СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФИЛЬТРУЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА НА ОСНОВЕ ПОРИСТОГО ПОЛИВИНИЛФОРМАЛЯ Российский патент 2019 года по МПК B01D39/16 B01D39/14 C08L29/04 C08L29/14 C08K3/24 

Способ получения фильтрующего элемента на основе пористого поливинилформаля

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, а именно к фильтрующим элементам воздушных фильтров двигателей внутреннего сгорания (ДВС) автотракторной техники.

Известен способ получения фильтра на основе пористого поливинил формаля (патент РФ №2504419 B01D 39/00, C08L 29/4) для очистки жидкостей и газов от воды, механических примесей и биозагрязнений, заключающийся в химическом модифицировании состава, содержащего, вес. %:

поливиниловый спирт 5-10 порообразователь 2-30 сшивающий агент 2-15 катализатор 3-15 остальное вода

путем растворения в водном растворе растворимой в воде неорганической соли заданного количества поливинилового спирта при нагреве до температуры 75-95°С и постоянном перемешивании, добавления расчетного количества сшивающего агента и перемешивания в течение 10-30 минут, добавления при температуре 30-40°С расчетного количества катализатора, переводящего растворимую соль в нерастворимую, и перемешивания в течение 10-20 минут, разливки полученной реакционной смеси в формы и выдержки в термостате при температуре 55-80°С в течение 5-20 часов, извлечения полученного элемента из формы, отмывки от катализатора и порообразователя, сушки сначала при температуре 15-25°С в течение 24-48 часов, а затем при температуре 30-50°С до постоянного веса.

В данном способе невозможно варьировать пористостью фильтрующего элемента при его изготовлении. Ограничена сырьевая база и усложнена технология его приготовления.

Наиболее близким к способу получения фильтра на основании пористого поливинилформаля является патент РФ №2445147, B01D 39/14, B01D 39/16.

Способ получения фильтра на основе пористого поливинилформаля, включающий растворение поливинилового спирта в воде при нагреве до температуры не выше 95°С и постоянном перемешивании, добавление в полученный раствор суспензии порообразователя в холодной воде, охлаждение реакционной массы до температуры не ниже 30°С, последовательное введение сшивающего агента и катализатора при постоянном перемешивании с последующей разливкой полученной реакционной смеси в формы, выдерживание их не менее 5 часов при температуре не ниже 55°С, охлаждениедо комнатной температуры, извлечение полученного элемента из формы, отмывку от катализатора и порообразователя, сушку до постоянного веса. В качестве порообразователя используют смесь крахмалов в разной среднестатической величиной зерна, либо смесь крахмала с декстрином, а в качестве смешивающего агента используют параформальдегид.

Недостатком указанного способа является невозможность регулирования пористости и размера пор получаемого фильтрующего элемента в необходимых пределах. Размеры пор зависят от размеров зерен крахмала и не могут быть получены меньшего или большего размера. Кроме того, отмывка от крахмала (порообразователя) процесс весьма длительный и требующий большого расхода воды.

Задачей изобретения является расширение возможности варьирования пористостью получаемого фильтрующего элемента на основе поливинилформаля, расширения сырьевой базы для его получения, а также упрощения технологии его изготовления.

Поставленная задача решается за счет того, что реализуется способ получения фильтра на основе пористого поливинилформаля для очистки жидкостей и газов от воды, механических примесей и биозагрязнений, включающий растворение поливинилового спирта в воде при нагреве до температуры не выше 95°С и постоянном перемешивании, введение сшивающего агента, порообразователя и катализатора при постоянном перемешивании с последующей разливкой полученной реакционной смеси в формы, выдерживание их при температуре не ниже 55°С, извлечение полученного элемента из формы, отмывку от катализатора и порообразователя, сушку, при этом в качестве сшивающего агента используют формальдегид (параформальдегид), сшивающий агент вводят в количестве 2…25% вес., а отмывка осуществляется нерастворимыми в воде органическими растворителями, например, толуол, ксилол, дизельное топливо, керосин, нефрас.

Новые существенные признаки:

1. В качестве сшивающего агента используется формальдегид или параформальдегид в соотношении 2…25% вес.

2. Отмывку от катализатора и порообразователя осуществляют нерастворимыми в воде органическими растворителями, например, толуол, ксилол, дизельное топливо, керосин, нефрас.

Технический результат заключается в том, что упрощение способа изготовления фильтрующего элемента достигается за счет снижения суммарного времени изготовления и устранения межоперационных переходов. При этом наблюдается экономия электроэнергии и сырьевых ресурсов, снизилась вредность производства (исключили серную кислоту из процесса приготовления).

При изготовлении фильтрующего элемента вода является технологической жидкостью, а отмывку проводим нерастворимыми в воде органическими растворителями. Если использовать растворимые в воде растворители, тогда активность моющих свойств растворителей снизится на величину процентного соотношения воды и растворителя в смеси.

Пример 1.

В чистый стакан емкостью 2 литра, установленный в вытяжной шкаф, заливаем 500 мл горячей воды при температуре не выше 95°С и, при постоянном перемешивании, загружаем 66 мл (10%) поливинилового спирта. В полученный раствор при перемешивании в течение 20 минут добавляем сшивающий агент (формальдегид) в количестве 15%. Далее при перемешивании в течение 30 минут и температуре 35°С добавляем катализатор в количестве 8% и порообразователь в виде смеси крахмалов с различной величиной зерна в количестве 6%.

Реакционную массу после перемешивания выгружаем в форму и выдерживаем в термостате при температуре 60°С в течении 10 часов. Сушим в термостате при температуре 40°С формы с реакционной массой в течение 30 часов. Затем сушим при температуре 20°С до постоянного объема Извлекаем фильтрующий элемент из формы.

При использовании в качестве порообразователя декстрина, или его аналогов, фильтрующий элемент помещаем в промывочную ванну с органическим раствором, а именно керосин, где он отмывается, затем его отжимаем и сушим при температуре окружающей среды до постоянного веса.

Пример 2.

Способность по очистке дизельного топлива от биозагрязнений определяли следующим образом. В соответствии с ГОСТ 9.023 - 07 в минеральных средах для Pseudomonas aeruginosa, Cladosporium resinae, Mycobacterium, накопительных культур и Candida, выращивали биозагрязнения в товарном дизельном топливе по ГОСТ. Отбирали пробы биопораженного топлива, фильтровали его через заявленный фильтрующий элемент из пористого поливинилформаля и отбирали пробы очищенного топлива. Степень очистки топлива определяли путем подсчета микробных клеток, содержащихся в топливе до и после очистки.

Количество микробных клеток (бактериальных и грибковых) определяли методом Коха путем высева на твердые питательные среды:

- мясной питательный агар;

- сухой питательный агар с 2% масс, глюкозы;

- среда Чапека с 2% масс, глюкозы;

- среда Сабуро.

Результаты анализов представлены в таблице 1.

Из представленных в таблице результатов видно, что образцы дизельного топлива с биозагрязнениями контаминированы бактериальными культурами (6×10⁵ и 5×10³ клеток/мл соответственно) и мицелиальными грибами (1,5×10⁵ и 8×10⁵ клеток/мл соответственно). Фильтрация загрязненных микроорганизмами образцов топлив через заявленный фильтр обеспечивает эффективную очистку топлива на 97-98%.

Для подтверждения эффективности предложенного способа нами было приготовлено дизельное топливо по ГОСТ с 2% искусственного загрязнителя - кварцевой пыли с удельной поверхностью 1100 м²/кг и 0,5% воды.

Полученное загрязненное топливо было профильтровано через заявленный фильтрующий элемент. В очищенном дизельном топливе были определены механические примеси и вода (таблица 2).

В соответствии с ГОСТ 6370 содержание механических примесей менее 0,005% квалифицируется как отсутствие механических примесей.

Преимуществом способа получения фильтрующего элемента является упрощение способа изготовления фильтрующего элемента, устранение межоперационных переходов. При этом наблюдается экономия электроэнергии и сырьевых ресурсов, снизилась вредность производства.

В заявленном способе для получения фильтрующего элемента на основе пористого поливинилформаля удалось осуществить коалесценцию капель воды при прохождении очищаемой жидкости через фильтрующий элемент. Также осуществить очистку жидкости от биологических загрязнений.

Выше приведенные примеры свидетельствуют о соответствии заявленных решений критерию «изобретательский уровень».

Изобретение может быть использовано в машиностроении при изготовлении фильтрующих элементов воздушных фильтров двигателей внутреннего сгорания, в том числе и автотракторной техники. Способ включает растворение поливинилового спирта в воде при нагреве до температуры не выше 95°С и постоянном перемешивании, введение сшивающего агента, порообразователя и катализатора при постоянном перемешивании с последующей разливкой полученной реакционной смеси в формы, выдерживание их при температуре не ниже 55°С, извлечение полученного элемента из формы, отмывку от катализатора и порообразователя, сушку. При этом в качестве сшивающего агента используют формальдегид (параформальдегид), который вводят в количестве 2-25 вес.%, а для отмывки используют нерастворимые в воде органические растворители, например, толуол, ксилол, дизельное топливо, керосин, нефрас. Способ обеспечивает упрощение технологии и сокращение времени изготовления фильтрующего элемента. 2 табл., 2 пр.

Способ получения фильтра на основе пористого поливинилформаля для очистки жидкостей и газов от воды, механических примесей и биозагрязнений, включающий растворение поливинилового спирта в воде при нагреве до температуры не выше 95°С и постоянном перемешивании, введение сшивающего агента, порообразователя и катализатора при постоянном перемешивании с последующей разливкой полученной реакционной смеси в формы, выдерживание их при температуре не ниже 55°С, извлечение полученного элемента из формы, отмывку от катализатора и порообразователя, сушку, при этом в качестве сшивающего агента используют формальдегид (параформальдегид), отличающийся тем, что сшивающий агент вводят в количестве 2-25 вес.%, а отмывка осуществляется нерастворимыми в воде органическими растворителями, например толуолом, ксилолом, дизельным топливом, керосином, нефрасом.