ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ДООЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ Российский патент 1995 года по МПК C01B31/08 C02F1/28 

Изобретение относится к доочистке питьевой воды и может быть использовано в качестве наполнителя в устройствах для доочистки воды в бытовых условиях.

Известен способ обеззараживания воды пропусканием через слой глинозема, пропитанного водным раствором азотнокислого серебра [1] Однако в известном способе предусмотрено в 1,5-3 раза большее время контакта наполнителя с обрабатываемой водой и значительное содержание серебра в обеззараженной воде (около 0,04 мг/л).

Наиболее близким к заявляемому объекту является наполнитель для доочистки питьевой воды угольный фильтр, состоящий из двух последовательно расположенных по ходу воды слоев активированного угля и активированного угля, обработанного окисью серебра [2]
Однако в известном наполнителе имеется ряд недостатков. Ресурс работы фильтра не более 4000-5000 л очищенной воды из-за накопления механических загрязнений в фильтре в процессе эксплуатации. Предложенный метод регенерации наполнителя усложняет его использование потребителем. Кроме того, для предотвращения размножения бактерий в угольном фильтре в случае перерыва в его работе предусмотрено использовать специально обработанный активированный уголь, содержащий значительное количество дорогостоящего материала серебра 1 мг на 1 г угля.

Для решения задачи улучшения органолептических свойств питьевой воды, увеличения ресурса работы фильтра, снижения расхода серебра предлагаемый наполнитель содержит последовательно расположенные по ходу воды слои цеолита, актированного угля и цеолита, модифицированного серебром, при следующем соотношении слоев, об. цеолит 2-14, активированный уголь 80-90, цеолит, модифицированный серебром, 6-8.

Исследованиями бактерицидного действия серебра установлено, что именно ионы металла вызывают гибель микроорганизмов, разрушая их ферментные системы, и степень активности серебра растет с ростом концентрации ионов в растворе.

Однократная обработка цеолита водным раствором азотнокислого серебра позволяет благодаря катионному обмену окклюдировать в полостях каркаса цеолита серебро в виде катиона практически полностью. Измерениями электропроводности и самодиффузии установлено, что катионы в гидратированном цеолите ведут себя так же, как в растворе соли (свободно плавают в полостях каркаса). Объем цеолита, модифицированного серебром в предлагаемом наполнителе, составляет приблизительно 100 мл, а наименьшее оптимальное содержание серебра в данном объеме цеолита 2 мг (пример 3, таблица). В этом случае эффективная концентрация серебра близка к 20 мг/л. Как известно, растворы серебра в несколько раз менее концентрированные, способны дезинфицировать продукты. Способность цеолитов сорбировать микроорганизмы закономерно приводит к усилению контакта микроорганизмов с катионами серебра, находящимися в полостях каркаса цеолита, и соответственно к увеличению и ускорению бактерицидного действия данного элемента.

Кроме того десорбция серебра регулируется диффузией ионов внутри кристаллического каркаса цеолита, и при достаточно высокой эффективной концентрации катионов серебра приводит к незначительному его уносу потоком очищенной воды. Использование слоя цеолита первым со стороны входа очищаемой воды в устройство препятствует проникновению в последующий слой активированного угля механических примесей, снижающих его активность. Наличие данного слоя цеолита позволяет увеличить ресурс работы наполнителя с 4000 до 12000 л очищенной воды.

Следующий после слоя цеолита слой активированного угля доочищает водопроводную воду от присутствующих в ней растворенных органических примесей.

Уменьшение количества цеолита менее 2 об. как показали исследования, заметно снижает ресурс работы наполнителя, ввиду малой толщины слоя.

Увеличение количества цеолита более 14 об. заставляет уменьшить соответственно количество активированного угля ниже 80 об. что также снижает ресурс работы наполнителя.

Толщина слоя цеолита, модифицированного серебром, для предложенных в заявке размеров устройства составляет приблизительно 8-10 об. Уменьшение толщины слоя снижает эффективность работы бактерицидного слоя, а увеличение выше 8 об. приводит к увеличению расхода серебра.

Остальной объем устройства занимает слой активированного угля, достаточный для доочистки не менее 12000 л водопроводной воды.

Изобретение осуществляют следующим образом.

В устройство для доочистки питьевой воды, представляющее собой цилиндрический сосуд постоянного сечения 110 мм из полиэтилена с отверстиями в дне и верхней части, снабженными штуцерами с натянутыми на них резиновыми трубками снизу для подключения к источнику питьевой воды и сверху для сбора очищенной воды, вводят послойно компоненты наполнителя слой цеолита, слой активированного угля, слой цеолита, модифицированного серебром, последовательно по ходу воды снизу вверх, отделяя каждый слой от другого сетчатыми фильтрующими перегородками.

В качестве цеолита, модифицированного серебром, используют цеолит, способный сорбировать серебро, обработанный следующим образом.

100 г цеолита заливают 60 мл водного раствора азотнокислого серебра, выдерживают 1 ч, фильтруют, отфильтрованный продукт высушивают до сыпучего состояния.

П р и м е р 1. В устройство для доочистки водопроводной питьевой воды вводят послойно компоненты наполнителя (снизу вверх, со стороны входа в устройство очищаемой воды): природный цеолит, активированный угол, КАД-йодный, природный цеолит, модифицированный серебром, с содержанием серебра 0,005 мг на 1 г цеолита при соотношении компонентов в наполнителе (в об.) 9: 85: 6 соответственно. Во время сборки устройства слои отделяют друг от друга сетчатыми фильтрующими перегородками. Через устройство снизу вверх пропускают водопроводную воду со скоростью 1-1,5 л/мин. Качество пропущенной через устройство водопроводной воды до перерыва в его работе 2500 л. Продолжительность перерыва в работе устройства 3 суток. Для контроля качества воды по показателю запах по ГОСТ 3351-74 и микробиологическим показателям по ГОСТ 18963-73 отбирают пробы воды на анализ сразу после подключения к водопроводной сети. Результаты приведены в таблице.

П р и м е р 2. В устройство для доочистки водопроводной питьевой воды вводят послойно компоненты наполнителя аналогично примеру 1: природный цеолит, активированный уголь, КАД йодный, природный цеолит, модифицированный серебром, с содержанием серебра 0,005 мг на 1 г цеолита при соотношении компонентов в наполнителе (в об.) 9:85:6 соответственно. Через устройство снизу вверх пропускают водопроводную воду со скоростью 1-1,5 л/мин. Количество пропущенной через устройство водопроводной воды до перерыва в его работе 3000 л. Продолжительность перерыва в работе устройства 1 сутки. Далее аналогично примеру 1. Результаты приведены в таблице.

П р и м е р 3. В устройство для доочистки водопроводной питьевой воды вводят послойно компоненты наполнителя аналогично примеру 1: природный цеолит, активированный угол, БАУ, природный цеолит, модифицированный серебром, с содержанием серебра 0,02 мг на 1 г цеолита при соотношении компонентов в наполнителе (в об. ) 14:80:6 соответственно. Через устройство снизу вверх пропускают водопроводную воду со скоростью 1-1,5 л/мин. Количество пропущенной через устройство водопроводной воды до перерыва в его работе более 12000 л. Продолжительность перерыва в работе устройства 14 суток. Далее аналогично примеру 1. Результаты приведены в таблице.

П р и м е р 4. В устройство для доочистки водопроводной питьевой воды вводят послойно компоненты наполнителя аналогично примеру 1: природный цеолит, активированный уголь, КАД йодный, природный цеолит, модифицированный серебром, с содержанием серебра 0,05 мг на 1 г цеолита при соотношении компонентов в наполнителе (в об.) 2:90:8 соответственно. Через устройство снизу вверх пропускают водопроводную воду со скоростью 1-1,5 л/мин. Количество пропущенной через устройство водопроводный воды до перерыва в его работе 4000 л. Продолжительность перерыва в работе устройства 2 суток. Далее аналогично примеру 1. Результаты приведены в таблице.

П р и м е р 5. В устройство для доочистки водопроводной питьевой воды вводят послойно компоненты наполнителя аналогично примеру 1: природный цеолит, активированный уголь, КАД йодный, природный цеолит, модифицированный серебром, с содержанием серебра 0,05 мг на 1 г цеолита при соотношении компонентов в наполнителе (в об.) 3:90:7 соответственно. Через устройство снизу вверх пропускают водопроводную воду со скоростью 1-1,5 л/мин. Количество пропущенной через устройство водопроводной воды до перерыва в его работе 5000 л. Продолжительность перерыва в работе устройства 3 сут. Далее аналогично примеру 1. Результаты приведены в таблице.

П р и м е р 6. В устройство для доочистки водопроводной питьевой воды вводят послойно компоненты наполнителя аналогично примеру 1: природный цеолит, активированный уголь, СКТ, природный цеолит, модифицированный серебром, с содержанием серебра 1 мг на 1 г цеолита при соотношении компонентов в наполнителе (в об.) 4:88:8 соответственно. Через устройство снизу вверх пропускают водопроводную воду со скоростью 1-1,5 л/мин. Количество пропущенной через устройство водопроводной воды до перерыва в его работе более 5500 л. Продолжительность перерыва в работе устройства 5 суток. Далее аналогично примеру 1. Результаты приведены в таблице.

Как следует из данных, приведенных в таблице, предлагаемый наполнитель устройства для доочистки питьевой воды позволяет улучшить органолептические свойства воды при увеличении по сравнению с прототипом ресурса работы с 4000 до 12000 л за счет адсорбции механических загрязнений на цеолите. Предлагаемый наполнитель позволяет предотвратить размножение бактерий в устройстве при перерыве в его работе, при этом снижен расход серебра до 0,02 мг на 1 г цеолита.

Фильтрующий материал для доочистки воды содержит последовательно расположенные по ходу воды слой цеолита 2 14 об. слой активированного угля 80 90 об. и слой цеолита, модифицированного серебром 6 8 об. 1 табл.

ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ДООЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ, содержащий слой активированного угля, отличающийся тем, что он дополнительно содержит слой цеолита, расположенный перед слоем активированного угля, и слой цеолита, модифицированного серебром и расположенного после слоя активированного угля, при следующем объемном соотношении слоев, об.

Цеолит 2 14
Активированный уголь 80 90
Цеолит, модифицированный серебром 6 8