Пористый блочный фильтрующий материал для комплексной очистки питьевой воды и способ его получения



B01D2239/10 - Разделение (разделение твердых частиц мокрыми способами B03B,B03D; с помощью пневматических отсадочных машин или концентрационных столов B03B, другими сухими способами B07; магнитное или электростатическое отделение твердых материалов от твердых материалов или от текучей среды, разделение с помощью электрического поля, образованного высоким напряжением B03C; центрифуги, циклоны B04; прессы как таковые для выжимания жидкостей из веществ B30B 9/02; обработка воды C02F, например умягчение ионообменом C02F 1/42; расположение или установка фильтров в устройствах для кондиционирования, увлажнения воздуха, вентиляции F24F 13/28)

Владельцы патента RU 2780239:

Акционерное общество "БВТ БАРЬЕР РУС" (АО "БВТ БАРЬЕР РУС") (RU)

Изобретение относится к пористому блочному фильтрующему материалу для комплексной очистки питьевой воды. Фильтрующий материал содержит мелкодисперсные частицы активированного угля и полимерного связующего. В качестве полимерного связующего применяют низкокристаллический полимер, выбранный из группы полилактидов, полигидроксиалканоатов, сополимеров 1,4-бутандиола, адипиновой и терефталевой кислот со степенью кристалличности 5-25% и температурой размягчения ниже на 20-50°С температуры плавления. Активированный уголь и полимерное связующее взяты в соотношении (80-95):(5-20) мас. %, соответственно, и имеют размер частиц 0,05-0,2 мм. Смесь порошкообразного материала с размером частиц 0,05-0,2 мм из активированного угля с удельной поверхностью фильтрации 900-1050 м2/г, йодным числом 900-1200 мг/г, статической обменной емкостью по меди от 0,8-1,15 мг-экв/г, с содержанием воды 10-20 мас. % и полимерного связующего подвергают термической обработке методами экструзии или горячего прессования при степени сжатия смеси при формовании 12-25% и температуре на 10-35°С ниже температуры плавления полимерного связующего. Технический результат: сочетание высокоэффективной комплексной очистки с высокой скоростью фильтрации при высоком ресурсе очистки воды. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл., 5 пр.

 

Изобретение относится к фильтрующим материалам, используемым в фильтрующих устройствах (картриджах) бытовых фильтров для очистки питьевой воды, конкретно, к пористому блочному фильтрующему материалу фильтрующего устройства гравитационного или напорного фильтра, предназначенному для комплексной очистки питьевой воды от наиболее распространенных токсичных загрязнителей: хлора, хлорорганических соединений и токсичных металлов при высоких скоростях фильтрации и при высоком ресурсе очистки, и к способу его получения.

Широкое применение в быту фильтров для очистки питьевой воды показало, что, помимо осуществления такими фильтрами высокоэффективной комплексной очистки воды от токсичных загрязнителей, они должны обеспечивать высокую скорость фильтрации в сочетании с высоким ресурсом очистки, что, в совокупности, приводит к улучшенным потребительским характеристикам таких устройств. В настоящее время в фильтрующих устройствах фильтров для комплексной очистки питьевой воды в качестве фильтрующих материалов используют либо гранулированные и волоконные сорбенты, либо пористые блочные фильтрующие материалы (техническое название - карбонблоки). Пористые блочные фильтрующие материалы, по сравнению с гранулированными или волоконными сорбентами, обладают рядом функциональных преимуществ, среди которых наиболее существенным является стабильно высокая эффективность очистки воды на протяжении всего ресурса их работы. Другими преимуществами пористых блочных фильтрующих материалов являются отсутствие в очищаемой воде, особенно в начальный период фильтрации, мельчайших частичек сорбирующих материалов, которые из-за их малого размера не задерживаются волоконными материалами и сетками фильтрующих устройств с гранулированными сорбентами, и возможность их использования в качестве конструкционных материалов фильтрующих устройств фильтров.

Из уровня техники известны пористые блочные фильтрующие материалы фильтрующих устройств гравитационных и напорных фильтров, выполненные в виде цилиндрической или другой формы, которые изготовлены из смеси мелкодисперсного кокосового активированного угля и полимерного связующего (патенты US 6524477, 1997; WO 2002041970 2002; WO 2012122185, 2012). Такие материалы обеспечивают высокоэффективную сорбцию хлора и хлорорганических соединений из очищаемой воды за счет присутствия в них активированного угля, содержат порошкообразные активированные угли с размером частиц 60-80 мкм и связующее в виде мелкодисперсного полимера (полиэтилен высокой плотности или сверхвысокой молекулярной массы, полипропилен, нейлон, сополимер этилена с винилацетатом и др.) при соотношении активированный уголь : полимерное связующее (1:1)-(5:1) по массе, изготавливаются методами экструзии или горячего прессования. Решение проблемы очистки воды от токсичных металлов (свинца, ртути, меди и др.) при использовании пористых блочных фильтрующих материалов решается двумя путями:

- в состав пористых блочных фильтрующих материалов, помимо активированного угля и полимерного связующего, дополнительно вводят 20-60 мас. % мелкодисперсных сорбентов тяжелых металлов либо в виде порошкообразных неорганических материалов - цеолитов, алюмосиликатов, силикагелей, оксида алюминия, диоксида циркония и др. (патенты US 20060000763, 2006; US 200301969603, 2003; WO 2005070182, 2005; US 6207264, 2001; US 20150041390, 2015), либо катионообменных материалов в виде измельченных катионообменных волокон или гранулированных катионообменных смол (патенты RU 2282494 С2, 27.08.2006; US 200301969603, 2003; US 200110042298, 2009; RU 2709315 C1, 17.12.2019);

- без дополнительного введения в состав пористого блочного материала мелкодисперсных сорбентов тяжелых металлов - за счет использования в составе пористых блочных фильтрующих материалов активированных углей со специальными свойствами, определенного размера пор пористого блочного фильтрующего материала и особой технологии его изготовления (RU 2731706 С1, 08.09.2020).

Известные пористые блочные фильтрующие материалы, обеспечивая высокоэффективную комплексную очистку питьевой воды от токсичных загрязнителей (хлора, хлорорганических соединений, токсичных металлов) не полностью удовлетворяют требованиям потребителей, в частности, из-за низкой скорости фильтрации.

Наиболее близким к заявляемому пористому блочному фильтрующему материалу для комплексной очистки питьевой воды, взятый за прототип, является пористый блочный фильтрующий материал, содержащий активированный уголь с размером частиц 0,05-0,1 мм, удельной поверхностью фильтрации от 800 м2/г, йодным числом от 800 мг/г, с содержанием воды 2 - 6% и со статической обменной емкостью по меди (COECu) от 0,7 мг-экв/г, и полимерное связующее из классов полиолефинов и/или полиэфиров и/или их сополимеров с индексом расплава 2-20 г/10 мин по ASTM D 1238 при 190°С и нагрузке 25 Кг при соотношении активированный уголь: полимерное связующее, мас. %:

активированный уголь 80-95

полимерное связующее 5-20,

изготавливаемый методом экструзии или горячего прессования смеси с размером частиц 0,05-0,1 мм из активированного угля и полимерного связующего при степени сжатия смеси 12-15% и температуре на 10-40°С выше температуры размягчения полимерного связующего при соотношении активированный уголь : полимерное связующее (80-95):(5-20) мас. % (RU 2731706 С1, 08.09.2020). Размер пор в таком материале составляет 5-40 мкм. Этот материал обеспечивает комплексную высокоэффективную (на уровне 93-99%) очистку воды как от хлора и хлорорганических соединений, так и от токсичных металлов на протяжении значительного потребительского ресурса, достигающего 350 литров в случае гравитационных фильтров.

Однако существенным недостатком пористого блочного фильтрующего материала - прототипа - является его неспособность обеспечить сочетание высокоэффективной комплексной очистки воды от токсичных веществ с высокой скоростью фильтрации при большом ресурсе очистки, то есть, обеспечить улучшенные потребительские характеристики фильтров. Проведенные испытания показали, что для достижения заявленной в патенте-прототипе эффективности очистки воды от токсичных загрязнителей на уровне 93-99% при размерах картриджа гравитационного фильтра в форме цилиндра высотой 75 мм с наружным диаметром 62 мм и толщиной стенок 14 мм максимальная скорость фильтрации не может превышать 100-150 мл/мин., в то время как оптимальная потребительская скорость фильтрации должна быть не менее 300 мл/мин. Столь низкая скорость фильтрации пористого блочного фильтрующего материала - прототипа, при которой обеспечивается высокая эффективность очистки воды от токсичных загрязнений, в основном, обусловлена присутствием в таком материале крупных пор размером 5-40 мкм, что отрицательно влияет на площадь поверхности контакта очищаемой воды с поверхностью активированного угля и приводит к низкой эффективности очистки воды при высоких скоростях фильтрации. Технической задачей настоящего изобретения является создание пористого блочного фильтрующего материала фильтрующего устройства гравитационного или напорного фильтра, обеспечивающего сочетание высокоэффективной комплексной очистки воды от токсичных веществ с высокой скоростью фильтрации при высоком ресурсе очистки воды. Поставленная техническая задача достигается предложенным пористым блочным фильтрующим материалом для комплексной очистки питьевой воды, содержащим мелкодисперсные частицы активированного угля и полимерного связующего, отличительной особенностью которого является то, что фильтрующий материал в качестве полимерного связующего содержит низкокристаллический полимер, выбранный из группы полилактидов, полигидроксиалканоатов, сополимеров 1,4-бутандиола, адипиновой и терефталевой кислоты со степенью кристалличности 5-25% и с температурой размягчения ниже на 20 - 50°С температуры плавления. Предлагаемый пористый блочный фильтрующий материал для комплексной очистки питьевой воды содержит не менее 80% открытых пор с размером 1-20 мкм. Пористый блочный фильтрующий материал для комплексной очистки питьевой воды содержит компоненты при следующем соотношении, мас. %:

активированный уголь 80-95

полимерное связующее 5-20.

Пористый блочный фильтрующий материал содержит мелкодисперсные частицы полимерного связующего с размером 0,05-0,2 мм, предпочтительно 0,075-0,15 мм.

Пористый блочный фильтрующий материал содержит мелкодисперсные частицы активированного угля с размером 0,05-0,2 мм, предпочтительно 0,075-0,15 мм, с удельной поверхностью фильтрации от 800-900 м2/г, йодным числом от 800-1100 мг/г и статической обменной емкостью по меди от 0,7-0,9 мг-экв/г.

Предложен также способ получения пористого блочного фильтрующего материала для комплексной очистки питьевой воды, заключающийся в том, что смесь порошкообразного материала с размером частиц 0,05-0,2 мм, предпочтительно 0,075-0,15 мм, из активированного угля с удельной поверхностью фильтрации от 900-1050 м2/г, йодным числом от 900-1200 мг/г, статической обменной емкостью по меди от 0,8-1,15 мг-экв/г, с содержанием воды 10-20 мас. %, и полимерного связующего из группы полилактидов, или полигидроксиалканоатов, или сополимеров 1,4-бутандиола, адипиновой и терефталевой кислоты со степенью кристалличности 5-25% и с температурой размягчения ниже на 20 - 50°С температуры плавления, взятых в соотношении активированный уголь : полимерное связующее (80-95):(5-20) мас. %, подвергают термической обработке методами экструзии или горячего прессования при степени сжатия смеси при формовании 12-25% и температуре на 10-35°С ниже температуры плавления полимерного связующего. Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание пористого блочного фильтрующего материала фильтрующего устройства гравитационного или напорного фильтра для комплексной очистки питьевой воды с улучшенными потребительскими характеристиками, обеспечивающего комплексную высокоэффективную очистку воды от хлора, хлорорганических соединений и от токсичных металлов на уровне 95-99% в сочетании с высокой скоростью фильтрации, составляющей 300-500 мл/мин. для гравитационных фильтров и 2200 мл/ мин. для напорных фильтров, на протяжении потребительского ресурса, составляющего 350 -500 литров для гравитационных фильтров и 8200 литров для напорных фильтров.

Улучшение потребительских характеристик пористого блочного фильтрующего материала в предлагаемом изобретении стало возможным за счет присутствия в нем большого количества открытых пор, содержание которых превышает 80% от общего количества пор в материале, и размер которых находится в диапазоне 1-20 мкм, что, в совокупности, обеспечивает большую площадь поверхности контакта очищаемой воды с поверхностью активированного угля и, в конечном итоге, высокоэффективную очистку питьевой воды при высоких скоростях фильтрации.

На Фиг. 1 показана типичная порометрия пористых материалов, где (6) - открытые поры, (7) - глухие поры, (8) - закрытые поры.

На Фиг. 2 показано распределение пор в заявляемом пористом блочном фильтрующем материале при использовании полимерного связующего полилактида.

На Фиг. 3 показано распределение пор в пористом блочном фильтрующем материале - прототипе при использовании полимерного связующего полиэтилена низкого давления.

Наличие большого количества открытых пор небольшого размера в заявляемом пористом блочном фильтрующем материале достигается, в основном, за счет использования в составе такого материала низкокристаллического полимера в качестве полимерного связующего, выбранного из группы полилактидов, полигидроксиалканоатов, сополимеров 1,4-бутандиола, адипиновой и терефталевой кислоты со степенью кристалличности 5-25% и температурой размягчения ниже на 20-50°С температуры плавления. Кристаллическая часть полимерного связующего при температурах изготовления пористого блочного материала методами экструзии или горячего прессования со степенью сжатия при формовании (12-25) % при температуре на 10-35°С ниже температуры плавления полимерного связующего, то есть в области температур его размягчения, формирует размер пор пористого блочного материала в диапазоне 1-20 мкм, что не происходит в случае использования полимерных связующих, указанных в патенте - прототипе - у которых степень кристалличности выходит за пределы заявленной степени кристалличности (5 - 25%) и для которых температура размягчения ниже температуры плавления менее, чем на 20 градусов Цельсия. На Фиг. 4 показана кривая дифференциально-сканирующей калориметрии образца полимерного связующего - полилактида. Точка b - температура размягчения полилактида, точка с - температура его плавления, b - b1 -область существования кристаллической фазы полимера, разность между температурами плавления и размягчения равна 23°С.

На Фиг. 5 показана кривая дифференциально-сканирующей калориметрии образца полимерного связующего - полиэтилена низкого давления из патента - прототипа. Для этого полимера температура плавления превышает температуру размягчения не более, чем на 15°С и область существования кристаллической фазы отсутствует.

Выбор полимерного связующего из группы полилактидов, полигидроксиалканоатов или сополимеров 1,4-бутандиола, адипиновой и терефталевой кислоты обусловлен их частичной кристалличностью со степенью кристалличности 5-25%, температурой размягчения, которая ниже температуры плавления не менее, чем на 20 градусов Цельсия, а также их химической инертностью и нерастворимостью в воде. При снижении степени кристалличности полимерного связующего менее 5% происходит уменьшению пористости пористого блочного материала, что уменьшает поверхность контакта очищаемой воды с поверхностью активированного угля и приводит к снижению эффективности очистки воды. При увеличении степени кристалличности полимерного связующего выше 25% получающийся пористый блочный фильтрующий материал не обладает достаточной механической прочностью, что не позволяет его использовать в качестве конструкционного материала фильтрующих устройств. При содержании в блочном полимерном материале менее 80% открытых пор с размером 1-20 мкм из-за недостаточной поверхности контакта очищаемой воды и активированного угля при высоких скоростях фильтрации (более 300 мл/мин.) не достигается эффективность очистки воды от токсичных загрязнителей на уровне 95 - 99%.

Дополнительным фактором, способствующим порообразованию и увеличению поверхности контакта очищаемой воды с поверхностью активированного угля в заявляемом пористом блочном материале, является использование в предлагаемом способе активированного угля с повышенным (10-20 мас. %), по сравнению с прототипом, содержанием воды. Такое содержание воды при изготовлении пористого блочного материала за счет испарения воды обеспечивает деблокирование значительной поверхности активированного угля размягченной частью полимера. При содержании воды в активированном угле менее 10% степень деблокирования поверхности активированного угля недостаточна для обеспечения высокой поверхности контакта очищаемой воды и активированного угля, в результате чего не достигается высокая эффективность очистки воды при высоких скоростях фильтрации. При содержании воды в активированном угле более 20% получающийся пористый блочный материал не обладает достаточной механической прочностью, что не позволяет его использовать в качестве конструкционного материала картриджей фильтров

Еще одним фактором, способствующим формованию мелких пор в заявленном пористом блочном материале, является использование активированного угля и полимерного связующего с размером частиц (0,05-0,2) мм, предпочтительно (0,075-0,15) мм. При размере частиц менее 0,05 мкм происходит образование пор размером менее 1 мкм, что снижает скорость фильтрации до значений менее 300 мл/мин. При размере частиц более 0,2 мм в пористом блочном материале образуются поры более 20 мкм, что уменьшает поверхность контакта очищаемой воды с поверхностью угля и снижает эффективность очистки воды.

Существенную роль в процессе блокировки поверхности активированного угля полимерным связующим имеет соотношение активированный уголь : полимерное связующее - при содержании полимерного связующего в смеси менее 5 мас. % материал не способен держать форму; с другой стороны, при содержании полимерного связующего в количестве более 20 мас. % полимерное связующее блокирует значительную поверхность частиц активированного угля, что приводит к ухудшению эффективности очистки воды.

Для обеспечения максимальной доступной для сорбции поверхности активированного угля процесс изготовления пористого блочного фильтрующего материала проводят при температуре, на 10-35°С ниже температуры плавления полимерного связующего и при степени сжатия исходной смеси 12-25%. При температуре изготовления пористого блочного материала, ниже менее чем на 10°С температуры плавления полимерного связующего и степени сжатия более 25% происходит блокирование значительной поверхности активированного угля в результате растекания размягченного полимерного связующего по поверхности активированного угля, что сопровождается уменьшением поверхности контакта очищаемой воды и активированного угля и, соответственно, ухудшает эффективность очистки воды от токсичных загрязнителей. При температуре изготовления пористого блочного материала, ниже более чем на 35°С температуры плавления полимерного связующего и степени сжатия менее 12%, не происходит образование прочного блочного материала.

Оптимизация совокупности приведенных выше факторов, влияющих на процесс образования пор, их размер, количество и минимальное блокирование размягченным полимерным связующим поверхности активированного угля, позволила получить пористый блочный фильтрующий материал для комплексной очистки питьевой воды, у которого функциональные характеристики (эффективность очистки, скорость фильтрации и ресурс) позволяют на его основе изготавливать фильтрующие устройства гравитационных и напорных фильтров с улучшенными потребительскими характеристиками.

Ниже приведены примеры заявляемого пористого блочного фильтрующего материала, а в таблице - результаты испытаний фильтрующих устройств с заявляемым пористым блочным фильтрующим материалом по эффективности комплексной очистки воды от хлора, хлороформа и свинца при высоких скоростях фильтрации. Приведенные примеры дают представление о характеристиках заявляемого пористого блочного фильтрующего материала для комплексной очистки питьевой воды, но не являются исчерпывающими.

В приведенных примерах 1-4 испытания по эффективности очистки воды проводили при размещении фильтрующего устройства из пористого блочного фильтрующего материала в форме полого цилиндра в кувшинном фильтре (Фиг. 6), в приведенном примере 5 - в форме полого цилиндра в фильтрующем устройстве напорного фильтра (Фиг. 7). На Фиг. 6 представлено фильтрующее устройство (1) из пористого блочного фильтрующего материала в форме полого цилиндра (2) в кувшинном фильтре с системой фиксации (3) фильтрующего устройства с воронкой (5) кувшинного фильтра и заглушкой (4) донного отверстия пористого блочного фильтрующего материала.

На Фиг. 7 представлено фильтрующее устройство (1) из пористого блочного фильтрующего материала в форме полого цилиндра (2) в картридже напорного фильтра с системой фиксации (3) фильтрующего устройства с корпусом (5) фильтра и заглушкой (4) донного отверстия пористого блочного фильтрующего материала.

При этом в примерах 1-4 само фильтрующее устройство, помимо пористого блочного фильтрующего материала, содержало систему фиксации с воронкой кувшинного фильтра (3), и заглушку донного отверстия пористого блочного фильтрующего материала (4), герметично соединенные с пористым блочным фильтрующим материалом методом приклеивания, а размеры пористого блочного фильтрующего материала составляли: высота 75 мм, наружный диаметр 62 мм, толщина стенок 14 мм. В примере 5 фильтрующее устройство, помимо пористого блочного фильтрующего материала, содержало систему фиксации с корпусом напорного фильтра (3), и заглушку донного отверстия пористого блочного фильтрующего материала (4), герметично соединенные с пористым блочным фильтрующим материалом методом приклеивания, а размеры пористого блочного материала составляли: высота 240 мм, наружный диаметр 62 мм, толщина стенок 14 мм.

Оценку эффективности очистки воды проводили в соответствии с ГОСТ 31952-2012 «УСТРОЙСТВА ВОДООЧИСТНЫЕ. Общие требования к эффективности и методы ее определения». Определение размера пор проводили методом порометрии (газодинамический метод). Определение удельной поверхности проводили методом порозиметрии (метод БЭТ). Определение степени кристалличности проводили методом рентгенографического анализа. Определение температуры размягчения, температуры плавления и температурной области кристалличности проводили методом дифференциально-сканирующей калориметрии. Изобретение иллюстрируется следующими примерами, не ограничивающими его объем.

Пример 1.

Пористый блочный фильтрующий материал получают путем экструзии смеси, содержащей активированный уголь с удельной поверхностью фильтрации 1050 кв.м/г, йодным числом 1000 мг/г, COECu 0,8 мг-экв/г, содержанием воды 12 мас. %, и полимерное связующее (полилактид с температурой размягчения 90°С, температурой плавления 118°С и степенью кристалличности 5%), с размером частиц компонентов смеси от 0,05 до 0,2 мм при соотношении активированный уголь : полимерное связующее (80:20) мас. %, процесс экструзии проводят при температуре 108°С, что на 10°С ниже температуры плавления полимерного связующего и при степени сжатия смеси 12%. Полученный пористый блочный материал содержит поры размером от 1 до 20 мкм в количестве 85%) от общего количества пор, имеет удельную поверхность фильтрации 900 кв.м/г, йодное число 950 мг/г, COECu 0,7 мг-экв/г. Результаты испытаний комплексной очистки воды полученным материалом представлены в таблице.

Пример 2.

Пористый блочный фильтрующий материал получают путем горячего спекания смеси, содержащей активированный уголь с удельной поверхностью фильтрации 900 кв.м/г, йодным числом 900 мг/г, COECu 1,15 мг-экв/г, содержанием воды 10 мас. %, и полимерное связующее из группы полигидроксиалканоатов (полигидроксибутират, температура размягчения 125°С, температура плавления 175°С, степень кристалличности 25%), с размером частиц компонентов от 0,075 до 0,15 мм при соотношении активированный уголь : полимерное связующее (95:5) мас. %, процесс горячего спекания проводят при температуре 140°С и при степени сжатия смеси 25%. Полученный пористый блочный материал содержит поры размером от 1 до 20 мкм в количестве 80% от общего количества пор, имеет удельную поверхность фильтрации 800 кв.м/г, йодное число 800 мг/г, COECu 0,9 мг-экв/г. Результаты испытаний комплексной очистки воды полученным материалом представлены в таблице.

Пример 3.

Пористый блочный фильтрующий материал получают путем горячего спекания смеси, содержащей активированный уголь с удельной поверхностью фильтрации 1000 кв.м/г, йодным числом 1200 мг/г, COECu 0,9 мг-экв/г, содержанием воды 20 мас. %, и полимерное связующее (сополимер 1,4-бутандиола, адипиновой и терефталевой кислоты Ecoflex F Blend С1200 с температурой размягчения 91°С, температурой плавления 118°С, со степенью кристалличности 20%), с размером частиц компонентов от 0,075 до 0,15 мм при соотношении активированный уголь : полимерное связующее (85:15) мас. %, процесс горячего спекания проводят при температуре 95°С и при степени сжатия смеси 20%. Полученный пористый блочный материал содержит поры размером от 1 до 20 мкм в количестве 90% от общего количества пор, имеет удельную поверхность фильтрации 900 кв.м/г, йодное число 1100 мг/г, COECu 0,8 мг-экв/г. Результаты испытаний комплексной очистки воды полученным материалом представлены в таблице.

Пример 4.

Пористый блочный фильтрующий материал получают путем горячего спекания смеси, содержащей активированный уголь с удельной поверхностью фильтрации 1000 кв.м/г, йодным числом 1000 мг/г, COECu 0,8 мг-экв/г, содержанием воды 15 мас. %, и полимерное связующее (полилактид с температурой размягчения 90°С, температурой плавления 118°С и степенью кристалличности 10%), с размером частиц компонентов смеси от 0,075 до 0,15 мм при соотношении активированный уголь : полимерное связующее (85:15) мас. %, процесс горячего спекания проводят при температуре 108°С, и при степени сжатия смеси 15%. Полученный пористый блочный материал содержит поры размером от 1 до 20 мкм в количестве 90% от общего количества пор, имеет удельную поверхность фильтрации 900 кв.м/г, йодное число 900 мг/г, COECu 0,7 мг-экв/г. Результаты испытаний комплексной очистки воды полученным материалом представлены в таблице.

Пример 5.

Пористый блочный фильтрующий материал получают путем экструзии смеси, содержащей активированный уголь с удельной поверхностью фильтрации 1000 кв.м/г, йодным числом 1000 мг/г, COECu 0,8 мг-экв/г, содержанием воды 12 мас. %, и полимерное связующее (полилактид с температурой размягчения 90°С, температурой плавления 118°С и степенью кристалличности 10%), с размером частиц компонентов смеси от 0,05 до 0,2 мм при соотношении активированный уголь : полимерное связующее (85:15) мас. %, процесс экструзии проводят при температуре 108°С, что на 10°С ниже температуры плавления полимерного связующего и при степени сжатия смеси 12%. Полученный пористый блочный материал содержит поры размером от 1 до 20 мкм в количестве 80% от общего количества пор, имеет удельную поверхность фильтрации 900 кв.м/г, йодное число 900 мг/г, COECu 0,7 мг-экв/г. Результаты испытаний комплексной очистки воды полученным материалом представлены в таблице.

Как следует из приведенных в таблице результатов, заявляемый пористый блочный фильтрующий материал для комплексной очистки питьевой воды при его использовании в составе гравитационных и напорных фильтров обеспечивает эффективность комплексной очистки воды на уровне 95 - 99% при скоростях фильтрации 300 - 500 мл/мин. для гравитационных фильтров и 2200 мл/мин. для напорных фильтров при высоких ресурсах очистки, что обеспечивает улучшенные потребительские свойства таких фильтров.

1. Пористый блочный фильтрующий материал для комплексной очистки питьевой воды, содержащий мелкодисперсные частицы активированного угля и полимерного связующего, отличающийся тем, что фильтрующий материал в качестве полимерного связующего содержит низкокристаллический полимер, выбранный из группы полилактидов, полигидроксиалканоатов, сополимеров 1,4-бутандиола, адипиновой и терефталевой кислот со степенью кристалличности 5-25% и температурой размягчения ниже на 20-50°С температуры плавления, при этом активированный уголь и полимерное связующее взяты в соотношении (80-95):(5-20) мас. %, соответственно, и имеют размер частиц 0,05-0,2 мм.

2. Пористый блочный фильтрующий материал для комплексной очистки питьевой воды по п. 1, отличающийся тем, что он содержит не менее 80% открытых пор с размером 1-20 мкм.

3. Пористый блочный фильтрующий материал для комплексной очистки питьевой воды по п. 1, отличающийся тем, что полимерное связующее и активированный уголь имеют размер частиц 0,075-0,15 мм.

4. Пористый блочный фильтрующий материал для комплексной очистки питьевой воды по п. 1, отличающийся тем, что активированный уголь имеет удельную поверхность фильтрации 800-900 м2/г, йодное число 800-1100 мг/г и статическую обменную емкостью по меди от 0,7-0,9 мг-экв/г.

5. Способ получения пористого блочного фильтрующего материала для комплексной очистки питьевой воды по пп. 1-4, заключающийся в том, что смесь порошкообразного материала с размером частиц 0,05-0,2 мм, предпочтительно 0,075-0,15 мм, из активированного угля с удельной поверхностью фильтрации 900-1050 м2/г, йодным числом 900-1200 мг/г, статической обменной емкостью по меди от 0,8-1,15 мг-экв/г, с содержанием воды 10-20 мас. % и полимерного связующего из группы полилактидов, или полигидроксиалканоатов, или сополимеров 1,4-бутандиола, адипиновой и терефталевой кислот со степенью кристалличности 5-25% и с температурой размягчения на 20-50°С ниже температуры плавления, взятых в соотношении активированный уголь : полимерное связующее (80-95):(5-20) мас. %, подвергают термической обработке методами экструзии или горячего прессования при степени сжатия смеси при формовании 12-25% и температуре на 10-35°С ниже температуры плавления полимерного связующего.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к комплексной переработке бромоносного поликомпонентного гидроминерального сырья. В качестве сырья используют промысловые рассолы хлоридного кальциево-магниевого типа нефтегазодобывающих предприятий.

Техническое решение относится к системам и способам очистки воды методом перекристаллизации и используемым в них теплообменным устройствам для периодического замораживания и оттаивания льда. Согласно способу получают требуемые параметры воды по чистоте (ppm), водородный показатель pH, окислительно-восстановительный потенциал воды.

Изобретение относится к получению воды фармакопейного качества и может быть использовано в медицине. Исходную воду предварительно очищают в устройствах 1 и 2 обратного осмоса и электродеонизации соответственно.

Группа изобретений относится к светоизлучающему устройству для покрытия участка поверхности. Светоизлучающее устройство (1) содержит светоизлучающие блоки (10), расположенные по схеме (20) заполнения плоскости, для покрытия значительного участка поверхности.

Изобретение относится к области очистки воды. Загрязненную оборотную воду обогатительной фабрики направляют в смеситель-распределитель, в котором ее смешивают с частично минерализованной водой, направляют в левый или правый пульповод с навесным акустическим модулем, с помощью которого осуществляют гидроакустическую коагуляцию шламовых частиц.

Изобретение относится к способам химической очистки сточных вод от ионов железа и меди с использованием отходов производства с высоким содержанием СаСО3. Согласно способу формируют два параллельно расположенных гидротехнических сооружения, которые состоят из последовательно соединенных фильтрационной секции, пруда и водоотвода.
Техническое средство для разложения отработанных эмульсионных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и производственных стоков на водную и органическую фазы может быть использовано на предприятиях металлообрабатывающей, металлургической и других отраслей промышленности. Техническое средство включает соли алюминия, калия, согласно изобретению содержит водный раствор коагулянта, деэмульгатора, депассиватора, флокулянта и стабилизирующей добавки в следующем составе, мас.%: сульфат алюминия 3-6, серная кислота 5-10, ортофосфорная кислота 2,5-5, кремниевая кислота 0,1-0,3, сульфат алюминия-калия 0,4-1, вода остальное.

Изобретение относится к реагентным способам обработки и может быть использовано для очистки и разложения отработанных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и производственных стоков на предприятиях металлообрабатывающей, металлургической и других отраслей промышленности. Описано средство техническое для очистки производственных стоков, содержащее водный раствор, включающий деэмульгатор, стабилизирующую добавку, коагулянт и пассиватор; средство приготавливают с водородным показателем рН не более 4,0, средство может быть использовано для очистки и разложения отработанных СОЖ и производственных стоков на предприятиях металлообрабатывающей, металлургической и других отраслей промышленности.

Изобретение относится к области очистки, регулирования физико-химического состава и упаковки подщелоченной, ионизированной, озонированной, изотонической, обладающей антиоксидантной и детокс активностью, обогащенной магнием питьевой воды в не имеющей аналогов, экологически чистой таре посредством модульных, портативных и недорогих установок.

Изобретение относится к области экологии и предназначено для очистки воды как для бытового, так и промышленного водоснабжения. Установка для комплексной очистки воды имеет единую двухконтурную емкость.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано при определении иттрия (III) в технологических растворах, природных и техногенных водах. Способ определения иттрия (III) включает приготовление сорбента, извлечение иттрия (III) из раствора сорбентом, переведение иттрия (III) в комплексное соединение, отделение сорбента от раствора, измерение интенсивности люминесценции поверхностного комплекса иттрия(III) с 8-оксихинолин-5-сульфокислотой и определение содержания иттрия.
Наверх