Фильтровальный материал

Изобретение относится к очистке жидкостей и газов от твердых частиц и может быть использовано в экологических процессах очистки сточных вод и дымовых газов, при разливе нефти из танкеров, нефтепроводов и нефтехранилищ, а также для сбора нефтепродуктов с поверхности воды. Фильтровальный материал состоит из синтетических нитей в виде трубчатого трикотажа, имеющего ворсовую поверхность, с размещенной в нем резиновой крошкой, ворсовая поверхность на изнаночной стороне трубчатого трикотажа состоит из двух слоев, причем нижний слой выполнен из грунтовой нити, состоящей из нерастяжимой и эластомерной нитей, а верхний - из платировочной нерастяжимой нити, при этом высота верхнего слоя в 0,5-3,2 раза больше нижнего. Техническим результатом является улучшение качества фильтрования в процессе очистки жидкостей и газов, а также улучшение степени очистки от нефтепродуктов ливневых и промышленных стоков. 1 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к очистке жидкостей и газов от твердых частиц и может быть использовано в химической, нефтехимической, металлургической, автомобильной и других отраслях промышленности, использующих фильтры в основном и вспомогательном производстве, в экологических процессах очистки сточных вод и дымовых газов, а также для очистки поверхности воды от углеводородов.

Известны фильтровальные материалы из полимерных нитей в виде вязаного трикотажа, петли которого образуют сквозные поры переплетением ластик 1+1, в котором одна из нитей эластомерная, а между петлями лицевой и изнаночной сторон расположено не менее двух уточных нитей, при этом толщина уточной нити в 1,1-1,3 раза больше диаметра сквозной поры (Патент России №1438826, В01D 39/08, БИ №43, 1988 г.).

Однако такие фильтровальные материалы не обеспечивают необходимой степени очистки и трудоемки в процессе эксплуатации.

Известно средство для очистки поверхности воды от нефти и нефтепродуктов, содержащее пласт из пористого сорбента в виде двухслойной пластины, состоящей из слоя пористого материала на основе композиции из резиновой крошки размером от 0,2 до 2,5 мм и порошкообразного полиэтилена при соотношении массовых частей: резиновая крошка - 100, полиэтилен - 5-20 и полиэтиленовой пленки, соединенной с пористым материалом при нагреве (Свидетельство на полезную модель №6165 РФ, МПК⁶ В32В 25/00 БПМ, 1998, №3).

Однако недостатками такого средства являются невысокая степень поглощения нефти и нефтепродуктов, а также сложность изготовления конструкции.

Известен фильтровальный материал, состоящий из синтетических нитей в виде трубчатого трикотажа, причем внутри трубчатого трикотажа размещена резиновая крошка размером 0,4-0,75 мм, а трикотаж выполнен из полимерных нитей, одна из которых эластомерная, причем петли из эластомерной нити образуют внутри фильтровального материала упругий каркас, а размер пор трубчатого трикотажа в 1,2-1,5 раза меньше размеров крошки (Патент России №2198717, В01D 39/08, D04В 1/14, БИ №5, 2003 г.).

Однако такие фильтровальные материалы имеют низкое качество фильтрования в процессе очистки жидкостей и газов, а также не выдерживают давление жидкости.

Известен фильтровальный материал, выполненный в виде одинарного покровного трикотажа из полимерных нитей, одна из сторон фильтровальной поверхности выполнена из ворсовых элементов в виде увеличенных платинных и игольных дуг из платировочной нити, чередующихся друг с другом по петельному ряду, а обратная сторона - из ворсовых элементов в виде изогнутых палочек остова петли, образованных относительно грунтовой петли из полиуретановой нити спандекс, при этом длина платировочной нити в 2-4 раза больше длины грунтовой нити (Патент России №1437076, В01D 39/08, БИ №42, 1983 г.).

Однако такие фильтровальные материалы имеют низкое качество фильтрования в процессе очистки жидкостей и газов, так как резиновая крошка под давлением жидкости или газа забивает сквозные поры фильтровального материала.

Наиболее близким к заявляемому объекту по совокупности признаков и выбранному за прототип является фильтровальный материал, состоящий из синтетических нитей в виде трубчатого трикотажа из синтетических нитей, выполненный платированным переплетением, в котором грунтовая нить выполнена из синтетических нитей, а платировочная - из резиновых нитей, образующих на лицевой стороне ворсовую поверхность, причем длина резиновой нити в петле в 1,2-1,8 раза больше длины синтетической нити в петле, а внутри трубчатого трикотажа размещены: целлюлозный волокнистый материал, резиновые волокна или резиновая крошка и пенополиуретановая крошка в объемном соотношении 1:(2-4):(1,5-3) соответственно (Патент России №2256483, В01D 39/08, С04F 1/28, БИ №20, 2005 г.).

Однако такие фильтровальные материалы имеют низкое качество фильтрования в процессе очистки жидкостей и газов, так как резиновая крошка под давлением жидкости или газа забивает сквозные поры фильтровального материала.

Задачей изобретения является создание нового фильтровального материала, обладающего способностью фильтрования жидкостей и газов, а также очистки воды от нефтепродуктов под давлением.

При использовании предлагаемого фильтровального материала получают следующий технический результат: увеличение качества фильтрования в процессе очистки жидкостей и газов, а также улучшение степени очистки от нефтепродуктов ливневых и промышленных стоков.

Поставленный технический результат достигается тем, что фильтровальный материал состоит из синтетических нитей в виде трубчатого трикотажа с ворсовой поверхностью и размещенной в нем резиновой крошкой, в котором ворсовая поверхность на изнаночной стороне трубчатого трикотажа состоит из двух слоев, причем нижний слой выполнен из грунтовой нити, состоящей из нерастяжимой и эластомерной нитей, а верхний - из платировочной нерастяжимой нити, при этом высота верхнего слоя в 0,5-3,2 раза больше нижнего.

Выполнение фильтровального материала в виде трубчатого трикотажа позволяет получить двухслойную равномерную ворсовую фильтровальную поверхность, что улучшает качество фильтрации и позволяет создать оболочку с дополнительным удержанием резиновой крошки. Кроме того, ворсовая пористая структура трикотажа обеспечивает капиллярный эффект при сборе нефтепродуктов в промышленных стоках.

Использование синтетических нитей при изготовлении трубчатого трикотажа позволяет эксплуатировать его как в водной среде, так и в агрессивной среде.

Наличие резиновой крошки внутри трубчатого фильтровального материала позволяет удерживать нефтепродукты внутри структуры путем набухания резиновой крошки.

При набухании резиновая крошка, увеличиваясь в размерах, растягивает трикотаж как в продольном, так и в поперечном направлениях и тем самым дополнительно увеличивает поры трикотажа. Это способствует увеличению степени поглощения.

Использование нижнего ворсового слоя, полученного из грунтовой нити путем одновременного провязывания нерастяжимой и эластомерной нитей, позволяет уменьшить проницаемость, что улучшает качество фильтрации.

Использование верхнего ворсового слоя из платировочной нити позволяет увеличить толщину фильтровального материала путем создания дополнительной предфильтровальной поверхности, что позволяет предотвратить забивание нижнего слоя крупными механическими частицами и увеличить качество фильтрации.

Использование фильтровального материала, в котором высота верхнего ворсового слоя меньше нижнего ворсовального слоя в 0,5 раза, не обеспечивает качественного процесса фильтрации, так как происходит быстрое заполнение пор фильтровального материала и резко уменьшается степень очистки.

Использование фильтровального материала, в котором высота верхнего ворсового слоя больше нижнего ворсовального слоя в 3,2 раза, сложно в изготовлении, в виду ограничения конструкции трикотажной машины.

На фиг.1 представлен поперечный разрез фильтровального материала, а на фиг.2 - графическая запись переплетения.

На фиг.1 представлен фильтровальный материал в виде трубчатого трикотажа 1, состоящего из двух слоев, нижнего 2, верхнего слоя 3, и резиновой крошки 4, расположенной внутри трубчатого трикотажа 1.

На фиг.2 представлена графическая запись трубчатого трикотажного материала, состоящего из нижнего ворсового слоя 2 из нерастяжимой 5 и эластомерной 6 нитей и верхнего слоя 3, состоящего из платировочной нерастяжимой нити 7.

Фильтровальный материал в виде трубчатого трикотажа изготавливается на круглотрикотажной машине 14-28 класса. Нижний ворсовый слой образуется путем одновременного провязывания нерастяжимой и эластомерной нитей в качестве грунтовой нити при натяжении нерастяжимой нити 2,3-3,4 Н и эластомерной нити 1,6-2,5 Н при глубине купирования 1,5-4,2 мм. Провязывание платировочной ворсовой нити верхнего слоя осуществляется при натяжении 4,5-5,6 Н с использованием платин, образующих дополнительную отбойную поверхность, позволяющую получить ворсовые петли верхнего слоя. Во внутрь готового фильтровального материала засыпают резиновую крошку 4 и закрепляют края трубчатого трикотажа 1 при помощи хомутов. Готовый фильтровальный материал устанавливают на пути движущегося промышленного потока жидкости или газа. При прохождении фильтруемой жидкости или газа происходит их очистка. При больших давлениях промышленных стоков резиновая крошка 4 прижимается к верхнему слою 3 с ворсовой поверхностью трубчатого фильтровального материала. Ворсовые петли верхнего слоя 3 не позволяют резиновой крошке 4 заполнить поры нижнего слоя. При установке фильтровального материала на пути фильтруемого потока, содержащего отходы нефтепродуктов, происходит очистка за счет набухания резиновой крошки 4. Набухая, резиновая крошка 4 растягивает нижний слой 2 фильтровального материала, обеспечивая дополнительное количество сбора нефтепродуктов с поверхности воды.

Для наглядности приведена таблица испытаний фильтровального материала в сравнении с прототипом. Диаметр резиновой крошки устанавливался экспериментальным путем, путем определения наибольшего среднего размера диаметра крошки на электронном микроскопе ЭМ - 9.

Процесс фильтрации осуществлялся для 8,0% суспензии с наличием от 18-32% нефтепродуктов сточных вод ремонтного цеха автопредприятия. Размер частиц изменялся от 8 до 100 мкм при перепаде давления 2-3,5 атм и при скорости фильтруемого потока 2,6-4,8 м/с. Для определения степени поглощения нефтепродуктов фильтровальный материал помещали в движущийся слой жидкой фракции и выдерживали в течение 25 мин, а затем взвешивали.

Пример 1.

Процесс фильтрования производился с использованием фильтровального материала с резиновой крошкой, в котором высота ворсового слоя в 0,5 раза больше нижнего ворсового слоя.

Пример 2.

Процесс фильтрования производился с использованием фильтровального материала с резиновой крошкой, в котором высота ворсового слоя в 3,2 раза больше нижнего ворсового слоя.

Пример 3.

Процесс фильтрования производился с использованием фильтровального материала с резиновой крошкой, в котором высота ворсового слоя в 1,5 раза больше нижнего ворсового слоя.

Результаты испытаний сведены в таблицу.

Таблица
Материал	Удельная производительность, л/м2 мин	Степень очистки суспензии, %	Степень поглощения нефтепродукта, %
Фильтровальный материал, выполненный по прототипу	20,8	80	87
Предлагаемый фильтровальный материал по примеру 1	30,2	85	92
Предлагаемый фильтровальный материал по примеру 2	38,8	92	98
Предлагаемый фильтровальный материал по примеру 3	35,5	90	97

Из данных таблицы видно, что удельная производительность процесса фильтрования незначительно возрастает, улучшается качество фильтрования и степень поглощения нефтепродуктов за счет набухания резиновой крошки.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:

- средства, воплощающие заявленное изобретение при его осуществлении, могут быть использованы в химической, нефтехимической, машиностроительной, автомобильной и других отраслях промышленности, использующих фильтровальные материалы в экологических процессах очистки сточных вод и промышленных газов, а также для сбора нефтепродуктов;

- для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте нижеизложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.

Фильтровальный материал, состоящий из синтетических нитей в виде трубчатого трикотажа, имеющего ворсовую поверхность, с размещенной в нем резиновой крошкой, отличающийся тем, что ворсовая поверхность на изнаночной стороне трубчатого трикотажа состоит из двух слоев, причем нижний слой выполнен из грунтовой нити, состоящей из нерастяжимой и эластомерной нитей, а верхний из платировочной нерастяжимой нити, при этом высота верхнего слоя в 0,5-3,2 раза больше нижнего.