RU2640548C1 - Granulated filtering and/or sorbing material - Google Patents
Granulated filtering and/or sorbing material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2640548C1 RU2640548C1 RU2017113412A RU2017113412A RU2640548C1 RU 2640548 C1 RU2640548 C1 RU 2640548C1 RU 2017113412 A RU2017113412 A RU 2017113412A RU 2017113412 A RU2017113412 A RU 2017113412A RU 2640548 C1 RU2640548 C1 RU 2640548C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- granules
- diatomite
- particles
- granule
- pores
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
- B01D39/02—Loose filtering material, e.g. loose fibres
- B01D39/06—Inorganic material, e.g. asbestos fibres, glass beads or fibres
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/12—Naturally occurring clays or bleaching earth
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/14—Diatomaceous earth
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области очистки жидкостей и газов и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, химической и других отраслях промышленности для повышения качества фильтрации.The invention relates to the field of purification of liquids and gases and can be used in food, pharmaceutical, chemical and other industries to improve the quality of filtration.
Известен гранулированный фильтрующий материал, содержащий кембрийскую глину, бой керамических изделий, доломит, огнеупорную глину и формоотход - отход сталеплавильного производства, на основе кварцевого песка (патент на изобретение РФ №2433853, МПК B01D 39/06, 2011 г.). Недостатком известного гранулированного материала являются его невысокие эксплуатационные свойства, т.е. низкое качество гранул. Неудовлетворительные эксплуатационные свойства известного гранулированного материала связаны с формированием пористой структуры гранулы лишь на этапе сушки и обжига, что приводит к: а) неравномерному распределению пор по объему гранулы; б) неконтролируемому и случайному изменению проходного сечения пор; в) наличию большого количества замкнутых пор, которые не участвуют в процессе фильтрации, но снижают прочность гранулы.Known granular filter material containing Cambrian clay, the battle of ceramic products, dolomite, refractory clay and mold waste is a waste of steelmaking, based on quartz sand (patent for the invention of the Russian Federation No. 2433853, IPC B01D 39/06, 2011). A disadvantage of the known granular material is its low operational properties, i.e. low quality granules. Poor performance of the known granular material is associated with the formation of the porous structure of the granule only at the stage of drying and firing, which leads to: a) uneven distribution of pores throughout the volume of the granule; b) an uncontrolled and random change in the bore pore; c) the presence of a large number of closed pores that do not participate in the filtration process, but reduce the strength of the granule.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является гранулированный фильтрующий материал, содержащий кембрийскую глину и молотый бой автоклавного пенобетона (патент на изобретение РФ №2553896, МПК B01D 39/06, 2005 г.). Недостатком данного материала являются его невысокие эксплуатационные свойства, т.е. низкое качество гранул (готового продукта). Известный фильтрующий материал имеет:Closest to the proposed technical solution is a granular filter material containing Cambrian clay and ground battle of autoclaved foam concrete (patent for the invention of the Russian Federation No. 2553896, IPC B01D 39/06, 2005). The disadvantage of this material is its low operational properties, i.e. low quality granules (finished product). Known filter material has:
а) недостаточную эффективность очистки из-за малого количества открытых взаимосвязанных пор, неравномерного распределения пор по объему гранулы и неконтролируемого изменения проходного сечения пор;a) insufficient cleaning efficiency due to the small number of open interconnected pores, uneven distribution of pores throughout the granule volume and uncontrolled changes in the bore pore cross section;
б) недостаточную прочность в связи с наличием большого количества замкнутых пор, которые не участвуют в процессе фильтрации;b) insufficient strength due to the presence of a large number of closed pores that do not participate in the filtration process;
в) нерациональную форму гранул, что снижает сыпучесть, порционирование и плотность упаковки фильтрующего материала, скорость фильтрации, время работы до забивки, увеличивает время регенерации, количество разрушенных гранул в процессе транспортировки и эксплуатации.c) the irrational shape of the granules, which reduces the flowability, portioning and packing density of the filter material, the filtration rate, the operating time before clogging, increases the regeneration time, the number of broken granules during transportation and operation.
Технический результат предложенного решения заключается в повышении качества гранулированного материала и, соответственно, эффективности процессов фильтрации и сорбции.The technical result of the proposed solution is to improve the quality of the granular material and, accordingly, the efficiency of the filtration and sorption processes.
Указанный технический результат достигается тем, что в гранулированном фильтрующем и/или сорбирующем материале, по крайней мере, внешний слой гранулы содержит частицы абразивного материала размером не более 100 мкм (преимущественно не более 40 мкм), которые жестко соединены между собой спеканием или склеиванием с сохранением существующих между частицами сообщающихся пустот (пор).The specified technical result is achieved in that in a granular filter and / or sorbent material, at least the outer layer of the granule contains particles of abrasive material with a size of not more than 100 μm (mainly not more than 40 μm), which are rigidly interconnected by sintering or gluing with preservation interconnected voids (pores) between particles.
Абразивный материал (карбид кремния, естественный корунд, наждак, диатомит, трепел и пр.) имеет острые грани, что позволяет в процессе обратной промывки фильтра очищать забившиеся поры, повышая срок службы гранулированного материала (т.е. его эксплуатационные свойства). Абразивная поверхность гранул предотвращает слипание гранул и перекрытие (экранирование) входных отверстий пор у гранул, с которыми они соприкасаются.Abrasive material (silicon carbide, natural corundum, emery, diatomite, tripoli, etc.) has sharp edges, which allows the filter to clean clogged pores during the backwash process, increasing the life of the granular material (i.e., its operational properties). The abrasive surface of the granules prevents the granules from sticking together and overlapping (shielding) the inlet openings of the pores of the granules with which they come into contact.
Размер частиц абразивного материала определяет размер пор (они примерно соответствуют друг другу): при использовании частиц, эквивалентный диаметр которых превышает 100 мкм, гранулированный материал получается со слишком большим размером пор, пропускающим основные загрязнения насквозь. Поры в предлагаемом материале образуются в процессе формования гранул (а не при обжиге гранул, как в аналогах), что увеличивает количество открытых взаимосвязанных пор, равномерность их распределения по объему гранулы и стабильность проходного сечения пор. Соединение частиц между собой спеканием или склеиванием (с минимальным количеством клея, чтобы он не перекрыл пустоты) позволяет сохранить существующие между частицами сообщающиеся поры. В качестве клея (связующей добавки) могут использоваться эпоксидные смолы, алюмохромфосфат, различные полимеры, например метилметакрилат и пр.The particle size of the abrasive material determines the pore size (they approximately correspond to each other): when using particles with an equivalent diameter exceeding 100 microns, the granular material is obtained with a pore size that is too large, allowing the main impurities to pass through. Pores in the proposed material are formed during the formation of granules (and not during firing of granules, as in analogs), which increases the number of open interconnected pores, the uniformity of their distribution over the volume of the granule, and the stability of the passage section of the pores. The interconnection of particles by sintering or gluing (with a minimum amount of glue so that it does not block the voids) allows you to save the interconnected pores between the particles. Epoxy resins, alumochromophosphate, various polymers, for example methyl methacrylate, etc., can be used as adhesives (binders).
От 20% до 85% (преимущественно от 60% до 80%) общего объема внешнего слоя гранулы должны составлять открытые сообщающиеся поры. Если сообщающиеся поры составляют меньше 20% от общего объема внешнего слоя гранулы, то это резко: увеличивает сопротивление потоку, уменьшает пропускную способность (сорбционную емкость) фильтра и сокращает время работы гранулированного материала. Если сообщающиеся поры составляют больше 85% от общего объема внешнего слоя гранулы, то это снижает прочность гранул до уровня саморазрушения в процессе транспортировки и эксплуатации.From 20% to 85% (mainly from 60% to 80%) of the total volume of the outer layer of the granule should be open communicating pores. If the interconnected pores make up less than 20% of the total volume of the outer layer of the granule, then this is sharp: it increases the flow resistance, reduces the filter throughput (sorption capacity) and reduces the working time of the granular material. If the interconnected pores make up more than 85% of the total volume of the outer layer of the granule, this reduces the strength of the granules to the level of self-destruction during transportation and operation.
Внешний слой гранулы может состоять из материала на основе диатомита, который является природным абразивом и позволяет в процессе обратной промывки фильтра очищать забившиеся поры.The outer layer of the granule may consist of a material based on diatomite, which is a natural abrasive and allows you to clean clogged pores during the backwash of the filter.
Отношение продольного размера гранулы к ее поперечному размеру должно быть не более 1,6. Поскольку у фильтров, содержащих более 20% гранул вытянутой формы с отношением продольного размера к поперечному более 1,6, фиксируется: повышенная склонность к агломерации и разрушению; повышается сопротивление потоку (ухудшаются гидро- и аэродинамические свойства); падает пропускная способность; снижается качество очистки гранул (т.к. они менее подвижны) и увеличивается унос материала при обратной промывке. Кроме того, более равносторонняя форма гранул улучшает сыпучесть и порционирование материала, облегчает его поверхностную обработку, обеспечивает более высокую плотность упаковки и стабильность гранулометрического состава продукта по высоте при засыпке в больших объемах. Более равномерные зазоры между гранулами повышают скорость фильтрации и время работы фильтра до забивки (снижения производительности ниже минимальной величины). Уменьшается гидравлическое сопротивление фильтра и количество застойных зон, снижается износ (истираемость) гранул, т.к. в первую очередь разрушаются выступающие части гранул. При обратной промывке фильтра увеличивается подвижность гранул и очистка их поверхности, уменьшается время регенерации и давление, необходимое для взвешивания слоя.The ratio of the longitudinal size of the granule to its transverse size should be no more than 1.6. Since filters containing more than 20% of elongated granules with a longitudinal to transverse ratio of more than 1.6 are fixed: an increased tendency to agglomeration and destruction; resistance to flow increases (hydro- and aerodynamic properties worsen); bandwidth drops; the quality of the granules cleaning decreases (since they are less mobile) and the ablation of the material increases during backwashing. In addition, the more equilateral shape of the granules improves the flowability and portioning of the material, facilitates its surface treatment, provides a higher packing density and stability of the granulometric composition of the product in height when filling in large volumes. More uniform gaps between the granules increase the filtration rate and the filter operating time before clogging (reduced performance below the minimum value). The hydraulic resistance of the filter and the number of stagnant zones are reduced, the wear (abrasion) of the granules is reduced, because protruding parts of the granules are first destroyed. When the filter is backwashed, the mobility of the granules and the cleaning of their surface increases, the regeneration time and the pressure necessary to weigh the layer decrease.
Эквивалентный диаметр гранул должен находиться в интервале от 0,3 мм до 6,0 мм. При меньшем эквивалентном диаметре гранулы не поддаются регенерации, т.к. вымываются в процессе обратной промывки. Кроме того, при эквивалентном диаметре гранул меньше 0,3 мм каналы между гранулами быстро забиваются, нарушая межгранульную фильтрацию. При эквивалентном диаметре гранул больше 6,0 мм загрязнения в массовом порядке проходят по каналам между гранулами и фильтр перестает выполнять свою функцию.The equivalent diameter of the granules should be in the range of 0.3 mm to 6.0 mm. With a smaller equivalent diameter, the granules cannot be regenerated since washed in the process of backwashing. In addition, with an equivalent granule diameter of less than 0.3 mm, the channels between the granules quickly become clogged, disrupting intergranular filtration. When the equivalent diameter of the granules is more than 6.0 mm, the contaminants in droves pass through the channels between the granules and the filter ceases to fulfill its function.
Гранула может состоять из ядра и одной или более оболочек. Это позволяет придавать ядру и оболочке различные свойства, что повышает качество готового продукта. Например, если эквивалентный размер пор оболочки гранулы сделать больше эквивалентного размера пор ядра, то повысится время эксплуатации гранулы, поскольку ее поры не будут сразу забиваться мелкими частицами осадка в самом своем начале (на поверхности гранулы).A granule may consist of a core and one or more shells. This allows you to give the core and shell various properties, which improves the quality of the finished product. For example, if the equivalent pore size of the shell of the granule is made larger than the equivalent pore size of the core, then the life of the granule will increase, since its pores will not immediately become clogged with small particles of sediment at its very beginning (on the surface of the granule).
Для придания грануле максимально равносторонней формы ядро гранулы имеет сферическую форму.To give the granule the maximum equilateral shape, the core of the granule has a spherical shape.
Ядро гранулы и ее оболочки спекают и/или сплавляют между собой, что позволяет: а) повысить прочность гранулы; б) зафиксировать связи между порами в различных элементах гранулы и, соответственно, повысить стабильность и время эксплуатации гранулы.The core of the granule and its shells are sintered and / or fused together, which allows: a) to increase the strength of the granule; b) fix the connection between the pores in the various elements of the granule and, accordingly, increase the stability and time of operation of the granule.
В состав гранул, выполненных из диатомита, может входить от 0,1 до 10,0% (в зависимости от состава диатомита) стеклообразующих оксидов щелочных (натрия, калия, лития) и/или щелочно-земельных (кальция, магния, цинка, бария, свинца) металлов, что (за счет остекловывания оксидов металлов в процессе обжига) обеспечивает эффективное спекание частиц и повышает прочность гранул. Если оксидов щелочных и/или щелочно-земельных металлов будет меньше 0,1%, то образовавшиеся отдельные вкрапления стекла не объединяться в цельный стеклянный каркас и, соответственно, прочность гранулы не увеличится. Если оксидов щелочных и/или щелочно-земельных металлов будет больше 10%, то начнет снижаться пористость гранулы и, соответственно, ее фильтрационная эффективность.The composition of granules made of diatomite may include from 0.1 to 10.0% (depending on the composition of diatomite) of glass-forming oxides of alkali (sodium, potassium, lithium) and / or alkaline-earth (calcium, magnesium, zinc, barium lead) metals, which (due to vitrification of metal oxides during the firing process) provides effective sintering of particles and increases the strength of granules. If the oxides of alkali and / or alkaline earth metals are less than 0.1%, then the resulting individual inclusions of glass will not be combined into a single glass frame and, accordingly, the strength of the granules will not increase. If the oxides of alkali and / or alkaline earth metals are more than 10%, the porosity of the granule and, accordingly, its filtration efficiency will begin to decrease.
Ядро гранулы для регулирования ее веса и гидравлической крупности может быть выполнено, в частности, из стекла (например, из частички измельченного стекла; из стеклянного микрошарика; из стеклянной микросферы; из частички пеностекла) или быть полым (т.е. представлять собой герметичную полость).The core of the granule to control its weight and hydraulic size can be made, in particular, of glass (for example, from a particle of crushed glass; from a glass microsphere; from a glass microsphere; from a particle of foam glass) or be hollow (i.e., constitute an airtight cavity )
Проведенный в Океанариуме эксперимент по очистке воды от органических загрязнений с помощью диатомитовых гранул с эквивалентным диаметром 0,7-1,7 мм показал, что при размере частиц диатомита 1-20 мкм сорбционная емкость фильтра составляет 67,7 г/л, при размере частиц диатомита 20-40 мкм сорбционная емкость фильтра составляет 63,1 г/л, при 40-60 мкм - 51,6 г/л, при 60-80 мкм - 46,8 г/л, при 80-100 мкм - 38,2 г/л, при 100-120 мкм - 38,1 г/л, а далее остается неизменной. Таким образом, сорбционная емкость фильтра снижается с увеличением размера частиц абразивного материала, образующих гранулу, и при размере частиц абразивного материала более 100 мкм очистка ведется только за счет удержания загрязнений между гранулами, т.е. путем межгранульной фильтрации.An experiment conducted at the Oceanarium to purify water from organic contaminants using diatomaceous granules with an equivalent diameter of 0.7-1.7 mm showed that with a particle size of diatomite 1-20 μm, the sorption capacity of the filter is 67.7 g / l, with a particle size diatomite 20-40 microns, the sorption capacity of the filter is 63.1 g / l, at 40-60 microns - 51.6 g / l, at 60-80 microns - 46.8 g / l, at 80-100 microns - 38, 2 g / l, at 100-120 microns - 38.1 g / l, and then remains unchanged. Thus, the sorption capacity of the filter decreases with increasing particle size of the abrasive material forming the granule, and when the particle size of the abrasive material is more than 100 μm, cleaning is carried out only by retaining contaminants between the granules, i.e. by intergranular filtration.
Объем сообщающихся пор от общего объема гранулы влияет на ее прочность: при объеме сообщающихся пор 18,7% от общего объема диатомитовых гранул с эквивалентным диаметром 0,7-1,7 мм их прочность составляет 12,7 МПа, при объеме сообщающихся пор 29,3% прочность гранул составляет 10,3 МПа, при 51,2% - 9,5 МПа, при 67,5% - 8,9 МПа, при 82,3% - 8,1 МПа. При объеме сообщающихся пор свыше 85% от общего объема гранул их прочность опускается ниже 7,2 МПа, что не позволяет использовать такие гранулы для фильтрации, т.к. они саморазрушаются в процессе транспортировки и эксплуатации.The volume of communicating pores of the total volume of the granule affects its strength: with the volume of communicating pores of 18.7% of the total volume of diatomaceous granules with an equivalent diameter of 0.7-1.7 mm, their strength is 12.7 MPa, with the volume of communicating pores of 29, 3% strength of granules is 10.3 MPa, at 51.2% - 9.5 MPa, at 67.5% - 8.9 MPa, at 82.3% - 8.1 MPa. When the volume of communicating pores exceeds 85% of the total volume of granules, their strength drops below 7.2 MPa, which does not allow the use of such granules for filtration, because they self-destruct during transportation and operation.
Объем сообщающихся пор от общего объема гранулы также влияет на сорбционную емкость фильтра: при объеме сообщающихся пор 82,3% от общего объема диатомитовых гранул с эквивалентным диаметром 0,7-1,7 мм сорбционная емкость фильтра составляет 67,7 г/л, при объеме сообщающихся пор 67,5% сорбционная емкость фильтра составляет 63,1 г/л, при 51,2% - 51,6 г/л, при 29,3% - 46,8 г/л, при 18,7% - 38,2 г/л, а далее остается неизменной. Таким образом, сорбционная емкость фильтра снижается с уменьшением объема сообщающихся пор, и при снижении объема сообщающихся пор ниже 20% очистка ведется в основном за счет удержания загрязнений между гранулами, т.е. путем межгранульной фильтрации.The volume of communicating pores of the total volume of the granule also affects the sorption capacity of the filter: when the volume of communicating pores is 82.3% of the total volume of diatomaceous granules with an equivalent diameter of 0.7-1.7 mm, the sorption capacity of the filter is 67.7 g / l, with the volume of communicating pores 67.5%, the sorption capacity of the filter is 63.1 g / l, at 51.2% - 51.6 g / l, at 29.3% - 46.8 g / l, at 18.7% 38.2 g / l, and then remains unchanged. Thus, the sorption capacity of the filter decreases with a decrease in the volume of interconnected pores, and with a decrease in the volume of interconnected pores below 20%, purification is carried out mainly due to the retention of contaminants between the granules, i.e. by intergranular filtration.
Отношение продольного размера гранулы к ее поперечному размеру влияет на гидро- и аэродинамические свойства материала. Чем ниже отношение продольного размера гранулы к ее поперечному размеру, тем ниже общее сопротивление гранул потоку воды или воздуха при обратных промывках, что позволяет проводить более интенсивную регенерацию материала с меньшими энергозатратами и потерями (уносом) фильтровального материала.The ratio of the longitudinal size of the granule to its transverse size affects the hydro- and aerodynamic properties of the material. The lower the ratio of the longitudinal size of the granule to its transverse size, the lower the total resistance of the granules to the flow of water or air during backwashing, which allows for more intensive material regeneration with less energy and loss (entrainment) of the filter material.
Испытания, проведенные в исследовательской лаборатории заявителя на фильтровальной засыпке (массой 29 кг и объемом 28,4 л) из диатомитовых гранул с эквивалентным диаметром 0,7-1,7 мм при высоте фильтровального слоя 80 см и высоте подвижного слоя до 40 см, показали следующее.Tests carried out in the applicant’s research laboratory on a filter bed (weighing 29 kg and a volume of 28.4 l) of diatomaceous granules with an equivalent diameter of 0.7-1.7 mm with a filter layer height of 80 cm and a movable layer height of up to 40 cm showed following.
При отношении продольного размера гранулы к ее поперечному размеру, равном 1,6, и скорости обратной промывки 64 м/ч высота расширения подвижного слоя составляет 25 см, а потери материала в весе отсутствуют.With the ratio of the longitudinal size of the granule to its transverse size equal to 1.6, and the backwash speed of 64 m / h, the expansion height of the movable layer is 25 cm, and there is no material loss in weight.
При отношении продольного размера гранулы к ее поперечному размеру, равном 1,7, и скорости обратной промывки 61 м/ч высота расширения подвижного слоя составляет 31 см, а потери материала в весе отсутствуют. При скорости обратной промывки 64 м/ч потери материала в весе составляют 80 г.With the ratio of the longitudinal size of the granule to its transverse size equal to 1.7, and the backwash speed of 61 m / h, the expansion height of the movable layer is 31 cm, and there is no material loss in weight. With a backwash speed of 64 m / h, material loss in weight is 80 g.
При отношении продольного размера гранулы к ее поперечному размеру, равном 1,9, и скорости обратной промывки 58 м/ч высота расширения подвижного слоя составляет 36 см, а потери материала в весе составляют 140 г.With the ratio of the longitudinal size of the granule to its transverse size equal to 1.9, and the backwash speed of 58 m / h, the expansion height of the movable layer is 36 cm, and the material loss in weight is 140 g.
При отношении продольного размера гранулы к ее поперечному размеру, равном 2,1, и скорости обратной промывки 49 м/ч высота расширения подвижного слоя составляет 40 см, а потери материала в весе составляют 1630 г.With the ratio of the longitudinal size of the granule to its transverse size equal to 2.1 and the backwash speed of 49 m / h, the expansion height of the movable layer is 40 cm, and the material loss in weight is 1630 g.
При отношении продольного размера гранулы к ее поперечному размеру, равном 2,3, и скорости обратной промывки 46 м/ч высота расширения подвижного слоя составляет 40 см, а потери материала в весе составляют 2320 г.With the ratio of the longitudinal size of the granule to its transverse size equal to 2.3 and the backwash speed of 46 m / h, the expansion height of the movable layer is 40 cm, and the material loss in weight is 2320 g.
Таким образом, эксперименты подтверждают, что отношение продольного размера гранулы к ее поперечному размеру должно быть не более 1,6.Thus, experiments confirm that the ratio of the longitudinal size of the granule to its transverse size should be no more than 1.6.
Оптимальный эквивалентный диаметр гранул должен находиться в интервале от 0,3 до 6,0 мм. Исследования на диатомитовых гранулах с эквивалентным диаметром 0,1-0,3 мм показали, что такой фильтр обеспечивает высокую тонкость очистки воды, но быстро накапливает загрязнения и блокируется. При этом даже на скорости обратной промывки 12 м/ч потери материала составляют 4700 г (при массе фильтра в 20 кг), что исключает применение материала в промышленных условиях. Фильтр из гранул с эквивалентным диаметром от 6,0 до 9,0 мм способен задерживать в межгранульном пространстве загрязнения размером не менее 80 мкм, что не попадает в востребованный диапазон применения.The optimum equivalent granule diameter should be in the range of 0.3 to 6.0 mm. Studies on diatomite granules with an equivalent diameter of 0.1-0.3 mm showed that such a filter provides high fineness of water purification, but quickly accumulates pollution and is blocked. Moreover, even at a backwash speed of 12 m / h, material losses amount to 4700 g (with a filter mass of 20 kg), which excludes the use of the material in an industrial environment. A filter made of granules with an equivalent diameter of 6.0 to 9.0 mm is capable of retaining contaminants of at least 80 microns in size in the intergranular space, which does not fall into the claimed range of application.
Примеры конкретного выполненияCase Studies
Пример 1. Гранулы фильтрующего и сорбирующего материала, эквивалентный диаметр которых находится в интервале от 0,3 до 6,0 мм, формируют из измельченной до 20-30 мкм частиц диатомитовой породы (кизельгур, трепел, опока, инфузорная земля и др.) и обжигают при температуре 700-1000°C, что обеспечивает спекание частиц диатомита между собой при сохранении имеющихся между частицами сообщающихся пор. В зависимости от состава диатомита в состав гранул может быть добавлено (для повышения их прочности путем остекловывания в процессе обжига) от 0,1 до 10,0% стеклообразующих оксидов щелочных (натрия, калия, лития) и/или щелочно-земельных (кальция, магния, цинка, бария, свинца) металлов. Например, для остекловывания гранул, изготовленных из диатомита Инзенского месторождения, достаточно добавить около 2% соды Na2CO3.Example 1. Granules of filtering and sorbing material, the equivalent diameter of which is in the range from 0.3 to 6.0 mm, are formed from crushed particles of diatomaceous rock (kieselguhr, tripoli, flask, infusorian soil, etc.) crushed to 20-30 μm and fired at a temperature of 700-1000 ° C, which provides sintering of the particles of diatomite with each other while maintaining existing between the particles of communicating pores. Depending on the composition of diatomite, granules can be added (to increase their strength by vitrification during firing) from 0.1 to 10.0% of glass-forming oxides of alkali (sodium, potassium, lithium) and / or alkaline-earth (calcium, magnesium, zinc, barium, lead) metals. For example, for vitrification of granules made from diatomite from the Inzenskoye deposit, it is enough to add about 2% soda Na 2 CO 3 .
После обжига гранулы, у которых объем сообщающихся пор составляет 65-70% от общего объема гранулы, а все гранулы имеют отношение своего продольного размера к поперечному не более 1,6, делят по эквивалентному диаметру на 4 группы: 0,3-0,7; 0,7-1,7; 1,7-2,5; 2,5-6,0 мм.After firing, granules, in which the volume of communicating pores is 65-70% of the total volume of the granules, and all granules have a ratio of their longitudinal to transverse sizes of not more than 1.6, are divided into 4 groups according to their equivalent diameter: 0.3-0.7 ; 0.7-1.7; 1.7-2.5; 2.5-6.0 mm.
Для очистки питьевой воды использовалась фракция 0,3-07 мм. Загрязненный в процессе эксплуатации гранулированный фильтрующий материал восстанавливали противоточной регенерационной промывкой. В ходе активного взаимодействия (трения) гранул при промывке происходит эффективное очищение открытых пор находящимися на поверхности гранулы частицами абразивного материала.A fraction of 0.3-07 mm was used to purify drinking water. The granular filter material contaminated during operation was restored by countercurrent regenerative washing. During the active interaction (friction) of the granules during washing, the open pores are effectively cleaned by abrasive particles located on the surface of the granule.
Пример 2. Гранула фильтрующего и сорбирующего материала состоит из пеностеклянного ядра диаметром от 600 до 1200 мкм, на которое накатано две оболочки: нижняя оболочка средней толщиной 150 мкм - из частиц морского диатомита, имеющего мелкие поры; внешняя оболочка средней толщиной 100 мкм - из частиц озерного диатомита с более крупными порами. Диатомит в результате обжига при температуре от 700 до 1200°C остекловывается, образуя прочную связь с ядром и между частицами, что повышает прочность гранулы. Выполненное из пеностекла ядро облегчает промывку гранулы при регенерации фильтра, повышает ее прочность и снижает вес, понижая гидравлическую крупность.Example 2. The granule of the filtering and sorbing material consists of a foam-glass core with a diameter of 600 to 1200 microns, on which two shells are rolled: the lower shell of an average thickness of 150 microns is made of particles of marine diatomite having small pores; the outer shell with an average thickness of 100 μm is made up of particles of lake diatomite with larger pores. Diatomite, as a result of firing at a temperature of 700 to 1200 ° C, vitrifies, forming a strong bond with the core and between the particles, which increases the strength of the granule. A core made of foam glass facilitates flushing of the granule during filter regeneration, increases its strength and reduces weight, reducing hydraulic fineness.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017113412A RU2640548C1 (en) | 2017-04-18 | 2017-04-18 | Granulated filtering and/or sorbing material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017113412A RU2640548C1 (en) | 2017-04-18 | 2017-04-18 | Granulated filtering and/or sorbing material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2640548C1 true RU2640548C1 (en) | 2018-01-09 |
Family
ID=60965455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017113412A RU2640548C1 (en) | 2017-04-18 | 2017-04-18 | Granulated filtering and/or sorbing material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2640548C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108905958A (en) * | 2018-07-13 | 2018-11-30 | 临江市长白山助滤剂有限公司 | A kind of preparation method of super-cell |
| RU2762278C1 (en) * | 2018-02-15 | 2021-12-17 | Праксайр Текнолоджи, Инк. | Highly efficient carbon adsorbents |
| RU2805741C1 (en) * | 2023-07-05 | 2023-10-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Воронежпеностекло" | Granule for sorption of lithium from aqueous solution |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2433853C1 (en) * | 2010-03-16 | 2011-11-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | Granulated filtration material |
| WO2014154876A1 (en) * | 2013-03-28 | 2014-10-02 | Fels-Werke Gmbh | Granular material for absorption of harmful gases and process for production thereof |
| RU2553896C1 (en) * | 2014-03-25 | 2015-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | Granular filter material |
| CN104801267A (en) * | 2015-04-10 | 2015-07-29 | 武汉大学 | Spherical SiO2-based adsorbent adopting core-shell structure as well as preparation method and application of adsorbent |
-
2017
- 2017-04-18 RU RU2017113412A patent/RU2640548C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2433853C1 (en) * | 2010-03-16 | 2011-11-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | Granulated filtration material |
| WO2014154876A1 (en) * | 2013-03-28 | 2014-10-02 | Fels-Werke Gmbh | Granular material for absorption of harmful gases and process for production thereof |
| RU2553896C1 (en) * | 2014-03-25 | 2015-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения" | Granular filter material |
| CN104801267A (en) * | 2015-04-10 | 2015-07-29 | 武汉大学 | Spherical SiO2-based adsorbent adopting core-shell structure as well as preparation method and application of adsorbent |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2762278C1 (en) * | 2018-02-15 | 2021-12-17 | Праксайр Текнолоджи, Инк. | Highly efficient carbon adsorbents |
| CN108905958A (en) * | 2018-07-13 | 2018-11-30 | 临江市长白山助滤剂有限公司 | A kind of preparation method of super-cell |
| RU2805741C1 (en) * | 2023-07-05 | 2023-10-23 | Общество с ограниченной ответственностью "Воронежпеностекло" | Granule for sorption of lithium from aqueous solution |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2576034C (en) | Method and apparatus for increasing filter contaminant loading capacity | |
| RU2640548C1 (en) | Granulated filtering and/or sorbing material | |
| JPH01500887A (en) | ceramic foam filter | |
| US6054059A (en) | Use of a ceramic metal oxide filter whose selection depends upon the Ph of the feed liquid and subsequent backwash using a liquid having a different Ph | |
| RU2243181C2 (en) | Granulated high-porous ceramic material | |
| CN1207079C (en) | Use of polymers as filtering aids and/or stabilizers | |
| RU176291U1 (en) | Granular filter and / or sorbent material | |
| RU2664936C1 (en) | Method of emulsions separation | |
| CN100510047C (en) | Use of polymers comprising thermoplastic polymers as filtration aids and/or stabilising agent | |
| RU2661228C1 (en) | Granule of filtering material for separation of emulsions | |
| US20150367267A1 (en) | Filtering methods for fluids and devices for carrying out said methods | |
| KR102111098B1 (en) | Multi-layerd media filtration reactor using scoria | |
| CN101264402B (en) | Preparation of tripolite filtering screen | |
| RU2429067C1 (en) | Composite material | |
| RU2652695C1 (en) | Granule of the filtering material for demulsification | |
| RU2628391C1 (en) | Granular filter material | |
| RU170334U1 (en) | Granular Filter Material | |
| RU176482U1 (en) | Emulsion Separation Filter Granule | |
| WO2013081734A1 (en) | Compacted filter beds comprising non-sintered, buoyant filter media and methods relating thereto | |
| RU176145U1 (en) | Emulsion Separation Filter Granule | |
| CN109053218A (en) | A kind of sewage treatment ceramic foam filter and preparation method thereof | |
| JP4837280B2 (en) | Core cell type zeolite molding | |
| RU2703157C1 (en) | Method of producing granulated material for purification and mineralization of drinking water and granulated material obtained using said method | |
| RU2641742C1 (en) | Filter material | |
| RU2652255C1 (en) | Device for separation of emulsions |