БЫТОВОЙ ФИЛЬТР ДЛЯ ТОНКОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ Российский патент 2000 года по МПК C02F9/00 B01D29/56 B01D61/00 

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим тонкую очистку воды от взвесей, бактерий, вирусов и растворенных в воде химических соединений.

Преимущественная область использования - обеспечение индивидуальных потребителей чистой водой при отсутствии питьевой водопроводной воды.

Известен аппарат для очистки воды (а. с. СССР 1584984, B 01 D 61/00, 1990 г.), содержащий корпус, ультрафильтрационный блок, фильтроэлемент, загрузку из материала с плотностью, меньшей чем плотность воды, например пенополистирола, патрубки подачи исходной воды.

Известен промышленно выпускаемый фильтр бытовой "Родник-3М" ТУ 6-16-22-91-87 проточного типа, принятый за прототип. Очистка воды осуществляется за счет наличия фильтроэлемента, наполненного активным углем, пропитанным серебром. Необходимым условием его эксплуатации и обеспечения заданной производительности является создание определенного перепада давлений на фильтроэлементе и достаточного при наличии водопроводной сети с давлением 0,6 МПа.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками изобретения, являются наличие корпуса, закрытого крышками, предфильтров и фильтроэлементов, расположенных в полостях между корпусом и крышками, к которым присоединен шланг для отвода отфильтрованной воды.

Причинами, препятствующими достижению необходимого технического результата, являются
- необходимость создания для работы фильтра перепада давлений на фильтроэлементе до 0,6 МПа за счет обязательного подключения к водопроводной сети. В цивилизованных условиях при наличии водопроводной сети эта проблема решается просто, но в условиях, где отсутствует возможность подключения фильтра "Родник-3М" к водопроводу, данный фильтр бесполезен,
- использование в качестве фильтроэлемента малоэффективного активного угля, который имеет проходные для жидкости каналы нерегламентированного размера, не обеспечивает качественную фильтрацию,
- фильтроэлемент фильтра "Родник-3М" не регенерируется, с течением времени качество фильтрации ухудшается, фильтр, по существу, разового пользования.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования бытового фильтра для тонкой очистки воды, в котором благодаря введению в качестве фильтроэлемента тонкой полимерной пленки с отверстиями обеспечивается технический результат - достигается тонкая очистка питьевой воды в быту от бактерий, вирусов, отходов нефтехимических производств, тяжелых металлов, пестицидов, радионуклидов и прочих химических соединений. После очистки концентрация пестицидов снижается более чем в 500 раз, радионуклиды по суммарной бета-активности задерживаются примерно на 40-50%, нафтены - на 91%, тяжелые металлы - до 95%, общее число микробов - на 55-94%, цветность - на 50-100% (данные согласно заключениям Крымской республиканской санэпидстанции, Украинского НИИ экогигиены и токсикологии химических веществ, Института минеральных ресурсов Министерства геологии Украины).

Поставленная задача решается тем, что в бытовом фильтре для тонкой очистки воды, содержащем корпус, закрытый крышками, имеющий шланг для отвода отфильтрованной воды, расположенные между корпусом и крышками предфильтры и фильтроэлементы, согласно изобретению крышки имеют заборные отверстия, поверхность корпуса выполнена рифленой, а коллектор для сбора фильтрата образован этой поверхностью и поверхностью фильтроэлемента, который выполнен из полимерной, например полиэтилентерефталатной, пленки толщиной 9,0-11,0 мкм, в которой выполнены сквозные отверстия диаметром 0,2-0,4 мкм.

Между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и техническим результатом, который может быть достигнут, проявляется следующая причинно-следственная связь: наличие в качестве фильтроэлемента тонкой прочной полимерной пленки (так называемой ядерной мембраны) с порами, диаметры которых 0,2-0,4 мкм, меньше размеров ряда патогенных бактерий, например палочек чумы, протея, возбудителя мононуклеоза (размеры которых 0,5-2,0 мкм), и меньше размеров ряда частиц продуктов сгорания нефти и молекул целого ряда химических соединений позволит достичь тонкой очистки воды. В прототипе такой технический результат не может быть достигнут.

Заявляемое изобретение иллюстрируется графическими материалами (фиг. 1, 2).

На фиг. 1 показана конструкция автономного бытового фильтра для тонкой очистки воды, имеющего в качестве фильтроэлемента ядерные мембраны 1, расположенные над ними предфильтры из поролона 2, корпус 3 с опорной для мембраны 1 рифленой поверхностью с проводящими каналами для воды, коллектор 4 для сбора фильтрата образован поверхностью ядерной мембраны 1 и рифленой поверхностью корпуса 3, он герметично изолирован от неочищенной воды посредством эластичных уплотнений (на фигуре не показаны), крышки 5 выполнены с заборными отверстиями 6, штуцер 7 подведен к коллектору 4 и на нем закреплен шланг 8 для отвода отфильтрованной воды, на противоположном конце шланга 8 выполнен водяной затвор 9.

Фильтровальный материал "Мембрана ядерная" (МЯ), ТУ 1664-88 Объединенного института ядерных исследований, изготавливается на основе полимерной полиэтилентерефталатной пленки марки ПЭТФ КЭ толщиной 10,0 ± 1,0 мкм (ГОСТ 24234-80) путем облучения тяжелыми ионами на ускорителе (циклотрон У-400) заряженных частиц (тяжелых ионов) с последующей физико-химической обработкой. Ядерная мембрана представляет собой пористый материал со сквозными цилиндрическими порами, число пор порядка 10⁵ на 1 см².

Свойства ядерной мембраны характеризуются диаметром пор, поверхностной пористостью, проницаемостью по дистиллированной воде в первоначальный момент при перепаде давления 1 кгс/см².

Фильтр работает следующим образом (см. фиг. 2). Фильтр опускается в заборную емкость 10 (стационарную посуду, полиэтиленовый пакет, бурдюк и т.п.) с неочищенной водой, причем его сливной шланг 8 аккуратно укладывается кольцами в воду так, чтобы над поверхностью воды оставался только водяной затвор 9. По истечении времени, достаточного для заполнения через фильтроэлемент 1 коллектора 4 и шланга 8 фильтратом, конец шланга 8 с плотно прикрытым отверстием водяного затвора 9 вынимается из заборной емкости 10 и опускается в находящуюся ниже нее по высоте H приемную емкость 11. После этого фильтрат непрерывно поступает в емкость 11 через фильтр под воздействием статической разности высот H - H₁ до тех пор, пока уровень H₁ неочищенной воды в емкости 10 не опустится ниже уровня заборных каналов 6 фильтра.

В фильтре необходимый для протекания процесса фильтрации перепад давлений на мембране 1 создается за счет разности статических высот H и H₁ расположения заборных каналов 6 фильтра, расположенного в емкости 10, и среза водяного затвора 9 в емкости 11, то есть путем создания разрежения в зоне коллектора 4 фильтра.

По мере загрязнения предфильтра 2 и фильтроэлементов 1 регенерация фильтрующих свойств фильтра производится в течение 10 минут путем вскрытия крышек 5 и промывки под струей проточной воды предфильтров 2 и фильтроэлементов 1.

Изготовлены и испытаны макеты фильтров с применением ядерной мембраны.

Фильтр предназначен для очистки воды в быту. В корпусе между крышками расположены предфильтры и фильтроэлементы, которые выполнены из полимерной пленки толщиной 9,0 - 11,0 мкм со сквозными отверстиями диаметром 0,2 - 0,4 мкм. В крышках выполнены заборные отверстия, поверхность корпуса выполнена рифленой и вместе с поверхностью фильтроэлемента образует коллектор для сбора фильтрата. Фильтр обеспечивает тонкую очистку воды от взвесей, бактерий, вирусов и растворенных в воде химических соединений. 2 ил.

Бытовой фильтр для тонкой очистки воды, содержащий корпус, закрытый крышками, имеющий шланг для отвода отфильтрованной воды, расположенные между корпусом и крышками предфильтры и фильтроэлементы, отличающийся тем, что крышки имеют заборные отверстия, поверхность корпуса выполнена рифленой, а коллектор для сбора фильтрата образован этой поверхностью и поверхностью фильтроэлемента, который выполнен из полимерной, например полиэтилентерефталатной, пленки толщиной 9,0 - 11,0 мкм, в которой выполнены сквозные отверстия диаметром 0,2 - 0,4 мкм.