ЗАГРУЗКА ФИЛЬТРА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ Российский патент 1997 года по МПК B01J20/00 B01D39/00 

Изобретение относится к области экологии, конкретно к очистке и кондиционированию питьевой воды, и может быть использовано для создания фильтрующих загрузок, способных комплексно очищать воду от токсичных примесей различного характера, взвесей тяжелых металлов, органических и хлорорганических примесей.

Известна сорбционная загрузка фильтра для очистки питьевой воды на основе активного угля, часть из которого находится в бактерицидной (серебряной) форме [1]
Данная загрузка используется для улучшения органолептических показателей воды. Ее недостатком является то, что она практически не очищает воду от солей тяжелых металлов.

Наиболее близким к описываемой является загрузка фильтра для очистки питьевой воды, содержащая слой модифицированного природного цеолита моноклинной структуры в Na и/или K форме, катионообменного карбоксильного полимерного материала в Na форме и активного угля [2]
Данная загрузка способна комплексно очищать воду от органических примесей, солей тяжелых металлов, в том числе от радионуклидов. Ее недостатком является то, что ресурс данной загрузки, сбалансирован только для очистки относительно чистых вод. При наличии в воде одной или нескольких эндемичных примесей (например железа) ресурс достаточно быстро будет исчерпываться по данному компоненту, в то время как слои активного угля исчерпают за это время только на 10-20% Его реальный ресурс для обычной водопроводной воды составляет 3-5 тыс. литров.

Задачей настоящего изобретения является увеличение ресурса эксплуатации загрузки фильтра для очистки питьевой воды, а также повышение степени очистки воды от различных примесей.

Эта задача достигается описываемой загрузкой фильтра для очистки питьевой воды, содержащей по ходу очищаемой воды слой сорбционно-фильтрующего материала в форме волокон и/или гранул (слой A), затем слой модифицированного природного цеолита моноклинной структуры в Na и/или K форме, катионообменого карбоксильного полимерного материала в Na форме и активного угля часть из которого находится в серебряной форме (слой B), а затем слой микрофильтрационного волокнистого материала со средним эффективным диаметром пор 0,5-10 мкм (слой C).

В качестве сорбционно-фильтрующего материала (слой A) в данной загрузке могут быть использованы следующие вещества:
микрофильтрационное волокно со средним эффективным диаметром пор 1,0-100 мкм (A 1);
гранулированный сульфокатионит типа КУ-2-8-чс в Na форме (A2);
карбаксильный ионообменник ВИОН-КН-1 или ВИОН-КН-1М в Na форме (A3)
анионообменные волокнистые материалы ВИОН-АС-1 или ВИОН-АС-3 с пиридиениевыми функциональными группами (A4);
гранулированный сильноосновный анионообменник типа АВ-17-чс в полийодидной форме (A5);
смесь катионообменного волокна типа ВИОН-КН-1/КН-1М и анионообменного волокна АС-1 или АС-3(А6);
смесь катионообменного материала ВИОН-КН-1 или ВИОН-КН-1М гранул анионита типа АВ-17 чс или анионообменного волокна АС-1 (АС-3) в полийодидной форме (А7);
Объемные соотношения между слоями A, B и C составляют 0,2-0,3 1 0,2-0,3.

Отличительным признаком данной загрузки фильтра для очистки питьевой воды является то, что она дополнительно содержит слой сорбционно-фильтрующего материала в форме волокон и/или гранул, а также слой микрофильтрационного волокнистого материала со средним эффективным диаметром пор 0,5-10 мкм, размещенными по ходу движения воды после слоя B.

Другими отличием способа является то, что в качестве сорбционно-фильтрующего материала используют микрофильтрационное волокно со средним эффективным диаметром пор 1,0-100 мкм, гранулированный сульфокатионит типа КУ-2-8 чс в Na форме, карбоксильный волокнистый ионообменник ВИОН-КН-1 или ВИОН-КН-1М в Na-форме, анионообменный волокнистый материал АС-1 или АС-3, гранулированный сильноосновной анионообменник типа АВ-17-чс в полийодидной форме, смесь катионообменного волокнистого материала ВИОН-КН-1 или ВИОН-КН-1М и гранул анионита типа АВ-17-чс или анионообменного волокна АС-1/АС-3 в полийодидной форме, или смесь катионообменного волокна ВИОН-КН-1/ВИОН-КН-1М и анионообменного волокна АС-1/АС-3. Еще одно отличие способа заключается в том, что объемное соотношение между этими тремя слоями фильтрующих материалов расположенными соответственно до и после слоя, составляет 0,2-0,3 1 0,2-0,3.

Эффективность заявляемой фильтрующей загрузки иллюстрируется нижеследующими примерами:
Пример 1. Проводят ресурсные испытания фильтрующих загрузок по очистке питьевой воды Московского региона путем пропускания через них со скоростью 10-20 К. О. /час (объемов воды, равных объему сорбентов) воды со следующими основными показателями:
Cуммарное солесодержание 350-400 мг/л;
Cуммарная жесткость (Ca+Mg) 4,5-7,0 мг-экв/л;
Мутность, мг/л 1,2-1,6;
Цветность, град 9-16;
Кадмий, мкг/л 0,45-0,96;
Никель, мкг/л 2,0-3,6;
Хром, мкг/л 3,4-6,2;
Хлороформ, мкг/л 29,4-38,6;
Бактерицидные показатели:
Коли-индекс 3-10
Бактерии группы кишечной палочки 100-180
Общее микробное число 4-80
В качестве фильтрующих загрузок используют следующие композиции (слои указаны по ходу движения воды, фильтрации снизу вверх).

1. Композиция состоящая из слоев:
слоя A-микрофильтрационного полипропиленового волокна со средним эффективным диаметром пор 1,0 мкм поз. (1.1), 100 мкм (поз.1.2.), затем слоев модифицированного цеолита "Селекс-КМЧ", катионообменного волокна ВИОН-КН-1; активного угля БАУ и БАУ-УАИ (импрегнированного серебром) (слоя В), затем микрофильтрационного волокна со средним эффективным диаметром пор 0,5 мкм (поз.1,1) и 10 мкм (поз.1.2) (слоя С)
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве слоя А используют гранулированный сульфокатионит КУ-2-8 чс в Na -форме (поз.2.1); гранулированный анионит АВ-17-чс в полийодидной форме (поз.2.2); карбоксильный волокнистый материал ВИОН-КН-1М (поз.2.3); смесь карбоксильного волокнистого ВИОН-КН-1 и анионообменного волокна АС-1 в объемном соотношении 1:1 (поз.2.4); смесь волокна ВИОН-КН-1 и гранул анионита АВ-17-чс в OH -форме (поз.2.5).

Испытания проводят при равных суммарных объемах загрузок (1л) путем постоянного пропускания через них воды. Анализы на ряд показателей проводят через каждые 1000 л пропущенной воды. Всего пропускают 10000 л воды.

Результат по химическим показателям очищенной воды приведены в табл.1 и на фиг.1-2, а по микробиологическим показателям в табл.2.

Как видно из приведенных примеров, заявленные загрузки позволяют эффективно очищать воду от различных токсических примесей, в том числе от бактериальных загрязнений, которые в очищенной воде практически отсутствуют.

Как видно на фиг. 1 и 2, загрузка селективно убирает из воды примеси таких токсичных металлов как кадмий или марганец, почти не изменяя при этом содержание металлов группы щелочно-земельных элементов.

Таким образом, предлагаемые загрузки фильтров обеспечивают получение высококачественной питьевой воды, что определяет их значительный экологический эффект.

Изобретение относится к области экологии, конкретно к очистке питьевой воды, и может быть использовано для получения высококачественной питьевой воды длительного хранения, пригодной для ее последующего бутилирования. Загрузка фильтров состоит из следующих слоев сорбционно-фильтрующих материалов, последовательно расположенных по ходу движения очищаемой воды: слой А - микрофильтрационное волокно с размером пор 1-100 мкм или смесь данного волокна с гранулированными или волокнистыми сульфо- или карбоксильными катионитами в Na⁺ или Na⁺/H⁺ формах, или смесь данного волокна с гранулированными или волокнистыми анионитами в OH- или полийодидной формах или карбоксильные или сульфокатиониты в Na⁺ или Na⁺/H-форме или смесь данных катионитов и гранулированных или волокнистых анионитов в OH или полийодидной формах; слой B - последовательно расположенные слои модифицированного цеолита моноклинной структуры карбоксильных катионообменников типа ВИОН-КН-1 (1М) или КБ-ЧП-2 и активных углей, часть из которого находится в бактерицидной (серебряной) форме; слой C - микрофильтрационное волокно с размером пор 0,5-10 мкм. 8 з. п. ф-лы, 2 ил. 2 табл.

1. Загрузка фильтра для очистки питьевой воды, содержащая слой модифицированного цеолита типа "Селекс" в Nа-форме, катионообменного карбоксильного полимерного материала в Nа-форме и активированного угля, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит слой сорбирующе-фильтрующего или микрофильтрующего материала в форме волокон и/или гранул, размещенного перед слоем модифицированного цеолита по ходу очищаемой воды, а также слой микрофильтрационного волокнистого материала со средним эффективным диаметром пор 0,5 10 мкм, размещенного после слоя активированного угля. 2. Загрузка фильтра по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве сорбирующе-фильтрующего материала она содержит микрофильтрационное волокно с размером пор 1,0 100 мкм. 3. Загрузка фильтра по п. 2, отличающаяся тем, что в качестве сорбирующе-фильтрующего материала она дополнительно содержит слой гранулированного сульфокатионита в Nа-форме при объемном соотношении катионита и материала (1 0,5) (1 05). 4. Загрузка фильтра по п. 2, отличающаяся тем, что в качестве сорбирующе-фильтрующего материала она дополнительно содержит слой волокнистого катионообменника типа ВИОН-КН-1 или ВИОН-КН-1М в Nа-форме при его соотношении к микрофильтрационному волокну (1 0,5) (1 0,5). 5. Загрузка фильтра по п.2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит анионообменные материалы АВ-17-8 или ВИОН-АС-1 (АС-3) в полийодидной форме при их объемном соотношении к микрофильтрационному волокну (1 0,5) (1 0,5). 6. Загрузка фильтра по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве сорбирующе-фильтрующего материала она содержит слой волокнистого катионообменника типа ВИОН-КН-1 или ВИОН-КН-1М. 7. Загрузка фильтра по п. 6, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит анионообменные материалы АВ-17-8, или ВИОН-АС-1, или АС-3 в полийодидной форме при их объемном соотношении к катионообменникам (1 0,5) (105). 8. Загрузка фильтра по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве сорбирующе-фильтрующего материала она содержит гранулированные сульфо- или карбоксильные катиониты типа КУ-2-8-чс или КБ-ЧП-2 в натриевой или смешанной натриево-водородной формах. 9. Загрузка фильтра по п. 8, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит анионообменные материалы АВ-17-8 или ВИОН АС-1 или АС-3 в гидроксильной или полийодидной формах при их объемном соотношении к катионитам (1 0,5) (1 0,5).