ВОЛОКНИСТЫЙ ЛИСТОВОЙ ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2000 года по МПК D21F11/14 D21H27/08 D21H13/00 B01D39/00 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и касается волокнистого листового фильтровального материала для глубокой очистки жидких сред от эмульгированных в ней нефтепродуктов, а также газообразных сред и полученного методом сухого формования.

Известна фильтровальная бумага, полученная методом формования в воздушной среде для очистки масла (SU 358452 A1, кл. D 21 F 11/14, 1979).

Известная бумага сформована в воздушной среде и включает вискозное волокно, волокно нитрон и связующее. При этом связующее содержится свыше 100% к весу волокна. Характеризуется такая фильтровальная бумага высокой механической прочностью, маслостойкостью и большой удельной пропускной способностью.

Однако данная бумага имеет недостаточный срок службы.

Известен фильтрующий материал, используемый для тонкой очистки масла автомобильных дизельных двигателей и полученный методом сухого формования (SU, 654718, кл. D 21 H 27/08, 1979).

Известный фильтровальный материал содержит два волокнистых слоя на основе вискозного волокна и связующего при соотношении толщин слоев от 0,7:1,5 до 1:1.

При этом при формовании волокнистых слоев вискозные волокна разделяют любым известным механическим способом, например с помощью вращающегося зубчатого барабана. Степень разделения волокон для двух слоев различна, что достигается варьированием скорости вращения питающего вала и самого зубчатого барабана.

Характеризуется такой фильтровальный материал высокими фильтрующими свойствами и удовлетворительным сроком службы материала.

Ближайшим аналогом настоящего изобретения является волокнистый листовой фильтровальный материал, содержащий химическое волокно и сформованный в воздушной среде (SU 336395, кл. D 21 F 11/14, A1, 1972). При этом в качестве химических волокон используют вискозное штапельное волокно.

Известный листовой фильтровальный материал, обладающий достаточно высокими фильтрующими свойствами, а также необходимой влагопрочностью, может быть использован для очистки смазочно-охлаждающих жидкостей.

Однако при использовании известного фильтрующего материала на завершающей стадии очистки воды от эмульгированных в ней нефтепродуктов с небольшими концентрациями порядка 50-100 мг/л, эффективность такого материала будет незначительна.

Новым техническим результатом от использования настоящего изобретения является повышение сорбционных свойств фильтровального материала по отношению к нефти, нефтепродуктам и соединениям свинца и, как следствие, возможность проведения глубокой очистки воды и воздуха при небольших концентрациях в них вышеуказанных продуктов.

Кроме того, предлагаемый фильтровальный материал обеспечивает возможность сорбции из водной среды тонкодисперсных взвесей, например коллоидных взвесей окислов железа.

Этот результат достигается тем, что волокнистый листовой фильтровальный материал, содержащий химическое волокно, и сформованный в воздушной среде, дополнительно содержит продукт измельчения макулатуры, имеющий степень полимеризации 200-800 и удельную поверхность 100-9000 м²/г, и измельченный в молотковой дробилке при частоте механических ударов бил 2000-6000 ударов/мин, силе единичного удара 40,0-200,0 кгс/см² и длительности обработки 0,1-0,5 с, при следующем соотношении указанных компонентов, мас.%:
Химическое волокно - 5-50
Продукт измельчения макулатуры - 50-95
При этом в качестве химического волокна фильтровальный материал содержит вискозное, полиэфирное или полипропиленовое волокно.

Предлагаемый фильтровальный материал, благодаря введению в его композицию измельченной макулатуры, представляющий собой ватообразную волокнистую массу с развитой удельной поверхностью (100-9000 м²/г) и с показателем степени полимеризации (200-800) обладает высокими сорбционными свойствами по отношению к нефти и нефтепродуктам (смазочным и охлаждающим маслам), соединениям свинца и позволяет производить глубокую очистку воды от эмульгированных в ней нефтепродуктов, при их концентрации 50-100 мг/л, а также очищать воздух от взвешенных в нем микрочастиц масла, например, в компрессорах на завершающей ступени очистки так же при небольшой концентрации частиц масла в воздухе 0,2-0,62 г/м³.

С помощью предлагаемого фильтрующего материала создаются условия для улавливания из воды тонкодисперсных взвесей, например, коллоидных взвесей окислов железа.

Эффективность предлагаемого фильтрующего материала хорошо реализуется при использовании стационарных фильтрующих устройств контернерно-кассетного типа, которые имеют большие фильтрующие поверхности и быстро и легко заменяемые фильтрующие элементы - кассеты.

Использование в составе предлагаемого фильтровального материала интенсивно обработанной в воздушной среде в молотковой мельнице в режиме заявленных параметров макулатуры обеспечивает материалу высокие сорбционные свойства. А сочетание в составе фильтрующего материала макулатуры и химического волокна (до 50%) обеспечивает фильтрующему материалу высокую пропускную способность.

Предложенный волокнистый листовой фильтровальный материал получают следующим образом согласно нижеприведенным примерам.

Пример 1. Волокнистый листовой фильтровальный материал получают путем сухого формования на бумагоделательной машине из аэровзвеси, содержащей 5% вискозных волокон длиной 12 мм и 95% продукта измельчения газетной макулатуры в волокнообразном состоянии. При этом продукт измельчения получают в молотковой мельнице путем обработки газетной макулатуры при частоте ударов бил 2000 ударов/мин, силе единичного удара 40 кгс/см² и длительности обработки 0,1 с. Характеризуется полученный продукт измельчения макулатуры следующими показателями:
Удельная поверхность - 100 м²/г
Степень полимеризации волокон - 800
Сформованный волокнистый слой подвергают прессованию между валами. Показатели качества полученного фильтровального материала приведены в таблице.

Пример 2. Волокнистый листовой фильтровальный материал получают аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что аэровзвесь содержит 50% полипропиленовых волокон и 50% продукта измельчения книжно-журнальной макулатуры в волокнообразном состоянии; режим обработки макулатуры в молотковой мельнице - частота ударов бил - 6000, сила единичного удара - 200 кгс/см², длительность обработки - 0,5 с; показатели качества продукта измельчения макулатуры следующие:
Удельная поверхность - 8000 м²/г
Степень полимеризации волокон - 250
Показатели качества полученного фильтровального материала приведены в таблице.

Пример 3. Волокнистый листовой фильтровальный материал получают аналогично примеру 1 с той лишь разницей, что аэровзвесь содержит 5% вискозных волокон и 95% продукта измельчения книжно-журнальной макулатуры в волокнообразном состоянии; режим обработки макулатуры в молотковой мельнице - частота ударов бил - 4000 ударов/мин, сила единичного удара - 200 кгс/см², длительность обработки - 0,15 с; показатели качества продукта измельчения макулатуры следующие:
Удельная поверхность - 5000 м²/г
Степень полимеризации волокон - 400
Показатели качества полученного фильтровального материала приведены в таблице.

Пример 4. Волокнистый листовой фильтровальный материал получают аналогично примеру 1, с той лишь разницей, что аэровзвесь содержит 5% полиэфирных лавсановых волокон и 95% продукта измельчения книжно-журнальной макулатуры в волокнообразном состоянии; режим обработки макулатуры в молотковой мельнице - частота ударов бил - 5000 ударов/мин, сила единичного удара - 120 кгс/см², длительность обработки - 0,3 с; показатели качества продукта измельчения макулатуры следующие:
Удельная поверхность - 9000 м²/г
Степень полимеризации волокон - 200
Показатели качества полученного фильтровального материала приведены в таблице.

Анализ таблицы показывает, что предлагаемый материал обладает достаточно высокими сорбционными показателями, что обеспечивает возможность проведения глубокой очистки воды при небольших концентрациях в ней нефтепродуктов. Степень очистки от масла предлагаемого материала достигает 99% против 24% у известного материала (примеры 2 и 5). Материал, полученный по примеру 1 и 3, иллюстрирует факт качественного удаления масла, диспергированного в воде, при этом материал по примеру 3 фильтруют из раствора более низкой концентрации с коэффициентом уловленного масла одним граммом фильтрующего материала при достижении насыщения равным 2. Таким образом, при использовании в композиции фильтрующего материала продукта измельчения макулатуры с большей удельной поверхностью и низким показателем СП достигается более высокая степень очистки раствора при его более низкой концентрации.

Фильтровальный материал, полученный согласно примеру 4, благодаря сильно развитой удельной поверхности волокнистой массы, способен улавливать из воды окислы железа, находящиеся в коллоидном состоянии. При толщине фильтровального материала (ФМ) 100 мм концентрация окислов железа снижается с 2 мг/л до 0,2-0,3 мг/л. Допустимой величиной является концентрация окислов железа 0,3 мг/л.

Одним из требований к ФМ такого типа довольно высокая плотность до 0,1 г/см², что достигается уплотнением сформованного слоя, при удельном давлении между валами до 40 кгс/см при температуре валов 90^oC.

Материал касается производства волокнистого листового фильтровального материала путем сухого формования для глубокой очистки жидкостных и газообразных сред от эмульгированных в ней нефтепродуктов. Волокнистый листовой фильтровальный материал получают путем сухого формования аэровзвеси, содержащей химическое волокно и продукт измельчения макулатуры со степенью полимеризации 200-800, удельной поверхностью 100-9000 м²/г и измельченный в молотковой дробилке при частоте механических ударов бил 2000-6000 ударов/мин, силе единичного удара 40,0-200,0 кгс/см² и длительности обработки 0,1-0,5 с. При этом в качестве химического волокна материал содержит вискозное, полиэфирное или полипропиленовое волокно. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Волокнистый листовой фильтровальный материал, содержащий химическое волокно и сформованный в воздушной среде, отличающийся тем, что он дополнительно содержит продукт измельчения макулатуры, имеющий степень полимеризации 200 - 800 и удельную поверхность 100 - 9000 м²/г, и измельченный в молотковой дробилке при частоте механических ударов бил 2000 - 6000 ударов/мин, силе единичного удара 40,0 - 200,0 кгс/см² и длительности обработки 0,1 - 0,5 с при следующем соотношении указанных компонентов, мас.%:
Химическое волокно - 5 - 50
Продукт измельчения макулатуры - 50 - 95
2. Волокнистый листовой фильтровальный материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве химического волокна он содержит вискозное, полиэфирное или полипропиленовое волокно.