ВОЛОКНИСТЫЙ ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2008 года по МПК D21F11/14 D21H27/08 

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

Известен фильтрующий материал, используемый для тонкой очистки масла автомобильных дизельных двигателей и полученный методом сухого формования (SU 654718, кл. D21Н 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 достаточно высоким сроком службы материала.

Однако недостатком известного фильтрующего материала является технологическая трудоемкость его изготовления.

Известен волокнистый листовой фильтровальный материал, содержащий химическое волокно и сформованный в воздушной среде (SU 336395 А1, кл. D21F 11/14, 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.

Ближайшим аналогом предлагаемого изобретения является волокнистый фильтровальный материал, содержащий химическое волокно - вискозное, полиэфирное или полипропиленовое - и измельченную целлюлозу со степенью полимеризации 200-800 и удельной поверхностью 100-9000 м²/г, и сформованный в воздушной среде (RU 2153035, кл. D21F 11/14, 2000).

При этом продукт измельчения целлюлозы получают 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, а соотношение компонентов в волокнистом фильтровальном материале следующее (мас.%):

химическое волокно5-50продукт измельчения макулатуры50-95

Известный материал обладает удовлетворительными сорбционными свойствами по отношению к нефти и нефтепродуктам, обеспечивающим возможность проведения глубокой очистки воды и воздуха при небольших концентрациях в них вышеуказанных продуктов.

Однако срок службы известного волокнистого фильтровального материала недостаточен из-за низкой гидрофобности самого материала, способствующей значительному увеличению сопротивления при его эксплуатации.

Новым техническим результатом является повышение нефтеемкости фильтровального материала при одновременном повышении его гидрофобности, что приводит к значительному повышению срока службы предлагаемого фильтровального материала.

Этот результат достигается тем, что волокнистый фильтровальный материал, содержащий химическое волокно - вискозное, полиэфирное или полипропиленовое - и измельченную макулатуру со степенью полимеризации 200-800 и удельной поверхностью 100-9000 м²/г, и сформованный в воздушной среде, дополнительно содержит отходы производства льна и/или хлопка, а в качестве измельченной макулатуры он содержит макулатуру, обработанную силиконовым гидрофобизатором, выбранным из группы, содержащей силаны и силоксаны в количестве 5-25 мас.% от массы абсолютно сухой макулатуры, и высушенную до сухости 85-88%, при следующем соотношении указанных компонентов (в мас.%):

химическое волокно10-40измельченная макулатура30-80отходы производства льна и/или хлопка10-30

При этом волокнистый материал содержит отходы производства льна и/или хлопка с модальной длиной волокон 8-14 мм, представляющие собой тип отходов - очесы, выпускаемые по ГОСТ 25133-82 и ГОСТ 4644-77 соответственно.

Предлагаемый фильтровальный материал, благодаря введению в его композицию измельченной и обработанной гидрофобизатором макулатуры, а также введению отходов производства льна и/или хлопка, обладает повышенной нефтеемкостью при одновременно высокой гидрофобности.

Такие свойства фильтровальному материалу обеспечивают в совокупности прием повышения гидрофобности макулатуры и увеличение в композиции доли длинных армирующих волокон с высокими природными гидрофобными свойствами.

Достижение определенной гидрофобности на поверхность волокон обеспечивает отсутствие водяной пленки на их поверхности (т.е. не происходит их смачивание), что обеспечивает значительное повышение сорбционных свойств волокон по отношению к нефти и нефтепродуктам и, как следствие, одновременное увеличение их маслоемкости, так как на поверхности волокон полностью отсутствует блокирующая водяная пленка, которая в обязательном порядке образуется, хотя и в меньшей степени, и при фильтрации воздуха с высокой влажностью вследствие высоких гидрофильных свойств необработанной измельченной макулатуры.

Помимо этого, гидрофобизованные волокна измельченной макулатуры, состоящей преимущественно из целлюлозосодержащих волокон, благодаря приобретенным водоотталкивающим свойствам не набухают, поэтому не происходит увеличение их толщины, которое приводит обычно к уменьшению размера пор фильтровального материала, вызывающего значительное повышение его гидравлического сопротивления.

Данный положительный эффект и увеличение маслоемкости макулатурных волокон приводят к значительному повышению срока службы фильтровального материала.

Помимо гидрофобности, обработка силиконовыми гидрофобизаторами измельченной макулатуры повышает прочность и водостойкость фильтровального материала.

Обработку силиконовым гидрофобизатором измельченной макулатуры осуществляют путем ее пропитки с помощью специального устройства путем погружения ее в виде слоя между двумя сетками в ванну с силиконовыми гидрофобизирующими кремнийорганическими эмульсиями (типа Пента-820 или Пента-822) или с гидрофобизирующими силиконовыми жидкостями (Пента-801 А или Пента-804) с последующим отжимом избытка гидрофобизирующего агента в валковом прессе и сушкой в сушилке с кипящим слоем или в аэрофонтанной сушилке.

При необходимости после сушки обработанная макулатура перед сухим формованием может быть распущена на дисковой мельнице с целью роспуска небольших комков, то есть для увеличения сорбционной поверхности целлюлозного материала.

При этом перед обработкой макулатуру измельчают в молотковой мельнице таким образом, чтобы измельченная макулатура имела следующие показатели:

степень полимеризации - 200-800;

удельная поверхность - 100-9000 м²/г.

Достигнуть такого измельчения книжно-журнальной макулатуры можно, например, при следующих технологических параметрах работы молотковой мельницы:

частота ударов бил - 6000;

сила единичного удара - 200 кгс/см²;

длительность обработки - 0,5 с.

Использование в составе предлагаемого фильтровального материала химически и механически обработанной макулатуры в режиме заявленных параметров обеспечивает материалу высокие сорбционные свойства, а в совокупности с использованием в составе фильтрующего материала химического волокна (до 40%) и отходов производства льна и/или хлопка (до 30%) с модальной длиной волокон 8-14 мм обеспечивает фильтрующему материалу высокую пропускную способность при значительном повышении его срока службы.

Предлагаемый фильтровальный материал может быть выполнен в виде листового материала, а также в виде гранул.

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 10% вискозных волокон длиной 12 мм, 80% продукта измельчения газетной макулатуры в волокнообразном состоянии и 10% отходов производства льна с модальной длиной волокон 8-14 мм. 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,

а обработку измельченной макулатуры осуществляют силиконовым гидрофобизатором на основе алкилтриэтоксилана (Пента-820) до содержания последнего в количестве 25 мас.% от массы абсолютно сухой целлюлозы после отжима избытка гидрофобизатора и последующей сушки макулатуры в аэрофонтанной сушилке до сухости 88%.

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 40% полипропиленовых волокон, 30% продукта измельчения книжно-журнальной макулатуры в волокнообразном состоянии и 30% отходов производства льна и хлопка (1:1) с модальной длиной волокон 8-14 мм, 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 поверхность8000 м²/гстепень полимеризации волокон250,

а обработку измельченной макулатуры осуществляют силиконовым гидрофобизатором на основе полифункционального силоксана (Пента-822) до содержания последнего в количестве 5 мас.% от массы абсолютно сухой целлюлозы после отжима избытка гидрофобизатора и последующей сушки макулатуры в аэрофонтанной сушилке до сухости 85%.

Показатели качества полученного фильтровального материала приведены в таблице.

Анализ таблицы показывает, что предлагаемый фильтровальный материал обладает высокими сорбционными показателями, что обеспечивает возможность проведения глубокой очистки воды при небольших концентрациях в ней нефтепродуктов при одновременно высоком сроке службы предлагаемого материала.

№№ примераПоказатели качества фильтровального материалаТолщина, ммПлотность г/см²Удельная пропускная способность, см³/см², сРазрывное усилие, кгсКоличество нефтепродуктов уловленное, 1 г ФМ при достижении насыщенияСтепень очистки от масел, %Срок службыВодопоглощение за 24 ч., кол-во поглощений воды, г на 1 г матер.156,00,740001,12,599,81501,05255,00,6550001,23,299,92001,153 прототип55,00,727800,920,296,08012

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности. Волокнистый фильтровальный материал сформован в воздушной среде и содержит химическое волокно - вискозное, полиэфирное или полипропиленовое - и измельченную макулатуру со степенью полимеризации 200-800 и удельной поверхностью 100-9000 м²/г. Материал дополнительно содержит отходы производства льна и/или хлопка. В качестве измельченной макулатуры он содержит макулатуру, обработанную силиконовым гидрофобизатором на основе силанов или силоксанов в количестве 5-25 мас.% от массы абсолютно сухой макулатуры и высушенную до сухости 85-88%. Обеспечивается повышение нефтеемкости фильтровального материала при одновременном повышении его гидрофильности, что приводит к значительному повышению срока службы фильтровального материала. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Волокнистый фильтровальный материал, содержащий химическое волокно - вискозное, полиэфирное или полипропиленовое и измельченную макулатуру со степенью полимеризации 200-800 и удельной поверхностью 100-9000 м²/г, и сформованный в воздушной среде, отличающийся тем, что дополнительно содержит отходы производства льна и/или хлопка, а в качестве измельченной макулатуры он содержит макулатуру, обработанную силиконовым гидрофобизатором на основе силанов или силоксанов в количестве 5-25 мас.% от массы абсолютно сухой макулатуры и высушенную до сухости 85-88% при следующем соотношении указанных компонентов, мас.%:

химическое волокно10-40измельченная макулатура30-80отходы производства льна и/или хлопка10-30