RU2747922C1 - Porous granular material for enriching drinking water with zinc, method for its production and device for enriching drinking water with zinc using this material - Google Patents

Porous granular material for enriching drinking water with zinc, method for its production and device for enriching drinking water with zinc using this material Download PDF

Info

Publication number
RU2747922C1
RU2747922C1 RU2020133006A RU2020133006A RU2747922C1 RU 2747922 C1 RU2747922 C1 RU 2747922C1 RU 2020133006 A RU2020133006 A RU 2020133006A RU 2020133006 A RU2020133006 A RU 2020133006A RU 2747922 C1 RU2747922 C1 RU 2747922C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
zinc
water
granular material
drinking water
porous granular
Prior art date
Application number
RU2020133006A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Петрович Маслюков
Владимир Александрович Маслюков
Виктор Васильевич Сапрыкин
Александр Николаевич Печкуров
Анна Сергеевна Брехова
Юрген ЙОХАНН
Original Assignee
Акционерное общество "БВТ БАРЬЕР РУС" (АО "БВТ БАРЬЕР РУС")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "БВТ БАРЬЕР РУС" (АО "БВТ БАРЬЕР РУС") filed Critical Акционерное общество "БВТ БАРЬЕР РУС" (АО "БВТ БАРЬЕР РУС")
Priority to RU2020133006A priority Critical patent/RU2747922C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2747922C1 publication Critical patent/RU2747922C1/en

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • 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
    • 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
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • 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
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • 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
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water

Abstract

FIELD: water treatment.
SUBSTANCE: invention relates to a porous granular material for enriching drinking water with zinc, a method for producing such a porous granular material and a device for enriching drinking water with zinc. Porous granular material for enrichment of drinking water with zinc with a pore size of 0.5-10 microns and a granule size of 0.1-3 mm contains activated carbon with an iodine number of more than 1000 mg/g, a polymer binder from the classes of polyolefins and / or polyesters and / or their copolymers with a melt index of 2-25 g/10 min according to ASTM D 1238 at 190°C and a load of 25 kg, and a zinc salt selected from the classes of organic and inorganic zinc salts with a water solubility of 0.1-20 g/l, at the ratio of activated carbon: polymer binder: zinc salt (45-70):(10-25):(15-30) wt.%. The method of obtaining a porous granular material consists in the fact that a mixture of powdery components is subjected to heat treatment by extrusion or hot sintering at the melting temperature of the polymer binder and at a compression ratio during molding of 10-30%, crushing the obtained porous block material by crushing on a roll crusher and fractionation by the dry dispersion method using sieves with a mesh size of 0.1-3.0 mm. The device using the obtained material is made in the form of a replaceable cartridge for use as part of a gravity or pressure filter.
EFFECT: increased resource for obtaining water with a stable concentration of zinc in a physiologically assimilable form over a significant resource for a gravity filter device not less than 150 liters, and for a pressure filter - not less than 1000 liters.
8 cl, 3 dwg, 2 tbl, 8 ex

Description

Настоящее изобретение относится к кондиционированию питьевой воды, а именно, к материалам для введения физиологически важных макро- и микроэлементов, в частности, цинка, в питьевую воду, к способу получения этих материалов и к устройствам для обогащения питьевой воды цинком с использованием этих материалов.The present invention relates to the conditioning of drinking water, namely, to materials for the introduction of physiologically important macro- and microelements, in particular zinc, into drinking water, to a method for producing these materials and to devices for enriching drinking water with zinc using these materials.

Цинк занимает важное место среди группы микронутриентов, дефицит которых признан общественно важной проблемой здравоохранения глобального масштаба (Потребности организма в цинке: Оценка ситуации и потребности популяции, К. Майкл Хэмбидж, Лиланд В. Миллер, Нэнси Ф. Кребс, Meeting Micronutrient Requirements for Health and Development. Nestle Nutr Inst Workshop Ser., vol 70, pp 27-35, 2012, Nestec Ltd.). У 70% детей до 6 лет есть необходимость введения цинка для укрепления иммунитета и улучшения развития костной ткани. Дети 6-14 лет имеют дефицит цинка в 50% случаев. У подростков 14-18 лет чаще всего наблюдаются дефицит кальция (40%), магния (50%) и цинка (30%). У 80-90% часто болеющих детей наблюдается дефицит цинка (ЦИНК: Актуальность и характеристики биодобавок, современные проблемы науки и образования. - 2012. №3). Рекомендованная суточная доза потребления цинка для взрослых в Канаде составляет 9-12 мг, в США 12-15 мг, Австралии и России 12 мг.Нормальное потребление цинка человеком покрывается приемом пищи и воды. Однако цинк существует в воде в виде гидратированного иона Zn2+, который, вследствие наличия у него заряда и высокой гидрофильности, не способен проходить непосредственно через липидные слои биологических мембран. Поэтому для его всасывания необходимо присутствие органических анионов, связывающих катионы цинка в биокомплексы, способные всасываться и усваиваться человеческим организмом. Такими анионами могут быть цитрат- или лактат- анионы.Zinc occupies an important place among the group of micronutrients, the deficiency of which is recognized as a socially important global health problem (Zinc Requirements: Assessing the Situation and Needs of the Population, K. Michael Hambidge, Leland W. Miller, Nancy F. Krebs, Meeting Micronutrient Requirements for Health and Development. Nestle Nutr Inst Workshop Ser., Vol 70, pp 27-35, 2012, Nestec Ltd.). In 70% of children under 6 years of age, there is a need for zinc administration to strengthen the immune system and improve the development of bone tissue. Children 6-14 years old have a zinc deficiency in 50% of cases. In adolescents 14-18 years old, calcium (40%), magnesium (50%) and zinc (30%) deficiencies are most often observed. Zinc deficiency is observed in 80-90% of frequently ill children (ZINC: Relevance and characteristics of dietary supplements, modern problems of science and education. - 2012. No. 3). The RDA for adults in Canada is 9-12 mg, in the US 12-15 mg, Australia and Russia 12 mg. Normal human zinc intake is covered by food and water. However, zinc exists in water in the form of a hydrated Zn 2+ ion , which, due to its charge and high hydrophilicity, is not able to pass directly through the lipid layers of biological membranes. Therefore, its absorption requires the presence of organic anions that bind zinc cations into biocomplexes that can be absorbed and assimilated by the human body. These anions can be citrate or lactate anions.

Известен материал и устройство для очистки и кондиционирования воды, в котором слой загрузки для первичной обработки выполнен из шунгита, а последующий - из доломитсодержащей породы, включающей в %: кальций - 20; магний - 11; железо - 0,002; медь - 0,01; кобальт - 0,001; никель - 0,002; цинк - 0,01; хром - 0,002; ванадий - 0,001. По мере прохождения воды через гранулы этого минерала в воду попадают ионы макроэлементов (кальций, магний) и микроэлементов (железо, медь, цинк), физиологически важных для жизни человека (RU 2056358 С1, 20.03.1996). Недостатками такого материала и устройства являются низкая скорость прохождения воды через наполнитель из такого материала (всего 1-2 л/ч), незначительная концентрация выделяющегося в воду цинка (менее 1 мг/л), не обеспечивающая физиологическую потребность человека, и отсутствие анионов, связывающих катионы цинка в усваиваемые биокомплексы.Known material and device for purification and conditioning of water, in which the loading layer for primary treatment is made of shungite, and the subsequent - from dolomite-containing rock, including in%: calcium - 20; magnesium - 11; iron - 0.002; copper - 0.01; cobalt - 0.001; nickel - 0.002; zinc - 0.01; chromium - 0.002; vanadium - 0.001. As the water passes through the granules of this mineral, ions of macroelements (calcium, magnesium) and microelements (iron, copper, zinc), physiologically important for human life, enter the water (RU 2056358 C1, 20.03.1996). The disadvantages of such a material and device are the low rate of passage of water through a filler made of such material (only 1-2 l / h), an insignificant concentration of zinc released into water (less than 1 mg / l), which does not provide the physiological need of a person, and the absence of anions that bind zinc cations into digestible biocomplexes.

Известен материал для введения физиологически важных неорганических элементов в питьевую воду (US 6558547, 2003 год), который включает органический ионообменник, имеющий пористую структуру, и неорганические малорастворимые соединения в порах ионообменника и на его поверхности. Содержание малорастворимых соединений в материале ионообменника составляет 10-65 процентов по массе. В случае цинка ионообменником является катионит (S-150 PUROLITE), который обрабатывают раствором ZnSO4 до 80-100% превращения его в цинковую форму. Затем катионит в цинковой форме обрабатывают раствором Na2CO3, в результате чего получают ZnCO3, содержащийся в катионообменнике в количестве 61 вес.%. Полученный таким способом материал при контакте с водой выделяет в воду катионы цинка, однако концентрация выделяемых катионов цинка (1,1 мг/л в начале ресурса и 0,8 мг/л на 30-м литре ресурса) является недостаточной для удовлетворения физиологической потребности человека. Кроме того, для заявленного материала характерно нестабильное выделение цинка в питьевую воду и отсутствие анионов, связывающих катионы цинка в усваиваемые биокомплексы.Known material for the introduction of physiologically important inorganic elements in drinking water (US 6558547, 2003), which includes an organic ion exchanger with a porous structure, and inorganic poorly soluble compounds in the pores of the ion exchanger and on its surface. The content of poorly soluble compounds in the material of the ion exchanger is 10-65 percent by weight. In the case of zinc, the ion exchanger is a cation exchanger (S-150 PUROLITE), which is treated with a ZnSO 4 solution up to 80-100% of its conversion into the zinc form. Then the cation exchanger in zinc form is treated with a solution of Na 2 CO 3 , as a result of which ZnCO 3 is obtained, which is contained in the cation exchanger in an amount of 61 wt.%. The material obtained in this way, upon contact with water, releases zinc cations into water, however, the concentration of released zinc cations (1.1 mg / l at the beginning of the resource and 0.8 mg / l per 30 liter of the resource) is insufficient to meet the physiological needs of a person ... In addition, the claimed material is characterized by an unstable release of zinc into drinking water and the absence of anions that bind zinc cations into digestible biocomplexes.

Известно устройство с катионообменным материалом, содержащим катионы цинка, способ обработки питьевой воды устройством с таким материалом и способ насыщения катионообменного материала катионами цинка (ЕР 3507247, 07.10.2019), принятый за прототип. Согласно данному патенту устройство представляет собой сменный картридж гравитационного или напорного фильтра, внутри которого находится катионообменная смола в Zn++ форме, причем содержание Zn++ в смоле может составлять от 5 до 50%, а содержание цинка в обработанной воде может варьироваться в диапазоне от 0,02 до 3 мг/л. Способ насыщения катионообменного материала катионами цинка заключается в обработке катионообменного материала в Н+ форме ионами цинка из соединения цинка (оксид цинка или карбонат цинка) в водной суспензии. Недостатками устройства-прототипа являются нестабильность выделения цинка в воду в процессе ресурса - концентрация цинка в воде в конце ресурса почти в 2 раза меньше концентрации цинка в начале ресурса, зависимость концентрации цинка от концентрации катионов кальция в обрабатываемой воде, необходимых для замещения катионов цинка в катионообменной смоле, а также отсутствие анионов, связывающих выделяемые в воду катионы цинка в усваиваемые человеческим организмом биокомплексы.A device with a cation-exchange material containing zinc cations is known, a method for treating drinking water with a device with such a material and a method for saturating a cation-exchange material with zinc cations (EP 3507247, 07.10.2019), taken as a prototype. According to this patent, the device is a replaceable cartridge of a gravity or pressure filter, inside which there is a cation exchange resin in Zn ++ form, and the content of Zn ++ in the resin can be from 5 to 50%, and the zinc content in the treated water can vary from 0.02 to 3 mg / l. The method of saturating a cation-exchange material with zinc cations consists in treating the cation-exchange material in the H + form with zinc ions from a zinc compound (zinc oxide or zinc carbonate) in an aqueous suspension. The disadvantages of the prototype device are the instability of zinc release into water during the resource - the concentration of zinc in water at the end of the resource is almost 2 times less than the concentration of zinc at the beginning of the resource, the dependence of the zinc concentration on the concentration of calcium cations in the treated water, which are necessary to replace zinc cations in the cation exchange resin, as well as the absence of anions that bind zinc cations released into water into biocomplexes assimilated by the human body.

Технической задачей настоящего изобретения является создание материала, способа его получения и устройства для обогащения питьевой воды цинком, обеспечивающих стабильное выделение цинка в обрабатываемую воду на протяжении повышенного ресурса в форме усваиваемых организмом человека биокомплексов.The technical objective of the present invention is to create a material, a method for its production and a device for enriching drinking water with zinc, providing a stable release of zinc into treated water over an increased resource in the form of biocomplexes assimilated by the human body.

Поставленная техническая задача достигается предложенным пористым гранулированным материалом для обогащения питьевой воды цинком, содержащим активированный уголь, полимерное связующее из классов полиолефинов и/или полиэфиров и/или их сополимеров с индексом расплава (2-25) г/10 мин., предпочтительно, (10-20) г/10 мин. по ASTMD 1238 при 190°С и нагрузке 25 Кг, и слаборастворимую соль цинка, выбранную из классов органических и неорганических солей цинка, при соотношении активированный уголь: полимерное связующее: слаборастворимая соль цинка (45-70):(10-25):(15-30) мас. %.The technical problem posed is achieved by the proposed porous granular material for enriching drinking water with zinc containing activated carbon, a polymer binder from the classes of polyolefins and / or polyesters and / or their copolymers with a melt index (2-25) g / 10 min., Preferably (10 -20) g / 10 min. according to ASTM D 1238 at 190 ° C and a load of 25 Kg, and a poorly soluble zinc salt selected from the classes of organic and inorganic zinc salts, with a ratio of activated carbon: polymer binder: poorly soluble zinc salt (45-70) :( 10-25) :( 15-30) wt. %.

Пористый гранулированный материал для обогащения питьевой воды цинком в качестве слаборастворимой соли цинка содержит, например, лактат цинка, цитрат цинка, тартрат цинка или селенит цинка, с растворимостью в воде (0,1 20) г/л.The porous granular material for enriching drinking water with zinc contains as a poorly soluble zinc salt, for example, zinc lactate, zinc citrate, zinc tartrate or zinc selenite, with a water solubility of (0.1-20) g / l.

Пористый гранулированный материал для обогащения питьевой воды цинком содержит активированный уголь с йодным числом более 1000 мг/г. Пористый гранулированный материал для обогащения питьевой воды цинком содержит поры с размером (0,5-10) мкм, а размер гранул составляет (0,1-3) мм.Porous granular material for enriching drinking water with zinc contains activated carbon with an iodine number of more than 1000 mg / g. Porous granular material for enriching drinking water with zinc contains pores with a size of (0.5-10) microns, and the size of granules is (0.1-3) mm.

Введение в состав пористого гранулированного материала для обогащения питьевой воды цинком малорастворимой соли, выбранной из группы лактата цинка, цитрата цинка, тартрата цинка или селенита цинка с растворимостью в воде (0,1-20) г/л позволяет обеспечить обогащение воды соединениями цинка с органическими анионами (лактат цинка, цитрат цинка, тартрат цинка) или физиологически важным соединением - селенитом цинка. Указанная минимальная растворимость соли цинка 0,1 г/л обусловлена тем, что соли цинка с меньшей растворимостью не обеспечат выделение в обрабатываемую воду достаточного с точки зрения физиологической потребности человека количества цинка. Указанная максимальная растворимость соли цинка 20 г/л обусловлена тем, что при большей растворимости соли цинка содержание цинка в обработанной воде будет превышать его ПДК в питьевой воде. Выбор предлагаемого соотношения компонентов пористого гранулированного материала для обогащения воды цинка обусловлен тем, что при содержании активированного угля менее 45 мас. % снизится пористость материала, что ухудшит процесс диффузии раствора слаборастворимой соли цинка из пористого гранулированного материала в обогащаемую питьевую воду, что приведет к недостаточной концентрации цинка в обогащаемой воде; при содержании активированного угля более 70 мас. % доля остальных компонентов пористого гранулированного материала станет недостаточной для связывания компонентов в прочный блочный материал и для обогащения питьевой воды цинком. Содержание связующего в гранулированном материале менее 10 мас. % приводит к получению блочного материала с недостаточной механической прочностью и не обепечивает при его плавлении достаточного блокирования поверхности гранул активированного угля и частиц малорастворимой соли цинка, что необходимо для обеспечения диффузионного механизма растворения малорастворимой соли цинка, при содержании связующего более 25 мас. % возможна блокировка связующим значительной поверхности гранул материала для умягчения воды, что отрицательно влияет на эффективность умягчения воды. Содержание в гранулированном материале для умягчения воды слаборастворимой соли цинка менее 15 мас. % недостаточно для обеспечения стабильного выделения цинка в обогащаемую воду в оптимальной для человеческого организма концентрации на протяжении значительного ресурса устройства; содержание слаборастворимой соли цинка более 30 мас. % нецелесообразно, так как это может привести к повышенным концентрациям цинка в обогащаемой воде, превышающим ПДК.The introduction into the composition of a porous granular material for the enrichment of drinking water with zinc a slightly soluble salt selected from the group of zinc lactate, zinc citrate, zinc tartrate or zinc selenite with water solubility (0.1-20) g / l allows to enrich water with zinc compounds with organic anions (zinc lactate, zinc citrate, zinc tartrate) or a physiologically important compound - zinc selenite. The specified minimum solubility of a zinc salt of 0.1 g / l is due to the fact that zinc salts with a lower solubility will not ensure the release of zinc sufficient from the point of view of the physiological need of a person into the water being treated. The specified maximum solubility of zinc salt of 20 g / l is due to the fact that with a greater solubility of zinc salt, the zinc content in the treated water will exceed its MPC in drinking water. The choice of the proposed ratio of the components of the porous granular material for the enrichment of zinc water is due to the fact that when the content of activated carbon is less than 45 wt. % the porosity of the material will decrease, which will worsen the process of diffusion of a solution of a poorly soluble zinc salt from a porous granular material into the enriched drinking water, which will lead to an insufficient concentration of zinc in the enriched water; when the content of activated carbon is more than 70 wt. % the proportion of the remaining components of the porous granular material will become insufficient for binding the components into a durable block material and for enriching drinking water with zinc. The content of the binder in the granular material is less than 10 wt. % leads to the production of a block material with insufficient mechanical strength and does not provide sufficient blocking of the surface of activated carbon granules and particles of a poorly soluble zinc salt during its melting, which is necessary to provide a diffusion mechanism for dissolving a poorly soluble zinc salt, with a binder content of more than 25 wt. % possible blocking by the binder of a significant surface of the granules of the material for water softening, which negatively affects the efficiency of water softening. The content of the poorly soluble zinc salt in the granular material for water softening is less than 15 wt. % is not enough to ensure a stable release of zinc into the enriched water in the concentration optimal for the human body over a significant resource of the device; the content of poorly soluble zinc salt is more than 30 wt. % is impractical, since this can lead to increased concentrations of zinc in the enriched water, exceeding the MPC.

Активированный уголь с йодным числом менее 1000 мг/г не содержит достаточного количества микропор, необходимых для обеспечения диффузии раствора слаборастворимой соли цинка из пористого гранулированного материала в обогащаемую питьевую воду, обеспечивающей физиологически необходимую концентрацию цинка в питьевой воде.Activated carbon with an iodine number of less than 1000 mg / g does not contain a sufficient number of micropores necessary to ensure the diffusion of a solution of a poorly soluble zinc salt from a porous granular material into enriched drinking water, which provides a physiologically necessary concentration of zinc in drinking water.

Размер гранул пористого материала для обогащения воды цинком умягчения воды в интервале (0,1-3,0) мм обусловлен тем, что гранулы с размером менее 0,1 мм создают высокое гидродинамическое сопротивление, что приводит к снижению скорости фильтрации и, кроме того, требуют использования мелкоячеистых сетчатых или тканевых материалов для удержания материала от его выноса из устройства, что усложняет конструкцию устройства. Гранулы размером более 3 мм не обеспечивают удовлетворительный контакт с обрабатываемой водой вследствие снижения поверхности контакта. Размер пор пористого гранулированного материала для обогащения воды цинком (0,5-10) мкм обусловлен тем, что для материала с порами меньше 0,5 мкм затруднена диффузия воды в объем пористого гранулированного материала и, соответственно, растворение малорастворимой соли цинка, что приводит к снижению содержания цинка в обрабатываемой воде. Для материала с порами более 10 мкм характерно повышенное растворение малорастворимой соли цинка, что приводит к содержанию цинка в воде в количестве, превышающем его ПДК в питьевой воде.The size of the granules of the porous material for enriching water with zinc and softening water in the range (0.1-3.0) mm is due to the fact that granules with a size of less than 0.1 mm create high hydrodynamic resistance, which leads to a decrease in the filtration rate and, in addition, require the use of fine mesh or fabric materials to keep the material from escaping from the device, which complicates the design of the device. Granules larger than 3 mm do not provide satisfactory contact with the treated water due to a decrease in the contact surface. The pore size of a porous granular material for enriching water with zinc (0.5-10) microns is due to the fact that for a material with pores less than 0.5 microns diffusion of water into the volume of a porous granular material is difficult and, accordingly, dissolution of a poorly soluble zinc salt, which leads to reduction of zinc content in treated water. For a material with pores of more than 10 microns, an increased dissolution of a poorly soluble zinc salt is characteristic, which leads to a zinc content in water in an amount exceeding its MPC in drinking water.

Предложен способ получения пористого гранулированного материала для обогащения питьевой воды цинком, заключающийся в том, что смесь порошкообразных компонентов с размером частиц (0,05-0,3) мм, содержащую активированный уголь с йодным числом более 1000 мг/г, полимерное связующее из классов полиолефинов и/или полиэфиров и/или их сополимеров с индексом расплава (2-25) г/10 мин., предпочтительно, (10-20) г/10 мин. по ASTMD 1238 при 190°С и нагрузке 25 Кг, и слаборастворимую соль цинка, выбранную из классов органических и неорганических солей цинка, взятых в соотношении (45-70):(10-25):(15-30) мас. %, подвергают термической обработке методами экструзии или горячего спекания при температуре плавления полимерного связующего и при степени сжатия при формовании (10-30)% с последующим дроблением полученного пористого блочного материала методом раздавливания на валковой дробилке и фракционированием раздробленного материала методом сухого рассеивания с использованием сит с размером ячейки (0,1-3,0) мм.A method is proposed for producing a porous granular material for enriching drinking water with zinc, which consists in the fact that a mixture of powder components with a particle size of (0.05-0.3) mm, containing activated carbon with an iodine number of more than 1000 mg / g, a polymer binder from the classes polyolefins and / or polyesters and / or their copolymers with a melt index of (2-25) g / 10 min., preferably (10-20) g / 10 min. according to ASTM D 1238 at 190 ° C and a load of 25 Kg, and a poorly soluble zinc salt selected from the classes of organic and inorganic zinc salts, taken in the ratio (45-70) :( 10-25) :( 15-30) wt. %, subjected to heat treatment by extrusion or hot sintering at the melting temperature of the polymer binder and at a compression ratio during molding (10-30)%, followed by crushing the obtained porous block material by crushing on a roll crusher and fractionating the crushed material by dry dispersion using sieves with cell size (0.1-3.0) mm.

Пористый гранулированный материал для обогащения питьевой воды цинком изготавливают из смеси активированного угля, полимерного связующего и малорастворимой соли цинка в порошкообразной форме с размером частиц (0,05-0,3) мм. При размере частиц активированного угля и полимерного связующего менее 0,05 мм уменьшается размер пор пористого гранулированного материала, что приводит к недостаточному выделению цинка в обрабатываемую воду, при размере частиц активированного угля и полимерного связующего более 0,3 мм увеличивается размер пор пористого гранулированного материала, что приводит к избыточному выделению цинка в обрабатываемую воду, превышающему ПДК цинка в питьевой воде. Для обеспечения оптимальной скорости диффузии воды в объем пористого блочного материала и диффузии растворенной формы цинка из объема пористого блочного материала, что, в совокупности, обеспечивает оптимальную концентрацию цинка в обогащенной воде, процесс изготовления пористого блочного материала проводят при температуре плавления полимерного связующего. При этом расплавленный полимер, растекаясь по поверхности гранул активированного угля и частиц малорастворимой соли цинка, частично блокирует их поверхность, обеспечивая диффузионный механизм растворения малорастворимой соли цинка. Диапазон степени сжатия смеси материалов при изготовлении пористого блочного материала методом экструзии или методом горячего прессования, составляющий (10-30) %, обусловлен тем, что при степени сжатия менее 10% фильтрующий блок не обладает достаточной механической прочностью, а при степени сжатия более 30% образуются мелкие поры (менее 0,5 мкм), которые затрудняют диффузию воды в объем пористого материала и, соответственно, растворение малорастворимой соли цинка.Porous granular material for enriching drinking water with zinc is made from a mixture of activated carbon, a polymer binder and a poorly soluble zinc salt in powder form with a particle size of (0.05-0.3) mm. When the particle size of activated carbon and polymer binder is less than 0.05 mm, the pore size of the porous granular material decreases, which leads to insufficient release of zinc into the treated water; when the particle size of activated carbon and polymer binder is more than 0.3 mm, the pore size of the porous granular material increases, which leads to excessive release of zinc into the treated water, exceeding the maximum permissible concentration of zinc in drinking water. To ensure the optimal rate of water diffusion into the volume of the porous block material and the diffusion of the dissolved form of zinc from the volume of the porous block material, which, in aggregate, provides the optimal concentration of zinc in the enriched water, the process of making the porous block material is carried out at the melting temperature of the polymer binder. In this case, the molten polymer, spreading over the surface of activated carbon granules and particles of a poorly soluble zinc salt, partially blocks their surface, providing a diffusion mechanism for dissolving a poorly soluble zinc salt. The range of the compression ratio of a mixture of materials in the manufacture of a porous block material by extrusion or hot pressing, constituting (10-30)%, is due to the fact that with a compression ratio of less than 10%, the filter block does not have sufficient mechanical strength, and with a compression ratio of more than 30% small pores (less than 0.5 microns) are formed, which impede the diffusion of water into the volume of the porous material and, accordingly, the dissolution of the poorly soluble zinc salt.

Выбор полимерного связующего из класса полиолефинов (например, полиэтилена низкого давления, полиэтилена высокого давления, полипропилена) и полиэфиров (полиэтилентерефталата) 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 заявляемого фильтрующего устройства в виде пористого блочного материала. Предложено также устройство для обогащения питьевой воды цинком, выполненное в виде сменного картриджа для использования в составе гравитационного или напорного фильтров и представляющее собой корпус, через который проходит вода, с системой герметичной фиксации устройства к корпусу фильтра, при этом корпус устройства выполнен в форме полого цилиндра или из карбонблока или из пластика, и заполнен предлагаемым пористым гранулированным материалом.The choice of a polymer binder from the class of polyolefins (for example, low-density polyethylene, high-pressure polyethylene, polypropylene) and polyesters (polyethylene terephthalate) or their copolymers (for example, a copolymer of polyethylene with vinyl acetate) is due, on the one hand, to their chemical inertness and insolubility in water, with on the other hand, sufficiently low softening temperatures, allowing to intensify the process of manufacturing the filtering element of the inventive filtering device in the form of a porous block material. Also proposed is a device for enriching drinking water with zinc, made in the form of a replaceable cartridge for use in gravity or pressure filters and representing a body through which water passes, with a system of hermetic fixation of the device to the filter body, while the body of the device is made in the form of a hollow cylinder or carbon block or plastic, and filled with the proposed porous granular material.

Толщины стенок из карбонблока составляет (10-20) мм, а пористость блочного материала - (10-80) мкм.The thickness of the walls of the carbon block is (10-20) mm, and the porosity of the block material is (10-80) microns.

Объем заполнения корпуса устройства пористым гранулированным материалом составляет (10-100) % от внутреннего объема корпуса устройства и определяется соотношением степени заполнения корпуса устройства пористым гранулированным материалом к объемной скорости прохождения воды через устройство как 1:(1-10).The volume of filling the body of the device with porous granular material is (10-100)% of the internal volume of the body of the device and is determined by the ratio of the degree of filling the body of the device with porous granular material to the volumetric flow rate of water through the device as 1: (1-10).

При заполнении внутреннего объема корпуса устройства пористым гранулированным материалом для обогащения воды цинком менее 100% от его внутреннего объема оставшееся незаполненное пространство заполняют гранулированным активированным углем или другим гранулированным материалом.When the internal volume of the device body is filled with a porous granular material for enriching water with zinc less than 100% of its internal volume, the remaining empty space is filled with granular activated carbon or other granular material.

Выбор объема заполнения пористым гранулированным материалом для обогащения воды цинком в диапазоне (10-100)% от внутреннего объема фильтрующего элемента обусловлен необходимостью обеспечения высокого ресурса и требуемой концентрации цинка в проходящей через устройство воде. При содержании пористого гранулированного материала в устройстве менее 10% от внутреннего объема устройства даже при минимальных скоростях прохождения воды через устройство количество выделяемого цинка в воду недостаточно с точки зрения физиологической потребности человека. Выбор соотношения объема заполнения пористым гранулированным материалом внутреннего объема устройства к объемной скорости прохождения воды через устройства как 1:(1-10) при максимальном соотношении обусловлен достижением минимальной концентрации цинка в питьевой воде, обеспечивающей физиологическую потребность человека в цинке, и при минимальном соотношении - не превышением ПДК цинка в питьевой воде.The choice of filling volume with porous granular material for enriching water with zinc in the range (10-100)% of the internal volume of the filter element is due to the need to ensure a high resource and the required concentration of zinc in the water passing through the device. When the content of porous granular material in the device is less than 10% of the internal volume of the device, even at the minimum velocities of water passing through the device, the amount of zinc released into water is insufficient from the point of view of the physiological need of a person. The choice of the ratio of the filling volume of the porous granular material of the internal volume of the device to the volumetric flow rate of water through the device as 1: (1-10) at the maximum ratio is due to the achievement of the minimum concentration of zinc in drinking water, which provides the physiological need of a person for zinc, and at the minimum ratio, not exceeding the maximum permissible concentration of zinc in drinking water.

В случае неполного заполнения внутреннего объема корпуса устройства пористым гранулированным материалом для обогащения воды цинком для устранения неравномерности толщины слоя пористого гранулированного материала по сечению устройства, что может повлиять на концентрацию цинка в обрабатываемой воде, свободное пространство в картридже заполняют другим гранулированным материалом, не выделяющим при контакте с водой катионы цинка, например, гранулированным активированным углем.In case of incomplete filling of the internal volume of the device body with porous granular material for enriching water with zinc to eliminate uneven thickness of the layer of porous granular material over the cross section of the device, which can affect the concentration of zinc in the treated water, the free space in the cartridge is filled with other granular material that does not emit upon contact zinc cations with water, for example, granular activated carbon.

Выбор толщины стенок и пористости материала корпуса устройства, выполненного из карбонблока, в диапазоне 10-20 мм (для толщины стенок) и 10-80 мкм (для пор), обусловлен тем, что при толщине стенок меньше 10 мм не обеспечивается механическая прочность корпуса, а при толщине стенок более 20 мм возрастает гидродинамической сопротивление и, соответственно, уменьшается скорость фильтрации; при размере пор менее 10 мкм существенно уменьшается скорость фильтрации, а при пористости более 80 мкм не обеспечивается механическая прочность корпуса устройства.The choice of the wall thickness and porosity of the material of the device body made of a carbon block, in the range of 10-20 mm (for wall thickness) and 10-80 microns (for pores), is due to the fact that when the wall thickness is less than 10 mm, the mechanical strength of the body is not ensured. and with a wall thickness of more than 20 mm, the hydrodynamic resistance increases and, accordingly, the filtration rate decreases; when the pore size is less than 10 μm, the filtration rate decreases significantly, and when the porosity is more than 80 μm, the mechanical strength of the device body is not provided.

Предлагаемое устройство для обогащения воды цинком поясняется чертежами, на которых:The proposed device for enriching water with zinc is illustrated by drawings, in which:

1 - Кувшин1 - Pitcher

2 - Приемная воронка2 - Receiving funnel

3 - Устройство в виде сменного картриджа для фильтра3 - Device in the form of a replaceable filter cartridge

4 - Корпус устройства в виде сменного картриджа для гравитационного и напорного фильтра4 - The body of the device in the form of a replaceable cartridge for gravity and pressure filters

5 - Пористый гранулированный материал для обогащения питьевой воды цинком5 - Porous granular material for enriching drinking water with zinc

6 - Система герметичной фиксации устройства к корпусу фильтра6 - System of hermetic fixation of the device to the filter housing

7 - Гранулированный материал (активированный уголь)7 - Granular material (activated carbon)

Стрелками показано направление потоков воды через устройство.The arrows show the direction of water flows through the device.

На Фиг. 1 изображен общий вид кувшинного фильтра (1) с приемной воронкой (2) и размещенным в нем устройством (3) в виде сменного картриджа для гравитационного фильтра с пористым гранулированным материалом для обогащения воды цинком (5), гранулированным углем (7) и с системой герметичной фиксации устройства к корпусу фильтра (6). Корпус устройства (4) выполнен из пластика с толщиной стенок 1 мм.FIG. 1 shows a general view of a pitcher filter (1) with a receiving funnel (2) and a device (3) placed in it in the form of a replaceable cartridge for a gravity filter with porous granular material for enriching water with zinc (5), granular coal (7) and with a system tight fixing of the device to the filter housing (6). The device body (4) is made of plastic with a wall thickness of 1 mm.

На Фиг. 2 изображен общий вид кувшинного фильтра (1) с приемной воронкой (2) и размещенным в нем устройством (3) в виде сменного картриджа для гравитационного фильтра с пористым гранулированным материалом для обогащения воды цинком (5) и с системой герметичной фиксации устройства к корпусу фильтра (6). Корпус устройства (4) выполнен из карбонблока с толщиной стенок 12 мм.FIG. 2 shows a general view of a jug filter (1) with a receiving funnel (2) and a device (3) placed in it in the form of a replaceable cartridge for a gravity filter with porous granular material for enriching water with zinc (5) and with a system of hermetic fixation of the device to the filter housing (6). The body of the device (4) is made of a carbon block with a wall thickness of 12 mm.

На Фиг. 3 изображено устройство в виде сменного картриджа для напорного фильтра (3) с пористым гранулированным материалом для обогащения воды цинком (5) и с системой герметичной фиксации устройства (6) к корпусу фильтра (4)FIG. 3 shows a device in the form of a replaceable cartridge for a pressure filter (3) with porous granular material for enriching water with zinc (5) and with a system of hermetic fixation of the device (6) to the filter housing (4)

Обогащение питьевой воды цинком происходит следующим образом: исходная вода через отверстия в системе фиксации фильтрующего устройства проходит внутрь устройства и, контактируя с пористым гранулированным материалом для обогащения питьевой воды цинком, частично растворяет слаборастворимую соль цинка, находящуюся в пористом гранулированном материале, и в виде раствора, содержащего соединение цинка с органическим анионом (цитратом, лактатом и др.), через выходное отверстие устройства поступает в зону очищенной воды фильтра. Особенностью предложенного пористого гранулированного материала для обогащения воды цинком является то, что благодаря нахождению слаборастворимой соли цинка в порах пористого гранулированного материала, характеризующихся малым размером пор (0,5-10) мкм, и частичного блокирования этих пор при изготовлении пористого материала расплавом полимерного связующего, скорость выделения в обрабатываемую воду растворенной формы цинка определяется диффузией воды через поры пористого материала в объем материала, где происходит растворение слаборастворимой соли цинка, и диффузией растворенной формы цинка через поры материала в поток воды, проходящей через устройство, а также продолжительностью контакта обрабатываемой воды с пористым гранулированным материалом, которое определяется соотношением объема пористого гранулированного материала в устройстве к объемной скорости прохождения воды через устройство. Регулируя пористость пористого гранулированного материала, размер его гранул, соотношение компонентов материала, степень заполнения устройства пористым гранулированным материалом, а также соотношение пористого гранулированного материала и объемной скорости прохождения воды через устройство, можно целенаправленно регулировать обогащение воды растворенной формой цинка.The enrichment of drinking water with zinc occurs as follows: the source water passes through the holes in the fixation system of the filtering device inside the device and, in contact with the porous granular material to enrich the drinking water with zinc, partially dissolves the poorly soluble zinc salt present in the porous granular material, and in the form of a solution, containing a zinc compound with an organic anion (citrate, lactate, etc.), through the outlet of the device enters the zone of purified water of the filter. A feature of the proposed porous granular material for enriching water with zinc is that due to the presence of a poorly soluble zinc salt in the pores of the porous granular material, characterized by a small pore size (0.5-10) microns, and partial blocking of these pores in the manufacture of porous material with a melt of a polymer binder, the rate of release of the dissolved form of zinc into the water being treated is determined by the diffusion of water through the pores of the porous material into the volume of the material, where the dissolution of the poorly soluble zinc salt occurs, and the diffusion of the dissolved form of zinc through the pores of the material into the water flow passing through the device, as well as the duration of contact of the treated water with the porous granular material, which is determined by the ratio of the volume of porous granular material in the device to the volumetric flow rate of water through the device. By adjusting the porosity of the porous granular material, the size of its granules, the ratio of the components of the material, the degree of filling the device with the porous granular material, as well as the ratio of the porous granular material and the volumetric flow rate of water through the device, it is possible to purposefully control the enrichment of water in the dissolved form of zinc.

Ниже приведены примеры конкретных вариантов исполнения изобретения, а в таблице 2 представлены результаты их испытаний по эффективности обогащения воды цинком. Приведенные примеры дают представление о характеристиках заявляемого изобретения, но не являются исчерпывающими.Below are examples of specific embodiments of the invention, and table 2 shows the results of their tests on the effectiveness of water enrichment with zinc. These examples give an idea of the characteristics of the claimed invention, but are not exhaustive.

Пример 1.Example 1.

Получение пористого гранулированного материала для обогащения воды цинком проводят методом экструзии исходной смеси с размером частиц (0,1 -0,15) мм, состоящей из активированного угля, полимерного связующего и малорастворимой соли цинка при соотношении (55:15:30) мас. %, соответственно, при температуре плавления полиэтилена низкого давления и при степени сжатия при формовании, равной 15% с последующим дроблением полученного пористого блочного материала на валковой дробилке и рассеивания раздробленного материала на ситах с ячейкой 0,3 и 1,0 мм. В качестве активированного угля используют уголь с йодным числом 1200 мг/г, полимерного связующего - полиэтилен низкого давления с индексом расплава 8 г/10 мин., малорастворимой соли цинка - цитрат цинка с растворимостью 0,25 г/л. В результате получают пористый гранулированный материал с размером гранул (0,3-1,0) мм и пористостью (2-5) мкм.Obtaining a porous granular material for enriching water with zinc is carried out by extrusion of an initial mixture with a particle size of (0.1 -0.15) mm, consisting of activated carbon, a polymer binder and a poorly soluble zinc salt at a ratio (55:15:30) wt. %, respectively, at the melting point of low pressure polyethylene and at a compression ratio during molding equal to 15%, followed by crushing the obtained porous block material on a roll crusher and scattering the crushed material on sieves with a mesh of 0.3 and 1.0 mm. As activated carbon, coal with an iodine number of 1200 mg / g is used, the polymer binder is low-pressure polyethylene with a melt index of 8 g / 10 min., And the poorly soluble zinc salt is zinc citrate with a solubility of 0.25 g / l. As a result, a porous granular material is obtained with a granule size (0.3-1.0) mm and a porosity (2-5) microns.

Пример 2.Example 2.

Получение пористого гранулированного материала для обогащения воды цинком проводили аналогично примеру 1 методом экструзии исходной смеси состоящей из активированного угля, полимерного связующего и малорастворимой соли цинка при соотношении (60:12:28) мас. %, соответственно, при температуре 185°С, соответствующей температуре плавления полипропилена, и при степени сжатия при формовании, равной 12% с последующим дроблением полученного пористого блочного материала на валковой дробилке и рассеивания на ситах с ячейкой 0,3 и 0,8 мм. В качестве активированного угля используют уголь с йодным числом 1200 мг/г, полимерного связующего - полипропилен с индексом расплава 3 г/10 мин.) и малорастворимая соль цинка -лактат цинка, растворимость в воде 0,85 г/л. В результате получают пористый гранулированный материал с размером гранул (0,3-0,8) мм, пористость (2-8) мкм.Obtaining a porous granular material for enriching water with zinc was carried out analogously to example 1 by the method of extrusion of an initial mixture consisting of activated carbon, a polymer binder and a poorly soluble zinc salt at a ratio (60:12:28) wt. %, respectively, at a temperature of 185 ° C, corresponding to the melting temperature of polypropylene, and at a compression ratio during molding equal to 12%, followed by crushing the obtained porous block material on a roll crusher and dispersing on sieves with a mesh of 0.3 and 0.8 mm. As activated carbon, coal with an iodine number of 1200 mg / g is used, the polymer binder is polypropylene with a melt index of 3 g / 10 min.) And a poorly soluble zinc salt is zinc lactate, solubility in water is 0.85 g / l. The result is a porous granular material with a granule size (0.3-0.8) mm, porosity (2-8) microns.

Примеры 3-6.Examples 3-6.

Изготовление пористого гранулированного материала для обогащения воды цинком (метод изготовления и параметры, состав исходной смеси для изготовления материала, размер частиц компонентов смеси, пористость материала, его гранулометрия, тип устройства для обогащения питьевой воды цинком, объем его заполнения пористым гранулированным материалом для обогащения воды цинком, соотношение объема заполнения пористым гранулированным материалом внутреннего объема устройства к объемной скорости прохождения воды через устройство) приведены в таблице 1, результаты испытаний приведены в таблице 2.Production of porous granular material for enriching water with zinc (manufacturing method and parameters, composition of the initial mixture for making the material, particle size of the mixture components, porosity of the material, its granulometry, type of device for enriching drinking water with zinc, volume of filling it with porous granular material for enriching water with zinc , the ratio of the volume of filling the internal volume of the device with the porous granular material to the volumetric flow rate of water through the device) are given in Table 1, the test results are shown in Table 2.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Пример 7.Example 7.

Устройство для обогащения питьевой воды цинком представляет сменный картридж для гравитационного (кувшинного) фильтра с фиксирующей системой в форме резьбового узла с корпусом из карбонблока с толщиной стенок 12 мм размером пор 30-60 мкм (Фиг. 2). Размеры корпуса устройства: высота 80 мм, наружный диаметр 56 мм. Устройство заполнено пористым гранулированным материалом для обогащения питьевой воды цинком, полученным по примеру 1, на 100% от внутреннего объема корпуса устройства (~400 куб см). Скорость прохождения воды через устройство равна 300 куб см/мин., что соответствует соотношению объема заполнения устройства пористым гранулированным материалом к объемной скорости прохождения воды через устройства (1:3).The device for enriching drinking water with zinc is a replaceable cartridge for a gravity (pitcher) filter with a fixing system in the form of a threaded assembly with a carbon block body with a 12 mm wall thickness and a pore size of 30-60 μm (Fig. 2). Dimensions of the device body: height 80 mm, outer diameter 56 mm. The device is filled with a porous granular material for enriching drinking water with zinc, obtained according to example 1, to 100% of the internal volume of the device body (~ 400 cubic cm). The flow rate of water through the device is 300 cc / min, which corresponds to the ratio of the volume of filling the device with porous granular material to the volumetric flow rate of water through the device (1: 3).

Пример 8.Example 8.

Устройство для обогащения питьевой воды в виде сменного картриджа для напорного фильтра с фиксирующей системой в форме цилиндрической полимерной детали (Фиг. 3). Размеры фильтрующего элемента: высота 250 мм, наружный диаметр 62 мм. Устройство заполнено пористым гранулированным материалом для обогащения воды цинком, полученным по примеру 2, на 100% от внутреннего объема корпуса устройства (~400 куб см). Испытания по определению обогащения обрабатываемой воды цинком проводили при размещении устройства для обогащения воды цинком в напорном фильтре при скорости прохождения воды через устройство 2000 куб см/мин., что соответствует соотношению объема заполнения корпуса устройства к объемной скорости прохождения воды через устройство как 1:5. Оценку эффективности обогащения воды цинком проводили в соответствии с ГОСТ 31952-2012 УСТРОЙСТВА ВОДООЧИСТНЫЕ. Общие требования к эффективности и методы ее определения. Результаты испытаний представлены в таблице 2.A device for enriching drinking water in the form of a replaceable cartridge for a pressure filter with a fixing system in the form of a cylindrical polymer part (Fig. 3). Filter element dimensions: height 250 mm, outer diameter 62 mm. The device is filled with a porous granular material for enriching water with zinc, obtained according to example 2, to 100% of the internal volume of the device body (~ 400 cubic cm). Tests to determine the enrichment of the treated water with zinc were carried out when placing a device for enriching water with zinc in a pressure filter at a water flow rate through the device of 2000 cc / min, which corresponds to the ratio of the filling volume of the device body to the volumetric water flow rate through the device as 1: 5. Evaluation of the efficiency of water enrichment with zinc was carried out in accordance with GOST 31952-2012 WATER TREATMENT DEVICES. General requirements for efficiency and methods of its determination. The test results are presented in table 2.

Таблица 2. Выделение пористым гранулированным материалом цинка в обрабатываемую воду при прохождении воды через устройство для обогащения воды цинком.Table 2. Release of zinc into treated water by porous granular material when water passes through a device for enriching water with zinc.

Figure 00000003
Figure 00000003

Как следует из приведенных в таблице результатов ресурсных испытаний по обогащению обрабатываемой воды цинком, заявляемые материал и устройство обеспечивают стабильное обогащение питьевой воды растворимой формой цинка с анионами, усваиваемыми человеческим организмом., на протяжении значительного ресурса.As follows from the results of resource tests on the enrichment of treated water with zinc, given in the table, the claimed material and device provide stable enrichment of drinking water with a soluble form of zinc with anions assimilated by the human body, over a significant resource.

Технический результат: предложены пористый гранулированный материал для обогащения питьевой воды цинком, способ его получения и устройство для обогащения питьевой воды с использованием этого материала, обеспечивающие повышенный ресурс получения воды со стабильной концентрацией цинка в физиологически усваиваемой форме на протяжении значительного ресурса, составляющего для устройства гравитационного фильтра не менее 150 литров, а для устройства напорного фильтра - не менее 1000 литров.EFFECT: proposed porous granular material for enriching drinking water with zinc, a method for its production and a device for enriching drinking water using this material, providing an increased resource for obtaining water with a stable concentration of zinc in a physiologically assimilable form over a significant resource constituting a gravity filter for the device not less than 150 liters, and for a pressure filter device - not less than 1000 liters.

Claims (8)

1. Пористый гранулированный материал для обогащения питьевой воды цинком с размером пор 0,5-10 мкм и размером гранул 0,1-3 мм, содержащий активированный уголь с йодным числом более 1000 мг/г, полимерное связующее из классов полиолефинов и/или полиэфиров и/или их сополимеров с индексом расплава 2-25 г/10 мин по ASTMD 1238 при 190°С и нагрузке 25 кг, и соль цинка, выбранную из классов органических и неорганических солей цинка с растворимостью в воде 0,1-20 г/л, при соотношении активированный уголь : полимерное связующее : соль цинка (45-70):(10-25):(15-30) мас. %.1. Porous granular material for enrichment of drinking water with zinc with a pore size of 0.5-10 microns and a granule size of 0.1-3 mm, containing activated carbon with an iodine number of more than 1000 mg / g, a polymer binder from the classes of polyolefins and / or polyesters and / or their copolymers with a melt index of 2-25 g / 10 min according to ASTM D 1238 at 190 ° C and a load of 25 kg, and a zinc salt selected from the classes of organic and inorganic zinc salts with a water solubility of 0.1-20 g / l, with the ratio of activated carbon: polymer binder: zinc salt (45-70) :( 10-25) :( 15-30) wt. %. 2. Пористый гранулированный материал для обогащения питьевой воды цинком по п. 1, отличающийся тем, что в качестве соли цинка он содержит, например, лактат цинка, цитрат цинка, тартрат цинка или селенит цинка.2. Porous granular material for enriching drinking water with zinc according to claim 1, characterized in that it contains, for example, zinc lactate, zinc citrate, zinc tartrate or zinc selenite as zinc salt. 3. Пористый гранулированный материал для обогащения питьевой воды цинком по п. 1, отличающийся тем, что он содержит полимерное связующее из классов полиолефинов и/или полиэфиров и/или их сополимеров с индексом расплава, предпочтительно, 10-20 г/10 мин по ASTMD 1238 при 190°С и нагрузке 25 кг.3. Porous granular material for enriching drinking water with zinc according to claim 1, characterized in that it contains a polymer binder from the classes of polyolefins and / or polyesters and / or their copolymers with a melt index, preferably 10-20 g / 10 min according to ASTMD 1238 at 190 ° C and a load of 25 kg. 4. Способ получения пористого гранулированного материала для обогащения питьевой воды цинком по пп. 1-3, заключающийся в том, что смесь порошкообразных компонентов с размером частиц 0,05-0,3 мм, содержащую активированный уголь с йодным числом более 1000 мг/г, полимерное связующее из классов полиолефинов и/или полиэфиров и/или их сополимеров с индексом расплава 2-25 г/10 мин по ASTMD 1238 при 190°С и нагрузке 25 кг, и соль цинка, выбранную из классов органических и неорганических солей цинка, взятых в соотношении (45-70):(10-25):(15-30) мас. %, подвергают термической обработке методами экструзии или горячего спекания при температуре плавления полимерного связующего и при степени сжатия при формовании 10-30 %, с последующим дроблением полученного пористого блочного материала методом раздавливания на валковой дробилке и фракционированием раздробленного материала методом сухого рассеивания с использованием сит с размером ячейки 0,1-3,0 мм.4. A method of obtaining a porous granular material for enrichment of drinking water with zinc according to PP. 1-3, which consists in the fact that a mixture of powder components with a particle size of 0.05-0.3 mm, containing activated carbon with an iodine number of more than 1000 mg / g, a polymer binder from the classes of polyolefins and / or polyesters and / or their copolymers with a melt index of 2-25 g / 10 min according to ASTMD 1238 at 190 ° C and a load of 25 kg, and a zinc salt selected from the classes of organic and inorganic zinc salts, taken in the ratio (45-70) :( 10-25): (15-30) wt. %, subjected to heat treatment by extrusion or hot sintering at the melting temperature of the polymer binder and at a compression ratio during molding of 10-30%, followed by crushing the obtained porous block material by crushing on a roll crusher and fractionating the crushed material by dry dispersion using sieves with a size cells 0.1-3.0 mm. 5. Способ получения пористого гранулированного материала для обогащения питьевой воды цинком по п. 4, отличающийся тем, что используют полимерное связующее из классов полиолефинов и/или полиэфиров и/или их сополимеров с индексом расплава, предпочтительно, 10-20 г/10 мин по ASTMD 1238 при 190°С и нагрузке 25 кг.5. A method of producing a porous granular material for enriching drinking water with zinc according to claim 4, characterized in that a polymer binder is used from the classes of polyolefins and / or polyesters and / or their copolymers with a melt index, preferably 10-20 g / 10 min. ASTM D 1238 at 190 ° C and a load of 25 kg. 6. Устройство для обогащения питьевой воды цинком, выполненное в виде сменного картриджа для использования в составе гравитационного или напорного фильтров и представляющее собой корпус, через который проходит вода, с системой герметичной фиксации устройства к корпусу фильтра, при этом корпус устройства выполнен в форме полого цилиндра или из карбонблока, или из пластика и заполнен пористым гранулированным материалом по пп. 1-3 на 10-100 % от его внутреннего объема.6. A device for enriching drinking water with zinc, made in the form of a replaceable cartridge for use in gravity or pressure filters and representing a body through which water passes, with a system of hermetic fixation of the device to the filter body, while the body of the device is made in the form of a hollow cylinder or from a carbon block, or from plastic and filled with a porous granular material according to PP. 1-3 by 10-100% of its internal volume. 7. Устройство для обогащения питьевой воды цинком по п. 6, отличающееся тем, что объем заполнения внутреннего объема корпуса устройства для обогащения питьевой воды цинком пористым гранулированным материалом по пп. 1-3 определяется соотношением объема заполнения корпуса устройства пористым гранулированным материалом к объемной скорости прохождения воды через устройство как 1:(1-10).7. A device for enriching drinking water with zinc according to claim 6, characterized in that the volume of filling the internal volume of the body of the device for enriching drinking water with zinc porous granular material according to claims. 1-3 is determined by the ratio of the volume of filling the body of the device with porous granular material to the volumetric flow rate of water through the device as 1: (1-10). 8. Устройство для обогащения питьевой воды цинком по п. 6, отличающееся тем, что при объеме заполнения внутреннего объема корпуса устройства пористым гранулированным материалом для обогащения воды цинком менее 100 % от его внутреннего объема оставшееся пространство заполнено гранулированным активированным углем или другим гранулированным материалом, не выделяющим при контакте с водой катионы цинка.8. A device for enriching drinking water with zinc according to claim 6, characterized in that when the volume of filling the internal volume of the device body with porous granular material for enriching water with zinc is less than 100% of its internal volume, the remaining space is filled with granular activated carbon or other granular material, not emitting zinc cations upon contact with water.
RU2020133006A 2020-10-07 2020-10-07 Porous granular material for enriching drinking water with zinc, method for its production and device for enriching drinking water with zinc using this material RU2747922C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020133006A RU2747922C1 (en) 2020-10-07 2020-10-07 Porous granular material for enriching drinking water with zinc, method for its production and device for enriching drinking water with zinc using this material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020133006A RU2747922C1 (en) 2020-10-07 2020-10-07 Porous granular material for enriching drinking water with zinc, method for its production and device for enriching drinking water with zinc using this material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2747922C1 true RU2747922C1 (en) 2021-05-17

Family

ID=75919991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020133006A RU2747922C1 (en) 2020-10-07 2020-10-07 Porous granular material for enriching drinking water with zinc, method for its production and device for enriching drinking water with zinc using this material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2747922C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2131847C1 (en) * 1998-04-27 1999-06-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт пластических масс им.Г.С.Петрова" Material for adding physiologically essential inorganic elements to water
RU2703157C1 (en) * 2019-07-25 2019-10-15 Акционерное общество "БВТ БАРЬЕР РУС" (АО "БВТ БАРЬЕР РУС") Method of producing granulated material for purification and mineralization of drinking water and granulated material obtained using said method
RU2708855C1 (en) * 2019-07-25 2019-12-11 Акционерное общество "БВТ БАРЬЕР РУС" (АО "БВТ БАРЬЕР РУС") Filtering device of gravity filter for softening and purification of drinking water
EP3507247B1 (en) * 2016-08-30 2020-06-24 Bwt Ag Device and method for treating drinking water and method of loading an ion exchange material with zinc ions
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

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2131847C1 (en) * 1998-04-27 1999-06-20 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт пластических масс им.Г.С.Петрова" Material for adding physiologically essential inorganic elements to water
EP3507247B1 (en) * 2016-08-30 2020-06-24 Bwt Ag Device and method for treating drinking water and method of loading an ion exchange material with zinc ions
RU2703157C1 (en) * 2019-07-25 2019-10-15 Акционерное общество "БВТ БАРЬЕР РУС" (АО "БВТ БАРЬЕР РУС") Method of producing granulated material for purification and mineralization of drinking water and granulated material obtained using said method
RU2708855C1 (en) * 2019-07-25 2019-12-11 Акционерное общество "БВТ БАРЬЕР РУС" (АО "БВТ БАРЬЕР РУС") Filtering device of gravity filter for softening and purification of drinking water
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9033158B2 (en) Molded activated charcoal and water purifier involving same
US20170239600A1 (en) Granular filtration media mixture and uses in water purification
KR102039506B1 (en) Activated carbon for water purifier and activated carbon cartridge using same
RU2747922C1 (en) Porous granular material for enriching drinking water with zinc, method for its production and device for enriching drinking water with zinc using this material
Rathnayake et al. Essence of hydroxyapatite in defluoridation of drinking water: A review
CN111936229A (en) Adsorbents from iron-and aluminium-rich starting materials
RU2731706C1 (en) Porous block filter material for complex purification of drinking water and a method for production thereof
RU2703157C1 (en) Method of producing granulated material for purification and mineralization of drinking water and granulated material obtained using said method
WO2011101483A1 (en) Device and method for water treatment
RU2206397C1 (en) Water cleaning filter
Chansuvarn et al. Adsorption of cadmium (II) ion from aqueous solution onto a raw material of bamboo powder and its surface modification
RU2747923C1 (en) Gravity filter filtering device for softening and purifying drinking water
RU2715155C1 (en) Pressure filter mineralizing cartridge
EA022618B1 (en) An alumina block filter media
JP7177703B2 (en) Water purification device and water purification method using layered double hydroxide
RU2212378C1 (en) Apparatus for introducing additive into water
JP2010269225A (en) Anion adsorbent molding and water purifier using the same
JP3412455B2 (en) Activated alumina for arsenate ion adsorption and method for adsorbing arsenate ions from aqueous solution using the same
RU2637231C1 (en) Porous magnetic sorbent
Hajiahmadi et al. Surface and mass transfer kinetic and equilibrium modeling of Pb (II) ions adsorption on hydroxyapatite scaffold: Batch and fixed-bed column studies
KR101105118B1 (en) Gas porous polymer filter and methods of making it
JP2003190941A (en) Adsorbent for water cleaner, method for manufacturing the same and water cleaner using the adsorbent
JP2002512884A (en) Materials for introducing physiologically essential inorganic elements into drinking water
RU2813906C1 (en) Method of making carbon block material for purifying and disinfecting water and carbon block material made using this method
JPH06114371A (en) Packing agent for water purifier, water purifier, purification of drinking water and production of water rich in calcium