Способ очистки воды

 

Изобретение относится к очистке воды от примесей. Очищаемую воду подают на фильтрующий элемент фильтра, выполненного из пористого спеченного титана, поверхность которого со стороны подачи очищаемой воды покрыта слоем диоксида титана и слоем аморфизованного гидроксида железа. Процесс очистки проводят при подаче разности потенциалов постоянного электрического тока величиной не более 10 В на фильтрующий элемент или на фильтрующий элемент и корпус фильтра, в котором находится фильтрующий элемент, а регенерацию фильтрующего элемента проводят путем смены полярности электрического заряда и его величины. Изобретение позволяет повысить эффективность процесса очистки и снизить содержание примесей.

Изобретение относится к области очистки воды, а именно к способам очистки воды от любых примесей, и может быть использовано в различных областях народного хозяйства для очистки природных вод, водопроводной воды, вод из скважин в промышленном и бытовом водоснабжении.

Известен способ электрохимической очистки питьевой воды, заключающийся в том, что питьевую, преимущественно водопроводную воду, обрабатывают пакетом параллельных растворимых электродов в непроточном режиме, после отключения электродов воду перемешивают токопроводящим предметом, с последующим фильтрованием хлопьев коагулянта /Патент РФ N 2043308 C1, C 02 F 1/463, 1995/.

Известный способ позволяет улучшить показатели питьевой воды в бытовых условиях, однако невысокая производительность способа ограничивает его использование для нужд водоснабжения.

Наиболее близким к заявляемому является способ очистки воды, включающий подачу воды через пористый, спеченный из порошка титана фильтрующий элемент с размером пор 5-40 мкм, при этом фильтрующий элемент выполнен в виде трубы или пластины с толщиной стенок 0,9-10,0 мм /Патент РФ N 2006471 C1, C 02 F 1/04, B 01 D 39/00, 1994/.

Известный способ эффективен для очистки воды от железа при его содержании до 3 мг/л. При более высоком содержании железа в очищаемой воде происходит закупорка пор фильтрующего элемента гидроксидом железа, что снижает эффективность способа и требует обязательной дополнительной стадии регенерации фильтрующего элемента.

Задачей способа является повышение степени очистки воды с повышенным содержанием примесей железа, тяжелых металлов и эффективности процесса.

Поставленная задача достигается тем, что способ очистки воды от примесей включает подачу очищаемой воды на фильтрующий элемент фильтра любой конструкции, при этом фильтрующий элемент выполнен из пористого спеченного титана, со стороны подачи очищаемой воды покрытый слоем диоксида титана структурно связанный с материалом фильтрующего элемента и слоем аморфизованного гидроксида железа, очистку воды проводят при подаче разности потенциала постоянного электрического тока не более 10 В на фильтрующий элемент или на фильтрующий элемент и корпус, и регенерацию фильтрующего элемента путем смены полярности потенциала электрического тока и его величины.

Фильтрующий элемент из пористого титана используют любой конструкции, преимущественно в виде цилиндрической или оребренной трубы или стакана, или пластины, с толщиной слоя пористого титана до 10 мм и размером пор 5-300 мкм, выпускаемых отечественной промышленностью. На поверхность такого фильтрующего элемента наносят слой из диоксида титана любым из известных методов, например анодным окислением. Толщина слоя диоксида титана, структурно связанного с поверхностью титана, не превышает 1 мкм для материала с порами до 10 мкм и 3-10 мкм для материала с порами свыше 20 мкм. Затем на фильтрующий элемент поверх слоя из диоксида титана наносят слой аморфизованного гидроксида железа либо окунанием в суспензию гидроксида железа с последующей сушкой, либо в процессе очистки, подавая потенциал постоянного электрического тока на фильтрующий элемент. Толщина слоя гидроксида железа определяется содержанием примесей и их природой в очищаемой воде и может достигать 10 мм.

Процесс очистки воды осуществляют в фильтрах любого типа, например, СТОВ-1, содержащего цилиндрический металлический корпус и коаксиально расположенный цилиндрический фильтрующий элемент из пористого титана, либо в фильтрах типа "воронка" в виде цилиндрического стакана, в котором дно - фильтрующий элемент в виде пористой пластины.

Пример 1. Воду, содержащую 10 мг/л железа, 5 мг/л цинка, 1 мг/л свинца, подают на фильтрующее устройство, содержащее цилиндрический фильтрующий элемент, выполненный из пористого титана, со стороны подачи очищаемой воды поверхность которого покрыта слоем диоксида титана толщиной 3 мкм, при размере пор титана 15-30 мкм, и слоем аморфизованного гидроксида железа. Поток воды поступает со скоростью 20 л/час при нисходящем направлении фильтрации. На фильтрующий элемент в процессе очистки подают разность потенциала постоянного электрического тока величиной 3 В. В процессе очищено 200 л воды. Содержание железа после очистки составляет 0,2 мг/л, цинка - 0,05 мг/л, свинца - 0,025 мг/л. Подача электрического заряда на внешний слой фильтрующего элемента из аморфизованного гидроксида железа предотвращает снижение эффективности задержки примесей на нем вследствие его перекристаллизации. Электрический заряд, подаваемый на внутренний слой фильтрующего элемента из пористого титана, выполняет функции "запирающего", т.е. предотвращает попадание в фильтрат катионных и коллоидных форм железа и тяжелых металлов.

Регенерацию фильтрующего элемента проводят в потоке сбросовой воды путем смены полярности подаваемой разности потенциалов постоянного электрического тока величиной 9 В.

Пример 2. Способ осуществляют в условиях, аналогичных примеру 1, только используют фильтрующее устройство СТОВ-1, содержащее фильтрующий элемент из пористого титана с размером пор 6-10 мкм, при восходящем направлении фильтрации воды, содержащей 2 мг/л железа и 2 мг/л алюминия, а в процессе очистки разность потенциалов постоянного электрического тока величиной 5 В подают на внутренний слой фильтрующего элемента из пористого титана и на обращенную к фильтрующему элементу токопроводящую поверхность корпуса фильтрующего устройства. При таких условиях после очистки содержание железа снижается до 0,1 мг/л, а алюминия - до 0,03 мг/л.

Пример 3. Способ осуществляют в условиях, аналогичных примеру 1, только в процессе очистки разность потенциалов подают на корпус и фильтрующий элемент величиной 9 В, а примеси в воду вводят искусственно при следующем содержании: железо - 30 мг/л, хлориды - 20 мг/л, нитраты - 1 мг/л, свинец - 0,5 мг/л, фториды - 1,5 мг/л и медь - 1,0 мг/л. Содержание примесей после очистки ниже требуемых по ГОСТ 2874-82 и Стандарту "Вода питьевая" СанПиН 2.1.4.559-96 и составляет: железо - 0,25 мг/л, хлориды - 1 мг/л, нитраты - 0,4 мг/л, свинец - не обнаружен, фториды - 0,5 мг/л и медь - 0,1 мг/л.

По всем примерам после очистки улучшаются органолептические качества воды, практически отсутствуют цветность и мутность.

Таким образом, предложенный способ повышает степень очистки высокожелезистых вод и вод, содержащих анионные примеси, такие как хлориды, фториды, нитраты, обеспечивает упрощение процесса за счет того, что процесс регенерации фильтрующего элемента проводят без его извлечения. Кроме того, очистку фильтрующего элемента можно проводить как в прямом, так и в обратном потоке воды.

Формула изобретения

Способ очистки воды, включающий подачу очищаемой воды на фильтр любой конструкции, содержащий корпус и фильтрующий элемент, выполненный из пористого спеченного из порошка титана материала, и последующую регенерацию фильтрующего элемента, отличающийся тем, что поверхность материала фильтрующего элемента со стороны подачи очищаемой воды покрыта слоем диоксида титана и слоем аморфизованного гидроксида железа, процесс очистки проводят при подаче разности потенциалов постоянного электрического тока не более 10 В на фильтрующий элемент или на фильтрующий элемент и корпус, а регенерацию фильтрующего элемента проводят путем смены полярности потенциала электрического тока и его величины.