RU32483U1 - Фильтр для очистки воды - Google Patents

Description

Фильтр для очистки воды.

Полезная модель относится к приспособлениям для дополнительной очистки от неорганических примесей воды, посггупающей из централизованного источника водоснабжения, для снижения содержания неорганических примесей в полевых и экстремальных условиях, в промышленных процессах очистки воды.

В некоторых регионах РФ, особенно, гфомышленно развитых, сырьевых (руды, нефть, уголь) и т.п. водопроводная вода, несмотря на проводимые и постоянно совершенствуемые очистные мероприятия, содержит большое количество тяжелых металлов и их соединений, радионуклидов, солей жесткости. Такая вода перед употреблением требует дополнительной очистки.

Это требование обусловливается и жесткими требованиями к используемой воде, существующими в пищевой промышленности, в различных областях техники, натфимер, микроэлектронике, фармацевтике, медицине, основанных на технологичных гфоцессах.

В настоящее время для доочистки питьевой воды Ш1фоко применяются ионообменные углфодные и йодсодержащие волокнистые материалы, являющиеся перспективным видом ионитов с высокоразвитой поверхностью и лучшими сорбционными характеристиками по сравнению с зернистыми ионитами.

Известны различные устройства, как присоединяемые к водопроводным кранам, так и в виде автономных емкостей с фильтровальными узлами. Для удаления из воды примесей различных видов они содержат в определенных комбинациях различные фильтрующие материалы.

Известно устройство для очистки воды, содержащее цилиндрический корпус с днищем и крышкой, патрубками, горизонтальными перфорированными перегородками, между которыми расположены зернистый поглотитель и волокнистый ионообменоный материал (патеигРФКо 2027677, C02F 1/28,1/42, опубл. 27.01.95., бюл. №3).

lIllllllllllHl 031164

МГЖ7С02Р1/28, Ш2

Воду пропускают через 5 слоев различных сорбентов, увеличивая путь ее движения за счет конструктивных изменений. Одним из используемых в устройстве в виде слоев волокнистых катионитов является волокно ВИОН КН-1.

Известен бытовой филыр для очистки воды, содержащий цилиндрический корпус, патрубки, расположенные в корпусе, фильтруюпщй элемент дам очистки от механических и химических загрязнений, включающий наружный слой из нетканых полимерных волокон, связанных между собой аутогезионной склейкой, и промежуточный слой для сорбционной очистки в виде механически соединенных между собой полимерных волокон, образующих межволоконные пустоты, в которых размещен ионообменный наполнитель из природного цеолита, алюмосиликата, активированного угля или синтетической ионообменной смолы, элемент для стерилизации воды (патент РФ № 2040303, ВОЮ 24/08, C02F 1/28).

Известен фильтровальный патрон для очистки и обеззараживания воды, состоящий из корцуса с фланцем для установки патрона в воронке емкости фильтровального устройства. Внутри корпуса между перфорированными перегородками по ходу воды размещены слои углеродного сорбирующего, бактерицидного (йодсодержащая ионообменная смола) и волоконного катионообменного материалов (обменной емкостью не менее 4,5ммоль/г), всего семь слоев (патент РФ № 2048856, МПК 6 ВОЮ 24/10, C02F 1/18, опубл.27.11.95., бюл. №33).

В известных устройствах очищаемая вода проходит через устройство под действием гравитации, специально создаваемого давления или вакуума, то есть, эти устройства предназначены для динамической очистки воды.

Конструкции всех указанных устройств сложны, они недостаточно эффективно очищают воду от неорганических загрязнений, особенно таких, как соли жесткости, тяжелые металлы, радионуклиды. Некоторые из них даже в малых дозах проявляют мутагенные свойства.

в подавляющем большинстве эти фильтры или не подлежат регенерации, кии регенерация их очень сложна и, вследствие этого, нерациональна.

Задачей полезной модели является создание конструктивно простого фильтра дня статической очистки воды от неорганических примесей, способного эффективно очищать воду в течение короткого времени (30-60 сек), а также способного к неодаократной регенерации с использованием несложных приемов.

Поставленная задача решается разработкой фильтра для очистки воды, содержащего корпус с заключенным в него волокнистым сорбционным материалом. Для статической очистки воды корпус вьшолнен из водопроницаемого материала, а в качестве волокнистого сорбента использовано хемосорбционное карбоксилсодержащее волокно ВИОН КН-1 с величиной статической обменной емкости 4,5-6,5мг экв/г, сформованное в нетканое полотно, весом , где Gp- расчетное количество волокна, г, ,33 экспериментально подобранный коэффициент. Для удобства использования фильтр может быть снабжен нитью, прикрепленной к корпусу, с держателем на противоположном конце.

Карбоксилсодержащее волокно ВИОН КН-1 представляет собой волокно нитрон, обработанное водным раствором, содержащим 8-15%(масс.) гидфазина и 1,0-2,0% (масс.) гидроксида натрия (Зверев М.П. Хемосорбционные волокна.- М.: Химия. 1981.192с.; пат. РФ № 2102544, 1998). Оно не растворяется ни в одном известном растворителе даже при нагревании и способно к много1фатной регенерации, которую осуществляют раствором щелочи или кислоти.

В таблицах 1, 2, 3 приведены результаты очистки воды с различным содержанием примесей заявляемым фильтром.

На фиг.1 представлен фильтровальный пакет 1, содержащий волокно 2, погруженный в стакан 3 с очищаемой водой j . Для удобства использования пакет снабжен нитью 4 с держателем 5.

Для проведения испытаний фильтр погружают в очищаемую воду известного химического состава, выдерживают определенное время.. Вес волокна в фильтре определяют, умножая расчетное количество волокна с известной СОЕ на экспериментально подобранный коэффициент 33,33, Через 30 секунд фильтр извлекают и определяют количество оставшихся загрязнений.

Пример 1. Берут пробу воды с защгедельным содержанием солей жесткости 20 мг/л при норме 7мг/л, а содержание остальных солей - марганец, мкГ/л -45 (45-10 мг/л), стронций, мг/л - 1,0, кадмий, мг/л - 0,02, свинец, мкГ/л - 1,0 (1,0-10 мг/л). Огфеделяют расчетное количество волокна при его статической обменной емкости (СОЕ) 4,5мг-экв/г, то есть, 1г волокна сорб1фует 4,5мг-экв растворенного в воде вещества. Нагфимер, Са++, молекулярный вес которого 40,8, а 1мг-экв 40,8 : 2 20,4, т.е. один грамм волокна сорбкфует Са-Н- в количестве 20,4x4,5 91,8 мг или 0,0612г. В 250 мл жесткой воды солей кальция содержится - 5 мг и если 1 г сорбирует 91,8 мг, то для 5 мг солей потребуется расчетное количество волокна 0,054г. Для очистки воды до требуемых норм в течение 30 секунд необходимо взять волокна 0,054хЗЗ,,799г или 1,8г волокна. Расчет 1ФОИЗВОДИТСЯ по содержанию Са-Н-, так как в воде он, в сравнении с ;фуп1ми элементами, находится в больщом количестве. То есть, если емкость волокна обеспечивает сорбцию Са-Н-, то запас сорбционной способности волокна обеспечит поглощение остальных элементов с малой концентрацией. Время контакта - 30 секунд. Навесюу волокна 1,8 г помещают в емкость с 250 мл воды с солевыми загрязнениями на 30 секунд. После удаления волокна содержание солей жесткости уменьщилось до норматива и ниже, присутствовавщие ранее в воде другие соли не обнаружены.

Пример 2. Берут гфобу воды с за1федельным содержанием солей жесткости 20 мг/л при норме 7мг/л, а содержание остальных солей - марганец, мкГ/л -45 (45-10 мг/л), стронций, мг/л - 1,0, кадмий, мг/л - 0,02, свинец, мкГ/л - 1,0 (1,0-10 мг/л),, стронций-90, ки/л - 2,4-10. Рассчитывают необходимое количество волокна при его статической обменной емкости (СОЕ) 6,5 мг-экв/г, то есть, 1г волокна сорб1фует 6,5 мг-экв растворенного в воде вещества. Например, Са-Н-, молекулярный вес которого 40,8, а I мг-экв 40,8 : 2 20,4, т.е. один грамм волокна сорбирует Са++ 20,4x6,5 132,6 мг или ОД326г. В 250 мл жесткой воды солей кальция содержится - 5мг и если 1г волокна сорбирует 132,6 мг, то для 5мг солей потребуется волокна 0,036г. Для очистки воды до требуемых норм в течение 30 секунд необходимо взять волокна 0,036 хЗЗ,,199 г или 1,2 г волокна. Берут навеску волокна - 1,2 г, помещают в емкость 250мл на 30 секунд. После удаления волокна содержание солей жесткости уменьщилось до норматива и ниже, присутствовавщие ранее в воде другие соли не обнаружены.

Таким же образом с использованием заявляемого фильтра проводят очистку от вредных примесей любого обьема воды.

Определение примесей (солей) в воде проводили атомно-абсорбционной спектрометрией, пламенной фотометрией, объемным титрованием (приборы Aanalyst-300, AAS-1N), ГОСТ 4151-72.

Предлагаемый фильтр для статической очистки воды простой и эффективный и позволяет быстро очищать ъоду от неорганических загрязнений, включая соли жесткости, тяжелые металлы, радионуклиды, о чем свидетельствуют экспериментальные данные, тфиведенные в таблицах.

Таблица 1. Расчетные и экспериментальные условия процесса ионообмева ВИОН КН-1 на примере очистки питьевой воды от солей жесткости и их аналогов.

§ I

(U

Claims (2)

1. Фильтр для очистки воды, содержащий корпус с заключенным в него волокнистым сорбционным материалом, отличающийся тем, что для статической очистки воды корпус выполнен из водопроницаемого материала, а в качестве волокнистого сорбента использовано хемосорбционное карбоксилсодержащее волокно ВИОН КН-1 с величиной статической обменной емкости 4,5-6,5, сформованное в нетканое полотно, весом G_э=К_эG_р, где G_p - расчетное количество волокна, г, К_э=33,33 - экспериментально подобранный коэффициент.

2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что для удобства использования снабжен нитью, прикрепленной к корпусу, с держателем на противоположном конце.