RU2709315C1 - Filtration module of gravity filter for purification of drinking water - Google Patents
Filtration module of gravity filter for purification of drinking water Download PDFInfo
- Publication number
- RU2709315C1 RU2709315C1 RU2019123491A RU2019123491A RU2709315C1 RU 2709315 C1 RU2709315 C1 RU 2709315C1 RU 2019123491 A RU2019123491 A RU 2019123491A RU 2019123491 A RU2019123491 A RU 2019123491A RU 2709315 C1 RU2709315 C1 RU 2709315C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filter
- filter element
- block material
- porous
- filter module
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
- C02F1/003—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance using household-type filters for producing potable water, e.g. pitchers, bottles, faucet mounted devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D27/00—Cartridge filters of the throw-away type
- B01D27/02—Cartridge filters of the throw-away type with cartridges made from a mass of loose granular or fibrous material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/288—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using composite sorbents, e.g. coated, impregnated, multi-layered
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
- C02F1/283—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
- C02F2001/425—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange using cation exchangers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/002—Construction details of the apparatus
- C02F2201/006—Cartridges
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/22—Eliminating or preventing deposits, scale removal, scale prevention
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2307/00—Location of water treatment or water treatment device
- C02F2307/04—Location of water treatment or water treatment device as part of a pitcher or jug
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к фильтрующим устройствам гравитационного типа для очистки питьевой воды и может быть использовано для улучшения качества очистки питьевой воды в бытовых фильтрах кувшинного типа. В настоящее время широкое распространение среди населения получили бытовые фильтры для очистки питьевой воды, которые являются альтернативой бутылированной питьевой воде. Среди них наибольшей популярностью пользуются гравитационные фильтры, чаще всего представляющие собой фильтры кувшинного типа, которые отличаются простотой конструкции, низкой ценой и не требуют подключения к напорным системам водоснабжения.The invention relates to gravity-type filtering devices for drinking water purification and can be used to improve the quality of drinking water purification in household jug type filters. Currently, household filters for drinking water treatment, which are an alternative to bottled drinking water, are widely used among the population. Among them, gravity filters are most popular, most often they are jug type filters, which are simple in design, low in price and do not require connection to pressure water supply systems.
Фильтры кувшинного типа состоят из емкости в форме кувшина, в верхней части которого размещена приемная воронка, в которую заливается очищаемая вода, и фильтрующего модуля (картриджа), герметично подсоединяемого к воронке и осуществляющего очистку воды. Очищенная вода собирается в нижней части кувшина.The jug type filters consist of a jug-shaped container, in the upper part of which there is a receiving funnel, into which the water to be purified is poured, and a filter module (cartridge), hermetically connected to the funnel and performing water purification. Purified water is collected at the bottom of the jug.
Фильтрующие модули гравитационных фильтров известных конструкций (патент DE 000002919901, 1980 год, патент WO 1998017582, 1998 год, патент WO 2005118481, 2005 год, WO 2005118104, 2005 год, WO 2005118482, 2005 год, патент US 20080110820, 2008 год, патент US 20120012515, 2012 год, патент US 20090001011, 2009 год, патент RU 2617775, 2017 год) представляют собой пластиковый сосуд, в котором размещены либо смесь гранулированных и/или волоконных сорбирующих и фильтрующих материалов (патент DE 000002919901, 1980 год, патент WO 1998017582, 1998 год, патент WO 2005118481, 2005 год, WO2005118104, 2005 год, WO 2005118482, 2005 год, патент RU 2617775, 2017 год), либо пористый блочный материал, содержащий сорбенты (патент US 20080110820, 2008 год, патент US 20090001011, 2009 год). Верхняя часть пластикового сосуда герметично соединена с системой фиксации фильтрующего модуля с отверстием в воронке фильтра, а в нижней части пластикового сосуда имеется одно или несколько отверстий для слива очищенной воды. Для поступления воды в пластиковый сосуд с сорбирующими и фильтрующими материалами в системе герметичной фиксации предусмотрено одно или несколько отверстий для входа воды и выхода воздуха.Filtering modules of gravity filters of known designs (patent DE 000002919901, 1980, patent WO 1998017582, 1998, patent WO 2005118481, 2005, WO 2005118104, 2005, WO 2005118482, 2005, patent US 20080110820, 2008, patent US 20120012515 , 2012, patent US 20090001011, 2009, patent RU 2617775, 2017) are a plastic vessel in which either a mixture of granular and / or fiber sorbing and filtering materials is placed (patent DE 000002919901, 1980, patent WO 1998017582, 1998 year, patent WO 2005118481, 2005, WO2005118104, 2005, WO 2005118482, 2005, patent RU 2617775, 2017), or porous block mate IAL containing sorbents (US Patent 20080110820, 2008, US patent application 20090001011, 2009). The upper part of the plastic vessel is hermetically connected to the fixation system of the filter module with an opening in the filter funnel, and in the lower part of the plastic vessel there is one or more holes for draining the purified water. For water to enter a plastic vessel with sorbing and filtering materials, one or more openings are provided in the hermetic fixation system for water inlet and air outlet.
Фильтрующие модули гравитационных фильтров с фильтрующей средой из пористого блочного материала имеют преимущество по сравнению с фильтрующими модулями гравитационных фильтров с фильтрующей средой из смеси гранулированных или волоконных сорбирующих и фильтрующих материалов, так как обеспечивают стабильно высокую эффективность очистки воды на протяжении всего ресурса их работы. Это является результатом жесткой фиксации частиц сорбирующих компонентов в пористом блочном материале, что не приводит к образованию в нем пустот и трещин при прохождении выделяющихся из очищаемой воды пузырьков воздуха, как это происходит в объеме фильтрующей среды из смеси гранулированных и/или волоконных сорбирующих и фильтрующих материалов. Наличие таких пустот и трещин является причиной ухудшения качества очистки воды фильтрующими модулями гравитационного типа с фильтрующей средой из комбинации смеси гранулированных или волоконных сорбирующих и фильтрующих материалов, так как часть очищаемой воды идет по пути наименьшего сопротивления, через трещины и пустоты, не контактируя с фильтрующей средой. Другим преимуществом модулей гравитационных фильтров с фильтрующей средой из пористого блочного материала по сравнению с фильтрующими модулями гравитационных фильтров с фильтрующей средой из смеси гранулированных и/или волоконных сорбирующих и фильтрующих материалов является отсутствие в очищаемой воде, особенно в начальный период фильтрации, мельчайших частичек сорбирующих материалов, которые из-за их малого размера не задерживаются волоконными материалами и сетками, расположенными на входе и выходе фильтрующего модуля.The filtering modules of gravity filters with a filtering medium made of porous block material have an advantage over the filtering modules of gravitational filters with a filtering medium made of a mixture of granular or fiber sorbing and filtering materials, as they provide a consistently high efficiency of water purification over the entire life of their work. This is the result of rigid fixation of the particles of the sorbent components in the porous block material, which does not lead to the formation of voids and cracks in it when passing air bubbles released from the treated water, as it occurs in the volume of the filter medium from a mixture of granular and / or fiber sorbent and filter materials . The presence of such voids and cracks causes a deterioration in the quality of water purification by gravity-type filter modules with a filter medium from a combination of a mixture of granular or fiber sorbent and filter materials, since part of the water to be cleaned follows the path of least resistance, through cracks and voids, without contacting the filter medium . Another advantage of gravity filter modules with a filter medium made of porous block material in comparison with filter modules of gravity filters with a filter medium made of a mixture of granular and / or fiber sorbing and filtering materials is the absence of the smallest particles of sorbing materials in the purified water, especially during the initial filtration period, which, due to their small size, are not retained by fiber materials and nets located at the inlet and outlet of the filter module.
Несмотря на перечисленные преимущества фильтрующих модулей гравитационных фильтров с фильтрующей средой из пористого блочного материала перед фильтрующими модулями гравитационных фильтров с фильтрующей средой из смеси гранулированных и/или волоконных сорбирующих и фильтрующих материалов, они не получили широкого распространения, главным образом, из-за сложности конструкции и невысоких скоростей фильтрации.Despite the listed advantages of filtering modules of gravitational filters with a filtering medium made of porous block material over filtering modules of gravitational filters with a filtering medium made of a mixture of granular and / or fiber sorbing and filtering materials, they are not widely used, mainly due to the complexity of the design and low filtration rates.
Из уровня техники известен фильтрующий модуль (патент US 20090001011, 2009), наиболее близкий к заявляемому изобретению (прототип), с фильтрующим элементом из пористого блочного материала, размещенного внутри пластикового цилиндра, имеющего входные и выходные отверстия, и системы фиксации, крепящейся к пластиковому корпусу и к которой герметично крепится пористый блочный материал. Такая конструкция предполагает изготовление литьем под давление полимерных деталей пластикового цилиндра фильтрующего модуля и его системы фиксации, а также герметичного крепления пористого фильтрующего материала к корпусу системы фиксации и герметичного крепления пластикового цилиндра к системе фиксации. Для такой конструкции фильтрующего модуля, предусматривающей расположение пористого фильтрующего элемента внутри пластикового корпуса, характерны низкие скорости фильтрации и неудовлетворительный потребительский ресурс очистки воды, что обусловлены двумя факторами: а) в варианте конструкции с направлением движения очищаемой воды из полости между пластиковым цилиндром и пористым блочным материалом выделяющийся из воды внутрь объема пористого блочного материала воздух будет собираться в верхней части объема пористого блочного материала и, не имея выхода, будет блокировать фильтрацию воды верхней частью пористого блочного материала, что приведет к снижению поверхности фильтрации и, соответственно, скорости и ресурса; б) в варианте с направлением движения очищаемой воды из объема пористого блочного материала через пористый блочный материал в полость между пластиковым цилиндром и пористым блочным материалом фильтрующаяся вода будет встречать сопротивление отфильтрованной воды, находящейся в этой полости, что замедляет фильтрацию, а также будет происходить блокирование выделяющимся воздухом части наружной фильтрующей поверхности пористого блочного материала, что отрицательно скажется на скорости фильтрации ресурсе работы фильтрующего модуля. Вышеперечисленные проблемы со сложной конструкцией, низкой скоростью фильтрации и неудовлетворительным потребительским ресурсом фильтрующих модулей с фильтрующим элементом из пористого блочного материала могли бы быть решены при отсутствии в фильтрующем модуле пластикового корпуса, то есть в случае, когда сам фильтрующий элемент из пористого блочного материала выполнял бы одновременно функции корпуса фильтрующего модуля и фильтрующего элемента. Для этого фильтрующий элемент из пористого блочного материала, помимо способности очищать воду, должен обладать высокой механической прочностью. Однако в патенте-прототипе материал фильтрующего модуля из-за характеристик полимера - связующего и технологии его изготовления не способен обеспечить достаточную для конструкции фильтрующего модуля механическую прочность. Это обусловлено тем, что используемый для изготовления пористого блочного материала состав содержит связующее из класса гидрофобных полимеров, индекс расплава которого менее 1,8 г/10 мин., как определено ASTM D 1238 при 1900 С и нагрузке 25 Кг, а сжатие исходной смеси при формовании пористого блочного материала составляет менее чем 10%. При таком крайне низком индексе расплава связующего и такой низкой степени сжатия не происходит надежный контакт связующего с частицами исходной смеси, в результате чего получается материал с низкой механической прочностью, неспособный выполнять функцию корпуса фильтрующего модуля. Технической задачей настоящего изобретения является создание фильтрующего модуля гравитационного фильтра для очистки питьевой воды с упрощенной конструкцией, обеспечивающего при этом повышенную скорость фильтрации в сочетании с высокой эффективностью и ресурсом очистки воды.The prior art filter module (patent US 20090001011, 2009), closest to the claimed invention (prototype), with a filter element of a porous block material placed inside a plastic cylinder having inlet and outlet openings, and a fixing system attached to the plastic case and to which the porous block material is hermetically attached. This design involves the manufacture of injection molded polymer parts of the plastic cylinder of the filter module and its fixation system, as well as the hermetic fastening of the porous filter material to the body of the fixation system and the hermetic fastening of the plastic cylinder to the fixation system. For this design of the filter module, which provides for the location of the porous filter element inside the plastic casing, low filtration rates and an unsatisfactory consumer resource for water treatment are characteristic, which is due to two factors: a) in the design variant with the direction of movement of the purified water from the cavity between the plastic cylinder and the porous block material air released from water into the volume of the porous block material will be collected in the upper part of the volume of the porous block material rial and having no outlet, will block the water filtration upper part of the block of porous material, thereby reducing the filtering surface and, accordingly, the speed and resource; b) in the variant with the direction of movement of the purified water from the volume of the porous block material through the porous block material into the cavity between the plastic cylinder and the porous block material, the filtered water will meet the resistance of the filtered water located in this cavity, which slows down the filtration, and blocking will occur air of the part of the outer filtering surface of the porous block material, which will adversely affect the filtration rate of the operating life of the filtering module. The above problems with a complex design, low filtration rate, and poor consumer life of filter modules with a filter element made of porous block material could be solved if there was no plastic casing in the filter module, that is, in the case when the filter element made of porous block material would perform simultaneously functions of the filter module housing and filter element. For this, a filter element made of porous block material, in addition to the ability to purify water, must have high mechanical strength. However, in the prototype patent, the material of the filter module due to the characteristics of the polymer - binder and its manufacturing technology is not able to provide sufficient mechanical strength for the design of the filter module. This is due to the fact that the composition used for the manufacture of porous block material contains a binder from the class of hydrophobic polymers, the melt index of which is less than 1.8 g / 10 min, as determined by ASTM D 1238 at 1900 C and a load of 25 Kg, and compression of the initial mixture at molding porous block material is less than 10%. With such an extremely low binder melt index and such a low compression ratio, the binder does not reliably contact the particles of the initial mixture, resulting in a material with low mechanical strength, unable to fulfill the function of a filter module housing. An object of the present invention is to provide a filter module for a gravity filter for drinking water purification with a simplified design, while providing an increased filtration rate in combination with high efficiency and resource for water purification.
Поставленная техническая задача достигается предложенным фильтрующим модулем гравитационного фильтра для очистки питьевой воды, содержащим систему фиксации фильтрующего модуля в воронке фильтра, включающую отверстие для входа очищаемой воды и выхода воздуха, фильтрующий элемент в виде полого вертикального сосуда, корпус которого выполнен из пористого блочного материала, с пористым или герметично закрытым дном, либо диска, выполненного из пористого блочного материала, при этом пористый блочный материал получен путем сжатия при нагреве смеси порошкообразных исходных компонентов, содержащей частицы активированного угля и полимерного связующего либо частицы активированного угля, сорбента тяжелых металлов и полимерного связующего, система фиксации фильтрующего модуля соединена с фильтрующим элементом путем приклеивания или механического крепления.The technical task is achieved by the proposed filter module of the gravitational filter for drinking water purification, containing a fixation system for the filter module in the filter funnel, including an opening for the inlet of the purified water and the air outlet, the filter element in the form of a hollow vertical vessel, the body of which is made of porous block material, with a porous or hermetically sealed bottom, or a disk made of a porous block material, while the porous block material is obtained by compression during heating If a mixture of powdered starting components containing particles of activated carbon and a polymer binder or particles of activated carbon, a sorbent of heavy metals and a polymer binder, the fixation system of the filter module is connected to the filter element by gluing or mechanical fastening.
Фильтрующий элемент может быть выполнен из пористого блочного материала в виде полого вертикального сосуда с сечением, например, в форме круга (полый цилиндр), квадрата, прямоугольника, овала или сложного профиля, или полой обратной пирамиды или полого обратного конуса, или усеченной полой обратной пирамиды, или усеченного обратного конуса с пористым или герметично закрытым дном, с равнотолщинными или разнотолщинными стенками, либо в виде дисков различной формы, например, с гладкой или ребристой верхней и нижней поверхностями.The filter element may be made of porous block material in the form of a hollow vertical vessel with a cross-section, for example, in the form of a circle (hollow cylinder), square, rectangle, oval or complex profile, or a hollow inverse pyramid or hollow inverse cone, or a truncated hollow inverse pyramid or a truncated inverse cone with a porous or hermetically sealed bottom, with equal thickness or different thickness walls, or in the form of disks of various shapes, for example, with smooth or ribbed upper and lower surfaces.
Высота фильтрующего элемента варьируется в пределах (10-100) мм, наружный диаметр - в пределах (35-100) мм.The height of the filter element varies between (10-100) mm, the outer diameter is within (35-100) mm.
Толщина стенок и пористого дна фильтрующего элемента составляет (5-25) мм. В качестве пористого блочного материала фильтрующего элемента используют термически обработанную смесь порошкообразных материалов из активированного угля и полимерного связующего с индексом расплава (2-20) г/10 мин. по ASTM D 1238 при 190°С и нагрузке 25 Кг и с размером частиц активированного угля и полимерного связующего (0,05-0,5) мм, предпочтительно (0,07-0,15) мм, при соотношении активированный уголь : полимерное связующее (75-95):(5-25) мас. %, либо термически обработанную смесь порошкообразных материалов из активированного угля, сорбента тяжелых металлов и полимерного связующего с индексом расплава (2-20) г/10 мин. по ASTM D 1238 при 190°С и нагрузке 25 Кг и с размером частиц (0,05-0,5) мм, предпочтительно (0,07-0,15) мм, при соотношении активированный уголь : сорбент тяжелых металлов : полимерное связующее (30-70):(10-70):(5:20) мас. %. В качестве сорбента тяжелых металлов используют неорганические сорбенты из классов цеолитов, алюмосиликатов, силикагелей, оксида алюминия, диоксида циркония, и/или органические сорбенты на основе катионообменных смол и волокон.The thickness of the walls and the porous bottom of the filter element is (5-25) mm. As a porous block material of the filter element, a thermally treated mixture of powdered materials from activated carbon and a polymeric binder with a melt index of (2-20) g / 10 min is used. according to ASTM D 1238 at 190 ° C and a load of 25 Kg and with a particle size of activated carbon and a polymer binder (0.05-0.5) mm, preferably (0.07-0.15) mm, with an activated carbon: polymer ratio binder (75-95) :( 5-25) wt. %, or a heat-treated mixture of powdered materials from activated carbon, a sorbent of heavy metals and a polymer binder with a melt index (2-20) g / 10 min. according to ASTM D 1238 at 190 ° C and a load of 25 Kg and with a particle size of (0.05-0.5) mm, preferably (0.07-0.15) mm, with a ratio of activated carbon: heavy metal sorbent: polymer binder (30-70) :( 10-70) :( 5:20) wt. % Inorganic sorbents from the classes of zeolites, aluminosilicates, silica gels, alumina, zirconia, and / or organic sorbents based on cation exchange resins and fibers are used as a heavy metal sorbent.
Пористый блочный материал фильтрующего элемента изготовлен или методом экструзии или методом горячего прессования со степенью сжатия при формовании (12-25)% при температуре на (10-40)°С выше температуры размягчения полимерного связующего, а в качестве полимерного связующего используют полимеры из классов полиолефинов и/или полиэфиров и/или их сополимеров с индексом расплава (2-20) г/10 мин. по ASTM D 1238 при 190°С и нагрузке 25 Кг.The porous block material of the filter element is made either by extrusion or hot pressing with a compression ratio during molding (12-25)% at a temperature of (10-40) ° C higher than the softening temperature of the polymer binder, and polymers from the classes of polyolefins are used as the polymer binder and / or polyesters and / or their copolymers with a melt index (2-20) g / 10 min. according to ASTM D 1238 at 190 ° C and a load of 25 Kg.
Система фиксации фильтрующего модуля выполнена в форме, позволяющей герметично закрепить фильтрующий модуль в корпусе воронки фильтра, и представляет или резьбовой узел, подсоединяемый к резьбовому узлу воронки, или обод с элементами плотного прилегания к отверстию воронки, которые крепятся к фильтрующему элементу путем приклеивания фильтрующего элемента полимерным расплавом или любым другим клеящим материалом, или путем механического соединения при контакте по внутренней, или по наружной, или по внутренней и по наружной поверхностям фильтрующего элемента.The fixation system of the filter module is made in the form that allows the filter module to be sealed tightly in the filter funnel body and represents either a threaded assembly connected to the threaded funnel assembly or a rim with tight fit elements to the funnel opening that are attached to the filter element by gluing the filter element with polymer by melt or any other adhesive material, or by mechanical bonding upon contact on the inside, or outside, or along the inside and outside m of filter element.
Отличительной особенностью предлагаемого изобретения является принципиально новая конструкция фильтрующего модуля, не требующая дополнительного устройства, например, как в прототипе пластикового цилиндра, предназначенного для размещения в нем фильтрующего материала, а функцию корпуса выполняет сам фильтрующий элемент, выполненный из пористого блочного материала в виде полого вертикального сосуда с пористым или герметично закрытым дном либо диска, который одновременно выполняет и функцию фильтрующего материала. Используемый пористый блочный материал обладает повышенной механической прочностью за счет хорошего "склеивания" (фиксации) частиц исходной смеси, обеспечивающего использованием полимерного связующего с индексом расплава (2-20) г/10 мин. по ASTM D 1238 при 190°С и нагрузке 25 Кг. и степенью сжатия при формовании (12-25)%, что дает возможность использовать его и как корпус фильтрующего элемента.A distinctive feature of the present invention is a fundamentally new design of the filter module, which does not require an additional device, for example, as in the prototype of a plastic cylinder designed to accommodate filter material in it, and the filter element itself is made of a porous block material in the form of a hollow vertical vessel with a porous or hermetically sealed bottom or disk, which simultaneously performs the function of a filter material. The porous block material used has increased mechanical strength due to the good "bonding" (fixation) of the particles of the initial mixture, which ensures the use of a polymer binder with a melt index (2-20) g / 10 min. according to ASTM D 1238 at 190 ° C and a load of 25 Kg. and compression ratio during molding (12-25)%, which makes it possible to use it as a filter element housing.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание фильтрующего модуля гравитационного фильтра для очистки питьевой воды, характеризующегося простотой конструкции, не требующего дополнительной емкости для фильтровального материала, и обеспечивающего при этом высокую скорость фильтрации (250-500) куб. см/мин по сравнению с прототипом в сочетании с высокой эффективностью очистки воды (92-98)% и ресурсом работы фильтрующего модуля до 450 литров.The technical result of the invention is the creation of a filter module of a gravity filter for drinking water purification, characterized by simplicity of design, not requiring additional capacity for the filter material, and while providing a high filtration rate (250-500) cubic meters. cm / min compared with the prototype in combination with high efficiency of water purification (92-98)% and a filter resource of up to 450 liters.
Сущность изобретения поясняется чертежами: Обозначения на чертежах:The invention is illustrated by drawings: Designations in the drawings:
1 - Кувшин1 - Jug
2 - Приемная воронка2 - Intake funnel
3 - Фильтрующий модуль3 - Filter module
4 - Фильтрующий элемент, выполненный из пористого блочного материала4 - Filter element made of porous block material
5 - Заглушка (герметически закрытое дно)5 - Plug (hermetically sealed bottom)
6 - Система фиксации (резьбовой узел)6 - Fixing system (threaded assembly)
7 - Система фиксации (обод с элементами прилегания к гнезду воронки)7 - Fixing system (rim with fittings to the funnel socket)
8 - Клеевое соединение системы фиксации с фильтрующим элементом8 - Adhesive connection of the fixing system with the filter element
9 - Механическое соединение системы фиксации с фильтрующим элементом9 - Mechanical connection of the fixing system with the filter element
Заглушка (герметически закрытое дно) может быть выполнена из полимера, например, полиэтилена, полипропилена).The plug (hermetically sealed bottom) can be made of polymer, for example, polyethylene, polypropylene).
Фиг. 1. Изображен общий вид кувшинного фильтра 1 с размещенным в нем приемной воронкой 2, фильтрующим модулем 3 с фильтрующим элементом 4 в форме полого цилиндра с герметично закрытым, заглушкой 5 дном. Стрелками показано направление движения воды при фильтрации.FIG. 1. Shows a General view of the
Фиг. 2. Изображен общий вид кувшинного фильтра 1 с размещенным в нем приемной воронкой 2, фильтрующим модулем 3 с фильтрующим элементом 4 в форме полого цилиндра с пористым дном. Стрелками показано направление движения воды при фильтрации.FIG. 2. A general view of the
Фиг. 3. Изображен общий вид кувшинного фильтра 1 с размещенным в нем приемной воронкой 2, фильтрующим модулем 3 с фильтрующим элементом 4 в форме диска. Стрелками показано направление движения воды при фильтрации.FIG. 3. A general view of the
Фиг. 4. Изображен фильтрующий модуль 3 с фильтрующим элементом 4 в форме полого цилиндра с герметично закрытым заглушкой 5 дном и системой фиксации 6 в виде резьбового узла. Пористый блочный материал фильтрующего элемента 4 прикреплен к системе фиксации 6 и заглушке 5 путем клеевого соединения 8 по торцу пористого блочного материала.FIG. 4. The
Фиг. 5. Изображен фильтрующий модуль 3 с фильтрующим элементом 4 в форме полого цилиндра с пористым дном и системой фиксации 6 в виде резьбового узла. Пористый блочный материал фильтрующего элемента прикреплен к системе фиксации 6 путем клеевого соединения 8 по торцу пористого блочного материала. Стрелками показано направление движения воды при фильтрации.FIG. 5. A
Фиг. 6. Изображен фильтрующий модуль 3 с фильтрующим элементом 4 в форме полого цилиндра с разнотолщинными по высоте стенками с пористым дном и системой фиксации 6 в виде резьбового узла. Пористый блочный материал фильтрующего элемента прикреплен к системе фиксации 6 путем клеевого соединения 8 по торцу пористого блочного материала.FIG. 6. The
Фиг. 7. Изображен фильтрующий модуль 3 с фильтрующим элементом 4 в форме полого цилиндра с герметично закрытым заглушкой 5 дном и системой фиксации 6 в виде резьбового узла. Пористый блочный материал фильтрующего элемента прикреплен к системе фиксации 6 и заглушке 5 путем механического соединения 9 по внутренней цилиндрической поверхности пористого блочного материала.FIG. 7. A
Фиг. 8. Изображен фильтрующий модуль 3 с фильтрующим элементом 4 в форме полого цилиндра с герметично закрытым заглушкой 5 дном и системой фиксации 6 в виде резьбового узла. Пористый блочный материал фильтрующего элемента прикреплен к системе фиксации 6 и к заглушке 5 путем механического соединения 9 по внутренней и наружной цилиндрическим поверхностям пористого блочного материала.FIG. 8. A
Фиг. 9. Изображен фильтрующий модуль 3 с фильтрующим элементом 4 в форме полого цилиндра с герметично закрытым заглушкой 5 дном и системой фиксации 6 в виде резьбового узла. Пористый блочный материал фильтрующего элемента прикреплен к системе фиксации 6 и к заглушке 5 путем механического соединения 9 по наружной цилиндрической поверхности пористого блочного материала.FIG. 9. The
Фиг. 10. Изображен фильтрующий модуль 3 с фильтрующим элементом 4 в форме полого цилиндра с герметично закрытым заглушкой 5 дном. Пористый блочный материал фильтрующего элемента прикреплен к системе фиксации 7 в форме обода с элементами плотного прилегания к отверстию воронки путем клеевого соединения 8 по наружной поверхности пористого блочного материала, а к заглушке 5 - путем клеевого соединения 8 по торцу пористого блочного материала.FIG. 10. The
Фиг. 11. Изображено поперечное сечение фильтрующего элемента 4 в форме вертикального полого сосуда с герметично закрытым заглушкой 5 дном. Пористый блочный материал фильтрующего элемента прикреплен к системе фиксации 7 в форме обода с элементами плотного прилегания к отверстию воронки путем клеевого соединения 8 по наружной поверхности пористого блочного материала, а к заглушке 5 - путем клеевого соединения 8 по торцу пористого блочного материала.FIG. 11. The cross section of the
Фиг. 12. Изображено поперечное сечение фильтрующего элемента 4 в форме диска. Пористый блочный материал фильтрующего элемента прикреплен к системе фиксации 7 в форме обода с элементами плотного прилегания к отверстию воронки путем клеевого соединения 8 по наружной поверхности пористого блочного материала.FIG. 12. A cross-sectional view of a disk-shaped
Фиг. 13. Изображено поперечное сечение фильтрующего элемента 4 в форме вертикального полого сосуда с сечением в форме сложного профиля с герметично закрытым заглушкой 5 дном. Пористый блочный материал фильтрующего элемента прикреплен к системе фиксации 6 в виде резьбового узла с элементами плотного прилегания к отверстию воронки путем клеевого соединения 8 по наружной поверхности пористого блочного материала, а к заглушке 5 - путем клеевого соединения 8 по торцу пористого блочного материала.FIG. 13. The cross section of the
Предложенная в настоящем изобретении конструкция фильтрующего модуля характеризуется простотой, так как она не требует присутствия дополнительного, например, пластикового корпуса, и, поэтому отпадает необходимость его герметичного подсоединения к системе фиксации фильтрующего модуля. Подсоединение фильтрующего элемента к системе фильтрации осуществляется либо путем клеевого соединения (фиг. 4, 5, 6,10, 11, 12, 13), либо путем механического соединением с использованием вставок с ламелями, или прижимного эластичного кольца (фиг. 7), либо обжима по наружной или по внутренней вертикальным поверхностям фильтрующего элемента (фиг. 9, показан вариант обжима по наружной вертикальной поверхности), либо обжима по наружной и внутренней вертикальным поверхностям фильтрующего элемента (фиг. 8). В отсутствие полимерного пластикового корпуса у предлагаемого фильтрующего модуля, как показано на фиг. 1-3, фильтруемая вода из приемной воронки (2), размещенной в кувшинном фильтре (1), через фильтрующий модуль (3) поступает в полость фильтрующего элемента (4) (фиг. 1, 2, 4-10), выполненную в форме полого цилиндра с герметично закрытым заглушкой (5) дном (фиг. 4, 7, 8, 9, 10), или в форме полого цилиндра с пористым дном (фиг. 5, 6), или в форме полого цилиндра с разнотолщинными по высоте стенками с пористым дном (фиг. 6), или в форме полого вертикального сосуда с овальным сечением с герметично закрытым дном (фиг. 11), или в форме полого вертикального сосуда с овальным сечением с пористым дном (не показано), или в форме полого вертикального сосуда с сечением в форме сложного профиля с герметично закрытым дном (фиг. 13), или в форме полого вертикального сосуда с сечением в форме сложного профиля с пористым дном (не показано), или в форме полого обратного конуса (не показано), или в форме полой обратной пирамиды (не показано), или в форме полого усеченного обратного конуса (не показано), или в форме полой усеченной обратной пирамиды (не показано), или проходит непосредственно через пористый блочный материал, выполненный в форме диска (фиг. 12), например, с гладкой или ребристой верхней и нижней поверхностями. Далее, для конструкций фильтрующего модуля с герметично закрытым заглушкой (5) дном фильтрующего элемента, изображенных на фиг. 4, 7, 8, 9, 10, фильтруемая вода проходит через боковые стенки фильтрующего элемента и собирается в нижней части кувшинного фильтра, а для конструкций фильтрующего модуля с пористым дном, изображенных на фиг. 5, 6, фильтруемая вода проходит через боковые стенки и дно фильтрующего элемента и собирается в нижней части кувшинного фильтра. При этом выделяющийся из проходящей воды воздух выходит либо в воронку фильтра через входное отверстие фильтрующего элемента, или через пористые стенки и пористое дно фильтрующего элемента в пространство внутри кувшина и не блокирует фильтрующую поверхность фильтрующего элемента, как это имеет место в патенте-прототипе, что обеспечивает высокие скорость, эффективность и ресурс фильтрации. Другим фактором, обеспечивающим высокую скорость фильтрации, является отсутствие блокирования выделяющимся из воды воздухом части наружной фильтрующей поверхности пористого блочного материала, как это имеет место в патенте-прототипе, из-за присутствия в конструкции фильтрующего модуля пластикового корпуса.The design of the filter module proposed in the present invention is characterized by simplicity, since it does not require the presence of an additional, for example, plastic housing, and therefore there is no need for its tight connection to the fixation system of the filter module. The filter element is connected to the filtration system either by adhesive bonding (Fig. 4, 5, 6,10, 11, 12, 13), or by mechanical bonding using lamella inserts, or a pressure elastic ring (Fig. 7), or crimp on the outer or inner vertical surfaces of the filter element (Fig. 9, shows a crimp on the outer vertical surface), or crimps on the outer and inner vertical surfaces of the filter element (Fig. 8). In the absence of a polymer plastic housing of the proposed filter module, as shown in FIG. 1-3, filtered water from a receiving funnel (2), placed in a jug filter (1), through a filter module (3) enters the cavity of the filter element (4) (Fig. 1, 2, 4-10), made in the form a hollow cylinder with a hermetically sealed plug (5) bottom (Fig. 4, 7, 8, 9, 10), or in the form of a hollow cylinder with a porous bottom (Fig. 5, 6), or in the form of a hollow cylinder with walls with different thicknesses along the height with a porous bottom (Fig. 6), or in the form of a hollow vertical vessel with an oval cross-section with a hermetically sealed bottom (Fig. 11), or in the form of a hollow vertical vessel with an oval cross-section with a porous bottom (not shown), or in the form of a hollow vertical vessel with a cross section in the form of a complex profile with a hermetically sealed bottom (Fig. 13), or in the form of a hollow vertical vessel with a cross section in the form of a complex profile with a porous bottom (not shown) either in the form of a hollow inverse cone (not shown), or in the form of a hollow inverse pyramid (not shown), or in the form of a hollow truncated inverse cone (not shown), or in the form of a hollow truncated inverse pyramid (not shown), or passes directly through porous block material made disc-shaped (FIG. 12), for example, with a smooth or ribbed upper and lower surfaces. Further, for the constructions of the filter module with the hermetically sealed plug (5) the bottom of the filter element shown in FIG. 4, 7, 8, 9, 10, the filtered water passes through the side walls of the filter element and collects in the lower part of the pitcher filter, and for the structures of the filter module with a porous bottom shown in FIG. 5, 6, filtered water passes through the side walls and the bottom of the filter element and collects in the lower part of the pitcher filter. In this case, the air released from the passing water leaves either into the filter funnel through the inlet of the filter element, or through the porous walls and the porous bottom of the filter element into the space inside the jug and does not block the filter surface of the filter element, as is the case in the prototype patent, which ensures high speed, efficiency and filtration resource. Another factor providing a high filtration rate is the absence of blocking of the air of the external filtering surface of the porous block material released from water, as is the case in the prototype patent, due to the presence of a plastic housing in the design of the filtering module.
Для обеспечения высокой скорости фильтрации в сочетании с высокой эффективностью очистки воды от наиболее распространенных в централизованных источников водоснабжения токсичных примесей (хлор, хлорорганические соединения, тяжелые металлы) и повышенным ресурсом работы фильтрующего модуля фильтрующий элемент фильтрующего модуля выполнен с толщиной стенок (5-25) мм. Граничные значения выбранного диапазона толщин стенок обусловлены тем, что при толщине стенки менее 5 мм у фильтрующего элемента недостаточная механическая прочность. Толщина стенок фильтрующего элемента более 25 мм отрицательно влияет на скорость фильтрации из-за значительного гидродинамического сопротивления.To ensure a high filtration rate in combination with high efficiency of water purification from toxic impurities most common in centralized water supply sources (chlorine, organochlorine compounds, heavy metals) and an increased service life of the filter module, the filter element of the filter module is made with a wall thickness (5-25) mm . The boundary values of the selected range of wall thicknesses are due to the fact that when the wall thickness is less than 5 mm, the filter element has insufficient mechanical strength. The wall thickness of the filter element over 25 mm negatively affects the filtration rate due to significant hydrodynamic resistance.
Выбранная форма фильтровального элемента либо обеспечивает заданную скорость фильтрации воды фильтрующим элементом, которая пропорциональна площади фильтрации и минимальна для фильтрующего элемента в форме диска и полого цилиндра с герметично закрытым заглушкой дном, и максимальна для фильтрующего элемента с пористым дном и поперечным сечением сложной формы, либо обусловлена технологией его изготовления: фильтровальные элементы в форме полого цилиндра с заглушкой изготавливают методом экструзии; фильтровальные элементы в форме полого цилиндра с пористым дном, полого вертикального сосуда с поперечным сечением в виде овала или сложного профиля, а также в форме конуса или пирамиды с пористым дном или без пористого дна, а также в форме диска изготавливают методом горячего прессования. При этом для обеспечения максимально доступной для сорбции поверхности сорбентов материала фильтрующего элемента процесс изготовления фильтрующего блока проводят при температуре, на 10-40)°С выше температуры размягчения полимерного связующего. При температуре, ниже, чем на 10°С температуры размягчения полимерного связующего не происходит образование прочного блочного материала фильтрующего элемента, а при температуре, выше, чем на 40°С температуры размягчения полимерного связующего происходит блокирование значительной поверхности сорбентом в результате затекания полимерного связующего.The selected shape of the filter element either provides a given rate of water filtration by the filter element, which is proportional to the filtration area and is minimum for a filter element in the form of a disk and a hollow cylinder with a hermetically sealed plug bottom, and is maximum for a filter element with a porous bottom and a cross section of complex shape, or due to its manufacturing technology: filter elements in the form of a hollow cylinder with a plug are made by extrusion; filter elements in the form of a hollow cylinder with a porous bottom, a hollow vertical vessel with a cross section in the form of an oval or complex profile, as well as in the form of a cone or a pyramid with a porous bottom or without a porous bottom, and also in the form of a disk, are made by hot pressing. At the same time, to ensure the surface of the sorbents of the material of the filter element that is most accessible for sorption, the manufacturing process of the filter block is carried out at a temperature 10-40 ° C higher than the softening temperature of the polymer binder. At a temperature lower than 10 ° C, the softening temperature of the polymer binder does not form a strong block material of the filter element, and at a temperature higher than 40 ° C the softening temperature of the polymer binder, a significant surface is blocked by the sorbent as a result of leakage of the polymer binder.
Выбор диапазона степени сжатия исходной смеси компонентов гранулированного материала (12-25)% обусловлен тем, что в этом диапазоне обеспечивается получение механически прочного пористого материала. При степени сжатия менее 12% образующийся материал не обладает необходимой механической прочностью. При степени сжатия более 25% образующийся материал содержит мелкие поры, что затрудняет прохождение через них воды.The choice of the range of compression ratio of the initial mixture of components of the granular material (12-25)% is due to the fact that in this range the production of mechanically strong porous material is ensured. When the compression ratio is less than 12%, the resulting material does not have the necessary mechanical strength. With a compression ratio of more than 25%, the resulting material contains small pores, which makes it difficult for water to pass through them.
Выбор полимерного связующего из класса полиолефинов (например, полиэтилена низкого давления, полиэтилена высокого давления, полипропилена) и/или полиэфиров (например, полиэтилентерефталата) и/или их сополимеров (например, сополимера полиэтилена с винилацетатом) обусловлен, с одной стороны, их химической инертностью и нерастворимостью в воде, с другой стороны, достаточно низкими температурами размягчения, позволяющими интенсифицировать процесс изготовления фильтрующего элемента.The choice of a polymer binder from the class of polyolefins (for example, low-pressure polyethylene, high-pressure polyethylene, polypropylene) and / or polyesters (for example, polyethylene terephthalate) and / or their copolymers (for example, a polyethylene-vinyl acetate copolymer) is caused, on the one hand, by their chemical inertness and insolubility in water, on the other hand, sufficiently low softening temperatures, allowing to intensify the manufacturing process of the filter element.
Форма фильтрующего элемента в виде полого цилиндра с разнотолщинными по высоте стенками с герметично закрытым дном обеспечивает равномерное прохождение очищаемой воды через стенки фильтрующего элемента по всей их высоте, так как при этом по мере увеличения давления столба воды в полости фильтрующего элемента сверху вниз оно будет компенсироваться увеличением сопротивления прохождения воды через стенки из-за симбатного увеличения толщины стенок фильтрующего элемента.The shape of the filter element in the form of a hollow cylinder with walls of varying height and a hermetically sealed bottom ensures uniform passage of the purified water through the walls of the filter element over their entire height, since this will be compensated by an increase in pressure of the water column in the cavity of the filter element from top to bottom resistance to the passage of water through the walls due to the symbatic increase in the wall thickness of the filter element.
Для обеспечения эффективной очистки воды от наиболее распространенных в воде централизованных источников водоснабжения токсичных примесей (хлор, хлорорганические соединения, катионы тяжелых металлов) пористый блочный материал фильтрующего элемента изготавливают из одного сорбента (например, активированный уголь) и полимерного связующего, или из смеси сорбентов (например, активированного угля и сорбента тяжелых металлов) и полимерного связующего. При этом для достижения высокой эффективности очистки воды все используемые компоненты (сорбенты и полимерное связующее) используют в порошкообразной форме с размером частиц (0,05-0,5) мм, предпочтительно (0,07-0,15) мм. При размере частиц сорбентов и полимерного связующего менее 0,05 мм возрастает гидродинамическое сопротивление пористого блочного материала, что приводит к снижению скорости фильтрации. При размере частиц сорбентов и полимерного связующего более 0,5 мм за счет уменьшения реальной поверхности фильтрации (сорбции) частиц сорбентов снижается эффективность очистки воды.To ensure effective water purification from the most common centralized water sources of water supply of toxic impurities (chlorine, organochlorine compounds, heavy metal cations), the porous block material of the filter element is made from one sorbent (e.g., activated carbon) and a polymer binder, or from a mixture of sorbents (e.g. , activated carbon and sorbent of heavy metals) and a polymer binder. Moreover, to achieve high efficiency of water purification, all used components (sorbents and polymer binder) are used in powder form with a particle size of (0.05-0.5) mm, preferably (0.07-0.15) mm. When the particle size of the sorbents and the polymer binder is less than 0.05 mm, the hydrodynamic resistance of the porous block material increases, which leads to a decrease in the filtration rate. When the particle size of the sorbents and the polymer binder is more than 0.5 mm, the efficiency of water purification decreases due to a decrease in the real surface of the filtration (sorption) of particles of sorbents.
С целью достижения максимальной селективной очистки воды от токсичных примесей, например, от хлора или хлорорганических соединений, или от тяжелых металлов, или от хлора и хлорорганических соединений и тяжелых металлов, меняется состав исходной смеси пористого блочного материала фильтрующего блока. Так, для очистки воды от хлора и хлорорганических соединений используют смесь порошкообразных материалов из активированного угля и полимерного связующего при соотношении активированный уголь : полимерное связующее (75-95):(5-25) мас. %. Присутствие в такой смеси значительного количества мелкодисперсного активированного угля обеспечивает высокоэффективную очистку воды от таких токсичных веществ, составляющую (92-96)% на протяжении всего ресурса (таблица). Для очистки воды от тяжелых металлов используют смесь порошкообразных материалов из активированного угля, сорбента тяжелых металлов и полимерного связующего при соотношении активированный уголь : сорбент тяжелых металлов : полимерное связующее (30-70):(10-70):(5:20) мас. %. Присутствие в такой смеси значительного количества сорбента или смеси сорбентов тяжелых металлов обеспечивает высокоэффективную очистку воды от этих токсичных веществ, составляющую (92-98)% на протяжении всего ресурса (таблица). При этом в качестве сорбентов тяжелых металлов используют неорганические сорбенты из классов цеолитов, алюмосиликатов, силикагелей, оксида алюминия, диоксида циркония, и/или органические сорбенты на основе катионообменных смол и волокон.In order to achieve the maximum selective purification of water from toxic impurities, for example, from chlorine or organochlorine compounds, or from heavy metals, or from chlorine and organochlorine compounds and heavy metals, the composition of the initial mixture of the porous block material of the filter block changes. So, to purify water from chlorine and organochlorine compounds, a mixture of powdered materials from activated carbon and a polymer binder is used with a ratio of activated carbon: polymer binder (75-95) :( 5-25) wt. % The presence of a significant amount of finely dispersed activated carbon in such a mixture provides highly effective water purification from such toxic substances, comprising (92-96)% over the entire resource (table). To purify water from heavy metals, a mixture of powdered materials from activated carbon, a sorbent of heavy metals and a polymer binder is used with a ratio of activated carbon: sorbent of heavy metals: polymer binder (30-70) :( 10-70) :( 5:20) wt. % The presence of a significant amount of a sorbent or a mixture of heavy metal sorbents in such a mixture provides a highly effective water purification from these toxic substances, comprising (92-98)% over the entire resource (table). In this case, inorganic sorbents from the classes of zeolites, aluminosilicates, silica gels, alumina, zirconia, and / or organic sorbents based on cation exchange resins and fibers are used as heavy metal sorbents.
Ниже приведены примеры конструкции фильтрующего модуля с фильтрующими элементами различной формы и состава, а в таблице результаты их испытаний по скорости фильтрации и эффективности очистки воды. Приведенные примеры дают представление о характеристиках заявляемого фильтрующего модуля, но не являются исчерпывающими. В приведенных примерах испытания по скорости фильтрации и эффективности очистки воды проводили при размещении фильтрующего модуля в воронке кувшинного фильтра. Оценку скорости фильтрации проводили по замеру времени прохождения первого литра воды через фильтрующий модуль, оценку эффективности очистки воды проводили в соответствии с ГОСТ 31952-2012 УСТРОЙСТВА ВОДООЧИСТНЫЕ. Общие требования к эффективности и методы ее определения.The following are examples of the design of a filter module with filter elements of various shapes and compositions, and the table shows the results of their tests on the filtration rate and water treatment efficiency. The above examples give an idea of the characteristics of the inventive filter module, but are not exhaustive. In the above examples, tests on the filtration rate and the efficiency of water purification were carried out when placing the filter module in the funnel of the pitcher filter. The estimation of the filtration rate was carried out by measuring the time it took for the first liter of water to pass through the filter module, the effectiveness of water treatment was assessed in accordance with GOST 31952-2012 WATER TREATMENT DEVICES. General requirements for effectiveness and methods for its determination.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами, не ограничивающими его объем.The invention is illustrated by the following examples, not limiting its scope.
Пример 1. Фильтрующий модуль с фильтрующим элементом в форме полого цилиндра с герметично закрытым заглушкой дном с фиксирующей системой в форме резьбового узла, соединенной с фильтрующим элементом приклеиванием расплавом полиэтилена (фиг. 4). Размеры фильтрующего элемента: высота 70 мм, наружный диаметр 62 мм, толщина стенок 14 мм. Состав исходной смеси: активированный уголь - 85 мас. %, полимерное связующее- полиэтилен низкого давления с температурой размягчения 115°С - 15% мас. %, размер частиц компонентов смеси (0,08-0,1)мм. Фильтрующий элемент изготавливали методом экструзии при температуре 145°С и степени сжатия исходной смеси, составляющей 15%. Результаты испытаний представлены в таблице.Example 1. A filter module with a filter element in the form of a hollow cylinder with a hermetically sealed bottom cap with a locking system in the form of a threaded assembly connected to the filter element by gluing with polyethylene melt (Fig. 4). Dimensions of the filter element: height 70 mm, outer diameter 62 mm, wall thickness 14 mm. The composition of the initial mixture: activated carbon - 85 wt. %, polymer binder - low pressure polyethylene with a softening temperature of 115 ° C - 15% wt. %, particle size of the mixture components (0.08-0.1) mm. The filter element was made by extrusion at a temperature of 145 ° C and a compression ratio of the initial mixture of 15%. The test results are presented in the table.
Пример 2. Фильтрующий модуль с фильтрующим элементом в форме полого цилиндра с пористым дном с фиксирующей системой в форме резьбового узла, соединенной с фильтрующим элементом приклеиванием расплавом полиэтилена (фиг. 5). Размеры фильтрующего элемента: высота 70 мм, наружный диаметр 62 мм, толщина стенок и дна 14 мм. Состав исходной смеси: активированный уголь - 90 мас. %, полимерное связующее - смесь полиэтилентерефталата с полиэтиленом с температурой размягчения 115°С - 10% мас. %, размер частиц компонентов смеси (0,08-0,1) мм. Фильтрующий элемент изготавливали методом горячего прессования при температуре 155°С и степени сжатия исходной смеси, составляющей 12%. Результаты испытаний представлены в таблице.Example 2. A filter module with a filter element in the form of a hollow cylinder with a porous bottom with a locking system in the form of a threaded assembly connected to the filter element by gluing with polyethylene melt (Fig. 5). Dimensions of the filter element: height 70 mm, outer diameter 62 mm, wall and bottom thickness 14 mm. The composition of the initial mixture: activated carbon - 90 wt. %, polymer binder - a mixture of polyethylene terephthalate with polyethylene with a softening temperature of 115 ° C - 10% wt. %, particle size of the mixture components (0.08-0.1) mm. The filter element was made by hot pressing at a temperature of 155 ° C and a compression ratio of the initial mixture of 12%. The test results are presented in the table.
Пример 3. Фильтрующий модуль с фильтрующим элементом в форме полого вертикального сосуда с поперечным сечением в форме овала с герметично закрытым заглушкой дном с фиксирующей системой в форме обода с элементами плотного прилегания к отверстию воронки, соединенной с фильтрующим элементом приклеиванием расплавом полиэтилена (фиг. 4). Размеры фильтрующего элемента: высота 50 мм, наружный большой диаметр 65 мм, наружный малый диаметр 38 мм, толщина стенок 9 мм. Состав исходной смеси: активированный уголь - 75 мас. %, полимерное связующее - полиэтилен низкого давления с температурой размягчения 115°С - 25% мас. %, размер частиц компонентов смеси (0,08-0,1) мм. Фильтрующий элемент изготавливали методом экструзии при температуре 135°С и степени сжатия исходной смеси, составляющей 15%. Результаты испытаний представлены в таблице.Example 3. A filter module with a filter element in the form of a hollow vertical vessel with an oval cross-section with a hermetically sealed plug bottom with a locking system in the form of a rim with elements of tight fit to the hole of the funnel connected to the filter element by gluing melt polyethylene (Fig. 4) . Dimensions of the filter element: height 50 mm, outer large diameter 65 mm, outer small diameter 38 mm,
Пример 4. Фильтрующий модуль с фильтрующим элементом в форме диска с фиксирующей системой в форме обода с элементами плотного прилегания к отверстию воронки, соединенной с фильтрующим элементом приклеиванием расплавом полиэтилена (фиг. 12). Размеры фильтрующего элемента: высота 30 мм, диаметр 55 мм. Состав исходной смеси: активированный уголь - 85 мас. %, полимерное связующее - полиэтилен низкого давления с температурой размягчения 115°С - 15% мас. %, размер частиц компонентов смеси (0,08-0,1) мм. Фильтрующий элемент изготавливали методом горячего прессования при температуре 155°С и степени сжатия исходной смеси, составляющей 12%. Результаты испытаний представлены в таблице.Example 4. A filter module with a filter element in the form of a disk with a locking system in the form of a rim with elements of tight fit to the hole of the funnel connected to the filter element by gluing with polyethylene melt (Fig. 12). Dimensions of the filter element: height 30 mm, diameter 55 mm. The composition of the initial mixture: activated carbon - 85 wt. %, polymer binder - low pressure polyethylene with a softening temperature of 115 ° C - 15% wt. %, particle size of the mixture components (0.08-0.1) mm. The filter element was made by hot pressing at a temperature of 155 ° C and a compression ratio of the initial mixture of 12%. The test results are presented in the table.
Пример 5. Фильтрующий модуль с фильтрующим элементом в форме полого цилиндра с герметично закрытым заглушкой дном с фиксирующей системой в форме резьбового узла, соединенной с фильтрующим элементом приклеиванием расплавом полиэтилена (фиг. 4). Размеры фильтрующего элемента: высота 70 мм, наружный диаметр 62 мм, толщина стенок 14 мм. Состав исходной смеси: активированный уголь - 40 мас. %, сорбент тяжелых металлов - катионит слабокислотный карбоксильный в Na+ форме - 50 мас. %, полимерное связующее - полиэтилен низкого давления с температурой размягчения 115°С - 10% мас. %, размер частиц компонентов смеси (0,08-0,1) мм. Фильтрующий элемент изготавливали методом экструзии при температуре 145°С и степени сжатия исходной смеси, составляющей 15%. Результаты испытаний представлены в таблице.Example 5. A filter module with a filter element in the form of a hollow cylinder with a hermetically sealed bottom cap with a locking system in the form of a threaded assembly connected to the filter element by melt gluing of polyethylene (Fig. 4). Dimensions of the filter element: height 70 mm, outer diameter 62 mm, wall thickness 14 mm. The composition of the initial mixture: activated carbon - 40 wt. %, sorbent of heavy metals - weakly acid carboxyl cation exchanger in Na + form - 50 wt. %, polymer binder - low pressure polyethylene with a softening temperature of 115 ° C - 10% wt. %, particle size of the components of the mixture (0.08-0.1) mm. The filter element was made by extrusion at a temperature of 145 ° C and a compression ratio of the initial mixture of 15%. The test results are presented in the table.
Пример 6. Фильтрующий модуль с фильтрующим элементом в форме полого цилиндра с герметично закрытым заглушкой дном с фиксирующей системой в форме резьбового узла, соединенной с фильтрующим элементом приклеиванием расплавом полиэтилена (фиг. 4). Размеры фильтрующего элемента: высота 70 мм, наружный диаметр 62 мм, толщина стенок 20 мм. Состав исходной смеси: активированный уголь - 30 мас. %, сорбент тяжелых металлов - цеолит синтетический марки КА-БС - 60 мас. %, полимерное связующее полиэтилен низкого давления с температурой размягчения 115°С - 10% мас. %, размер частиц компонентов смеси (0,08-0,1) мм. Фильтрующий элемент изготавливали методом экструзии при температуре 150°С и степени сжатия исходной смеси, составляющей 12%. Результаты испытаний представлены в таблице.Example 6. A filter module with a filter element in the form of a hollow cylinder with a hermetically sealed bottom cap with a locking system in the form of a threaded assembly connected to the filter element by gluing with polyethylene melt (Fig. 4). Dimensions of the filter element: height 70 mm, outer diameter 62 mm, wall thickness 20 mm. The composition of the initial mixture: activated carbon - 30 wt. %, sorbent of heavy metals - synthetic zeolite brand KA-BS - 60 wt. %, polymer binder, low pressure polyethylene with a softening point of 115 ° C - 10% wt. %, particle size of the mixture components (0.08-0.1) mm. The filter element was made by extrusion at a temperature of 150 ° C and a compression ratio of the initial mixture of 12%. The test results are presented in the table.
Пример 7. Фильтрующий модуль с фильтрующим элементом в форме полого цилиндра с герметично закрытым заглушкой дном с фиксирующей системой в форме резьбового узла, соединенной с фильтрующим элементом приклеиванием расплавом полиэтилена (фиг.4). Размеры фильтрующего элемента: высота 70 мм, наружный диаметр 62 мм, толщина стенок 14 мм. Состав исходной смеси : активированный уголь - 40 мас. %, сорбент тяжелых металлов - смесь слабокислотного карбоксильного катионита в Na+ форме и цеолита синтетического марки КА-БС (при соотношении 1:1) - 50 мас. %, полимерное связующее - полиэтилен низкого давления с температурой размягчения 115°С - 10% мас. %, размер частиц компонентов смеси (0,08-0,1) мм. Фильтрующий элемент изготавливали методом экструзии при температуре 145°С и степени сжатия исходной смеси, составляющей 15%.Example 7. A filter module with a filter element in the form of a hollow cylinder with a hermetically sealed bottom cap with a locking system in the form of a threaded assembly connected to the filter element by gluing with polyethylene melt (Fig. 4). Dimensions of the filter element: height 70 mm, outer diameter 62 mm, wall thickness 14 mm. The composition of the initial mixture: activated carbon - 40 wt. %, the sorbent of heavy metals is a mixture of a weakly acid carboxylic cation exchanger in the Na + form and a synthetic brand zeolite KA-BS (with a ratio of 1: 1) - 50 wt. %, polymer binder - low pressure polyethylene with a softening temperature of 115 ° C - 10% wt. %, particle size of the components of the mixture (0.08-0.1) mm. The filter element was made by extrusion at a temperature of 145 ° C and a compression ratio of the initial mixture of 15%.
Результаты испытаний представлены в таблице.The test results are presented in the table.
Как следует из приведенных в таблице результатов, заявляемый фильтрующий модуль гравитационного фильтра, благодаря своей конструкции, составу и технологии изготовления фильтрующего элемента из пористого блочного материала в виде сосуда или диска, обеспечивает высокие скорость, эффективность очистки воды и ресурс работы фильтрующего модуля.As follows from the results in the table, the claimed filter module of the gravitational filter, due to its design, composition and manufacturing technology of the filter element from the porous block material in the form of a vessel or disk, provides high speed, water treatment efficiency and the life of the filter module.
Claims (8)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019123491A RU2709315C1 (en) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | Filtration module of gravity filter for purification of drinking water |
| EP20746705.1A EP4003918A1 (en) | 2019-07-25 | 2020-07-09 | Gravity filter filtering device for softening and purifying driniking water |
| PCT/IB2020/056449 WO2021014259A1 (en) | 2019-07-25 | 2020-07-09 | Gravity filter filtering device for softening and purifying driniking water |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019123491A RU2709315C1 (en) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | Filtration module of gravity filter for purification of drinking water |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2709315C1 true RU2709315C1 (en) | 2019-12-17 |
Family
ID=69006933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019123491A RU2709315C1 (en) | 2019-07-25 | 2019-07-25 | Filtration module of gravity filter for purification of drinking water |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4003918A1 (en) |
| RU (1) | RU2709315C1 (en) |
| WO (1) | WO2021014259A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2731706C1 (en) * | 2020-02-14 | 2020-09-08 | Акционерное общество "БВТ БАРЬЕР РУС" (АО "БВТ БАРЬЕР РУС") | Porous block filter material for complex purification of drinking water and a method for production thereof |
| RU2747923C1 (en) * | 2020-10-07 | 2021-05-17 | Акционерное общество "БВТ БАРЬЕР РУС" (АО "БВТ БАРЬЕР РУС") | Gravity filter filtering device for softening and purifying drinking water |
| RU2780239C1 (en) * | 2021-12-01 | 2022-09-21 | Акционерное общество "БВТ БАРЬЕР РУС" (АО "БВТ БАРЬЕР РУС") | Porous block filter material for complex purification of drinking water and the method for its production |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023135156A1 (en) * | 2022-01-11 | 2023-07-20 | Waterdrop Microdrink Gmbh | Device for holding a filter pad for water purification |
| US12005408B1 (en) | 2023-04-14 | 2024-06-11 | Sharkninja Operating Llc | Mixing funnel |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3538020A (en) * | 1966-09-23 | 1970-11-03 | Kata Mfg & Filtering Co The | Fluid purification device containing a cartridge of polymer entrapped aggregate particles |
| RU2027474C1 (en) * | 1992-08-21 | 1995-01-27 | Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" | Filtering element and method of its manufacture |
| RU2077491C1 (en) * | 1995-08-29 | 1997-04-20 | Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" | Domestic water afterpurification filter |
| RU2091314C1 (en) * | 1996-03-06 | 1997-09-27 | Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" | Filter for treating drinking water |
| RU14928U1 (en) * | 2000-03-09 | 2000-09-10 | Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН | FILTER FOR TREATMENT OF DRINKING WATER |
| RU2282494C2 (en) * | 2004-04-08 | 2006-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью ООО "Аквафор" (ООО "Аквафор") | Porous filter element (variations) |
| US20090001011A1 (en) * | 2004-06-30 | 2009-01-01 | Knipmeyer Elizabeth L | Gravity flow filter |
| US20140299536A1 (en) * | 2011-12-08 | 2014-10-09 | 3M Innovative Property Company | Decreased adhesion pressure vessel for bag-type filtration systems |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2919901C3 (en) | 1979-05-17 | 1995-09-07 | Brita Wasserfilter | Water purification device |
| GB9621637D0 (en) | 1996-10-17 | 1996-12-11 | Robinson Thomas | A water treatment cartridge |
| DE102004026167A1 (en) | 2004-05-28 | 2005-12-22 | Brita Gmbh | Filter cartridge and device for the filtration of liquids |
| DE102004026166B3 (en) | 2004-05-28 | 2006-02-09 | Brita Gmbh | Filter cartridge and device for the filtration of liquids |
| DE102004026188A1 (en) | 2004-05-28 | 2005-12-29 | Brita Gmbh | Filterkcheche and device for the filtration of liquids |
| US20080110820A1 (en) | 2004-06-30 | 2008-05-15 | Elizabeth Louise Knipmeyer | Gravity Flow Carbon Block Filter |
| BRPI0713352A2 (en) * | 2006-06-23 | 2012-01-31 | Unilever Nv | filter and preparation process |
| US20080135489A1 (en) * | 2006-09-20 | 2008-06-12 | Omnipure Filter Company, Inc. | Solid Profile Filters Comprising Activated Carbon Fiber Rods and Methods of Making and Using Same |
| US8043502B2 (en) | 2007-08-29 | 2011-10-25 | Uv Corporation | Water pitcher filter |
| MY156325A (en) * | 2008-10-17 | 2016-02-15 | Unilever Plc | Carbon block filter |
| RU2617775C1 (en) | 2016-05-20 | 2017-04-26 | Закрытое Акционерное Общество "Аквафор Продакшн" (Зао "Аквафор Продакшн") | Filtering module of liquid purification device |
-
2019
- 2019-07-25 RU RU2019123491A patent/RU2709315C1/en active
-
2020
- 2020-07-09 WO PCT/IB2020/056449 patent/WO2021014259A1/en active Application Filing
- 2020-07-09 EP EP20746705.1A patent/EP4003918A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3538020A (en) * | 1966-09-23 | 1970-11-03 | Kata Mfg & Filtering Co The | Fluid purification device containing a cartridge of polymer entrapped aggregate particles |
| RU2027474C1 (en) * | 1992-08-21 | 1995-01-27 | Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" | Filtering element and method of its manufacture |
| RU2077491C1 (en) * | 1995-08-29 | 1997-04-20 | Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" | Domestic water afterpurification filter |
| RU2091314C1 (en) * | 1996-03-06 | 1997-09-27 | Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" | Filter for treating drinking water |
| RU14928U1 (en) * | 2000-03-09 | 2000-09-10 | Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН | FILTER FOR TREATMENT OF DRINKING WATER |
| RU2282494C2 (en) * | 2004-04-08 | 2006-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью ООО "Аквафор" (ООО "Аквафор") | Porous filter element (variations) |
| US20090001011A1 (en) * | 2004-06-30 | 2009-01-01 | Knipmeyer Elizabeth L | Gravity flow filter |
| US20140299536A1 (en) * | 2011-12-08 | 2014-10-09 | 3M Innovative Property Company | Decreased adhesion pressure vessel for bag-type filtration systems |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2731706C1 (en) * | 2020-02-14 | 2020-09-08 | Акционерное общество "БВТ БАРЬЕР РУС" (АО "БВТ БАРЬЕР РУС") | Porous block filter material for complex purification of drinking water and a method for production thereof |
| RU2747923C1 (en) * | 2020-10-07 | 2021-05-17 | Акционерное общество "БВТ БАРЬЕР РУС" (АО "БВТ БАРЬЕР РУС") | Gravity filter filtering device for softening and purifying drinking water |
| RU2780239C1 (en) * | 2021-12-01 | 2022-09-21 | Акционерное общество "БВТ БАРЬЕР РУС" (АО "БВТ БАРЬЕР РУС") | Porous block filter material for complex purification of drinking water and the method for its production |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2021014259A1 (en) | 2021-01-28 |
| EP4003918A1 (en) | 2022-06-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2709315C1 (en) | Filtration module of gravity filter for purification of drinking water | |
| RU2708855C1 (en) | Filtering device of gravity filter for softening and purification of drinking water | |
| US20080110820A1 (en) | Gravity Flow Carbon Block Filter | |
| US20060000763A1 (en) | Gravity flow carbon block filter | |
| US8167141B2 (en) | Gravity flow filter | |
| CA2286223C (en) | Filter cartridge for gravity-fed water treatment devices | |
| US20040245174A1 (en) | Water purification cartridge, water purifier and method for cleaning water purifier | |
| RU2548079C2 (en) | Water treatment cartridge and water treatment device with such cartridge | |
| RU2630534C2 (en) | Water purification cartridge and water purification device | |
| EP2828203A1 (en) | Method of manufacturing a cartridge for a fluid treatment system | |
| JP2017100125A (en) | Axial flow filter block for water purification | |
| JP6679976B2 (en) | Manufacturing method of water purification cartridge | |
| JP4204777B2 (en) | Water purifier | |
| US20110073551A1 (en) | Filter modules for improved media utilization and use in generally cylindrical housing | |
| JP4210001B2 (en) | Filtration filter and water purifier | |
| JP6447239B2 (en) | Water purification cartridge | |
| JP2015024364A (en) | Water purification cartridge and water purifier | |
| RU2708856C1 (en) | Gravity filter for purification and softening or mineralization of drinking water | |
| JP2000342917A (en) | Filter and water purifier | |
| RU2747923C1 (en) | Gravity filter filtering device for softening and purifying drinking water | |
| AU2020382668A1 (en) | Water filtration system | |
| WO2010111692A2 (en) | Filter modules for improved media utilization and use generally cylindrical housing | |
| JP4255070B2 (en) | Water purification cartridge, method for producing the same, and water purifier provided with the same | |
| US20210147252A1 (en) | Water filtration system | |
| JP2023060955A (en) | Water purifier cartridge and water purifier |