АДСОРБИРУЮЩЕЕ ИЗДЕЛИЕ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ Российский патент 2001 года по МПК B01J20/18 B01J20/28 

Изобретение относится к области неорганической химии, а точнее к способам очистки воды в прудах и других искусственных водоемах, а также в природных озерах, реках и т.п.

Известно большое количество адсорбентов, пригодных для очистки вод, выпускаемых в порошкообразном или гранулированном виде. Однако для очистки больших акваторий они не пригодны из-за неудобства их хранения и использования. Часто при хранении теряется активность сорбентов, а после их использования требуется большая работа по их сбору и утилизации. В этой связи при очистке естественных водоемов становится актуальной проблема разработки адсорбирующих изделий, лишенных недостатков, связанных с порошкообразными и гранулированными сорбентами.

Известно адсорбирующее изделие, содержащее оболочку из шерстяного войлока и сердцевину из измельченной высушенной коры (RU, N 2115468 B 01 J 20/24, 1998).

Известное изделие обладает высокой маслоемкостью, но другие виды загрязнений остаются в воде.

Известно слоистое адсорбирующее изделие, содержащее слой неорганического сорбента на основе диоксида кремния и слой пластификатора для удаления углеводородов (FR, N 2645047, B 01 J 20/28, 1989).

Однако выполнение известного изделия из двух слоев снижает эффективность каждого слоя.

Известен гофрированный лист бумаги из неорганического волокна, содержащий цеолит и/или активный уголь и неорганическое связующее (ЕР, N 0492879, B 01 J 20/28, 1992).

Известный сорбент эффективно очищает газы, однако в водной среде имеет низкую поглощающую способность. Известен способ очистки окружающей среды в результате неконтролируемого разлива минеральных масел и иных нефтепродуктов в водоемах. На разлитый материал наносят адсорбент в количестве 0,1 - 1,5 частей на одну часть нефтепродукта. Частицам адсорбента дают перемешаться с нефтепродуктом и поглотить его, после чего собирают и удаляют насыщенный нефтепродуктом адсорбент, который представляет собой твердый продукт малой плотности с не маслянистой и не липкой поверхностью, плавающей в водоеме (US, N 5104548, кл. C 02 F 1/28, опубл. 92 г.).

Для очистки водных сред более эффективен адсорбент, содержащий клиноптилолит на нетканной основе, пропитанный латексом и сформированный каландированием (RU, N 2094091, B 01 J 20/18, 1997).

Недостатком известного адсорбента является неудобство его использования на открытой акватории.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является адсорбирующее изделие для удаления загрязнений из жидких сред, представляющее собой защитный мешок из нетканого материала, содержащий в качестве сорбента золу рисовой шелухи (US, N 4831010, B 01 J 20/10, 1989).

Основным компонентом золы рисовой шелухи является диоксид кремния, кроме того, в золе присутствует небольшое количество углерода. Известный сорбент обладает удовлетворительной емкостью по нефтепродуктам, однако от неорганических примесей и патогенной флоры высокая степень очистки не достигается. Кроме того, через упомянутые мешки затруднено проникновение воды естественным образом.

Задачей настоящего изобретения является разработка адсорбирующего изделия, эффективно поглощающего как органические, так и неорганические загрязнения, удобного для использования в естественных водоемах.

Поставленная задача решается описываемым адсорбирующем изделием для очистки воды, содержащим водонепроницаемую оболочку и наполнитель - цеолитсодержащую породу с частично гидрофобизированной поверхностью, при этом оболочка снабжена самооткрывающимися клапанами. Предпочтительно, порода содержит наполнитель трех фракций следующего гранулометрического состава 0,25 - 0,5 мм, 0,5 - 1,5 мм и 1,5 - 4,0 мм, при этом поверхность фракции 0,25 - 0,5 мм гидрофобна.

Следует отметить, что гидрофобность цеолитам можно придать любым известным способом, в том числе в качестве цеолитов с гидрофобной поверхностью можно использовать ранее отработавшие цеолиты, например, в процессе гидрокрекинга нефти.

Способ очистки воды заявленным изделием сводится к следующему. Цеолиты упаковываются в водонепроницаемые сетчатые плоские полиэтиленовые мешки с самооткрывающимися под действием давления клапанами (по пять штук диаметром 7 см) на днище и горловине. Оболочка имеют форму прямоугольника, наполнитель размещен внутри сравнительно тонким слоем (10 - 15 см). После открытия клапанов они размещаются непосредственно в водоеме вертикально в несколько последовательно расположенных рядов поперек основных в сезоне направлений движения воды. Место и глубина расположения адсорбирующих изделий фиксируется посредством якорных устройств. Количество адсорбента, вносимого в водоем, составляет 300 - 500 кг/га. Изделия выдерживают в воде от пяти дней до двух недель (в зависимости от степени загрязнения водоема).

Изделия могут быть расположены перпендикулярно потоку воды, размещены под углом к потоку, они могут располагаться на одном уровне, могут быть на разных. Изделия могут быть размещены в шахматном порядке по отношению к потоку или любым другим, которое выбирается в зависимости от объекта очистки.

После того, как в водоеме будет устойчиво достигнуто сниженное содержание загрязняющих веществ, адсорбирующее изделие извлекается из воды, и цеолиты направляются на регенерацию.

Пример.

В мае-июле 2000 г. на каскаде прудов близ Химкинского водохранилища был выбран "средне-показательный" пруд объемом 3600 м³. Степень загрязненности воды в нем (железо, щелочи, слив нефтепродуктов, мелкодисперсные взвеси различных минеральных веществ) близка к среднему показателю по прудам г. Москвы.

В данном пруду была размещена "плотина" из заявленных адсорбирующих изделий. Оболочки изделий полипропиленовые, размером 63 на 94 см. В них методом горячего "прессования" сделаны клапаны диаметром 4 мм. В длину их количество - 80. В ширину - 27. Количество клапанов одинаково с обеих сторон мешка.

Для засыпки в оболочки использована смесь цеолитных пород (Башкирского месторождения) трех фракций - 0,3 мм, 1,4 мм, 3,7 мм, фракция 03, мм гидрофобизирована. Все три фракции смешивались в равной пропорции.

Смесь засыпалась непосредственно перед погружением в воду (изделия укладывались на деревянные поддоны по тридцать штук на поддон и автокраном опускались в пруд). Поддоны загружались по диагонали пруда в шахматном порядке с тем, чтобы создать дополнительный ток воды. На одном поддоне размещалось 1,5 тонны цеолитов. Всего было загружено в пруд - 17 поддонов общей массой 25.5 тонн.

Все поддоны были уложены на дно таким образом, чтобы адсорбирующие изделия с последнего поддона чуть возвышались над поверхностью воды. Спустя сорок восемь часов все изделия на поддонах были подняты на поверхность.

Согласно предварительному расчету за время пребывания в пруду через изделия естественным образом просачивалась вода. От перепада дневной и ночной температур скорость перетока воды через изделие составляла около 75 м³ в час. В результате, за двое суток пребывания "цеолитного сита" в пруду через него перетекла практически вся водяная масса, содержащаяся в котловине водоема.

В итоге, после анализа проб воды, взятых из пруда после извлечения абсорбирующего изделия, выяснилось, что за 48 часов объем (по весу) вредных веществ уменьшился на:
- железа на 45%;
- окислов хрома и марганца на 78%;
- нефтепродуктов на 62%;
- минеральных взвесей различного происхождения на 37%,
- биологически вредных организмов (патогенная флора) на 23%.

Рассчитав данные показатели по формуле "нарастающей гауссианы" можно сделать вывод, что увеличение выдержки изделий в воде в два раза (до четырех суток) позволит очистить воду на 70 - 78% от большинства вредных показателей (кроме патогенной фауны, бороться с которой можно с помощью специальных хлорсодержащих препаратов).

Таким образом, эксперимент по очистке одного "среднего" пруда заявленным изделием обеспечил положительные результаты. Можно предсказать аналогичный эффект при очистке и любых других искусственных или естественных водоемов с замедленным током воды.

Изобретение относится к области сорбционной очистки воды и касается адсорбирующего изделия для очистки вод, содержащего оболочку и наполнитель на основе диоксида кремния, причем в качестве наполнителя оно содержит цеолитовую породу с частично гидрофобизированной поверхностью, и оболочка выполнена из водонепроницаемого материала и снабжена самооткрывающимися клапанами. Адсорбирующее изделие содержит наполнитель из породы трех фракций: 0,25 - 0,5 мм, 0,5 - 1,5 мм, 1,5 - 4,0 мм, при этом поверхность фракции 0,25 - 5 мм гидрофобна. Изделие эффективно для поглощения органических и неорганических загрязнений. 1 з.п.ф-лы.

1. Адсорбирующее изделие для очистки вод, содержащее оболочку и наполнитель на основе диоксида кремния, отличающееся тем, что в качестве наполнителя оно содержит цеолитовую породу с частично гидрофобизированной поверхностью, и оболочка выполнена из водонепроницаемого материала и снабжена самооткрывающимися клапанами. 2. Адсорбирующее изделие по п.1, отличающееся тем, что наполнитель содержит породу трех фракций: 0,25 - 0,5 мм, 0,5 - 1,5 мм, 1,5 - 4,0 мм, при этом поверхность фракции 0,25 - 0,5 мм гидрофобна.