КАРТРИДЖ ФИЛЬТРА ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ВОДЫ

Полезная модель относится к картриджам фильтров для обеззараживания воды
Известен модифицированный фильтровальный элемент из углеродного нетканого полотна пропитанный водноорганическим раствором наноструктурных частиц серебра, который позволяет отфильтровывать содержащиеся в воде микробиологические примеси (патент РФ №2135262, опубл 27.08 1999). Основной недостаток данного устройства заключается в низкой эффективности обеззараживания.
3
Также, известен фильтр, в котором для обеззараживания воды в качестве фильтрующего материала используется засыпка из активированного угля предварительно обработанного азотнокислым серебром AgNO (патент РФ №2023662 опубл 30.11.94 г). Недостатком данного фильтра является высокая стоимость и ограниченное время использования, обусловленное низкой механической прочностью по истиранию и малым сорбционным ресурсом материала.
Известно применение в фильтрах для обеззараживания воды посеребренного активированного угля (патент РФ №2402484, опубл 02.04.2010 г). Описанный фильтрующий состав обладает хорошими бактерицидными свойствами и высокой механической прочностью по истиранию. Недостатком этого фильтрующего материала является высокая стоимость, которая обуславливается сложной технологией его производства.
Наиболее близким к предлагаемому является картридж фильтра для очистки воды от механических примесей, выполненный в виде цилиндра из вспененного пропилена, снабженного сквозным каналом для отвода очищенной воды, расположенным в центральной его части. Также, по всей поверхности канала выполнены отверстия для прохождения очищенной воды. Недостатком является ограниченная область применения обусловленная возможностью очищения воды только от механических примесей. (Устройства водоочистительные бытовые, серии «Посейдон-1», ТУ3697-022-56447948-2005)
Новая техническая задача - улучшение эксплуатационных характеристик картриджа, позволяющих расширить его функциональные возможности за счет возможности проводить обеззараживание воды.
Для решения поставленной задачи в картридже фильтра для обеззараживания воды содержащем цилиндр, выполненный из вспененного полипропилена, снабженный расположенным вдоль его центральной оси сквозным каналом по всей его длине которого выполнены отверстия для отведения очищенной воды, дополнительно вся его поверхность с внешней стороны покрыта намотанным на него шнуром диаметром 5 мм из гидрофильного полипропиленового волокна с размером волокон 5-60 мкм с нанесенными на отдельные волокна путем вплавления микрочастицами серебра размером 5-20 нм с общей площадью с общей площадью не менее 20% от всей поверхности модифицированного полипропиленового волокна. Также, поверхность картриджа может быть покрыта двойным слоем шнура.
Картридж изображенный на фиг 1 состоит из цилиндра 1, выполненного из вспененного полипропилена, снабженного расположенным вдоль его центральной оси сквозным каналом 2 для отведения воды прошедшей очистку, дополнительно по всей поверхности покрыт намотанным на него шнуром 3 диаметром 5 мм из гидрофильного полипропиленового волокна с размером волокон 5-60 мкм с нанесенными на волокна путем вплавления микрочастицами серебра размером 5-20 нм.
3
3
3
3
3
3
Бактерицидное свойство фильтра реализуется при прохождении очищаемой воды через слой образованный шнуром из модифицированного серебром гидрофильного полипропиленового волокна. При способности фильтра-прототипа пропускать 3 литра воды в минуту оптимальным для проведения обеззараживания воды является диаметр бактерицидного шнура 5 мм. В единичные волокна бактерицидного шнура нанесены путем вплавления микрокластеры серебра с размерностью частиц 5-20 нм с общей площадью не менее 20% от всей поверхности модифицированного полипропиленового волокна. При плотности упаковки волокна с размером волокон 5-60 мкм в шнуре 50 мг/смконцентрация серебра в нем достигает 0,5 мг/см. Такая концентрация на единицу объема бактерицидного слоя фильтра является достаточной для эффективной нейтрализации всех кишечных бактерий и снижения в два раза общемикробного числа с 700/см(КМАФАнМКОЕ/см) до 320/см, при нормативе 500/см. «Смываемость» ионов серебра с поверхности серебряных кластеров составляет 0,00017 мг на литр очищаемой воды, что, при расходе воды 200 литров в сутки, обеспечивает рабочий ресурс бактерицидного слоя фильтра в течение 3-х месяцев. Выбор полипропиленового волокна с размером волокон 5-60 мкм в качестве основы для бактерицидных шнуров обосновывается тем, что оно является химически и биологически инертным материалом, не подвержено микробиологическому разложению и способно длительное время сохранять прочность при нахождении в воде.
Картридж работает следующим образом. Вода, проходя через бактерицидный слой картриджа, образованный намотанным на внешнюю поверхность шнура выполненного из гидрофильного полипропиленового волокна с нанесенными микрочастицами серебра обеззараживается и поступает в слой из вспененного полипропилена. В результате появления микротурбулентных завихрений воды между волокнами шнура, возникает электростатическое взаимодействие заряженных частиц неорганических микрозагрязнителей с «мертвой» органикой, которая, также, на своей поверхности содержит полярные группировки. В результате, они коагулируют в крупноразмерные (не менее 10-20 мкм) агрегаты органо-неорганической природы, которые задерживаются материалом картриджа выполненного из вспененного полипропилена. Далее, очищенная от механических примесей и бактериологического загрязнения вода, через отверстия выполненные в продольном сквозном канале картриджа, поступает в его выходной канал и выводится из фильтра.
Технические параметры предлагаемого картриджа основаны на экспериментальных исследованиях/
Для проведения эксперимента использовались модельные растворы БГКП (колиформы). Бактериологические анализы были выполнены в ФГБУН ТНИИКиФ Испытательная лаборатория природных лечебных ресурсов РОСС RU.0001.21ПЦ37
Пример 1.
3
В корпус фильтра для очистки воды помещали картридж выполненный из вспененного полипропилена. Корпус завинчивали крышкой с отверстиями для подачи подвергающейся очистке воды и ее отведения после очистки. На вход насосом подавался модельный водный раствор с концентрацией кишечных бактерий - БГКП (колиформы)800 КОЕ в 100 см 3 и общемикробным числом - 700/см. Входной напор соответствовал водопроводному - 20 м водяного столба. Расход насоса - 5 л/мин. На выходе прессованного полипропиленового фильтра выход очищенной воды составлял 3 л/мин, что соответствовало паспортным данным фильтра.
3
В результате проведения очистки концентрация кишечных бактерий в очищенной воде осталась практически неизменной, а общемикробное число снизилось до 580 см.
Пример 2.
3
В корпус для бытового фильтра для очистки воды помещали картридж выполненный согласно предлагаемому техническому решению, согласно которому поверхность картриджа была покрыта одним слоем шнура диаметром 5 мм из гидрофильного полипропиленового волокна, с нанесенными путем вплавления микрочастицами серебра с размером частиц 5-20 нм. Корпус завинчивали крышкой, после чего, на вход с помощью насоса подавали модельный раствор с концентрацией кишечных бактерий БГКП (колиформы) 800 КОЕ в 100 см3 и общемикробным числом 700 см. Входной напор соответствовал водопроводному - 20 м водяного столба. Расход насоса - 5 л/мин. На выходе модернизированного фильтра скорость выхода очищенной воды составила 2,5 л/мин, что на 0,5 литра меньше паспортного для выпускаемого промышленностью прессованного полипропиленового фильтра.
3
3
В результате фильтрации в воде прошедшей очистку кишечные бактерии не были обнаружены, а общемикробное число снизилось до 320/см при норме 500/см.
Пример 3.
3
В корпус бытового фильтра для очистки воды помещали картридж из вспененного полипропилена, покрытый двойным слоем шнура с толщиной суммарного слоя 10 мм выполненного из гидрофильного полипропиленового волокна в вплавленными в него микрочастицами серебра в размером 5-20 нм. Суммарная высота образованного на внешней поверхности картриджа бактерицидного слоя - 10 мм. Корпус завинчивали крышкой и на вход насосом подавали модельный раствор с концентрацией кишечных бактерий БГКП (колиформы)800КОЕ в 100 см3… при нормативе 500 КОЕ в 100 см3 и общемикробным числом 700/см. Входной напор соответствовал водопроводному - 20 м водяного столба. Расход насоса - 5 л/мин. На выходе из емкости фильтра выходной расход очищенной воды составил 1,7 л/мин, что было почти в два раза ниже производительности фильтра с картриджем из вспененного полипропилена.
3
3
В результате в воде подвергшейся фильтрации кишечные бактерии не были обнаружены, а общемикробное число снизилось до 120/см при норме 500/см.
Сравнительные результаты экспериментов по обеззараживанию воды с применением предлагаемого картриджа отражены на графике 1. Приложения, из которого видно, что наращивание бактерицидного слоя шнура усиливает эффективность обеззараживания, но снижает выход очищаемой воды.
Таким образом, использование предлагаемого картриджа в фильтре для очистки воды способствует расширению его функциональных возможностей, а именно его использования не только для очистки воды от механических примесей, но и проводить ее эффективное обеззараживание.