СПОСОБ ТРЕХСТУПЕНЧАТОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ МИКРОПЛАСТИКА Российский патент 2024 года по МПК C02F1/28 

Изобретение относится к очистке воды от микропластика из любых природных источников, а также к доочистке воды из водопроводной сети и очистке сточных вод. Фильтрование загрязненной воды микропластиком проводят в три ступени: на первой ступени очистки воду фильтруют через нейлоновое волокно, затем вода из первой воронки проходит через керамическое кольцо во вторую воронку, где вода фильтруется через слой активированного угля, далее отфильтрованная вода поступает на третью ступень фильтрации - через угольный порошок. Для предотвращения попадания угля в очищенную воду на конце воронки крепится папиросная бумага.

Известен способ очистки поверхностного стока от взвешенных веществ и нефтепродуктов (патент на изобретение RU №2078949, МПК C01F 1/28, 1997 г.) путем последовательного фильтрования стока через два слоя зернистого фильтрующего материала, причем в качестве первого слоя по ходу движения стока применяют фракцию вспененного полистирола 2-5 мм, а в качестве второго слоя - фракцию активированного угля 0,5-2,5 мм. Однако данный способ имеет недостаточную надежность процесса очистки из-за постепенного загрязнения фильтрующего материала и низкую эффективность процесса очистки стока из-за значительного размера каналов между частицами фильтрующего материала.

Известен способ очистки пищевых жидкостей от механических примесей (патент на изобретение RU №2054299, МПК B01D 24/10, 1996 г.) путем пропускания жидкости через два слоя фильтрующей засыпки, состоящей из сферических гранул, выполненных из оксида алюминия, титана или циркония, или их сплавов. Периодически фильтры регенерируют за счет прокачки через них моющего раствора обратным током. Однако данный способ имеет недостаточную надежность процесса очистки из-за постепенного загрязнения фильтрующей засыпки и низкую эффективность процесса очистки из-за значительного размера проходных каналов между гранулами фильтрующей засыпки.

Известен фильтр для очистки сточных вод от взвешенных частиц по АС №184187, МПК6 В03 64/00, опубл. в БИ №15 24.06.66 г., состоящий из цилиндрическо-конического корпуса, расположенной в верхней части корпуса конической диафрагмы, маслоудерживающего щита, приспособлений для подвода и отвода очищаемой и очищенной воды и внутреннего цилиндра с усеченным внутренним основанием. Недостатком этого фильтра является отсутствие активного фильтрующего элемента, что способствует выносу значительной массы взвешенных частиц в магистраль слива.

В качестве прототипа взято устройство - фильтр для очистки воды и других малоконцентрированных суспензий по АС №516408, МПК6 В01Д 25/32, опубл. в БИ №21 14.09.76 г., содержащий корпус с патрубками для ввода очищаемой жидкости, отвода фильтрата и промывной жидкости, пакет фильтрующих сеток, закрепленных в кольцах и соединенных по периферии гибкими тягами, привода для сжатия и раздвижки пакета фильтрующих сеток, сдвоенного тарельчатого клапана, снабженного пружиной. Недостатком этого фильтра является сложная конструкция механизма сжатия и раздвижки сетчатых фильтров, необходимость сложной системы уплотнения его подвижных элементов. Послойное расположение сетчатых фильтров не обеспечивает их эффективной очистки. Пульсирующее движение промывочной жидкости малоэффективно очищает фильтрующие элементы, а отсутствие элементов, обеспечивающих гравитационное осаждение части взвешенных частиц, приводит к быстрому загрязнению фильтрующих сеток и вызывает необходимость частой их очистки. Кроме того, размер ячеек в фильтре не позволяет эффективно улавливать микропластики различных размеров.

Микропластик в воде является одним из наиболее опасных новых загрязнителей и стал серьезной экологической проблемой.

Микропластики попадают в организм водных существ от микроорганизмов до рыб и в итоге встраиваются в пищевую цепь.

Существуют некоторые биологические, химические, электрохимические и физические методы удаления микропластика, однако их широкая применимость и рентабельность вызывают вопросы.

Предлагаемый способ обеспечивает высокую степень очистки воды от микропластика.

Задачей изобретения является повышение степени очистки воды от микропластика. Для достижения технического результата загрязненные воды микропластиком на первой ступени очистки воды фильтруют через нейлоновое волокно, затем вода из первой воронки проходит через керамическое кольцо во вторую воронку, где вода фильтруется через слой активированного угля, далее отфильтрованная вода поступает на третью ступень фильтрации - через угольный порошок. Для предотвращения попадания угля в очищенную воду на конце воронки крепится папиросная бумага.

Нейлоновое волокно представляет собой гидрофильную мембрану с равномерным и хорошо распределенным размером пор, которая действует как фильтр для воды от многих мелких загрязняющих веществ и примесей. Его частицы также действуют как магнит, захватывая бактерии и вирусы.

Керамика в составе установки приводит к снижению высокой концентрации многих тяжелых металлов, обнаруженных в поверхностных водах из-за промышленных сточных вод и другой деятельности человека. Керамика также содержит поры, способные захватывать многие загрязняющие вещества, в том числе и микропластик.

Активированный уголь - натуральный, дешевый и доступный материал, используемый для очистки воды. Он способен удалить из воды многие токсины, такие как летучие органические соединения и тяжелые металлы, а также свободный хлор.

Угольный порошок удаляет мутность и запахи, присутствующие в воде.

Трехступенчатая установка для очистки воды от микропластика представлена на фигуре 1.

Как видно из фигур, степень очистки воды от микропластика превышает 96%.

Заявленный способ трехступенчатой очистки воды от микропластиков отличается от известных прототипов по следующим параметрам:

- высокая способность к удалению микропластика (улавливает более 96% микропластиков);

- высокая производительность технологического процесса;

- низкая стоимость фильтрующих материалов;

- простота технологического процесса очистки воды;

- высокое качество очищаемой воды;

- промышленная применимость.

Микропластики для лабораторных испытаний готовили путем имитации истирания. Подготовка заключалась в шлифовке наждачной бумагой полимерной тары (таблица 1). Далее частицы микропластика добавлялись воду и проходили процесс трехступенчатой фильтрации. Отбор проб производился после расхода 0,5 л воды.

Пробы воды до и после фильтрования были проанализированы с помощью Фурье-ИК-спектроскопии.

Данные о степени очистки воды представлены на фигурах 2 и 3.

Изобретение относится к очистке воды от микропластика из любых природных источников, а также к доочистке воды из водопроводной сети и очистке сточных вод. Фильтрование загрязненной воды микропластиком проводят в три ступени. На первой ступени очистки воду фильтруют через нейлоновое волокно. Затем вода из первой воронки проходит через керамическое кольцо во вторую воронку, где вода фильтруется через слой активированного угля. Далее отфильтрованная вода поступает на третью ступень фильтрации - угольный порошок. Обеспечивается высокая степень очистки воды от микропластика. 3 ил., 1 табл.

Способ трехступенчатой очистки воды от микропластика, включающий фильтрацию через три фильтра, отличающийся тем, что в качестве первого фильтра используется нейлоновое волокно, затем вода из первой воронки проходит через керамическое кольцо во вторую воронку, в качестве второго фильтра используется активированный уголь, и третий фильтр - угольный порошок.