СОРБЦИОННО-ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД Российский патент 2011 года по МПК B01D39/16 B01J20/28 

Описание патента на изобретение RU2411059C2

Изобретение относится к области очистки промышленных сточных вод. Может использоваться в нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности, на машиностроительных и автомобилестроительных предприятиях, на гальванических производствах, при очистке стоков на автомобильных мойках и станциях технического обслуживания. Может использоваться в качестве загрузки патронного промышленного фильтра.

Известен сорбционно-фильтрующий материал патронного фильтра для очистки воды, выполненный в виде сформированных на пористом каркасе слоев волокнистого полимерного материала с различной плотностью упаковки взаимосвязанных микроволокон в слоях и содержащий сорбирующие частицы в одном из волокнистых слоев, в котором первый по ходу потока очищаемой воды слой имеет плотность упаковки волокон, обеспечивающую задержку частиц с размером 10-20 мкм, второй слой содержит сорбирующие частицы и дополнительно химические реагенты, способные обеспечить перевод соединений двухвалентного железа в соединения трехвалентного железа, их гидролиз и коагуляцию гидролизированных форм, третий слой имеет плотность упаковки волокон, обеспечивающую задержку частиц с размером 5-20 мкм, четвертый слой имеет плотность упаковки волокон, обеспечивающую задержку частиц с размером 1-2 мкм, и пятый слой выполнен в виде волокнистой нетканой подложки, размещенной на пористом каркасе (Патент РФ №2326715, МПК B01D 39/16, опубл. 20.06.2008, Бюл. №17).

Недостатком данного материала является недостаточная эффективность очистки воды от нефтепродуктов при обеспечении высокой эффективности очистки от железа.

Известен сорбционно-фильтрующий материал, в состав которого входят компоненты в следующих соотношениях, мас.%: базальтовое волокно 10-20, сферозола 45-50, полипропиленовое волокно - остальное. Фильтрование ведут через чередующиеся слои полипропиленового нетканого волокна, базальтового волокна и сферозолы, при этом внешние слои выполнены из пропиленового волокна (Заявка RU 2005110480, МПК C02F 1/40, опубл. 20.10.2006, Бюл. №29).

Основным недостатком этого сорбционно-фильтрующего материала является его высокая стоимость.

Известен сорбционно-фильтрующий материал (прототип) - пористый фильтрующий элемент, полученный сжатием исходных компонентов в условиях нагрева, например прессованием, литьем под давлением, методом непрерывной экструзии, методом каландирования, которые могут быть использованы в фильтрах для очистки воды. Фильтрующий материал приготовлен из смеси компонентов (вес.%): активированные углеродные частицы 50-95% (при этом не более 90% активированных углеродных частиц составляют гранулированные частицы, остальные углеродные частицы порошкообразные), ионообменные полиакрилонитрильные волокна 3-30% (средняя длина ионообменных полиакрилонитрильных волокон больше среднего диаметра гранулированных активированных углеродных частиц), полимерное связующее 10-15% (Патент RU 2282494, МПК B01J 20/20, опубл. 27.08.2006, Бюл. №24).

Недостатком данного материала является многокомпонентность, наличие дорогостоящих компонентов, низкая эффективность очистки воды от нефтепродуктов, невысокая прочность материала. Вместе с тем материал обеспечивает высокую очистку от общего железа.

Задачей предлагаемого нами изобретения является разработка сорбционно-фильтрующего материала, обладающего высокой эффективностью очистки воды от нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов. Сокращение количества технологических операций изготовления материала при сохранении высокой очистки от нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов. Использование отходов производства, которые приведут к снижению стоимости данного материала.

Для решения поставленной задачи сорбционно-фильтрующий материал для очистки промышленных сточных вод, включающий полиакрилонитрильные волокна и углеродные частицы, содержит в качестве полиакрилонитрильных волокон отходы производства полиакрилонитрильных волокон и в качестве углеродных частиц отходы производства терморасширенного графита, расположенные слоями в порядке чередования с внешними слоями из отходов полиакрилонитрильного волокна при следующем соотношении компонентов (мас.%):

полиакрилонитрильное волокно - 65-75%;

терморасширенный графит - 25-35%.

В таблице 1 представлены данные по эффективности очистки сточных вод от нефтепродуктов в зависимости от количества слоев сорбционно-фильтрующего материала.

В таблице 2 представлены данные по эффективности очистки сточных вод от нефтепродуктов для 11-слойного фильтра от соотношения полиакрилонитрильных волокон и терморасширенного графита.

В таблице 3 представлены сравнительные данные по эффективности очистки предлагаемого сорбционно-фильтрующего материала и прототипа.

Предлагается использовать сорбционно-фильтрующий материал с нечетным количеством слоев. Оптимальным является фильтр из 11 слоев с соотношением полиакрилонитрильных волокон (ПАН-волокно): терморасширенный графит (ТРГ) 70-30%, поскольку в этом случае достигается максимальная эффективность очистки сточных вод. При дальнейшем увеличении количества слоев эффективность очистки практически не изменяется, поэтому нет необходимости увеличивать их количество, тем самым, усложняя техническую задачу. Экономические и технические затраты на фильтр из 11 слоев будут ниже, чем на фильтры из 13 или 15 слоев.

Для изготовления сорбционно-фильтрующего материала его укладывают таким образом, чтобы слой ПАН-волокна создавал жесткий в объеме фильтра механический каркас и обеспечивал хорошую фиксацию слоя ТРГ (чтобы пухообразный ТРГ не уносило потоками очищаемой воды). Из полиакрилонитрильного волокна укладывают верхний и нижний слой для механической фиксации сорбционно-фильтрующего материала. Масса ПАН-волокна должна составлять не менее 65% от общей массы сорбционно-фильтрующего материала, а количество ТРГ должно быть не менее 25%, т.к. слой ПАН-волокна должен быть равномерно покрыт слоем ТРГ. Слои из ПАН-волокна используются одинаковой толщины, которые чередуются слоями ТРГ, равными между собой.

Для изготовления сорбционно-фильтрующего материала используют отходы производства ТРГ, ТРГ получают электрохимическим способом. Он характеризуется насыпной плотностью от 1 до 2 г/л, отходы имеют насыпную плотность более 13 г/л, но данный показатель не снижает сорбционной способности ТРГ. Отходы ПАН-волокон представляет собой обрезки производственных ПАН-волокон с длинной волокна от 5 до 30 см. Использование отходов производства снижает себестоимость сорбционно-фильтрующего материала в 2 раза по сравнению с прототипом.

При исследовании сорбционно-фильтрующего материала на эффективность очистки воды использовали смесь нефтепродукта и дистиллированной воды. В качестве нефтепродукта использовали машинное масло (ρ=0,57 г/см3) объемом 428 мл в 1 литре дистиллированной воды. При этом начальная концентрация машинного масла в смеси составила 244 г/л.

Эффективность очистки промышленных сточных вод от нефтепродуктов и тяжелых металлов повышается, что подтверждается данными из таблицы 3.

Таблица 1 Кол-во слоев Соотношение ТРГ-ПАН волокно(мас.%) Первоначальная концентрация исследуемой смеси (г/л) Конечная концентрация исследуемой смеси (г/л) Эффективность очистки от нефтепродуктов (%) 3 30-70 244 4,1 98,3 5 30-70 244 2,6 98,9 7 30-70 244 1,9 99,2 9 30-70 244 0,9 99,6 11 30-70 244 0,2 99,9 13 30-70 244 1,2 99,5 15 30-70 244 1,7 99,3

Таблица 2 Соотношение (мас.%) Первоначальная концентрация исследуемой смеси (г/л) Конечная концентрация исследуемой смеси (г/л) Эффективность очистки от нефтепродуктов (%) ТРГ ПАН-волокно 35 65 244 2,4 99,0 30 70 244 0,2 99,9 25 75 244 2,6 98,9 20 80 244 4,8 98,0

Таблица 3 Сорбционно-фильтрующий материал Эффективность очистки от нефтепродуктов (%) Эффективность очистки от ионов железа (%) Себестоимость 1 кг сорбционно-фильтрующего материала, руб. Предлагаемый 99,9 62-64 45 Прототип 65-68 58-63 100

Похожие патенты RU2411059C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОРАСШИРЕННОГО ГРАФИТА 2018
  • Голубев Иван Андреевич
  • Голубев Андрей Викторович
  • Новиков Марк Григорьевич
RU2690449C1
АРМИРОВАННАЯ ГРАФИТОВАЯ ФОЛЬГА И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ 2009
  • Авдеев Виктор Васильевич
  • Свиридов Александр Афанасьевич
  • Кепман Алексей Валерьевич
  • Сорокина Наталья Евгеньевна
  • Савченко Денис Витальевич
  • Селезнев Анатолий Николаевич
  • Годунов Игорь Андреевич
  • Ионов Сергей Геннадьевич
  • Козлов Александр Викторович
RU2415108C2
АРМИРОВАННАЯ ГРАФИТОВАЯ ФОЛЬГА 2009
  • Свиридов Александр Афанасьевич
  • Сорокина Наталья Евгеньевна
  • Кепман Алексей Валерьевич
  • Тихомиров Александр Сергеевич
  • Селезнев Анатолий Николаевич
  • Годунов Игорь Андреевич
  • Козлов Александр Викторович
  • Павлов Александр Алексеевич
  • Авдеев Виктор Васильевич
RU2410359C1
СПОСОБ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ИОНОВ ЖЕЛЕЗА 2023
  • Гора Наталья Вячеславовна
  • Чернышёв Даниил Андреевич
  • Иванова Людмила Анатольевна
  • Беляева Оксана Владимировна
  • Голубева Надежда Сергеевна
  • Тимощук Ирина Вадимовна
  • Горелкина Алена Константиновна
RU2815097C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2021
  • Хименко Людмила Леонидовна
  • Ильин Алексей Николаевич
  • Минченко Людмила Александровна
  • Язев Антон Сергеевич
  • Смирнов Дмитрий Вениаминович
  • Исаев Олег Юрьевич
RU2771413C1
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ УГЛЕГРАФИТОВЫЙ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2009
  • Сорокина Наталья Евгеньевна
  • Свиридов Александр Афанасьевич
  • Селезнев Анатолий Николаевич
  • Матвеев Андрей Трофимович
  • Авдеев Виктор Васильевич
  • Годунов Игорь Андреевич
  • Ионов Сергей Геннадьевич
RU2398738C1
СОРБЕНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД 2009
  • Собгайда Наталья Анатольевна
  • Ольшанская Любовь Николаевна
  • Макарова Юлия Александровна
RU2429069C1
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ОЧИСТКИ СИЛЬНО ЗАГРЯЗНЕННОЙ ВОДЫ 2006
  • Сироткина Екатерина Егоровна
  • Сироткин Степан Сергеевич
RU2354439C2
СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ С ПОМОЩЬЮ СОРБЦИОННОГО КАТАЛИЗАТОРА 2015
  • Рыбков Вадим Сергеевич
  • Антохин Алексей Сергеевич
RU2604848C1
Способ получения магнитного композиционного сорбента для очистки сточных вод от ионов тяжелых металлов и нефтепродуктов 2016
  • Харлямов Дамир Афгатович
  • Фазуллин Динар Дильшатович
  • Маврин Геннадий Витальевич
RU2626363C1

Реферат патента 2011 года СОРБЦИОННО-ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРОМЫШЛЕННЫХ СТОЧНЫХ ВОД

Изобретение относится к области водоочистки. Сорбционно-фильтрующий материал для очистки сточных вод состоит из слоев терморасширенного графита и полиакрилонитрильного волокна. Материал обладает высокой эффективностью очистки воды от нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов. 3 табл.

Формула изобретения RU 2 411 059 C2

Сорбционно-фильтрующий материал для очистки промышленных сточных вод, включающий полиакрилонитрильные волокна и углеродные частицы, отличающийся тем, что содержит в качестве полиакрилонитрильных волокон отходы производства полиакрилонитрильных волокон и в качестве углеродных частиц - отходы производства терморасширенного графита, расположенные слоями в порядке чередования с внешними слоями из отходов полиакрилонитрильного волокна при следующем соотношении компонентов, мас.%:
полиакрилонитрильное волокно 65-75 термически расширенный графит 25-35

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2411059C2

ПОРИСТЫЙ ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ (ВАРИАНТЫ) 2004
  • Еруков Николай Викторович
  • Митилинеос Александр Геннадьевич
  • Пименов Александр Всеволодович
  • Шмидт Джозеф Львович
RU2282494C2
ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ 1992
  • Спасов В.А.
  • Минстер В.Ш.
  • Шимко И.Г.
  • Захаровский Л.Ф.
  • Зверев М.П.
  • Литвинская В.В.
  • Соснихин В.А.
RU2019265C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ 1991
  • Жемков В.П.
  • Дьяченко В.Н.
  • Громов В.И.
  • Лашова С.М.
  • Черняк И.В.
  • Солдатов В.С.
  • Шункевич А.А.
RU2038316C1
СОРБЦИОННО-ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ ФИЛЬТРУЮЩЕГО ПАТРОНА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФИЛЬТРУЮЩЕГО ПАТРОНА 2007
  • Захаров Сергей Викторович
  • Маслюков Александр Петрович
  • Николотов Владимир Викторович
  • Орлов Александр Евгеньевич
  • Сапрыкин Виктор Васильевич
  • Удалов Юрий Владимирович
  • Егоров Лев Федорович
  • Карташов Владимир Иванович
RU2326715C1
ЗАГРУЗКА ФИЛЬТРА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ 1994
RU2084279C1
US 4961988 A, 09.10.1980
US 5282975 A, 1.02.1994.

RU 2 411 059 C2

Авторы

Собгайда Наталья Анатольевна

Никитина Татьяна Валерьевна

Ольшанская Любовь Николаевна

Колесникова Марина Александровна

Даты

2011-02-10Публикация

2009-04-06Подача