Устройство, способ и засыпка для получения питьевой воды

 

Изобретение относится к области водоподготовки, в частности, к получению питьевой воды. Для получения питьевой воды пропускают исходную воду через устройство, имеющее отверстия на входе и выходе и содержащее засыпку следующего состава, мас. % : активированный уголь 9 - 23; карбоксильный катионит в Na⁺ -форме 48 - 58, сильнокислотный сульфокатионит в H⁺ -форме 14 - 18; сильноосновный анионит в HCO^-₃ -форме 8 - 12; сильнокислотный сульфокатионит в Ag⁺ -форме 0,2 - 0,6. Это позволяет увеличить ресурс очищаемой воды в 1,2 раза, сорбционную емкость по ионам железа - в 2 раза, поглощать комплексы тяжелых металлов. Очищенная вода имеет меньшую жесткость, в ней в 1000 раз меньше органических примесей, отсутствуют запах хлора и привкус железа. 3 с. п. ф-лы, 2 ил. , 2 табл.

Изобретение относится к области водоподготовки, в частности получения питьевой воды с высокими органолептическими показателями, и может быть использовано для получения питьевой воды из водопровода и пресноводных источников.

Известен способ и устройство для очистки природной воды [1] . В устройстве комплексная очистка питьевой воды осуществляется путем ее фильтрации через микрофильтры диаметром 20 мкм и 6 мкм, емкость с активированным углем и емкость со смесью ионообменных смол (70% карбоксильного катионита в Na⁺ - форме. 27% анионита в Cl^- - форме и 3% катионита в Ag⁺ - форме).

Воду в устройстве очищают от органических примесей, умягчают и обеззараживают в достаточной степени, однако известное техническое решение не лишено ряда недостатков. Значительное количество катионита в Ag⁺-форме способствует выделению в фильтрат ионов серебра в концентрациях, которые могут превысить предельно допустимые значения. Отделение активированного угля от бактерицидного компонента (катионита в Ag⁺-форме) не препятствует росту бактерий в нем и, как результата, может снижать ресурс очищаемой воды. Высокое содержание карбоксильного катионита в Na⁺-форме и анионита в Cl^--форме обеспечивает поступление в фильтрат значительного количества ионов натрия и хлора, что приводит к ухудшению вкусовых качеств воды.

Анализ современного уровня техники показывает, что наиболее близким к предлагаемому является устройство, способ и засыпка для получения питьевой воды. Устройство включает в себя корпус с отверстиями для входа и выхода воды, засыпку, состоящую из смеси активированного посеребренного угля в количестве 10 мас. % и карбоксильного катионита в Н⁺-форме в количестве 90 мас. % [2] . Устройство обеспечивает получение очищенной, лишенной запаха хлора и органических примесей воды в количестве 60-100 дм³ в зависимости от жесткости исходной воды. Способ получения питьевой воды заключается в пропускании природной или водопроводной воды через устройство с отверстиями для входа и выхода воды, содержащее засыпку, состоящую из смеси активированного посеребренного угля в количестве 10 мас. % и карбоксильного катионита в Н⁺-форме в количестве 90 мас. % .

Основным недостатком известного устройства и реализуемого в нем способа, а также засыпки для получения питьевой воды является низкое значение рН фильтрата, особенно первых двадцати дм³ от начала фильтрации (рН 5,6-6,0). Вода с таким значением рН не является "питьевой" по принятому ГОСТ 2874-82 на питьевую воду. Также к недостаткам устройства, способа и засыпки можно отнести малую сорбционную емкость по ионам железа (снижение концентрации ионов железа в 2 раза по сравнению с неочищенной водой наблюдается на первых 40 дм³ фильтрата) и отсутствие сорбента для удаления анионных комплексов, в состав которых могут входить тяжелые металлы.

В связи с этим возникла техническая задача - разработка способа, а также устройства и засыпки для получения питьевой воды, удовлетворяющей требованиям ГОСТ 2874-82 без снижения ресурса очищаемой воды и увлечения объема засыпки, а также при улучшении органолептических свойств фильтрата.

Сущность изобретения состоит в том, что в известном устройстве для получения питьевой воды, включающем корпус с отверстиями для входа и выхода воды, засыпку, состоящую из смеси активированного угля и карбоксильного катионита. Засыпка дополнительно содержит сильнокислотный сульфокатионит в Н⁺-форме, сильнокислотный сульфокатионит в Ag⁺-форме, сильноосновной анионит в НСО₃^--форме, а карбоксильный катионит выполнен в Na⁺-форме, при следующем соотношении компонентов, мас. % : Активированный уголь 9-23 Карбоксильный катионит в Na⁺-форме 48-58 Сильнокислотный сульфокатионит в Н⁺-форме 14-18 Сильноосновный анионит в НСО₃^--форме 8-12 Сильнокислотный сульфокатионит в Ag⁺-форме 0,2-0,6 В качестве корпуса с отверстиями для входа и выхода воды используют корпус, выполненный из пластмассы или металла, причем отверстия расположены в области входа и выхода воды. Количество отверстий должно быть достаточно для обеспечения фильтрации воды со скоростью не менее одного объема воды через объем засыпки в минуту и не более трех объемов воды на объем засыпки в минуту.

Способ получения питьевой воды, включающий пропускание исходной воды через засыпку, отличается от известного засыпкой. Засыпка помимо активированного угля дополнительно содержит сильнокислотный сульфокатионит в Н⁺-форме, сильнокислотный сульфокатионит в Ag⁺-форме, сильноосновный анионит в НСО₃^--форме, а карбоксильный катионит выполнен в Na⁺-форме. Соотношение компонентов в засыпке, мас. % : Активированный уголь 9-23 Карбоксильный катионит в Na⁺-форме 48-58 Сильнокислотный
сульфокатионит в Н⁺-форме 14-18
Сильноосновный анионит в НСО₃^- -форме 8-12
Сильнокислотный
сульфокатионит в Ag⁺-форме 0,2-0,6
В качестве активированного угля используют несеребренный активированный уголь марок, близких по свойствам БАУ-А, БАУ-Б, ДАУ-ВО, выпускаемых по ГОСТ 6217-74, разрешенных для использования в процессах водоподготовки.

В качестве карбоксильного катионита в Na⁺-форме используют акриловый карбоксильный катионит, близкий по свойствам КБ-2, выпускаемому по ГОСТ-20298-74 с изменениями 1, 2, 3, 4.

В качестве сильнокислотного сульфокатионита в Н⁺-форме используют гелевый или макропористый сильнокислотный сульфокатионит на основе стирола с дивинилбензолом, близкий по свойствам КУ-2-8 чс или КУ-23, выпускаемым по ГОСТ 20298-74 с изменениями 1, 2, 3 , 4.

В качестве сильноосновного анионита в НСО₃^--форме используют гелевый или макропористый сильноосновный четвертичноаммониевый анионит на основе стирола с дивинилбензолом, близкий по свойствам АВ-17-8 чс или АВ-17-10Пч, выпускаемым по ГОСТ 20301-74 с изменениями 1, 2, 3,4 , который переводят из ОН^--формы в НСО₃^--форму в динамических условиях раствором бикарбоната натрия концентрации 1% известным способом.

В качестве сильнокислотного сульфокатионита в Ag⁺-форме используют макропористый сильнокислотный сульфокатионит на основе стирола с дивинилбензолом в Ag⁺-форме, близкий по свойствам КУ-23СМ, выпускаемому по ТУ 6-06-10-88 с изменением 1.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На фиг. 1-2 представлена одна из возможных конструкций устройства для получения питьевой воды.

Устройство включает в себя корпус 1 с отверстиями для ввода 2 и вывода воды 3 и засыпку 4.

Устройство работает следующим образом.

Устройство на 15 мин помещают в емкость с непроточной водой. Затем в отверстия 2 корпуса 1 подводят очищаемую воду. Вода проходит через засыпку 4 и в области выводных отверстий 3 собирают фильтрат.

П р и м е р 1. В устройство для получения питьевой воды подают очищаемую водопроводную воду. Пропускают ее через засыпку, представляющую смесь 19,6 мас. % активированного угля марки ДАУ-ВО, 53 мас. % карбоксильного катионита КБ-2 в Na⁺-форме, 17 мас. % сильнокислотного сульфокатионита КУ-234 в Н⁺-форме, 10 мас. % сильноосновного анионита АВ-17-8 чс в НСО₃^--форме и 0,4 мас. % сильнокислотного сульфокатионита КУ-234 в Ag⁺-форме. Прошедшую через засыпку воду собирают и анализируют. Параметры засыпки представлены в табл. 1, результаты анализов - в табл. 2.

П р и м е р 2 - 4. Способ получения аналогичен примеру 1. Параметры засыпки представлены в табл. 1, результаты анализов - в табл. 2.

П р и м е р 5 (по прототипу). В устройство для получения питьевой воды подают очищаемую водопроводную воду. Пропускают ее через засыпку, представляющую смесь 10 мас. % активированного посеребренного угля и 90 мас. % карбоксильного катионита в Н⁺-форме (фирменный водоочистительный патрон "ВRIТA"). Прошедшую через засыпку воду собирают и анализируют. Параметры засыпки представлены в табл. 1, результаты анализов - в табл. 2.

Количество активированного угля (9-23 мас. % ) обусловлено тем, что меньшее количество не позволяет в достаточной степени сорбировать органические примеси и запах хлора, а большее количество снижает ресурс очищенной воды по солям жесткости.

Количество карбоксильного катионита (48-58 мас. % ) обусловлено тем, что меньшее количество снижает ресурс очищенной воды по солям жесткости, а большее количество не позволяет скорректировать рН очищенной воды до кондиции питьевой в соответствии с ГОСТ 2874-82.

Количество сильнокислотного сульфокатионита в Н⁺-форме обусловлено тем, что при меньшем или большем количестве ионита не достигается коррекция качества очищаемой воды по показателю рН.

Количество высокоосновного анионита в НСО₃^--форме обусловлено тем, что меньшее количество не позволяет в достаточной степени снижать концентрацию анионов тяжелых металлов, а большее количество не позволяет скорректировать рН очищаемой воды до кондиции питьевой в соответствии с ГОСТ 2874-82.

Количество сильнокислотного катионита в Ag⁺-форме обусловлено тем, что при меньшем количестве не достигается концентрация серебра, достаточная для обеззараживания воды и стерилизации засыпки, а введение большего количества экономически нецелесообразно, кроме этого, концентрация ионов серебра в очищенной воде может превысить допустимые нормы.

Как видно из представленных примеров и табл. 1 и 2, использование предложенных устройства, способа и засыпки позволяет фактически увеличить ресурс очищаемой воды в 1,2 раза (в связи со стабилизацией рН), увеличить сорбционную емкость по ионам железа в 2 раза, а также поглощать анионные комплексы тяжелых металлов, что было практически невозможно при использовании известного технического решения. Объем засыпки в устройство и ее масса оставались такие же, как в известном техническом решении.

Очищенная вода предложенным способом в устройстве с предложенной засыпкой имеет меньшую жесткость на начальном этапе ресурса, чем исходная. В ней отсутствует запах хлора и привкус железа. На всем протяжении работы устройства вода в достаточной степени подвергается обеззараживанию. Кислотность (рН) очищенной воды соответствует требованиям ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая. Гигиенические требования и контроль за качеством" по этому показателю. (56) 1. Заявка Франции N 2617155, кл. С 02 F 9/00, 1988.

2. Брита. Водофильтрационная система, Фирма BRITA, ФРГ, Инструкция по эксплуатации (Выставка "Химия", Москва, 1989 г. )

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО, СПОСОБ И ЗАСЫПКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ
1. Устpойство для получения питьевой воды, включающее коpпус с отвеpстиями для входа и выхода воды, засыпку, состоящую из смеси активиpованного угля и каpбоксильного катионита, отличающееся тем, что засыпка дополнительно содеpжит сильнокислотный сульфокатионит в Н⁺-фоpме, сильнокислотный сульфокатионит в Ag⁺-фоpме, сильноосновный анионит в HCO₃^- -фоpме, а каpбоксильный катионит выполнен в Na⁺-фоpме пpи следующем соотношении компонентов, мас. % :
Активированный уголь 9 - 23
Карбоксильный катионит в Na⁺-форме 48 - 58
Сильнокислотный сульфокатионит в Н⁺-форме 14 - 18
Сильноосновный анионит в HCO₃^- -форме 8 - 12
Сильнокислотный сульфокатионит в Ag⁺-форме 0,2 - 0,6
2. Способ получения питьевой воды, включающий пpопускание исходной воды чеpез засыпку, состоящую из смеси активиpованного угля и каpбоксильного катионита, отличающийся тем, что засыпка дополнительно содеpжит сильнокислотный сульфокатионит в Н⁺-фоpме, сильнокислотный сульфокатионит в Ag⁺-фоpме, сильноосновный анионит в HCO₃^- -фоpме, а каpбоксильный катионит выполнен в Na⁺-фоpме пpи следующем соотношении компонентов, мас. % :
Активированный уголь 9 - 23
Карбоксильный катионит в Na⁺-форме 48 - 58
Сильнокислотный сульфокатионит в Н⁺-форме 14 - 18
Сильноосновной анионит в HCO₃^- -форме 8 - 12
Сильнокислотный сульфокатионит в Ag⁺-форме 0,2 - 0,6
3. Засыпка для получения питьевой воды, состоящая из смеси активиpованного угля и каpбоксильного катионита, отличающаяся тем, что она дополнительно содеpжит сильнокислотный сульфокатионит Н⁺-фоpме, сильнокислотный сульфокатионит в Ag⁺-фоpме, сильноосновный анионит в HCO₃^- -фоpме, а каpбоксильный катионит выполнен в Na⁺-фоpме пpи следующем соотношении компонентов, мас. % :
Активированный уголь 9 - 23
Карбоксильный катионит в Na⁺-форме 48 - 58
Сильнокислотный сульфокатионит в Н⁺-форме 14 - 18
Сильноосновной анионит в HCO₃^- -форме 8 - 12
Сильнокислотный сульфокатионит в Ag⁺-форме 0,2 - 0,6

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4