].This principle is observed in known devices for water purification in the field [RU 2204433 C2, 2003; RU 1837938 A3, 1993].

Переносной фильтр [RU 2204433 С2, 2003] содержит корпус с крышкой, при этом фильтрующие элементы расположены коаксиально внутри корпуса, ручной поршневой насос размещен коаксиально в полости внутреннего фильтрующего элемента. Между корпусом и фильтрующими элементами имеется зазор для прохождения очищенной воды, причем входной и выходной патрубки расположены в верхней части корпуса фильтра. Корпус имеет съемную крышку с закрепленным на ней поршневым насосом.The portable filter [RU 2204433 C2, 2003] contains a housing with a cover, while the filter elements are located coaxially inside the housing, a manual piston pump is placed coaxially in the cavity of the internal filter element. Between the housing and the filtering elements there is a gap for the passage of purified water, with the inlet and outlet nozzles located in the upper part of the filter housing. The housing has a removable cover with a piston pump mounted on it.

К существенным недостаткам переносного фильтра можно отнести то, что он имеет цилиндрическую форму, что делает его неудобным в переноске.Significant disadvantages of the portable filter include the fact that it has a cylindrical shape, which makes it inconvenient to carry.

Портативный фильтр [RU 1837938 A3, 1993] содержит цилиндрический корпус с крышкой, тканевый и сорбирующий фильтрующие элементы и поршневой насос. Тканевый фильтрующий элемент размещен на наружной поверхности сорбционного фильтрующего элемента, выполненного из активированного углеродного волокна, и выполнен в виде гофр, а поршневой насос выполнен ручным и размещен внутри сорбционного фильтрующего элемента.The portable filter [RU 1837938 A3, 1993] contains a cylindrical housing with a cover, fabric and sorbent filter elements and a piston pump. The fabric filter element is placed on the outer surface of the sorption filter element made of activated carbon fiber and is made in the form of corrugations, and the piston pump is made manual and placed inside the sorption filter element.

Этот же принцип, а именно размещение фильтрующих элементов на линии нагнетания насоса, наблюдается в известном переносном фильтре для очистки воды в полевых условиях [RU 2271997 С2, 2006], который содержит ручной поршневой насос, фильтрующие элементы, расположенные на линии нагнетания насоса, входной и выходной патрубки для подачи грязной и для отвода чистой воды, а также отдельную емкость для наполнения грязной водой зачерпыванием, в которой закреплен ручной поршневой насос, и автономный фильтрующий блок, выполненный в виде чемоданчика, снабженного защелками и патрубками для подачи грязной и для отвода чистой воды. В чемоданчике размещены по ходу движения жидкости фильтрующие элементы, выполненные, по крайней мере, в виде трех ступеней очистки - металлосетчатого фильтра грубой очистки, металлосетчатого фильтра тонкой очистки и фильтра бактерицидного действия, при этом емкость снабжена выходным напорным патрубком, соединенным гибким рукавом с входным патрубком фильтрующего блока, кроме того, емкость для наполнения грязной водой зачерпыванием выполнена в виде ведра, закрытого крышкой с вырезом, предназначенным для забора воды, а ручной поршневой насос снабжен поворотным рычагом, шарнирно соединенным с выступающим из крышки концом штока насоса и самой крышкой емкости, и предназначен для возвратно-поступательного перемещения поршня в цилиндре. В качестве фильтра бактерицидного действия использован фильтр - ГЕЙЗЕР-1ИС.The same principle, namely the placement of filter elements on the pump discharge line, is observed in the known portable filter for water purification in the field [RU 2271997 C2, 2006], which contains a manual piston pump, filter elements located on the pump discharge line, inlet and an outlet pipe for supplying dirty and for draining clean water, as well as a separate container for filling with dirty water by scooping, in which a manual piston pump is fixed, and a stand-alone filter unit made in the form of a suitcase snaps and pipes for supplying dirty and for draining clean water. Filter elements made in at least three stages of cleaning are located in the suitcase — they are made of at least three stages of cleaning — a coarse mesh filter, a fine filter mesh and a bactericidal filter, and the tank is equipped with an outlet discharge pipe connected by a flexible sleeve to the inlet pipe filter unit, in addition, the capacity for filling with dirty water by scooping is made in the form of a bucket, closed with a lid with a cutout designed for water intake, and a manual piston coc provided with a pivot arm pivotally connected to the lid extending from the end of the pump rod cap and the container itself, and for reciprocating the piston in the cylinder. The filter - GEYSER-1IS was used as a filter of bactericidal action.

К недостаткам двух последних фильтров можно отнести ограниченный перечень фильтруемых загрязнений.The disadvantages of the last two filters include a limited list of filtered contaminants.

Также известен фильтрующий элемент для очистки жидких (питьевой воды) и газообразных веществ, [RU 2112582 C1, 1998], в котором помещен фильтрующий материал в виде слоев, расположенных один за другим, выполненный из активированного углеродного пористого волокна диаметром 4-10 мкм, удельной поверхностью 590-2550 м2/г, объемом сорбционных пор 0,63-1,82 см3/т, поверхность которого покрыта пористой оболочкой диоксида кремния.Also known is a filter element for purifying liquid (drinking water) and gaseous substances, [RU 2112582 C1, 1998], in which the filter material is placed in the form of layers arranged one after the other, made of activated carbon porous fiber with a diameter of 4-10 microns, specific a surface of 590-2550 m 2 / g, a sorption pore volume of 0.63-1.82 cm 3 / t, the surface of which is covered with a porous shell of silicon dioxide.

Известный фильтрующий элемент не предназначен для очистки воды от микробиологических загрязнений. Содержащееся в материале серебро выполняет роль лишь бактериостатического компонента.The known filter element is not intended to purify water from microbiological contaminants. The silver contained in the material acts only as a bacteriostatic component.

Наиболее близким по технической сущности и назначению к заявляемому выбрана установка доочистки и обеззараживания воды [RU 78482 С2, 2008], данное изобретение раскрывает фильтрующий элемент, содержащий фильтрующий материал в виде слоев, перфорированный каркас, с одной стороны которого размещены фильтрующий материал и, по меньшей мере, один слой защитного материала, при этом перфорированный каркас, слои защитного материала и фильтрующий материал закреплены по контуру.The closest in technical essence and purpose to the claimed one is a water purification and disinfection unit [RU 78482 C2, 2008], this invention discloses a filter element containing filter material in the form of layers, a perforated frame, on one side of which filter material is placed and at least at least one layer of protective material, while the perforated frame, layers of protective material and filter material are fixed along the contour.

Наиболее близким по технической сущности и назначению к заявляемому выбран фильтр для многоступенчатой фильтрации жидкости [RU 2266253 С2, 2005]. Известный фильтр содержит камеру, имеющую вход для потока жидкости и выход для потока жидкости; первую ступень фильтра, расположенную в указанной камере, находящуюся в гидродинамическом сообщении с указанным входом, причем указанная первая ступень фильтра содержит материал, который удаляет микроорганизмы; вторую ступень фильтра, расположенную в указанной камере, находящуюся в гидродинамическом сообщении с указанным выходом, причем указанная вторая ступень фильтра содержит активированный уголь; при этом указанная вторая ступень фильтра расположена в указанной камере в положении, которое позволяет жидкости проходить через указанную первую ступень фильтра перед прохождением через указанную вторую ступень; и третью ступень фильтра, расположенную в указанной камере, причем указанная третья ступень фильтра находится в указанной камере в таком положении, которое позволяет жидкости проходить через указанную третью ступень фильтра перед прохождением через указанную первую ступень фильтра, и указанная третья ступень фильтра представляет собой полотно из микростекловолокна с уменьшающимся по ходу жидкости размером пор.The closest in technical essence and purpose to the claimed filter is selected for multi-stage fluid filtration [RU 2266253 C2, 2005]. A known filter comprises a chamber having an inlet for fluid flow and an outlet for fluid flow; the first stage of the filter, located in the specified chamber, in hydrodynamic communication with the specified input, and the specified first stage of the filter contains material that removes microorganisms; the second stage of the filter located in the specified chamber, located in hydrodynamic communication with the specified output, and the specified second stage of the filter contains activated carbon; wherein said second filter stage is located in said chamber in a position that allows fluid to pass through said first filter stage before passing through said second stage; and a third filter stage located in said chamber, said third filter stage being in said chamber in a position that allows liquid to pass through said third filter stage before passing through said first filter stage, and said third filter stage is a microglass fiber web with decreasing along the liquid pore size.

В известном фильтре возможно вымывание стекловолокна, содержащегося в первой и третьей ступенях фильтра, что приводит ко вторичному загрязнению фильтрата.In the known filter, it is possible to wash out the glass fiber contained in the first and third stages of the filter, which leads to secondary pollution of the filtrate.

Настоящее изобретение направлено на решение некоторых проблем, которые были идентифицированы выше, посредством предложения фильтрующего элемента и фильтра для очистки воды для удаления из нее нежелательных частиц и микроорганизмов, например бактерий, вирусов, простейших животных, дрожжей, грибков, микробиологических цист, и коллоидных частиц.The present invention seeks to solve some of the problems that have been identified above by providing a filter element and a water purification filter to remove unwanted particles and microorganisms from it, such as bacteria, viruses, protozoa, yeast, fungi, microbiological cysts, and colloidal particles.

В основу настоящего изобретения положена задача создания компактного переносного фильтра с фильтрующим элементом для очистки и обеззараживания воды в полевых или экстремальных условиях при заборе воды из необорудованных источников воды или в неблагоприятных бытовых условиях, обеспечивающего безопасность использования за счет качества очистки воды и удобство использования.The basis of the present invention is the creation of a compact portable filter with a filter element for cleaning and disinfecting water in field or extreme conditions when taking water from unequipped water sources or in adverse living conditions, ensuring safety of use due to the quality of water treatment and ease of use.

Указанная задача при осуществлении заявляемой группы изобретений по объекту фильтрующий элемент достигается тем, что заявляемый фильтрующий элемент для очистки воды содержит фильтрующий материал в виде слоев, перфорированный каркас, с одной стороны которого размещены фильтрующий материал и, по меньшей мере, один слой защитного материала, при этом перфорированный каркас, слои защитного материала и фильтрующий материал закреплены по контуру.This task in the implementation of the claimed group of inventions on the object of the filter element is achieved by the fact that the inventive filter element for water purification contains filter material in the form of layers, a perforated frame, on one side of which there is a filter material and at least one layer of protective material, this perforated frame, layers of protective material and filter material are fixed along the contour.

Отличительной особенностью является то, что фильтруемая вода разделена на два потока при поступлении ее внутрь каркаса и после одновременного прохода воды через слои фильтрующего материала, размещенного на каждой стороне перфорированного каркаса, потоки воды соединены.A distinctive feature is that the filtered water is divided into two streams when it enters the frame and after the simultaneous passage of water through layers of filter material placed on each side of the perforated frame, the water flows are connected.

При этом перфорированный каркас и повторяющие его контур слои защитного материала и слои фильтрующего материала выполнены в форме плоского прямоугольника, квадрата или любой другой формы.In this case, the perforated frame and repeating its contour layers of protective material and layers of filter material are made in the form of a flat rectangle, square or any other shape.

Целесообразно, что фильтрующий материал выполнен многослойным, по меньшей мере, двухслойным, при этом множественность слоев фильтрующего материала обеспечена сложением одного над другим слоев полотна или ленты фильтрующего материала.It is advisable that the filter material is multilayer, at least two-layer, while the multiplicity of layers of filter material is ensured by the addition of one above the other layers of the fabric or tape of the filter material.

Кроме того, фильтрующий материал выполнен из нетканого полимерного волокнистого материала, модифицированного частицами гидрата оксида алюминия.In addition, the filter material is made of a non-woven polymeric fibrous material modified with alumina hydrate particles.

Кроме того, фильтрующий материал дополнительно содержит антимикробные вещества, например серебро.In addition, the filter material further comprises antimicrobial agents, for example silver.

При этом нетканый полимерный волокнистый материал образован волокнами из ацетата целлюлозы, полисульфона или другого биоинертного полимера, имеющими диаметр 0,1-10 мкм, предпочтительно 1-3 мкм.In this case, the non-woven polymer fibrous material is formed by cellulose acetate, polysulfone or other bioinert polymer fibers having a diameter of 0.1-10 μm, preferably 1-3 μm.

Вышеупомянутый материал получен методом электроформования, мельт-блаун технологии или другими методами, позволяющими получать нетканые материалы с упомянутым диаметром волокна.The aforementioned material was obtained by electrospinning, melt-blown technology, or other methods allowing the production of non-woven materials with the aforementioned fiber diameter.

Нетканый полимерный волокнистый материал, на волокнах которого закреплены высокопористые частицы гидрата оксида алюминия, получают нанесением на основу из нетканого полимерного волокнистого материала водной или водно-спиртовой суспензии из частиц материала на основе алюминия с последующим гидролизом частиц материала на основе алюминия для закрепления на волокнах основы частиц гидрата оксида алюминия.A nonwoven polymeric fibrous material, on the fibers of which highly porous particles of aluminum oxide hydrate are attached, is obtained by applying an aqueous or aqueous-alcoholic suspension of aluminum-based particles to a non-woven polymeric fibrous material from aluminum-based particles, followed by hydrolysis of the aluminum-based particles to fix the particles to the fibers alumina hydrate.

При этом высокопористые частицы гидрата оксида алюминия имеют, по существу, пластинообразную форму со стороной 100-200 нм и толщиной 5-8 нм, по меньшей мере, часть частиц гидрата оксида алюминия сгруппирована в агломераты размером 0,2-5,0 мкм, удельной поверхностью 150-350 м2/г, пористостью 50-95%, при этом количество частиц гидрата оксида алюминия в нетканом полимерном волокнистом материале составляет 15-45 мас.%.In this case, the highly porous particles of alumina hydrate have a substantially plate-like shape with a side of 100-200 nm and a thickness of 5-8 nm, at least a portion of the particles of alumina hydrate are grouped into agglomerates with a size of 0.2-5.0 microns, specific a surface of 150-350 m 2 / g, porosity of 50-95%, while the number of particles of aluminum oxide hydrate in the non-woven polymer fibrous material is 15-45 wt.%.

В качестве материала на основе алюминия используют материал с размером частиц менее 1 мкм.As an aluminum-based material, a material with a particle size of less than 1 μm is used.

Кроме того, содержание антимикробного вещества в фильтрующем материале составляет 0,003-0,03 мас.%.In addition, the content of antimicrobial substances in the filter material is 0.003-0.03 wt.%.

В качестве антимикробного вещества выбраны ионы серебра.Silver ions were selected as an antimicrobial substance.

При этом, по меньшей мере, один слой защитного материала расположен либо с одной, либо с обеих сторон слоя фильтрующего материала.At the same time, at least one layer of protective material is located either on one or both sides of the layer of filter material.

В качестве защитного материала используют полимерные материалы, например полиэтилен, полипропилен, полиамид и другие термопласты пищевых марок с размером пор 1-100 мкм, преимущественно, 1-50 мкм.As a protective material, polymeric materials are used, for example, polyethylene, polypropylene, polyamide and other food grade thermoplastics with a pore size of 1-100 microns, mainly 1-50 microns.

Площадь перфорации каркаса составляет 50-80%, преимущественно, 60-70%.The area of perforation of the frame is 50-80%, mainly 60-70%.

И каркас может быть выполнен из полимерных материалов, например полиэтилена, полипропилена, АБС-пластика и других термопластов пищевых марок.And the frame can be made of polymeric materials, such as polyethylene, polypropylene, ABS plastic and other food grade thermoplastics.

Указанная задача при осуществлении заявляемой группы изобретений по объекту фильтр достигается тем, что заявляемый фильтр для очистки воды содержит камеру, имеющую вход и выход для потока воды, первую ступень фильтра, размещенную в указанной камере, находящуюся в гидродинамическом сообщении с указанным входом, причем указанная первая ступень фильтра содержит фильтрующий элемент с материалом, который удаляет микроорганизмы, вторую ступень фильтра, находящуюся в гидродинамическом сообщении с указанным выходом, причем указанная вторая ступень фильтра содержит дополнительный сорбирующий материал, при этом указанная вторая ступень фильтра размещена в указанной камере в положении, которое позволяет воде проходить через указанную первую ступень фильтра перед прохождением через указанную вторую ступень.The specified task in the implementation of the claimed group of inventions on the object of the filter is achieved by the fact that the claimed filter for water purification contains a chamber having an inlet and outlet for a water stream, a first stage of the filter placed in the specified chamber in fluid communication with the specified input, and the first the filter stage contains a filter element with a material that removes microorganisms, the second filter stage, which is in hydrodynamic communication with the specified output, and the second tupen filter comprises additional sorbent material, wherein said second filter stage is placed in said chamber at a position that allows water to pass through said first filter stage prior to passing through said second stage.

Новизной является то, что в нем использован фильтрующий элемент по любому из вариантов его выполнения.The novelty is that it uses a filter element according to any of the options for its implementation.

Внутри камеры первая и вторая ступени разделены.Inside the chamber, the first and second steps are separated.

При этом во второй ступени в качестве дополнительного сорбирующего материала используют дробленый активированный уголь, например, из скорлупы кокосовых орехов, березовый активированный уголь.In the second stage, crushed activated carbon, for example, from coconut shell, birch activated carbon, is used as an additional sorbing material.

Целесообразно, что используют активированный уголь с удельной поверхностью 1100-1300 м2/г, с сорбционной емкостью по метиленовому голубому не менее 240 мг/г, характеризующийся йодным числом не менее 1050 мг/г.It is advisable that activated carbon with a specific surface area of 1100-1300 m 2 / g, with a sorption capacity for methylene blue of at least 240 mg / g, characterized by an iodine number of at least 1050 mg / g, is used.

Также целесообразно, что используют активированный уголь, модифицированный серебром, при содержании серебра от 0,06 до 0,4 мас.%, предпочтительно, от 0,1 до 0,3 мас.%.It is also advisable that activated carbon modified with silver is used with a silver content of 0.06 to 0.4 wt.%, Preferably 0.1 to 0.3 wt.%.

Предпочтительно, используют фракцию активированного угля с размером частиц от 0,1 до 4,75 мм, преимущественно, от 0,45 до 1,5 мм.Preferably, an activated carbon fraction is used with a particle size of from 0.1 to 4.75 mm, preferably from 0.45 to 1.5 mm.

В других вариантах выполнения во второй ступени в качестве дополнительного сорбирующего материала используют ионообменную смолу, которая может представлять собой гранулированную или волокнистую ионообменную смолу.In other embodiments, in the second stage, an ion-exchange resin, which may be a granular or fibrous ion-exchange resin, is used as an additional sorbent material.

Целесообразно использовать волокнистую ионообменную смолу с диаметром волокон 20-40 мкм, поверхностной плотностью 250-800 г/м2, со статической обменной емкостью от 1,8 до 5,5 мг-экв/г.It is advisable to use a fibrous ion exchange resin with a fiber diameter of 20-40 μm, a surface density of 250-800 g / m 2 , with a static exchange capacity of 1.8 to 5.5 mEq / g.

Кроме этого используют гранулированную ионообменную смолу с размером гранул от 0,42 до 1,25 мм, со статической обменной емкостью не менее 1,3 г-экв/л.In addition, a granular ion-exchange resin with a granule size of 0.42 to 1.25 mm, with a static exchange capacity of at least 1.3 g-equiv / l, is used.

Кроме того, в указанной второй ступени в качестве дополнительного сорбирующего материала используют сорбент тяжелых металлов, содержащий оксид алюминия, модифицированный наноразмерными частицами оксидов железа.In addition, in the said second stage, an sorbent of heavy metals containing aluminum oxide modified with nanosized particles of iron oxides is used as an additional sorbing material.

При этом сорбент тяжелых металлов выполнен в форме гранул высокопористого оксида алюминия с объемом пор не менее 0,55 см3/г, удельной поверхностью не менее 200 м2/г, при этом наноразмерные частицы оксидов железа сформированы в виде слоя на поверхности упомянутых гранул в количестве 2-10% от веса гранул.The sorbent of heavy metals is made in the form of granules of highly porous alumina with a pore volume of at least 0.55 cm 3 / g, a specific surface area of at least 200 m 2 / g, while nanosized particles of iron oxides are formed as a layer on the surface of the said granules in the amount of 2-10% by weight of the granules.

Оксид алюминия выполнен в форме гранул, предпочтительно сферической формы, с размером частиц, имеющим диаметр 0,2-4,0 мм.Alumina is made in the form of granules, preferably spherical, with a particle size having a diameter of 0.2-4.0 mm

В качестве оксида алюминия он содержит γ-Al2O3.As alumina, it contains γ-Al 2 O 3 .

Наноразмерные частицы оксидов железа имеют размер от 5 до 40 нм.Nanosized particles of iron oxides have a size of 5 to 40 nm.

Наноразмерные частицы оксидов железа представляют собой наноразмерные частицы, например, гетита и/или гематита.Nanosized particles of iron oxides are nanosized particles, for example, goethite and / or hematite.

Указанный фильтр присоединен в месте водоснабжения.The specified filter is attached to the water supply.

Фильтрующий элемент для очистки воды в составе предлагаемого фильтра содержит перфорированный каркас, с каждой из сторон которого размещен фильтрующий материал, по меньшей мере, один слой защитного материала, при этом перфорированный каркас, слои защитного материала и фильтрующий материал закреплены по контуру. Размещение фильтрующего материала с двух сторон перфорированного каркаса дает возможность уменьшить размеры изготавливаемого элемента, т.е. сделать его компактным, при одновременном увеличении сорбционной емкости в 2 раза.The filtering element for water purification in the composition of the proposed filter contains a perforated frame, on each side of which is placed a filter material, at least one layer of protective material, while the perforated frame, layers of protective material and filter material are fixed along the contour. The placement of the filter material on both sides of the perforated frame makes it possible to reduce the size of the manufactured element, i.e. make it compact, while increasing the sorption capacity by 2 times.

Форма выполнения перфорированного каркаса, слоев защитного материала и слоев фильтрующего материала может быть разнообразной, например в форме плоского прямоугольника, квадрата или круга. Главное, чтобы эти элементы были одинаковыми по форме в каждом конкретном варианте выполнения фильтрующего элемента.The shape of the perforated frame, layers of protective material and layers of filter material can be various, for example in the form of a flat rectangle, square or circle. The main thing is that these elements are identical in shape in each particular embodiment of the filter element.

Фильтрующий материал выполнен многослойным, по меньшей мере, двухслойным, при этом множественность слоев фильтрующего материала обеспечена сложением одного над другим слоев полотна или ленты фильтрующего материала. Например, для очистки воды от коллоидных соединений и/или высокодисперсных механических примесей достаточно выполнить фильтрующий элемент с 2-4 слоями фильтрующего материала. Для очистки воды от микроорганизмов необходимо от 8 до 14 слоев фильтрующего материала.The filter material is multilayer, at least two-layer, while the multiplicity of layers of filter material is ensured by the addition of one above the other layers of the fabric or tape of the filter material. For example, to purify water from colloidal compounds and / or highly dispersed mechanical impurities, it is sufficient to perform a filter element with 2-4 layers of filter material. To purify water from microorganisms, 8 to 14 layers of filter material are required.

В качестве фильтрующего материала используют нетканый полимерный волокнистый материал, модифицированный частицами гидрата оксида алюминия.As the filter material, a non-woven polymeric fibrous material modified with particles of alumina hydrate is used.

Материал, обладающий высокой эффективностью удержания микроорганизмов и в то же время низким гидродинамическим сопротивлением, должен иметь развитую удельную поверхность, высокий положительный заряд на поверхности частиц и достаточно высокую пористость, чтобы обеспечивать необходимую скорость фильтрации. Высокой удельной поверхностью и электроположительным зарядом обладает гидрат оксида алюминия, получаемый гидролизом нанопорошков алюминия. Преимуществом материалов из полимерных волокон является их химическая и биологическая инертность, способность сохранять механическую прочность даже после длительного нахождения в воде. Эти материалы не подвергаются микробиологическому разложению, что является очень важным при производстве фильтров для очистки воды.A material with high microorganism retention efficiency and at the same time low hydrodynamic resistance should have a developed specific surface, a high positive charge on the surface of the particles, and a sufficiently high porosity to provide the necessary filtration rate. Alumina hydrate obtained by hydrolysis of aluminum nanopowders has a high specific surface and an electropositive charge. The advantage of materials made of polymer fibers is their chemical and biological inertness, the ability to maintain mechanical strength even after prolonged exposure to water. These materials are not subject to microbiological decomposition, which is very important in the manufacture of filters for water treatment.

Нетканый полимерный материал образован волокнами, например, из ацетата целлюлозы, полисульфона, как раз и обладает достаточной пористостью и имеет диаметр волокон 0,1-10 мкм, предпочтительно 1-3 мкм. Использование материала с меньшим диаметром волокон приводит к увеличению гидродинамического сопротивления материала, а на материале с большим диаметром волокон закрепляется меньше частиц гидрата оксида алюминия, что приводит к снижению эффективности очистки воды от микроорганизмов и коллоидных частиц. Такие материалы с нужным диаметром волокна получают различными методами, например методом электроформования, мельт-блаун технологии и др.The non-woven polymeric material is formed by fibers, for example, from cellulose acetate, polysulfone, just has sufficient porosity and has a fiber diameter of 0.1-10 microns, preferably 1-3 microns. The use of a material with a smaller fiber diameter leads to an increase in the hydrodynamic resistance of the material, and less particles of aluminum oxide hydrate are attached to the material with a larger fiber diameter, which leads to a decrease in the efficiency of water purification from microorganisms and colloidal particles. Such materials with the desired fiber diameter are obtained by various methods, for example, by electrospinning, melt-blown technology, etc.

В других вариантах выполнения фильтрующего элемента может быть использован материал с усиленным бактерицидным свойством, выполненный из нетканого полимерного волокнистого материала, модифицированного частицами гидрата оксида алюминия, при этом материал дополнительно содержит антибактериальный компонент. Содержание антибактериального компонента в материале составляет 0,003-0,03 мас.%. В качестве антибактериального компонента выбраны ионы серебра. Такое содержание ионов серебра обеспечивает бактериостатический эффект, и в то же время содержание серебра в фильтрате не превышает предельно допустимого уровня и не происходит вторичного загрязнения фильтрата серебром.In other embodiments of the filter element, a material with an enhanced bactericidal property made of a non-woven polymeric fibrous material modified with particles of aluminum oxide hydrate can be used, the material additionally containing an antibacterial component. The content of the antibacterial component in the material is 0.003-0.03 wt.%. Silver ions were chosen as an antibacterial component. Such a content of silver ions provides a bacteriostatic effect, and at the same time, the silver content in the filtrate does not exceed the maximum permissible level and secondary filtrate contamination with silver does not occur.

Площадь перфорации каркаса предлагается равной 50-80%, преимущественно, 60-70%. Это объясняется тем, что при перфорации, меньшей 50%, не обеспечивается необходимая скорость фильтрования. А при перфорации больше 80% не достигается необходимая механическая прочность каркаса, при высоких давлениях в системе происходит деформация каркаса.The area of perforation of the frame is proposed equal to 50-80%, mainly 60-70%. This is because with a perforation of less than 50%, the required filtration rate is not provided. And with perforation of more than 80%, the necessary mechanical strength of the frame is not achieved; at high pressures, the frame is deformed.

Фильтрующий материал, сформированный с двух сторон перфорированного каркаса, снабжен защитным материалом, который расположен либо с одной, либо с обеих сторон слоя фильтрующего материала, для дополнительной защиты от механических повреждений фильтрующего материала. Это могут быть полимерные материалы, например полиэтилен, полипропилен, полиамид и другие термопласты пищевых марок с размером пор 1-100 мкм, преимущественно, 1-50 мкм. Кроме того, защитный материал может быть выполнен в виде металлической сетки из нержавеющей стали.The filter material formed on both sides of the perforated frame is provided with a protective material that is located either on one or both sides of the layer of filter material, for additional protection against mechanical damage to the filter material. These can be polymeric materials, for example polyethylene, polypropylene, polyamide and other thermoplastics of food grades with a pore size of 1-100 microns, mainly 1-50 microns. In addition, the protective material can be made in the form of a metal mesh made of stainless steel.

В воде кроме микробиологических загрязнений присутствуют химические загрязнения. Поэтому для комплексной очистки воды вторая ступень фильтра может содержать дополнительные сорбенты, такие как активированный уголь, ионообменную смолу, сорбент тяжелых металлов, удерживающие определенные виды загрязнений.In addition to microbiological contaminants, water contains chemical contaminants. Therefore, for complex water treatment, the second stage of the filter may contain additional sorbents, such as activated carbon, ion-exchange resin, a sorbent of heavy metals that hold certain types of contaminants.

В качестве активированного угля используют дробленый активированный уголь, например, из скорлупы кокосовых орехов, березовый активированный уголь. Используют активированный уголь с удельной поверхностью 1100-1300 м2/г, с сорбционной емкостью по метиленовому голубому не менее 240 мг/г, характеризующийся йодным числом не менее 1050 мг/г, модифицированный серебром, при содержании серебра от 0,06 до 0,4 мас.%, предпочтительно, от 0,1 до 0,3 мас.%. Предпочтительно используется уголь, модифицированный серебром, так как существует необходимость защиты от биообрастания. Такое содержание серебра в активированном угле обеспечивает бактериостатический эффект, т.е. предохраняет фильтр от биообрастания. Предпочтительно выбирают для загрузки фракцию активированного угля с размером частиц от 0,1 до 4,75 мм, преимущественно, от 0,45 до 1,5 мм. Такой размер частиц угля выбран не случайно, чем меньше размер, тем эффективнее очистка от органических загрязнений. Если использовать уголь с мелкими частицами (0,1-0,45 мм), производительность фильтра снижается из-за возрастания гидродинамического сопротивления. Если же использовать уголь с размером частиц более 1,5 мм, то эффективность адсорбции органических примесей снижается.As activated carbon, crushed activated carbon is used, for example, from coconut shell, birch activated carbon. Use activated carbon with a specific surface area of 1100-1300 m 2 / g, with a sorption capacity for methylene blue of at least 240 mg / g, characterized by an iodine number of at least 1050 mg / g, modified with silver, with a silver content of from 0.06 to 0, 4 wt.%, Preferably from 0.1 to 0.3 wt.%. Silver modified carbon is preferably used, as there is a need for protection against biofouling. Such a silver content in activated carbon provides a bacteriostatic effect, i.e. protects the filter from biofouling. Preferably, an activated carbon fraction with a particle size of from 0.1 to 4.75 mm, preferably from 0.45 to 1.5 mm, is selected for loading. This size of coal particles was not chosen by chance, the smaller the size, the more effective the cleaning of organic contaminants. If you use coal with small particles (0.1-0.45 mm), the filter performance is reduced due to increased hydrodynamic resistance. If you use coal with a particle size of more than 1.5 mm, then the efficiency of adsorption of organic impurities is reduced.

Ионообменная смола во второй ступени фильтра может представлять собой гранулированную или волокнистую ионообменную смолу. Используют волокнистую ионообменную смолу с диаметром волокон 20-40 мкм, поверхностной плотностью 250-800 г/м2, со статической обменной емкостью от 1,8 до 5,5 мг-экв/г, с размером гранул от 0,42 до 1,25 мм, со статической обменной емкостью не менее 1,3 г-экв/л. Выбор ионообменной смолы обоснован тем ассортиментом, что предлагается производителями ионообменных смол, а также перечнем ионообменных смол, разрешенных для применения в пищевой промышленности и очистке питьевой воды.The ion exchange resin in the second stage of the filter may be a granular or fibrous ion exchange resin. Use a fibrous ion exchange resin with a fiber diameter of 20-40 microns, a surface density of 250-800 g / m 2 , with a static exchange capacity of 1.8 to 5.5 mEq / g, with a grain size of from 0.42 to 1, 25 mm, with a static exchange capacity of at least 1.3 g-eq / L. The choice of ion exchange resins is justified by the range that is offered by manufacturers of ion exchange resins, as well as a list of ion exchange resins approved for use in the food industry and drinking water treatment.

В фильтрах во второй ступени в качестве дополнительного сорбента предлагается использовать и сорбент тяжелых металлов, конкретно, содержащий оксид алюминия, модифицированный наноразмерными частицами оксидов железа.In the filters in the second stage, it is proposed to use a sorbent of heavy metals, specifically containing aluminum oxide, modified with nanosized particles of iron oxides as an additional sorbent.

Раскрытие изобретения поясняется чертежами, представленными на фиг.1 и фиг.2.The disclosure of the invention is illustrated by the drawings presented in figure 1 and figure 2.

На фиг.1 представлен вид фильтра для очистки воды, в разрезе.Figure 1 presents a view in section of a filter for water purification.

На фиг.2 изображен фильтрующий элемент для очистки воды, в разрезе,Figure 2 shows a filter element for water purification, in section,

где а) - вид сверху; б) - вид сбоку.where a) is a top view; b) - side view.

На фиг.1 фильтр содержит камеру 1 с входом для очищаемой воды и выходом фильтрата, внутри которой размещены разделенные первая ступень очистки воды 2 и вторая ступень очистки воды 3, фильтрующий элемент 4 размещен в первой ступени очистки воды 2.In Fig. 1, the filter comprises a chamber 1 with an entrance for purified water and an outlet for the filtrate, inside of which there are placed the separated first stage of water purification 2 and the second stage of water purification 3, the filter element 4 is placed in the first stage of water purification 2.

На фиг.2 фильтрующий материал 5 фильтрующего элемента 4 размещен с дух сторон перфорированного каркаса 6, при этом фильтрующий материал 5 находится между слоями защитного материала 7.In Fig.2, the filter material 5 of the filter element 4 is placed on the spirit of the sides of the perforated frame 6, while the filter material 5 is between the layers of the protective material 7.

Фильтр работает следующим образом.The filter works as follows.

Фильтруемая вода, подаваемая в камеру 1, поступает на первую ступень очистки 2, поступает внутрь перфорированного каркаса 6, где разделяется на два потока и проходит одновременно через слои фильтрующего материала 5, размещенные с двух сторон перфорированного каркаса 6. При этом на фильтрующем материале 5 происходит удержание микроорганизмов или коллоидных частиц. После чего потоки фильтруемой воды соединяются, затем фильтруемая вода поступает на вторую ступень очистки 3. На этой стадии очистки происходит очистка от химических загрязнений. После второй ступени очистки 3 вода поступает потребителю.Filtered water supplied to the chamber 1, enters the first stage of cleaning 2, enters the perforated frame 6, where it is divided into two streams and passes simultaneously through layers of filter material 5, placed on both sides of the perforated frame 6. In this case, the filter material 5 retention of microorganisms or colloidal particles. Then the filtered water flows are connected, then the filtered water enters the second stage of purification 3. At this stage of purification, chemical contaminants are purified. After the second stage of purification 3, water enters the consumer.

Максимальная микробиологическая нагрузка на фильтрующий элемент составляет 107 КОЕ/см2.The maximum microbiological load on the filter element is 10 7 CFU / cm 2 .

При максимальных микробиологических и химических нагрузках, при отсутствии угрозы биообрастания (одноразовое использование фильтра) целесообразно использовать фильтр с фильтрующим материалом без добавления ионов серебра. При длительном использовании фильтра применяется фильтрующий материал с добавками ионов серебра для предотвращения биообрастания.At maximum microbiological and chemical loads, in the absence of the threat of biofouling (one-time use of the filter), it is advisable to use a filter with filter material without adding silver ions. With prolonged use of the filter, filter material with silver ion additives is used to prevent biofouling.

Производительность фильтра может быть увеличена параллельным соединением двух и более фильтров.Filter performance can be increased by parallel connection of two or more filters.

Фильтр присоединяется в месте водоснабжения. Вода подается в фильтр под действием гравитационных сил самотеком сверху вниз (например, из накопительной емкости) или под действием избыточного давления, создаваемого принудительно при помощи вспомогательных устройств (например, насоса).The filter attaches to the water supply. Water is supplied to the filter under the influence of gravitational forces by gravity from top to bottom (for example, from a storage tank) or under the influence of excess pressure created by force with the help of auxiliary devices (for example, a pump).

Для подтверждения технического результата готовилась загрязненная модельная вода, которая пропускалась через фильтр, в котором во второй ступени очистки размещен дополнительный сорбент, состоящий из разных загрузок. Результаты очистки воды представлены в таблицах 1-3.To confirm the technical result, contaminated model water was prepared, which was passed through a filter, in which an additional sorbent consisting of different charges was placed in the second stage of purification. The results of water treatment are presented in tables 1-3.

Использовали в экспериментах фильтрующий материал, изготовленный на основе фильтра Петрянова марки ФПА-15-2,0, модифицированного высокопористыми частицами гидрата оксида алюминия, При этом высокопористые частицы гидрата оксида алюминия имеют, по существу, пластинообразную форму со стороной 100-200 нм и толщиной 5-8 нм, по меньшей мере, часть частиц гидрата оксида алюминия сгруппирована в агломераты размером 0,2-5,0 мкм, удельной поверхностью 150-350 м2/г, пористостью 50-95%, при этом количество частиц гидрата оксида алюминия в нетканом полимерном волокнистом материале составляет 15-45 мас.%.We used in our experiments a filter material made on the basis of an FPA-15-2.0 grade Petryanov filter modified with highly porous particles of aluminum oxide hydrate. In addition, the highly porous particles of aluminum oxide hydrate have an essentially plate-like shape with a side of 100-200 nm and a thickness of 5 -8 nm, at least part of the particles of alumina hydrate is grouped into agglomerates with a size of 0.2-5.0 μm, a specific surface area of 150-350 m 2 / g, porosity of 50-95%, while the number of particles of alumina hydrate in non-woven polymer fiber oily material is 15-45 wt.%.

В качестве ионообменной смолы использовали волокнистую смолу пищевых марок ВИОН КН-1, ВИОН АН-3, ФИБАН и др., гранулированную смолу пищевых марок фирмы RESINEX: KW-8, KW-H, AW-4, NR-1, А-4, К-8 и других производителей ионообменных смол, таких как BAYER AG, ROHM&HAAS, PURALITE, DOW.As the ion-exchange resin used fiber resin food brands VION KN-1, VION AN-3, FIBAN and others, granular resin food brands RESINEX: KW-8, KW-H, AW-4, NR-1, A-4 , K-8 and other manufacturers of ion exchange resins such as BAYER AG, ROHM & HAAS, PURALITE, DOW.

Загрузка из активированного угля представляла собой: гранулированный активированный уголь (из скорлупы кокосовых орехов, березовый активированный уголь) или углеродные волокна (Бусофит, Вискумак, Карбопон и др.), модифицированные серебром с содержанием последнего 0,2 мас.%. The activated carbon charge consisted of: granular activated carbon (from coconut shell, birch activated carbon) or carbon fibers (Busofit, Wiskumak, Karbopon, etc.) modified with silver with a content of the latter of 0.2 wt.%.

Таблица 1.Table 1. Эффективность очистки воды от вредных химических веществ и микробиологических загрязнений фильтрами, включающими фильтрующий материал и активированный уголь из скорлупы кокосовых орехов.The effectiveness of water purification from harmful chemicals and microbiological contaminants by filters, including filter material and activated carbon from coconut shells. No. ПоказательIndicator Концентрация загрязнителя, мг/лThe concentration of the pollutant, mg / l До фильтрацииBefore filtering После фильтрацииAfter filtering 1one Нефтепродукты*Oil products * 0,10.1 <0,05<0.05 22 ХлорфенолChlorophenol 0,0230,023 0,00080,0008 33 ГексахлорциклогенсанHexachlorocyclohexane 0,050.05 0,0170.017 4four Остаточный хлорResidual chlorine 0,50.5 не обнаруж.not found. 55 Мутность, ЕМФTurbidity, EMF 1212 0,010.01 66 E.coli, КОЕ/млE.coli, CFU / ml 1,3×103 1.3 × 10 3 00 *Нефтепродукты представлены стандартной смесью: гексадекан, изо-октан, бензол.* Petroleum products are represented by a standard mixture: hexadecane, iso-octane, benzene.

Таблица 2.Table 2. Эффективность очистки воды от тяжелых металлов и микробиологических загрязнений фильтрами, включающими фильтрующий материал и ионообменную смолу (волокнистую смолу ВИОН КН-1 и/или ВИОН АН-3).Efficiency of water purification from heavy metals and microbiological contaminants by filters, including filter material and ion-exchange resin (VION KN-1 and / or VION AN-3 fibrous resin). No. ПоказательIndicator Концентрация загрязнителя, мг/лThe concentration of the pollutant, mg / l До фильтрацииBefore filtering После фильтрацииAfter filtering 1one Железо (Fe, общее)Iron (Fe, total) 0,50.5 0,10.1 22 Мышьяк (As, суммарно)Arsenic (As, total) 0,110.11 0,040.04 33 Ртуть (Hg)Mercury (Hg) 0,0010.001 0,00050,0005 4four Кадмий (Cd)Cadmium (Cd) 0,00150.0015 0,0010.001 55 Свинец (Pb)Lead (Pb) 0,40.4 0,20.2 66 Марганец (Mn)Manganese (Mn) 0,30.3 0,10.1 77 Мутность, ЕМФTurbidity, EMF 1212 0,010.01 88 E.coli, КОЕ/млE.coli, CFU / ml 1,3×103 1.3 × 10 3 00

Таблица 3.Table 3. Эффективность очистки воды от вредных химических веществ и микробиологических загрязнений фильтрами, включающими фильтрующий материал и ионообменную смолу (смесь катионообменной и анионообменной смол).The effectiveness of water purification from harmful chemicals and microbiological contaminants with filters, including filter material and ion exchange resin (a mixture of cation exchange and anion exchange resins). No. ПоказательIndicator Концентрация загрязнителяPollutant concentration До фильтрацииBefore filtering После фильтрацииAfter filtering 1one E.coli, КОЕ/млE.coli, CFU / ml 1,3×103 1.3 × 10 3 00 22 Жесткость, мг-экв/лHardness, mEq / L 7,47.4 6,96.9 33 Мутность, ЕМФTurbidity, EMF 1212 0,010.01 4four Железо (Fe, общее)Iron (Fe, total) 0,50.5 0,10.1 55 Марганец (Mn)Manganese (Mn) 0,260.26 0,10.1 66 Нитраты (NO3-)Nitrates (NO 3 - ) 5555 4141 77 Нитриты (NO2-)Nitrite (NO 2 - ) 4four 2,52.5 88 Сульфаты (SO42-)Sulphates (SO 4 2- ) 571571 435435

Задача создания переносного фильтра с фильтрующим элементом для очистки и обеззараживания воды в полевых или экстремальных условиях при заборе воды из необорудованных источников воды или в неблагоприятных бытовых условиях достигнута. Переносной фильтр компактен, удобен в использовании и эффективен за счет рационального размещения предложенного фильтрующего материала в фильтрующем элементе.The task of creating a portable filter with a filter element for cleaning and disinfecting water in field or extreme conditions during the intake of water from unequipped water sources or in adverse living conditions has been achieved. The portable filter is compact, convenient to use and effective due to the rational placement of the proposed filter material in the filter element.

Claims (32)

1. Фильтрующий элемент для очистки воды, содержащий фильтрующий материал в виде слоев, перфорированный каркас, с одной стороны которого размещены фильтрующий материал и, по меньшей мере, один слой защитного материала, при этом перфорированный каркас, слои защитного материала и фильтрующий материал закреплены по контуру, отличающийся тем, что фильтруемая вода разделена на два потока при поступлении ее внутрь каркаса, и после одновременного прохода воды через слои фильтрующего материала, размещенного на каждой стороне перфорированного каркаса, потоки воды соединены.1. The filter element for water purification, containing filter material in the form of layers, a perforated frame, on one side of which there is a filter material and at least one layer of protective material, while the perforated frame, layers of protective material and filter material are fixed along the contour characterized in that the filtered water is divided into two streams when it enters the frame, and after the simultaneous passage of water through the layers of filter material placed on each side of the perforated kasa, streams of water are connected. 2. Фильтрующий элемент по п.1, отличающийся тем, что перфорированный каркас и повторяющие его контур слои защитного материала и слои фильтрующего материала выполнены в форме плоского прямоугольника, квадрата или любой другой формы.2. The filter element according to claim 1, characterized in that the perforated frame and repeating its contour layers of protective material and layers of filter material are made in the form of a flat rectangle, square or any other shape. 3. Фильтрующий элемент по п.1, отличающийся тем, что фильтрующий материал выполнен многослойным, по меньшей мере, двухслойным, при этом множественность слоев фильтрующего материала обеспечена сложением одного над другим слоев полотна или ленты фильтрующего материала.3. The filter element according to claim 1, characterized in that the filter material is multilayer, at least two-layer, while the plurality of layers of filter material is provided by the addition of one above the other layers of a fabric or tape of filter material. 4. Фильтрующий элемент по п.1 или 3, отличающийся тем, что фильтрующий материал выполнен из нетканого полимерного волокнистого материала, модифицированного частицами гидрата оксида алюминия.4. The filter element according to claim 1 or 3, characterized in that the filter material is made of a non-woven polymeric fibrous material modified with particles of aluminum oxide hydrate. 5. Фильтрующий элемент по п.1 или 3, отличающийся тем, что фильтрующий материал дополнительно содержит антимикробные вещества, например серебро.5. The filter element according to claim 1 or 3, characterized in that the filter material further comprises antimicrobial substances, for example silver. 6. Фильтрующий элемент по п.1 или 3, отличающийся тем, что нетканый полимерный волокнистый материал образован волокнами из ацетата целлюлозы, полисульфона или другого биоинертного полимера, имеющими диаметр 0,1-10 мкм, предпочтительно 1-3 мкм.6. The filter element according to claim 1 or 3, characterized in that the non-woven polymeric fibrous material is formed by fibers of cellulose acetate, polysulfone or another bioinert polymer having a diameter of 0.1-10 microns, preferably 1-3 microns. 7. Фильтрующий элемент по п.1 или 3, отличающийся тем, что вышеупомянутый материал получен методом электроформования, мельт-блаун технологии, или другими методами, позволяющими получать нетканые материалы с упомянутым диаметром волокна.7. The filter element according to claim 1 or 3, characterized in that the aforementioned material is obtained by electrospinning, melt-blown technology, or other methods that allow to obtain non-woven materials with the mentioned fiber diameter. 8. Фильтрующий элемент по п.1 или 3, отличающийся тем, что нетканый полимерный волокнистый материал, на волокнах которого закреплены высокопористые частицы гидрата оксида алюминия, получают нанесением на основу из нетканого полимерного волокнистого материала водной или водно-спиртовой суспензии из частиц материала на основе алюминия, с последующим гидролизом частиц материала на основе алюминия для закрепления на волокнах основы частиц гидрата оксида алюминия.8. The filter element according to claim 1 or 3, characterized in that the non-woven polymeric fibrous material, on the fibers of which highly porous particles of aluminum oxide hydrate are fixed, are obtained by applying to the base of the non-woven polymeric fibrous material an aqueous or aqueous-alcoholic suspension of particles of a material based on aluminum, followed by hydrolysis of the particles of the aluminum-based material to fix the alumina hydrate particles to the base fibers. 9. Фильтрующий элемент по п.8, отличающийся тем, что высокопористые частицы гидрата оксида алюминия имеют, по существу, пластинообразную форму со стороной 100-200 нм и толщиной 5-8 нм, по меньшей мере, часть частиц гидрата оксида алюминия сгруппирована в агломераты размером 0,2-5,0 мкм, удельной поверхностью 150-350 м2/г, пористостью 50-95%, при этом количество частиц гидрата оксида алюминия в нетканом полимерном волокнистом материале составляет 15-45 мас.%.9. The filter element of claim 8, characterized in that the highly porous particles of aluminum oxide hydrate are essentially plate-shaped with a side of 100-200 nm and a thickness of 5-8 nm, at least a portion of the particles of aluminum oxide hydrate are grouped into agglomerates the size of 0.2-5.0 microns, a specific surface area of 150-350 m 2 / g, porosity of 50-95%, while the number of particles of aluminum oxide hydrate in the non-woven polymer fibrous material is 15-45 wt.%. 10. Фильтрующий элемент по п.8, отличающийся тем, что в качестве материала на основе алюминия используют материал с размером частиц менее 1 мкм.10. The filter element of claim 8, characterized in that as a material based on aluminum using a material with a particle size of less than 1 μm. 11. Фильтрующий элемент по п.5, отличающийся тем, что содержание антимикробного вещества в фильтрующем материале составляет 0,003-0,03 мас.%.11. The filter element according to claim 5, characterized in that the content of antimicrobial substances in the filter material is 0.003-0.03 wt.%. 12. Фильтрующий элемент по п.5, отличающийся тем, что в качестве антимикробного вещества выбраны ионы серебра.12. The filter element according to claim 5, characterized in that silver ions are selected as the antimicrobial substance. 13. Фильтрующий элемент по п.1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один слой защитного материала расположен либо с одной, либо с обеих сторон слоя фильтрующего материала.13. The filter element according to claim 1, characterized in that at least one layer of protective material is located either on one or both sides of the layer of filter material. 14. Фильтрующий элемент по п.1, отличающийся тем, что в качестве защитного материала используют полимерные материалы, например полиэтилен, полипропилен, полиамид и другие термопласты пищевых марок с размером пор 1-100 мкм, преимущественно, 1-50 мкм.14. The filter element according to claim 1, characterized in that polymeric materials, for example, polyethylene, polypropylene, polyamide and other thermoplastics of food grades with a pore size of 1-100 microns, mainly 1-50 microns, are used as a protective material. 15. Фильтрующий элемент по п.1, отличающийся тем, что площадь перфорации каркаса составляет 50-80%, преимущественно 60-70%.15. The filter element according to claim 1, characterized in that the area of perforation of the frame is 50-80%, mainly 60-70%. 16. Фильтрующий элемент по п.1, отличающийся тем, что каркас выполнен из полимерных материалов, например полиэтилена, полипропилена, АБС-пластика и других термопластов пищевых марок.16. The filter element according to claim 1, characterized in that the frame is made of polymeric materials, such as polyethylene, polypropylene, ABS plastic and other food grade thermoplastics. 17. Фильтр для очистки воды, содержащий камеру, имеющую вход и выход для потока воды, первую ступень фильтра, размещенную в указанной камере, находящуюся в гидродинамическом сообщении с указанным входом, причем указанная первая ступень фильтра содержит фильтрующий элемент с материалом, который удаляет микроорганизмы, вторую ступень фильтра, находящуюся в гидродинамическом сообщении с указанным выходом, причем указанная вторая ступень фильтра содержит дополнительный сорбирующий материал, при этом указанная вторая ступень фильтра размещена в указанной камере в положении, которое позволяет воде проходить через указанную первую ступень фильтра перед прохождением через указанную вторую ступень, отличающийся тем, что фильтрующий элемент выполнен по любому из пп.1-16.17. A filter for water purification, comprising a chamber having an inlet and an outlet for a water stream, a first stage of the filter placed in said chamber, in hydrodynamic communication with the specified inlet, said first stage of the filter containing a filter element with material that removes microorganisms, the second stage of the filter in fluid communication with the specified output, and the specified second stage of the filter contains additional sorbent material, while the specified second stage of the filter is placed Vienna in the specified chamber in a position that allows water to pass through the specified first stage of the filter before passing through the specified second stage, characterized in that the filter element is made according to any one of claims 1 to 16. 18. Фильтр по п.17, отличающийся тем, что внутри камеры первая и вторая ступени разделены.18. The filter according to claim 17, wherein the first and second steps are separated inside the chamber. 19. Фильтр по п.17, отличающийся тем, что в указанной второй ступени в качестве дополнительного сорбирующего материала используют дробленый активированный уголь, например, из скорлупы кокосовых орехов, березовый активированный уголь.19. The filter according to claim 17, characterized in that in said second stage, crushed activated carbon, for example, from coconut shell, birch activated carbon, is used as an additional sorbing material. 20. Фильтр по п.17 или 19, отличающийся тем, что используют активированный уголь с удельной поверхностью 1100-1300 м2/г, с сорбционной емкостью по метиленовому голубому не менее 240 мг/г, характеризующийся йодным числом не менее 1050 мг/г.20. The filter according to claim 17 or 19, characterized in that activated carbon is used with a specific surface area of 1100-1300 m 2 / g, with a sorption capacity of methylene blue of at least 240 mg / g, characterized by an iodine number of at least 1050 mg / g . 21. Фильтр по п.17 или 19, отличающийся тем, что используют активированный уголь, модифицированный серебром, при содержании серебра от 0,06 до 0,4 мас.%, предпочтительно от 0,1 до 0,3 мас.%.21. The filter according to 17 or 19, characterized in that it uses activated carbon modified with silver, with a silver content of from 0.06 to 0.4 wt.%, Preferably from 0.1 to 0.3 wt.%. 22. Фильтр по п.17 или 19, отличающийся тем, что используют фракцию активированного угля с размером частиц от 0,1 до 4,75 мм, преимущественно от 0,45 до 1,5 мм.22. The filter according to claim 17 or 19, characterized in that an activated carbon fraction with a particle size of from 0.1 to 4.75 mm, preferably from 0.45 to 1.5 mm, is used. 23. Фильтр по п.17, отличающийся тем, что в указанной второй ступени в качестве дополнительного сорбирующего материала используют ионообменную смолу, которая может представлять собой гранулированную или волокнистую ионообменную смолу.23. The filter according to claim 17, characterized in that in said second stage, an ion-exchange resin, which may be a granular or fibrous ion-exchange resin, is used as an additional sorbing material. 24. Фильтр по п.17 или 23, отличающийся тем, что используют волокнистую ионообменную смолу с диаметром волокон 20-40 мкм, поверхностной плотностью 250-800 г/м2, со статической обменной емкостью от 1,8 до 5,5 мг-экв/г.24. The filter according to 17 or 23, characterized in that they use a fibrous ion-exchange resin with a fiber diameter of 20-40 microns, a surface density of 250-800 g / m 2 , with a static exchange capacity of 1.8 to 5.5 mg equiv / g 25. Фильтр по п.17 или 23, отличающийся тем, что используют гранулированную ионообменную смолу с размером гранул от 0,42 до 1,25 мм, со статической обменной емкостью не менее 1,3 г-экв/л.25. The filter according to 17 or 23, characterized in that they use granular ion-exchange resin with a particle size of 0.42 to 1.25 mm, with a static exchange capacity of at least 1.3 g-eq / L. 26. Фильтр по п.17, отличающийся тем, что в указанной второй ступени в качестве дополнительного сорбирующего материала используют сорбент тяжелых металлов, содержащий оксид алюминия, модифицированный наноразмерными частицами оксидов железа.26. The filter according to 17, characterized in that in said second stage, an sorbent of heavy metals containing aluminum oxide modified with nanosized particles of iron oxides is used as an additional sorbing material. 27. Фильтр по п.17 или 26, отличающийся тем, что сорбент тяжелых металлов выполнен в форме гранул высокопористого оксида алюминия с объемом пор не менее 0,55 см3/г, удельной поверхностью не менее 200 м2/г, при этом наноразмерные частицы оксидов железа сформированы в виде слоя на поверхности упомянутых гранул в количестве 2-10% от веса гранул.27. The filter according to 17 or 26, characterized in that the sorbent of heavy metals is made in the form of granules of highly porous alumina with a pore volume of at least 0.55 cm 3 / g, a specific surface area of at least 200 m 2 / g, while nanoscale particles of iron oxides are formed as a layer on the surface of said granules in an amount of 2-10% by weight of the granules. 28. Фильтр по п.17 или 26, отличающийся тем, что оксид алюминия выполнен в форме гранул, предпочтительно сферической формы, с размером частиц, имеющим диаметр 0,2-4,0 мм.28. The filter according to 17 or 26, characterized in that the alumina is made in the form of granules, preferably spherical, with a particle size having a diameter of 0.2-4.0 mm 29. Фильтр по п.17 или 26, отличающийся тем, что в качестве оксида алюминия он содержит γ-Al2O3.29. The filter according to claim 17 or 26, characterized in that the alumina it contains γ-Al 2 O 3. 30. Фильтр по п.17 или 26, отличающийся тем, что наноразмерные частицы оксидов железа имеют размер от 5 до 40 нм.30. The filter according to 17 or 26, characterized in that the nanosized particles of iron oxides have a size of from 5 to 40 nm. 31. Фильтр по п.17 или 26, отличающийся тем, что наноразмерные частицы оксидов железа представляют собой наноразмерные частицы, например гетита и/или гематита.31. The filter according to 17 or 26, characterized in that the nanosized particles of iron oxides are nanosized particles, for example goethite and / or hematite. 32. Фильтр по п.17, отличающийся тем, что указанный фильтр присоединен в месте водоснабжения. 32. The filter according to claim 17, characterized in that said filter is connected at the place of water supply.
RU2009138386/05A 2009-10-16 2009-10-16 Filtration element and water cleaning filter RU2432980C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009138386/05A RU2432980C2 (en) 2009-10-16 2009-10-16 Filtration element and water cleaning filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009138386/05A RU2432980C2 (en) 2009-10-16 2009-10-16 Filtration element and water cleaning filter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009138386A RU2009138386A (en) 2011-04-27
RU2432980C2 true RU2432980C2 (en) 2011-11-10

Family

ID=44731205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009138386/05A RU2432980C2 (en) 2009-10-16 2009-10-16 Filtration element and water cleaning filter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2432980C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009138386A (en) 2011-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7507338B2 (en) Universal water purifier unit assembly device
JP5532273B2 (en) Hollow fiber hydrophilic capillary membrane and method
KR880000292Y1 (en) Hollow fiber filtering module
JP4157378B2 (en) Water purification cartridge for pitcher type water purifier and pitcher type water purifier
KR101547362B1 (en) Microporous filter with an antimicrobial source
US20090008318A1 (en) Modular Water Purification and Delivery System
US20030164333A1 (en) In-line hydration pack biological filter
US9193605B2 (en) Gravity powered liquid purification system
RU87365U1 (en) LIQUID CLEANING CARTRIDGE (OPTIONS)
US20080251434A1 (en) Manually Operable Water Purifying Device
JP5757342B2 (en) Water purification cartridge, water purifier and filter media
CN103747683B (en) Single container gravity-fed storage water purifier
CN104649456B (en) A kind of drinking water terminal sterilizing water purifier
JP4204777B2 (en) Water purifier
CN103052597B (en) Water purification device comprising a gravity- fed filter
RU2432980C2 (en) Filtration element and water cleaning filter
RU83941U1 (en) LIQUID CLEANING CARTRIDGE (OPTIONS)
JPH0133191Y2 (en)
Pachaiappan et al. Nanoparticles in industrial wastewater treatment: An overview
CN207877423U (en) Mineral water multi-stage, efficient adsorption filtration system
RU83940U1 (en) LIQUID CLEANING CARTRIDGE (OPTIONS)
RU70150U1 (en) WATER-FREE FILTER FOR WATER CLEANING
JP2002263641A (en) Water purifier
WO2020027147A1 (en) Water-purifying cartridge and water purifier
JP2022155906A (en) Water treatment cartridge, water treatment device, method for producing treated water, and device with water treatment function

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20131223

PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20161216