ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ Российский патент 1999 года по МПК B01D24/16 C02F1/18 

Изобретение относится к области экологии и охраны здоровья человека и может быть использовано для очистки воды из открытых водоемов, предназначенной для питья.

Известно устройство для очистки воды из открытых источников, содержащее емкость для очищаемой воды из гибкого материала с впускным и выпускным патрубками, а внутри емкости расположен узел очистки, содержащий слои дезинфицирующего материала и активированного угля (см. заявка Японии N 52-40148, кл. C 02 B 1/14, опубл. 01.10.77).

Недостатком данного устройства является нестабильность фильтрации при наличии в очищаемой воде достаточно большого количества механических примесей.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и количеству совпадающих признаков является индивидуальный фильтр для очистки воды, содержащий корпус, выполненный разъемным из двух частей, размещенный в корпусе между сетками ионообменный и сорбционный материал и мундштук (штуцер) для выхода очищенной воды, присоединенный к одной из частей корпуса (см. патент РФ N 2048855, CI, кл. B 01 D 24/08 1995, 8 стр.).

Недостатком данного устройства является низкая эффективность очистки воды по всему комплексу загрязнителей (биологических, органических и неорганических), а также неудобство при его ношении и хранении.

Целью данного изобретения является повышение эффективности очистки воды и упрощение эксплуатации фильтра.

Поставленная цель достигается предлагаемым устройством, содержащим цилиндрический корпус, герметично соединенный со штуцером на выходе и с сеткой на входе, заполненный адсорбентом и ионообменным материалом, при этом корпус выполнен разъемным из двух частей с соотношением длины каждой части и диаметра (4-5): 1, а адсорбент в каждой из них ограничен слоями ионообменного материала, причем нижняя часть корпуса фильтра снабжена патрубком для герметичного соединения с верхней частью.

Отличие предложенного устройства от прототипа заключается в том, что соотношение длины каждой части разъемного корпуса, состоящего из двух частей, и диаметра (4 - 5):1, а адсорбент в каждой из них ограничен слоями ионообменного материала, причем нижняя часть корпуса фильтра снабжена патрубком для герметичного соединения с верхней частью.

Из научно-технической литературы авторам неизвестно устройство для очистки питьевой воды, с соотношением длины каждой части разъемного корпуса, состоящего из двух частей, и диаметра (4 - 5):1, адсорбент в каждой из которых органичен слоями ионообменного материала, причем нижняя часть корпуса фильтра снабжена патрубком для герметичного соединения с верхней частью.

Использование указанных признаков в предлагаемом устройстве позволяет значительно повысить эффективность очистки и упростить эксплуатацию фильтра.

Так уменьшение соотношения длины к диаметру позволяет снизить линейную скорость очищаемой воды до уровня, обеспечивающего хороший массообмен в процессе поглощения вредных примесей. С другой стороны, это позволяет значительно уменьшить пристеночные эффекты и предотвратить проброс неочищенной воды вдоль стенки корпуса. Экспериментально установлено, что наилучшее соотношение длины к диаметру для каждой части фильтра (4 - 5):1. Увеличение указанного соотношения более 5:1 приводит к увеличению линейной скорости воды, что снижает эффективность ее очистки. Снижение соотношения менее 4:1 не целесообразно, т. к. ведет к увеличению габаритных размеров фильтра, но не повышает эффективность очистки воды. Использование активированного угля, содержащего 50 - 70% микро- и мезопор от суммарного объема пор позволяет свести до минимума десорбцию поглощенных ранее вредных примесей. Увеличение этого показателя более 70% приводит к снижению количества транспортных пор, при этом эффективность отработки сорбента снижается. При содержании микро- и мезопор менее 50% снижается сорбционная емкость активного угля и ресурс работы фильтра уменьшается. Расположение ионообменного материала с двух сторон активного угля позволяет первому слою этого материала удалять механические примеси и основную массу неорганических катионов, второй слой материала завершает доочистку от катионов и предотвращает попадание мелкой угольной пыли в очищенную воду.

Выполнение фильтра разъемным (из двух частей) позволяет снизить его габариты и обеспечить удобство размещения в кармане одежды, а с другой стороны повышает равномерность отработки сорбента.

Суть предложенного устройства поясняется рисунками.

На фиг. 1 изображен фильтр для очистки воды в сборе. На фиг. 2 изображен пакет для забора воды, входящий в комплект фильтра.

Обозначение на рисунках:
D - диаметр фильтра;
H - высота каждой из составных частей фильтра;
A - высота пакета;
Б - ширина пакета.

Предлагаемое устройство включает корпус 1, штуцер 2 с мундштуком 3, патрубок 4, сетки 5 и 6, нижний 7 и верхний 8 слои ионообменного материала, слой активированного угля 9.

Корпус фильтра, штуцер, патрубок и сетки выполнены из полиэтилена низкого давления по ГОСТ 16338-85. Слои ионообменного материала изготовлены из иглопробивного фильтровального полотна ВИ-ОН с плотностью 0,5 - 0,7 кг/м² (ТУ 17-14-13-137-95), адсорбент представляет собой гранулированный активный уголь на основе древесного, торфяного или каменноугольного сырья со степенью обгара, равной 50-60%.

Устройство работает следующим образом.

В пакет для забора воды (фиг. 2), выполненный из полиэтиленовой или поливинилхлоридной пленки, набирается вода из открытого водоема, пакет с помощью тесьмы через отверстие подвешивается на шею, забор, дерево и т.р., в пакет с водой добавляется 5% спиртовой раствор йода из расчета 1 мл/л, водой и йодом перемешивается и выдерживается 3 минуты. При этом происходит ее полное обеззараживание от бактерий и вирусов. Верхняя и нижняя части фильтра соединяются при помощи патрубка 4 и сетки 5. Нижняя часть фильтра опускается в пакет ниже уровня воды, мундштук 3 захватывается губами и вода просасывается из пакета, проходя через сетку 6, слои ионообменного материала 7 - 8, слои активного угля 9, штуцер 2 и через мундштук 3 поступает в рот.

Таким образом, предлагаемый фильтр, состоящий из двух частей, включающий активный уголь с оптимальной пористой структурой (50 - 70% микро- и мезопор от суммарного объема пор), имеющий рациональное соотношение длины корпуса к диаметру (4 - 5):1 обеспечивает эффективную очистку воды из открытых водоемов.

Сравнительная оценка предлагаемого фильтра и прототипа (см. патент РФ N 2048855, CI, кл. B 01 D 24/08, 1995, 8 стр.) показала, что ресурс предлагаемого фильтра по бактериологическим загрязнениям увеличился в 2 - 3 раза, по органическим (гексахлорциклогексан, метафос) - в 15 - 20 раз, по тяжелым металлам (медь, хром, свинец) - в 4 - 5 раз.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения.

Устройство предназначено для очистки воды из открытых водоемов, используемой для питья. Индивидуальные фильтр содержит цилиндрический корпус, герметично соединенный со штуцером на выходе и с сеткой на входе, заполненный адсорбентом и ионообменным материалом. Корпус выполнен разъемным из двух частей с соотношением длины каждой части и диаметра (4 - 5) : 1, а адсорбент в каждой из них ограничен слоями ионообменного материала, причем нижняя часть фильтра снабжена патрубком для герметичного соединения с верхней частью. Фильтр прост в эксплуатации и обеспечивает эффективную очистку воды. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Индивидуальный фильтр для очистки воды, содержащий цилиндрический корпус, выполненный разъемным из двух частей, герметично соединенный со штуцером на выходе и с сеткой на входе, заполненный адсорбентом и ионообменным материалом, отличающийся тем, что соотношение длины каждой части корпуса и диаметра составляет (4-5) : 1, при этом адсорбент в каждой из них ограничен слоями ионообменного материала, причем нижняя часть снабжена патрубком для герметичного соединения с верхней частью. 2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что адсорбен6т представляет собой активированный уголь, содержащий 50-70% микро- и мезопор от суммарного объема пор.