Сорбционная загрузка фильтра для очистки воды

 

Изобретение относится к сорбирующе-фильтрующим материалам. Предложен материал, содержащий мелкодисперсные сорбенты в виде частиц термоактивированного бентонита в Ag-форме и термоокисленного торфа в матрице из волокнистого материала, преимущество углеродного. Загрузка эффективно очищает воду, в том числе водопроводную, от различного рода загрязнений. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Предложенное изобретение относится к сорбирующе-фильтрующим материалам, которые могут быть использованы для очистки питьевой воды, в частности как загрузка бытовых фильтров.

Известен композиционный алюмосиликатный сорбент, содержащий природный цеолит, и инертные природные минералы (RU 2056934, 1996).

Известен также гранулированный синтетический цеолит типа А, содержащий катионы Ag, Na, К, Сa, Mg в качестве материала для очистки воды (RU 2074119, 1997).

Недостатками известных сорбентов является невысокая емкость по ионам жесткости и недостаточная степень очистки по органическим примесям.

Для комплексной очистки воды рекомендована загрузка, содержащая углеродное волокно, ионообменное волокно, гранулированный активный уголь и целлюлозный волокнистый материал (RU 2019265, 1994).

Если питьевую воду необходимо также обеззараживать, можно использовать загрузку, содержащую гранулированный активный уголь, углеродный волокнистый материал и йодсодержащую анионообменную смолу (RU 2040949, 1995).

Если содержащиеся в загрузках гранулированные материалы использовать в виде относительно крупных гранул, то емкость фильтра по загрязняющим компонентам невелика, а если используемые компоненты вводить в загрузку в порошкообразном виде, то возрастает динамическое сопротивление фильтра.

Для уменьшения сопротивления обычно используют специальные приемы, например берут фракции мелкодисперсного материала с частицами определенных размеров, обычно не менее 100 мкм, применяют фильтрующие материалы в виде тонких, толщиной несколько миллиметров слоев, либо намывают мелкодисперсный сорбент в слой инертной загрузки или волокнистого материала.

Наиболее близкой по технической сущности является сорбционная загрузка фильтра, содержащая волокнистый материал, выполненный в виде пористой матрицы с размером пор, уменьшающихся по ходу очищаемой жидкости, в порах которого распределен мелкодисперсный материал, например уголь или мел, при этом размеры частиц мелкодисперсного материала уменьшаются по толщине матрицы (RU 2185877, 27.07.2002).

Недостатком известной загрузки является невысокая емкость по ионам жесткости и низкая обеззараживающая эффективность.

Задачей настоящего изобретения является разработка загрузки фильтра комплексного действия из дешевых материалов.

Поставленная задача решается описываемой сорбционной загрузкой фильтра для очистки питьевой воды, которая содержит пористую матрицу из волокнистого материала с размером пор, уменьшающимся по ходу потока очищаемой воды, в объеме которой содержатся мелкодисперсные частицы природных сорбентов, а именно прокаленный при 150-200^oС бентонит, содержащий серебро в качестве обменного катиона с размером частиц бентонита 1,0-2,5 мм в количестве 20-40 мас.% и термоокисленный торф с размером частиц 0,5-1,0 мм в количестве 10-20 мас.%.

Предпочтительно в качестве волокнистого материала загрузка содержит активированное углеродное волокно.

Пример.

Для приготовления загрузки фильтра были использованы: - углеродный волокнистый материал АУТ-5, - бентонитовая глина Подмосковья, - торф.

Бентонитовая глина измельчается, отбирается фракция 1,0-2,5 мм, прокаливается при 150-200^oС в течение 1-2 часов, переводится в Ag-форму путем обработки раствором AgNO₃ и высушивается.

Торф фракции 0,5-1,0 мм термообрабатывают на воздухе при 250-300^oС в течение 30 минут.

Для приготовления 800 г загрузки фильтра берут 30 г подготовленного бентонита, 15 г торфа и 55 г волокнистого материала, сформованного в виде цилиндра, причем в верхней части цилиндра материал имеет размер пор ~ 100 мкм, а в нижней ~ 10 мкм.

Водную суспензию сорбентов фильтруют под разряжением через сформованный волокнистый материал, помещенный в фильтрующий патрон. При этом в верхней части материала преимущественно оседают частицы бентонита, а в нижней части - частицы торфа.

На полученной загрузке фильтра проведены опыты по очистке воды, результаты которых приведены в таблице.

Скорость фильтрования воды через загрузку фильтра поддерживалась равной ~ 100 мл/мин.

Как видно из таблицы, полученная сорбционная загрузка фильтра позволяет очищать воду от разного рода примесей.

Формула изобретения

1. Сорбционная загрузка фильтра для очистки питьевой воды, содержащая мелкодисперсные природные сорбенты в объеме пористой матрицы из волокнистого материала, поры в которой уменьшаются по ходу потока очищаемой воды, отличающаяся тем, что в качестве природных сорбентов она содержит прокаленный при 150-200^oС бентонит, содержащий серебро в качестве обменного катиона с размером частиц бентонита 1,0-2,5 мм, и термоокисленный торф с размером частиц 0,5-1,0 мм при следующем их соотношении, мас.%: Бентонит в Ag - форме - 20-40 Термоокисленный торф - 10-20 Волокнистый материал - Остальное 2. Сорбционная загрузка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве волокнистого материала она содержит активированное углеродное волокно.

РИСУНКИ

Рисунок 1