ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ Российский патент 1994 года по МПК B01D39/00 B01D15/00 

Изобретение относится к фильтрующим материалам для очистки воды и может быть использовано для очистки питьевой воды от ионов тяжелых металлов, радионуклидов и примесей органических веществ различного происхождения, а также микроорганизмов, как в быту, так и в походных, полевых условиях, в районах с неблагоприятной экологической обстановкой.

Известен фильтрующий материал для очистки питьевой воды из волокнистого материала с добавлением порошка сорбента и полимерной мембраны, обладающий бактериологическим эффектом. Однако фильтрующий материал не обеспечивает высокой эффективности очистки питьевой воды, так как не обладает достаточной сорбционной емкостью по ионам тяжелых металлов и частично по органическим примесям. Кроме того, фильтрующий материал требует периодической замены вследствие загрязнения, и не разработан способ его регенерации в бытовых условиях.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является фильтрующий материал для очистки воды на основе активированного углеродного волокна. Однако данный фильтрующий материал не обладает достаточной сорбционной емкостью по ионам тяжелых металлов и, следовательно, не обеспечивает высокой эффективности очистки воды.

Целью изобретения - повышение эффективности очистки питьевой воды путем дополнительного введения в фильтрующий материал ионообменного волокнистого материала и дополнительно активированного угля.

Поставленная цель достигается тем, что фильтрующий материал для тонкой очистки питьевой воды на основе активированного углеродного волокна дополнительно содержит ионообменное волокно и наполнитель - волокнистый материал или бумагу в определенном соотношении, мас.%:
Активированное угле- родное волокно 10-85 Ионообменное волокно 10-85
Волокнистый материал или бумага Остальное
Для очистки питьевой воды с повышенным содержанием органических веществ фильтрующий материал содержит также активированный уголь при следующем соотношении, компонентов мас. %:
Активированное угле- родное волокно 10-85 Ионообменное волокно 10-85 Активированный уголь 1-50
Волокнистый материал
или бумага Остальное
Предлагается в составе фильтрующего материала использовать углеродные волокнистые сорбенты марок АУТ-5 (ТУ-6-16-28-1397-90) и ТСА-1 (ТУ-6-16-28-1497-92), катионообменное волокно ВИОН КН-1 (ТУ-17-14-66-781), активированный уголь марки БАУ (ГОСТ 6217-74) и волокнистый материал в виде отходов от производства химических волокон или бумагу, служащие для грубой очистки и укрепляющей прослойкой или наполнителем между составляющими компонентами фильтрующего материала.

Углеродные волокнистые сорбенты представляют собой химически-, термически стойкие волокнистые материалы, обладающие бактерицидными свойствами. Они используются для очистки органических веществ из сточных вод. Выпускаются в виде тканей, пряжи, волокнистой массы, листового материала и других форм в зависимости от применения. Характеризуются однородной тонкопористой структурой, малым диаметром одиночных волокон. Все это обеспечивает, по сравнению с активированным углем, скорость очистки в три-четыре раза большую и высокую селективность адсорбции, особенно, в статическом режиме и при малых концентрациях адсорбатов. Хорошо регенерируются.

Катионообменное волокно ВИОН КН-1 - слабокислотный катионит, полученный путем химического модифицирования промышленного волокна нитрон, содержащий карбоксильные группы. Это волокно используется при ионном обмене в жидкой среде для улавливания ионов тяжелых металлов. Хемосорбционный волокнистый материал применяется в виде волокна, нетканых полотен и тканей. Ионообменное волокно ВИОН КН-1 устойчиво к действию растворителей, щелочей, кислот, хорошо регенерируется и может многократно использоваться.

Водоочищающее действие активированного угля широко известно.

Подбирая определенное соотношение этих составляющих сорбентов, можно получить эффективный фильтрующий материал, пригодный для работы в местных условиях и легко регенерируемый в быту для получения питьевой воды, соответствующей нормам предельно допустимых концентраций.

Фильтрующий материал обладает универсальными свойствами очистки взвешенных, эмульгированных и растворимых примесей, а также микроорганизмов из воды и может быть использован в водоочистных фильтрах различной конструкции водопроводной сети или природных источников. Кроме того, фильтровальный материал можно использовать для очистки и облагораживания напитков и других жидкостей.

Фильтровальный материал готовят смешением волокнистой массы сорбентов или составляют из слоев сорбентов в определенном соотношении с добавлением активированного угля и волокнистого материала или бумаги в зависимости от определяющего количества загрязняющих компонентов в исходной питьевой воде, а регенерируют обработкой фильтрующего материала разбавленными растворами кислот или солей, обработкой кипящей водой, что позволит многократно увеличить срок эффективности его работы.

П р и м е р 1. В колонну диаметром 36 мм и высотой 60 мм помещали 25 г фильтровального материала, приготовленного из смеси волокнистых сорбентов при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Катионообменное волокно
ВИОН КН-1 85
Углеродный волокнистый
сорбент АУТ-5 10
Ацетатное волокно Остальное
и пропускали питьевую воду, содержащую, мг/л: Cu²⁺ 15, Fe (общее) 30, ПАВ 1,5, фенол 0,002, хлор (активный) 1,0, микроорганизмы 90 кл/л, Sr⁵⁺ 2 ^. 10^-7 Ки/л, со скоростью 6 л/ч, в течение 2 ч. Cтепень очистки почти по всем компонентам составила 100%.

В табл. 1 представлены показатели состава питьевой воды, поступающих на очистку, и качество очищенной питьевой воды, по сравнению с известным способом, где использовали фильтровальный материал из активированного углеродного волокна.

П р и м е р 2. Через 25 г фильтровального материала, приготовленного из смеси волокнистых сорбентов, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углеродный волокнистый
сорбент ТСА-1 85
Катионообменное волокно
ВИОН КН-1 10
Ацетатное волокно Остальное
пропускали питьевую воду, содержащую, мг/л: Сu²⁺3, Zn²⁺ 3, Со²⁺ 3, ПАВ 3, фенол 0,01, хлор (активный) 2,5, микроорганизмы 90 кл/л, Сs⁶⁺ 1,4 ^. 10^-8 Ки/л со скоростью 6 л/ч в течение 3 ч. Степень очистки по всем загрязнениям 100%.

В табл. 2 представлены показатели состава питьевой воды, поступающей на очистку, и качество очищенной питьевой воды, по сравнению с известным способом.

П р и м е р 3. Через 25 г фильтровального материала, приготовленного из смеси сорбентов, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углеродный волокнистый
сорбент ТСА-1 20
Катионообменное волокно
ВИОН КН-1 20
Активированный уголь 50
Бумага Остальное
пропускали питьевую воду, содержащую, мг/л: Сu²⁺ 5, Zn²⁺ 5, Cd⁵⁺ 2,2, ПАВ 5, хлор (активный) 3, железо (общее) 1, фенол 0,1, микроорганизмы 90 кл/л со скоростью 6 л/ч в течение 2 ч.

В табл. 3 представлены показатели состава питьевой воды, поступающей на очистку, и качество очищенной питьевой воды, по сравнению с известным способом.

П р и м е р 4. Через 25 г фильтровального материала, приготовленного из слоев сорбентов при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углеродный волокнистый
сорбент ТСА-1 40
Катионообменное волокно
ВИОН-1 40
Активированный уголь 1
Полипропиленовое
волокно Oстальное
пропускали питьевую воду, содержащую, мг/л: Сu²⁺ 8, Zn²⁺ 8, хлор (активный) 3, железо (общее) 1, ПАВ 3, микроорганизмы 90 кл/л со скоростью 6 л/ч в течение 2 ч. Степень очистки всех загрязнений составила 100%. Затем продолжали пропускать питьевую воду до полной обработки сорбционной емкости фильтрующего материала.

В табл. 4 представлены показатели состава питьевой воды, поступающей на очистку, и качество очищенной питьевой воды, по сравнению с известным способом.

Таким образом, универсальность и высокая надежность фильтровального материала исключает возможность "проскока" загрязнений. Все составляющие фильтрующего материала разрешены для применения органами здравоохранения.

Использование: фильтрующие материалы для очистки питьевой воды от ионов тяжелых металлов, радионуклидов и примесей органических веществ различного происхождения, а также микроорганизмов. Сущность изобретения: фильтрующий материал для очистки питьевой воды на основе активированного углеродного волокна дополнительно содержит ионообменное волокно при следующем соотношении компонентов, мас.%: активированное углеродное волокно 10 - 85, ионообменное волокно 10 - 85, волокнистый материал или бумага - остальное. Для более тонкой очистки воды фильтрующий материал дополнительно содержит и активированный уголь при следующем соотношении компонентов, мас.%: активированное углеродное волокно 10 - 85, ионообменное волокно 10 - 85, активированный уголь 1 - 50, волокнистый материал или бумага остальное. Предложенный фильтрующий материал характеризуется универсальностью и высокой надежностью, все составляющие фильтрующего материала разрешены для применения. 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ, на основе активированного углеродного волокна, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ионообменное волокно и наполнитель - волокнистый материал или бумагу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Активированное углеродное волокно 10 - 85
Ионообменное волокно 10 - 85
Волокнистый материал или бумага Остальное
2. Материал по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит активированный уголь при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Активированное углеродное волокно 10 - 85
Ионообменное волокно 10 - 85
Активированный уголь 1 - 50
Волокнистый материал или бумага Остальное