СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ЖЕЛЕЗА Российский патент 1995 года по МПК C02F1/28 C02F1/42 

Изобретение относится к очистке воды, в частности к способу очистки воды от железа, который может найти применение в различных установках и устройствах для очистки воды с повышенным содержанием железа, например, в установках для очистки хозяйственной воды из водопровода, в бассейнах, банях и др. Он может быть использован также в устройствах для очистки питьевой воды из городского водопровода или из автономных водохранилищ, например цистерн, танков и др. емкостей.

Известные способы очистки воды от железа основаны на окислении воды озоном или другими окислителями, адсорбции на активированном угле, контактной фильтрации через Mn-содержащие цеолиты, седиментационной коагуляции или комбинировании этих приемов (1).

Способы эти используются, как правило, для удаления ионов железа (II) и мало пригодны для удаления из воды железа окисного, повышенное содержание которого в воде составляет особую проблему. Для удаления окисного железа, находящегося в виде коллоидно-дисперсных взвесей, используется способ коагуляции и последующего удаления скоагулированного продукта. Однако этот способ не всегда удобен и практически не пригоден для очистки воды в портативных устройствах.

Известен также способ очистки воды от железа путем фильтрации через слой катионита. Обычно используются сильнокислотные катиониты, например сульфоуголь, КУ-1, КУ-2, КУ-23 (2).

Этим способом могут быть удалены только ионы железа (II), но для удаления окисного железа, находящегося в виде коллоидно-дисперсных взвесей, этот способ не эффективен.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки водных растворов от микропримесей металлов, в том числе, и железа путем их пропускания через ионит на основе волокна с привитым сополимером целлюлозы и полиакрилтиоамида (3).

По сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет увеличить степень очистки (по прототипу 83-89% по предлагаемому способу практически 100%). Одновременно следует подчеркнуть, что в прототипе речь идет об очистке растворов от ионов железа (так, в примерах, поясняющих изобретение, растворы содержат ионы фтористых солей металлов, в частности ионы железа). В описании также не упоминается о возможности очищать от коллоидно-дисперсных взвесей с помощью целлюлозного волокна.

Задача состоит в повышении эффективности очистки воды с повышенным содержанием железа в виде коллоидно-дисперсных взвесей.

Это достигается тем, что в способе очистки воды путем фильтрации через слой ионита, в качестве последнего используют сильноосновной анионит на основе полипропиленового волокна с привитым сополимером стирола и дивинилбензола с триметилбензиламмониевыми группами.

Например, в качестве такого материала используют модифицированное привитой радикальной полимеризацией стирола и дивинилбензола полипропиленовое волокно с сильно основными группами четвертичного аммония, триметилбензиламмониевыми группами, например ФИБАН А-1 или волокно ИОНЕКС.

Сильноосновные аниониты на основе модифицированного полипропиленового волокна описаны (Солдатов В.С. Волокнистые иониты перспективные сорбенты для выделения ионов тяжелых металлов из водных растворов. Журнал ВХО им. Д.И. Менделеева, 1990 г. с. 101) и могут быть использованы для удаления анионов.

Известно также, что аниониты аналогичной структуры, например сильноосновная анионообменная смола блоксополимер винилароматиеских соединений, модифицированных трибутиламином, используется для удаления нитратов с сопутствующими сульфатами из воды городского водопровода (Патент США N 4479877, кл. С 02 F 1/42, 1984). Авторами предлагаемого технического решения обнаружено, что слой волокнистого анионита на основе полипропиленового волокна с привитым сополимером стирола и дивинилбензола при пропускании через него потока воды удерживает содержащиеся в ней примеси железа в виде коллоидно-дисперсных взвесей. Механизм действия анионита, обуславливающий удаление железа из водных сред, пока не ясен и обнаружен случайно.

Одновременно с удалением железа происходит существенное снижение в воде концентрации свободного хлора.

Следует отметить, что даже идентичные по структуре полимеры (например, анионит АВ-17) не дают эффективных результатов по очистке воды от железа. Приводим данные по очистке от железа водных растворов сильноосным анионитом на основе полипропиленового волокна с привитым сополимером стирола и дивинилбензола (ФИБАН А-1) и его идентичным по структуре аналогом гранулированным сорбентом анионитом АВ-17. Испытания приведены в таблице.

Таким образом, из всех известных материалов только сильноосновной анионит на основе полипропиленового волокна с привитым сополимером стирола и дивинилбензола с триметилбензиламмониевыми группами позволяет практически полностью удалять из водных растворов железо (в виде ионов и коллоидно-дисперсных взвесей).

Волокнистый материал ФИБАН А-1 разработан в институте физико-органической химии АН БССР. Получают путем радиационной прививки стирола и дивинилбензола к полипропиленовому волокну с диаметром 30-60 мкм с последующей химической фиксацией ионообменных групп, сильноосновных триметилбензиламмониевых.

Волокнистый ионообменный материал "ИОНЕКС" разработан фирмой "Торей Индастриз" (Япония). Его получают прядением из расплава состава, содержащего полипропилен и полистирол с дальнейшей сложной химической обработкой. Один из типов сильноосновного волокнистого анионита ИОНЕКС TIN-200 также, как и ФИБАН А-1, содержит триметилбензиламмониевые группы.

П р и м е р 1. Водопроводную воду с содержанием общего железа 0,3 мг/л (анализ по ГОСТ 4011-72) и коллоидного железа 0,12 мг/л (анализ по весовому методу) пропускают через слой волокнистого сильноосновного анионита ФИБАН А-1. Толщина слоя 200 мм, диаметр патрона 80 мм, объемная скорость потока 0,2 л/с. Содержание общего и коллоидного железа после фильтрации 0. Цветность исходной воды 20^о, цветность воды после фильтрации 5^о.

П р и м е р 2. Судовую мытьевую воду (из ахтерпика) пропускают через слой волокнистого сильноосновного анионита ФИБАН А-1. Толщина слоя 200 мм, диаметр патрона 80 мм, объемная скорость потока 0,2 л/с. Содержание общего железа в исходной воде 0,6 мг/л, содержание железа в виде коллоидно-дисперсных взвесей 0,15 мг/л, цветность 30^о.

Физико-химические характеристики воды после фильтрации: содержание общего железа следы, содержание железа в виде коллоидно-дисперсных взвесей 0, цветность 10^о.

Использование: в способах очистки воды от железа, может найти применение в различных установках и устройствах для очистки хозяйственной воды из водопровода, в бассейнах и банях, а также может быть использован для очистки питьевой воды из водопровода или автономных емкостей. Способ позволяет очищать воду от железа в виде коллоидно-дисперсных взвесей. Сущность: воду пропускают через слой сильноосновного анионита на основе полипропиленового волокна с привитым сополимером стирола и дивинилбензола с триметилбензиламмониевыми группами. 1 табл.

СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ЖЕЛЕЗА путем фильтрования через сильноосновной анионит волокно на основе привитого сополимера, отличающийся тем, что в качестве анионита используют сильноосновной анионит на основе полипропиленового волокна с привитым сополимером стирола и дивинилбензола с триметилбензиламмониевыми группами.