ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ Российский патент 1994 года по МПК B01D27/02 B01D15/04 

Изобретение относится к устройствам для очистки жидкости методом физико-химической адсорбции и может найти применение в бытовых условиях для очистки водопроводной воды, в сельской местности для получения питьевой воды, в пищевой, химической и фотопромышленности и в других областях технологии, где по условиям техпроцесса необходимо иметь чистую воду, свободную от солей металлов и органических растворенных включений.

Известен фильтр для очистки воды [1] , содержащий корпус с размещенным в нем фильтрующим патроном, заполненным смесью ионообменной смолы и активированного угля, и камеры для очищаемой и очищенной жидкостей, отделенные от патрона фильтрующими пластинами.

Известный фильтр имеет недостаточно большой ресурс работы, т. к. смесь ионообменной смолы и активированного угля относительно быстро адсорбирует растворенные в жидкости неорганические и органические вещества, и фильтр по мере выработки ресурса превращается в обычный фильтр с зернистой загрузкой, начиная пропускать все растворенные в жидкости примеси. Провести регенерацию фильтрующего материала невозможно, т. к. смесь ионообменной смолы и активированного угля является смесью веществ с различными свойствами, которую невозможно разделить на отдельные составляющие. В процессе эксплуатации фильтр требует полной замены фильтрующего материала. Для увеличения ресурса фильтра требуется соответственно увеличивать его габариты.

Известен также фильтр для очистки жидкости [2] , по совокупности признаков и по достигаемому результату наиболее близкий к заявляемому. Он содержит корпус с размещенным в нем фильтрующим патроном, заполненным ионообменной смолой и активированным углем, и камеры для очищаемой и очищенной жидкостей, отделенные от патрона фильтрующими пластинами. Фильтр представляет собой сосуд, в котором находится материал, предназначенный для необходимой обработки потока воды, пропускаемого через входное и выходное отверстия, выполненные в противоположных концах сосуда, прикрепленный ко второму концу последнего фиксатор и стакан с направляющими приспособлениями на внутренней поверхности, с помощью которых сосуд вторым концом вставляется в стакан. Наружной стороной стакан опирается на установочную площадку. На внутренней стороне стакана имеется ответное гнездо, в которое входит фиксатор, закрепляя сосуд в стакане. К стакану съемно прикреплен кожух, охватывающий сосуд с подготовительным материалом. В кожухе напротив входного и выходного отверстий сосуда выполнены вырезы, позволяющие подключать устройство к линиям подачи и потребления воды.

Известный фильтр сложен по своему выполнению. Кроме того, при работе фильтра находящаяся в нем ионообменная смола разбухает под воздействием проходящего потока жидкости. В дальнейшем при прекращении прохода потока жидкости сквозь слой ионообменной смолы, она высыхает, уменьшает свой объем, растрескивается и, соответственно, теряет свои фильтрующие свойства. Вследствие этого регенерацию ионообменной смолы необходимо проводить непосредственно после пропускания через нее порции жидкости, что сокращает ресурс фильтра и снижает его эксплуатационные возможности.

Цель изобретения - увеличение ресурса фильтрующего материала, повышение надежности работы фильтра при одновременном упрощении его конструкции и повышение его компактности.

Цель достигается за счет того, что фильтрующий патрон выполнен в виде двух установленных с зазором друг относительно друга коаксиальных цилиндрических стаканов, внутренний из которых вставлен в отверстие в дне наружного стакана и имеет перфорированные дно и крышку, размещенную на уровне верхней фильтрующей пластины. В зазоре между стаканами установлена оребренная с внутренней стороны трубчатая вставка с выполненными в ее нижней части радиальными отверстиями. Ионообменная смола размещена в кольцевом пространстве между наружным стаканом и трубчатой вставкой, активированный уголь - во внутреннем стакане, а наружный стакан снабжен крышкой, которая соединена с трубчатой вставкой и имеет перфорацию над ионообменной смолой.

Выполнение фильтрующего патрона в виде двух установленных с зазором друг относительно друга коаксиальных цилиндрических стаканов, внутренний из которых вставлен в отверстие в дне наружного стакана и имеет перфорированные дно и крышку, размещенную на уровне верхней фильтрующей пластины, направлено на упрощение конструкции устройства и повышение его компактности за счет упрощения сборки и разборки при регенерации фильтрующих материалов. Размещение крышки внутреннего стакана на уровне верхней фильтрующей пластины, равно как и то, что в зазоре между стаканами установлена оребренная с внутренней стороны трубчатая вставка с выполненными в ее нижней части радиальными отверстиями, способствует созданию нисходящего потока очищаемой жидкости, а затем - восходящего потока частично очищенной жидкости, чем обусловлено наличие постоянного слоя жидкости в кольцевом пространстве между наружным стаканом и трубчатой вставкой и в каналах между ребрами.

Размещение ионообменной смолы в кольцевом пространстве между наружным стаканом и трубчатой вставкой направлено на увеличение ресурса фильтрующего материала и повышение надежности работы фильтра, т. к. именно в этом кольцевом пространстве ионообменная смола постоянно находится под заливом жидкостью, что предохраняет ее от высыхания, что повышает долговечность устройства в целом.

Размещение активированного угля во внутреннем стакане также увеличивает ресурс фильтрующего материала и повышает надежность работы фильтра в целом, т. к. сквозь активированный уголь фильтруется жидкость уже очищенная от солей металлов, которые в противном случае быстро лишили бы активированный уголь его адсорбированной способности к сульфатам, хлоридам, нитратам, органике и т. п.

Снабжение наружного стакана крышкой, которая соединена с трубчатой вставкой и имеет перфорацию над ионообменной смолой, обеспечивает движение очищаемой жидкости через отверстия перфорации и верхнюю фильтрующую пластину вниз через слой ионообменной смолы, а затем вверх по каналам между ребрами трубчатой вставки, далее - вниз сквозь отверстия перфорации крышки внутреннего стакана, фильтрующую пластину и активированный уголь. Такая организация потока жидкости способствует увеличению ресурса фильтрующих материалов, т. к. ионообменная смола поглощает растворенные в жидкости соли металлов, а активированный уголь поглощает из жидкости, уже очищенной от ионов металлов, растворенные органические вещества, хлориды, сульфаты, нитраты и т. п.

Таким образом, вся совокупность существенных признаков связана неразрывной причинно-следственной связью с достигаемым техническим результатом.

На фиг. 1 показан фильтр, частичный вертикальный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Фильтр для очистки жидкости содержит корпус 1, в котором размещен фильтрующий патрон 2, заполненный ионообменной смолой 3 и активированным углем 4, камеру 5 для очищаемой жидкости и камеру 6 для очищенной жидкости. Камеры 5 и 6 отделены от фильтрующего патрона 2 фильтрующими пластинами 7 и 8.

Фильтрующий патрон 2 выполнен в виде двух установленных с зазором друг относительно друга коаксиальных цилиндрических стаканов 9 и 10. Внутренний стакан 10 вставлен в отверстие 11 в дне 12 наружного стакана 9 и имеет перфорированное дно 13 и перфорированную крышку 14, размещенную на уровне верхней фильтрующей пластины 7. В зазоре между стаканами 9 и 10 установлена трубчатая вставка 15. На ее внутренней стороне выполнены ребра 16, а в нижней части - радиальные отверстия 17. Ионообменная смола 3 размещена в кольцевом пространстве между наружным стаканом 9 и трубчатой вставкой 15. Активированный уголь 4 размещен во внутреннем стакане 10. Наружный стакан 9 снабжен крышкой 18, которая соединена с трубчатой вставкой 15 и имеет перфорацию 19 над ионообменной смолой 3, которая сверху перекрыта верхней фильтрующей пластиной 7, а снизу - нижней фильтрующей пластиной 20. Активированный уголь 4 также перекрыт сверху фильтрующей пластиной 21, а снизу - фильтрующей пластиной 8. Корпус 1 сверху накрыт крышкой 22 и опирается на камеру 6 для очищенной жидкости. Крышки 14, 18 и 22 снабжены ручками 23, 24 и 25. Радиальные отверстия 17 расположены между ребрами 16 (на фиг. 1 ребро 16 и радиальное отверстие 17 условно показаны в плоскости разреза).

Фильтр работает следующим образом.

Камера 5 заливается порцией очищаемой жидкости и накрывается крышкой 22. Под действием собственного веса жидкость поступает через перфорацию 19 и верхнюю фильтрующую пластину 7 в кольцевое пространство между наружным стаканом 9 и трубчатой вставкой 15, заполненное ионообменной смолой 3. Растворенные в жидкости соли металлов поглощаются ионообменной смолой 3. Очищенная от ионов металлов жидкость проходит сквозь фильтрующую пластину 20 и через радиальные отверстия 17 поступает в каналы между ребрами 16, поднимаясь по ним, и заполняет пространство между крышками 14 и 18. Затем жидкость через отверстия перфорированной крышки 14 и сквозь фильтрующую пластину 21 поступает во внутренний стакан 10 и фильтруется сквозь активированный уголь 4, который адсорбирует из жидкости растворенные в ней органические примеси, сульфаты, хлориды, нитраты и т. п. После этого жидкость сквозь фильтрующую пластину 8 и перфорированное дно 13 поступает в емкость 6 для очищенной жидкости.

Когда уровень очищаемой жидкости снизится до уровня крышки 18, в камеру 5 заливается следующая порция жидкости и процесс очистки повторяется. После получения необходимого количества очищенной жидкости корпус 1 вместе с фильтрующим патроном 2 снимается с емкости 6, и очищенная жидкость переливается в любой необходимый сосуд по назначению. Корпус 1 с фильтрующим патроном 2 устанавливается на емкость 6. Фильтр готов к очистке новой порции жидкости.

В случае, когда в настоящий момент времени нет необходимости в работе фильтра, ионообменная смола 3 на высыхает, т. к. она находится под заливом жидкости, оставшейся в кольцевом пространстве между наружным стаканом 9 и трубчатой вставкой 15. Кроме того, жидкость остается и в каналах между ребрами 16 до верхней плоскости крышки 14, находящейся на уровне фильтрующей пластины 7. Испаряться этой жидкости практически некуда, в силу чего она сохраняется весьма долгое время, что и защищает ионообменную смолу 3 от высыхания, а, следовательно, ресурс ионообменной смолы увеличивается.

После того, как фильтр выработал свой ресурс, необходимо разобрать его и произвести регенерацию фильтрующих материалов.

Камера 6 отделяется от корпуса 1, снимается крышка 22 и вынимается фильтрующий патрон 2. Удаляется крышка 18 и из отверстия 11 выталкивается внутренний стакан 10. Снимается крышка 14, вынимается фильтрующая пластина 21 и активированный уголь 4 пересыпается в какую-либо емкость, где производится его регенерация водяным паром, например, в скороварке.

Из наружного стакана 9 вынимаются фильтрующая пластина 7 и трубчатая вставка 15. Ионообменная смола 3 помещается в любую пригодную емкость, где производится ее регенерация слабым раствором кислоты, или, в зависимости от типа смолы, - раствором поваренной соли.

Все детали фильтра промываются, после чего производится его сборка и зарядка регенерированными фильтрующими материалами. Фильтр вновь готов к работе.

Конструкция фильтра позволяет повысить ресурс фильтрующих материалов. Фильтр прост и удобен в работе, компактен и обладает высокой надежностью.

Использование: для адсорбционной очистки жидкости. Сущность изобретения: фильтрующий патрон, выполненный в виде двух коаксиальных стаканов, вставленных один в другой. В промежутке между стаканами размещена трубчатая вставка, оребренная с внутренней стороны и с отверстиями в нижней части. В кольцевом пространстве между наружным стаканом и трубчатой вставкой размещена ионообменная смола, а во внутреннем стакане - активированный уголь. Ионообменная смола постоянно находится под заливом жидкостью, что повышает надежность работы фильтра. 2 ил.

ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ЖИДКОСТИ, содержащий корпус с размещенным в нем фильтрующим патроном, заполненным ионообменной смолой и активированным углем, и камеры для очищаемой и очищенной жидкостей, отделенные от патрона фильтрующими пластинами, отличающийся тем, что фильтрующий патрон выполнен в виде двух установленных с зазором относительно друг друга коаксиальных цилиндрических стаканов, внутренний из которых вставлен в отверстие в дне наружного стакана и имеет перфорированные дно и крышку, размещенную на уровне верхней фильтрующей пластины, в зазоре между стаканами установлена оребренная с внутренней стороны трубчатая вставка с выполненными в ее нижней части радиальными отверстиями, при этом ионообменная смола размещена в кольцевом пространстве между наружным стаканом и трубчатой вставкой, активированный уголь - во внутреннем стакане, а наружный стакан снабжен крышкой, которая соединена с трубчатой вставкой и имеет перфорацию над ионообменной смолой.