Способ изготовления фильтрующего элемента для глубокой очистки коллоидных систем от дисперсной фазы
Использование: изготовление фильтрующих элементов для глубокой очистки коллоидных систем от дисперсной фазы. Сущность изобретения: для изготовления фильтрующих элементов осуществляют на пористую подложку с размером пор 0,5-2,0 мкм намыв слоя коллоидных частиц гематитом, диспергированным до концентрации не более 1,0 г/л в водном растворе FeCl3 с концентрацией не более 1,0 г/л до достижения удельной плотности намыва 40-80 мкг гематита/см2 в пересчете на железо. 2 табл.
Изобретение относится к области фильтрации. Предлагаемое изобретение целесообразно использовать для глубокой очистки от коллоидных и грубодисперсных примесей, а также для определения концентрации дисперсной фазы в анализируемой среде.
В настоящее время известно много способов очистки дисперсных систем. Наиболее распространенными методами водоочистки являются ионообменная фильтрация и фильтрация через слой инертного фильтрующего материала - перлита, диатомита, магнетита и др. [1,2]. Для повышения эффективности очистки дисперсных систем фильтрующие материалы предварительно намывают на пористую подложку (намывные фильтры). Фильтрующий элемент намывных фильтров представляет собой перфорированную трубу, обвитую проволокой с зазором между витками проволоки 0,1 мм с намытым на нее слоем фильтрующего материала. Все эти способы обладают существенным недостатком - степень удаления дисперсной фазы не превышает 60 - 85%. Более эффективным способом очистки является способ фильтрации коллоидных систем через пористые мембраны [3]. Эффективность удаления дисперсной фазы по этому способу достигает 90%. Так как при фильтрации дисперсных систем через мембраны происходит не только чисто механическое задержание частиц на поверхности и в порах мембраны, но и их улавливание за счет электрокинетического взаимодействия с поверхностью мембраны, на эффективность очистки значительное влияние оказывают pH среды, фракционной и химический состав дисперсной фазы, расход через фильтр, размер пор мембраны и др. Проведенные нами исследования показали, что эффективность улавливания частиц продуктов коррозии отечественными пористыми мембранами с размером пор 0,12 - 4,0 мкм не превышает 80 - 40%, соответственно. Ближайшим аналогом является способ изготовления фильтрующих элементов для глубокой очистки дисперсных систем на динамических мембранах [4]. Динамические мембраны образуются при фильтрации раствора, содержащего примеси диспергированного вещества, через пористые подложки (размер пор 30
- 5 мкм) и обладают полупроницаемыми свойствами все время, пока в поступающем на них растворе имеются примеси дисперсного материала. В случае небольшого механического повреждения намытого слоя возможно самовосстановление мембраны за счет отложения на подложке нового слоя дисперсных частиц. Динамические мембраны обладают следующими недостатками: Обязательным условием эффективной работы динамической мембраны является постоянная подпитка намытого слоя свежими дисперсными частицами, что приводит к значительному увеличению гидравлического сопротивления мембраны во времени. Так, для очистки сточных вод применялась мембрана, образованная дисперсными добавками гидроокиси циркония с полиакриловой кислотой. При перепаде рабочего давления 70 кг/см2 удельный расход через фильтр (S = 4 м2) составлял всего 1 л/чсм2. Недостаточно высокая эффективность очистки (при обработке радиоактивных стоков достигнуто снижение активности на 88%). Агрегативная неустойчивость намывного слоя. Задачей, решаемой изобретением, является повышение эффективности очистки дисперсных систем от дисперсной фазы при значительном уменьшении гидравлического сопротивления фильтра. Сущность предлагаемого способа заключается в том, что на пористую подложку с размером пор 0,5 - 2,0 мкм (пористая мембрана, намывной перлитный фильтр и т. п. ) намывают слой диспергированного гематита с удельной плотностью 40 - 80 мкг/см2 (в пересчете на железо), содержащий дисперсную среду. Для намыва используют коллоидный раствор гематита с концентрацией не более 1 г/л в водном растворе FeCl3 с такой же концентрацией. При величине плотности намыва менее 40 мкг/см2 эффективность очистки не превышает 85 - 90%, а для фильтрующих элементов с плотностью намыва более 80 мкг/см2 - резко возрастает гидравлическое сопротивление. Минимальный размер пор подложки фильтрующего элемента (0,5 мкм) обусловлен значительным гидравлическим сопротивлением самой подложки, а при использовании подложки с размером пор больше 2,0 мкм эффективность очистки не превышает 85 - 90%, так как не удается получить достаточно качественный намывной слой гематита (плотный, хорошо сцепленный с поверхностью подложки). Кроме того, для подложек с размером пор более 2,0 мкм наблюдается проскок частиц гематита в фильтрат. Верхний предел концентрации гематита и электролита (FeCl3) в намывочном растворе определяется его агрегативной устойчивостью. Нижний предел концентрации гематита в намывочном растворе определяется только его растворимостью (растворимость не превышает 1
12-12 г/л при 25oC. Расход дисперсной системы через фильтрующий элемент (S = 2 см2) при перепаде рабочего давления 0,2 кг/см2 и в заданных интервалах параметров составляет 1 - 15 л/ч, что в 100 - 200 раз меньше, чем в способе - ближайшем аналоге. Основой изобретения послужило экспериментально обнаруженное нами явление практически полного задержания коллоидных частиц различной природы в намываемом слое мелкодисперсного гематита за счет взаимодействия этого слоя, представляющего собой периодическую коллоидную структуру, с фильтруемой дисперсной фазой. Основным условием для эффективной работы фильтрующего элемента является агрегативная устойчивость намываемого слоя при намыве и во время фильтрации, т.е. отсутствие самопроизвольного образования неравномерностей в слое. Новизна данного способа заключается в новом приеме: намыве на пористую подложку перед фильтрацией слоя диспергированного гематита. При этом во время фильтрации дополнительного намыва дисперсной фазы не производится. Новизна является существенной, так как из литературы неизвестны способы практически полной очистки коллоидных систем от дисперсной фазы путем фильтрации. Сущность предлагаемого способа поясняется следующими примерами: Пример 1. На пористые лавсановые мембраны (S = 2 см2, размер пор 0,12; 0,57; 1,1; 2,0; 2,5 мкм) намывали слой гематита с различной удельной плотностью намыва (20, 40, 60, 80, 100 мкг Fe/см2) и затем пропускали через эти мембраны коллоидный раствор гематита с концентрацией по железу 20 мг/л. В фильтрате определялось содержание железа ортофенонтралиновым методом. Рабочий перепад давления 0,2 кг/см2. Полученные результаты представлены в табл.1. Как видно из приведенной таблицы, поставленная цель достигается при использовании пористой подложки с размером пор 0,5 - 2,0 мкм и плотности намыва гематита 40 - 80 мкг Fe/см2, т.е. внутри оптимальных интервалов параметров. Пример 2. Через лавсановую мембрану (диаметр пор 2 мкм) и через такую же мембрану с намытым слоем гематита (60 мкг Fe/см2) пропускали пробу коллоидного раствора (H2O - CaCO3) с размером частиц CaCO3 меньше 1 мкм. В фильтрате определялось содержание Ca комплексометрическим титрованием с комплексоном III. Полученные результаты представлены в табл.2. Предел определения кальция комплексометрическим титрованием составляет 1 мг/л, что примерно соответствует пределу растворимости CaCO3. Таким образом, из представленной таблицы видно, что мембрана с размером пор 2 мкм, обработанная по предлагаемому способу, практически полностью задерживает коллоидные частицы CaCO3 меньше 1 мкм. Пример 3. На перфорированную трубу с зазором между витками проволоки 0,1 мм намывали слой перлита с удельной плотностью намыва 
0,01 г/см2, после чего на него намывали слой гематита с плотностью намыва 60 мкг Fe/см2. Через приготовленный таким образом фильтрующий элемент пропускали водопроводную воду и анализировали содержание ПК железа в исходной воде и фильтрате сульфосалициловым методом. При содержании ПК железа в исходной воде 1 мг/л их концентрация в фильтрате не превышала верхнего предела определения (20 мкг/л). Преимущества данного способа по сравнению с ближайшим аналогом: увеличение эффективности очистки практически до 100%; увеличение гидравлического сопротивления фильтрующего элемента; сохранение фильтрующих характеристик элемента с намытым слоем неограниченно длительное время, пока слой содержит дисперсную среду (при высыхании намытого слоя необходимо проведение повторного процесса намыва гематита).Формула изобретения
Способ изготовления фильтрующего элемента для глубокой очистки коллоидных систем от дисперсной фазы путем намыва на пористую подложку с размером пор 0,5 2,0 мкм гематитом, диспергированным до концентрации не более 1 г/л в водном растворе FeCl3 с концентрацией не более 1 г/л до достижения удельной плотности намыва 40 80 мкг гематита на 1 см2 в пересчете на железо.РИСУНКИ
Рисунок 1
Похожие патенты:
Способ деминерализации воды // 1766475
Ротор установки динамической фильтрации // 1722548
Изобретение относится к технике разделения суспензий в центробежном поле и 2 позволяет повысить герметичность крепления мембраны
Паста, пригодная для трафаретной печати, для получения пористой полимерной мембраны для биосенсора // 2225249
Изобретение относится к пасте, пригодной для трафаретной печати, для получения пористой полимерной мембраны, которая может быть использована в электрохимических сенсорах, особенно в биосенсорах, предпочтительно для интегральной подготовки проб цельной крови
Изобретение относится к химической промышленности, в частности к способам изготовления герметичных, динамических мембран криволинейной формы, например для гидроаккумуляторов, и может найти применение в авиадвигателестроении
Тонкие первапорационные мембраны // 2492918
Изобретение относится к технологии получения мембран, в частности первапорационных композитных мембран, и может быть использовано в устройствах для разделения смесей компонентов с помощью первапорации или нанофильтрации. Мембрана состоит из пористой подложки и нанесенного на нее покрытия из поли(1-триметилсилил-1-пропина), содержащего наполнитель в виде агрегатов. Максимальная толщина покрытия составляет 25 мкм. Способ получения мембраны включает нанесение раствора поли(1-триметилсилил-1-пропина), испарение раствора и термическую обработку для удаления остаточного количества растворителя. Мембраны имеют высокую селективность в сочетании с повышенной скоростью первапорационного потока. 5 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 5 пр.
Неорганические/полимерные гибридные каталитические материалы, содержащие металлические наночастицы // 2574066
Изобретение относится к каталитическим материалам, обладающим высокой активностью в различных химических реакциях, а также длительным сроком службы. Каталитические материалы состоят из особых гибридных сочетаний неорганических/полимерных соединений, содержащих наночастицы металлов, и могут легко использоваться повторно с пренебрежимо малым выщелачиванием катализаторов. Они применимы, в частности, для гидрогенизации замещенных α, β-ненасыщенных кислот или сложных эфиров. Каталитический материал состоит из оксидов металлов и органических полимеров с гидроксильными группами, в котором: 1) оксиды металлов химически связаны с органическими полимерами посредством их гидроксильных групп, 2) металлические частицы с каталитической активностью в химических реакциях иммобилизованы с гибридным соединением, и 3) металлические частицы с каталитической активностью находятся не только на поверхности, но также внутри гибридного соединения. Изобретение также относится к способам получения каталитического материала. Согласно одному способу: 1) синтезируют гибридное соединение путем нейтрализации силиката кислотой в растворе, содержащем органические полимеры с гидроксильными группами, а затем удаляют растворитель, 2) погружают синтезированное гибридное соединение в раствор или наносят на него раствор солей металлов частиц с каталитической активностью, а затем восстанавливают для превращения абсорбированных солей в частицы металла. Согласно другому способу: 1) синтезируют гибридное соединение путем нейтрализации солей частиц металлов с каталитической активностью и по меньшей мере одной соли, выбранной из соли циркония и соли оксициркония, щелочью в растворе, содержащем органические полимеры с гидроксильными группами, а затем удаляют растворитель, или приводят в контакт с щелочным раствором твердую смесь органических полимеров с гидроксильными группами, соли частиц металлов с каталитической активностью и по меньшей мере одну соль, выбранную из соли циркония и соли оксициркония; и 2) восстанавливают синтезированное гибридное соединение для превращения соли металла частиц с каталитической активностью в частицы металла. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил., 5 табл., 8 пр.
Изобретение касается микропористых материалов, которые могут применяться в мембранах для фильтрования и адсорбции, и к их применению в способах очистки текучих потоков. Мембрана для ультрафильтрования содержит микропористый материал, содержащий: (а) полиолефиновую матрицу, присутствующую в количестве по меньшей мере 2 мас.%; (b) тонкоизмельченный, твердый, по существу нерастворимый в воде наполнитель из осажденного диоксида кремния, распределенный по всему объему указанной матрицы, где указанный наполнитель составляет от около 10% до около 90% веса субстрата указанного микропористого материала; и (с) по меньшей мере 20 об.% сети соединяющихся пор, проходящих через весь объем микропористого материала. Способ отделения суспендированных или растворенных материалов из потока текучей среды, такого как поток жидкости или поток газа, включает пропускание потока текучей среды через описанную выше мембрану для ультрафильтрования. Изобретение позволяет получить мембрану для удаления примесей из потоков жидкостей и газов по механизму химической или физической десорбции, обладающую высокой прочностью. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 9 табл.
Изобретение касается мембран для микрофильтрования. Мембрана для микрофильтрования содержит микропористый материал, где указанный микропористый материал содержит: (a) полиолефиновую матрицу, присутствующую в количестве по меньшей мере 2 мас.%; (b) тонкоизмельченный, твердый, по существу нерастворимый в воде силикагелевый наполнитель, распределенный по всему объему указанной матрицы, где указанный наполнитель составляет от около 10 до около 90 процентов веса субстрата указанного микропористого материала, и массовое отношение между наполнителем и полиолефином больше 4:1, и (c) по меньшей мере 35 об.% сети соединяющихся пор, проходящих через весь объем микропористого материала. Изобретение касается также способов выделения суспендированных или растворенных материалов из потока текучей среды, такого как поток жидкости или поток газа, включающих пропускание текучего потока через описанную выше мембрану для микрофильтрования. Технический результат - повышение степени удаления загрязняющих примесей и увеличение скорости прохождения потока через мембрану. 2 н. и 19 з.п. ф-лы, 12 табл.
Способ получения осажденной мембраны // 2613990
Изобретение относится к области фильтрации и может быть использовано для разделения и очистки коллоидных систем и растворов методом микро-, ультра- и нанофильтрации. Способ получения осажденной мембраны путем пропускания суспензии через пористую подложку с образованием селективного слоя, при этом в качестве суспензии используют бентонит, диспергированный в водном растворе диаллилдиметиламмония хлорида, в соотношении по сухому веществу (0,5-1,0)-1,5⋅10-6, при этом образование селективного слоя на пористой подложке с размером пор от 0,1 мкм до 5,0 мкм осуществляют в режиме рециркуляции при давлении 0,2-0,3 МПа до осветления суспензии с последующим уплотнением селективного слоя путем повышения давления до 0,3-0,4 МПа в течение 10-20 минут. Технический результат - повышение эффективности очистки.
Изобретение касается способов разделения потока текучей эмульсии на углеводородный поток и водный поток. Способ разделения потока текучей эмульсии, имеющей непрерывную водную фазу, на углеводородный поток и водный поток, в котором пропускают поток текучей эмульсии через микропористую мембрану с получением потока углеводородного продукта и потока водного продукта, мембрана содержит по существу гидрофобную, полимерную матрицу и по существу гидрофильный, тонкоизмельченный мелкозернистый, по существу нерастворимый в воде наполнитель, распределенный по матрице. Полимерная матрица имеет средний размер пор меньше чем 1,0 микрон, и чистоты потоков продуктов не зависят от скорости течения потока водного продукта и размера пор мембраны. Технический результат – повышение эффективности отделения нефти от воды в реальном времени. 3 н. 17 з.п. ф-лы, 9 табл.
Изобретение касается способов разделения потока текучей эмульсии на углеводородный поток и водный поток. Способ разделения потока текучей эмульсии, имеющей непрерывную водную фазу, на углеводородный поток и водный поток, в котором пропускают поток текучей эмульсии через микропористую мембрану с получением потока углеводородного продукта и потока водного продукта, мембрана содержит по существу гидрофобную, полимерную матрицу и по существу гидрофильный, тонкоизмельченный мелкозернистый, по существу нерастворимый в воде наполнитель, распределенный по матрице. Полимерная матрица имеет средний размер пор меньше чем 1,0 микрон, и чистоты потоков продуктов не зависят от скорости течения потока водного продукта и размера пор мембраны. Технический результат – повышение эффективности отделения нефти от воды в реальном времени. 3 н. 17 з.п. ф-лы, 9 табл.
