ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ

Полезная модель относится к очистке жидкостей от частиц тяжелых металлов и может быть использована в химической, нефтехимической, металлургической, автомобильной и других отраслях промышленности, использующих фильтры в основном и вспомогательном производстве, в экологических процессах очистки промышленных стоков от частиц тяжелых металлов.
Известен фильтровальный материал, состоящий из трубчатого трикотажа, выполненного прессовым переплетением фанг из модифицированного волокна, полученного на основе привитого сополимера поликапроамида фосфорилированного 1-оксиэтилидендифосфоновой кислотой, внутри которого в равных объемных отношениях размещены резиновая крошка, пенополиуретановая крошка и волокнистый материал (патент РФ №123683, МПК B01D 39/08, 2013 г.).
Недостатком такого фильтровального материала является технологическая сложность выполнения, а также недостаточная степень поглощения таких примесей как частицы тяжелых металлов.
Известен фильтровальный материал, выполненный из трубчатого трикотажа, размеры изнаночных петель которого меньше лицевых петель в 0,8-1,4 раза, с размещенной внутри резиновой крошкой с размером 1,5-3,3 мм, предварительно обработанной озоно-воздушной смесью, и эбонитовой крошкой размером 2,8-4,0 мм, при объемном соотношении между резиновой и эбонитовой крошкой 5:1 (патент РФ №2350375, МПК B01D 39/08, 2009 г).
Недостатком такого фильтровального материала является необходимость дополнительной технологической операции по равномерному распределению эбонитовой крошки в структуре фильтрата, во избежание агломерации резиновой крошки, а также низкая степень очистки фильтруемых жидкостей от частиц тяжелых металлов.
3
Наиболее близким является фильтровальный материал в виде трубчатого трикотажа, выполненный прессовым переплетением фанг из модифицированного волокна, полученного на основе привитого сополимера поликапроамида, фосфорилированного 1-оксиэтилидендифосфоновой кислотой, внутри которого размещены: резиновая крошка, пенополиуретановая крошка и волокнистый материал, при этом волокнистый материал представляет собой привитой сополимер поликапроамида, обработанный 15%-ным водным раствором РСl при нагревании, объемное соотношении между резиновой крошкой, волокнистым материалом и пенополиуретановой крошкой составляет 1:1:1 соответственно, при этом с резиновой крошкой дополнительно размещен антиоксидант 1,2-диокси-4(1-адамантил)бензол, при объемном отношении резиновой крошки и антиоксиданта равном 1:0,05-0,1 (патент РФ №153767, МПК B01D 39/08, 2015 г.).
Недостатком такого фильтровального материала является технологическая сложность выполнения, а также недостаточная степень поглощения таких примесей как частицы тяжелых металлов.
Задачей полезной модели является создание нового фильтровального материала, обладающего способностью фильтрования жидкостей, очистки сточных промышленных вод от частиц тяжелых металлов, например хрома, меди, никеля, ртути.
При использовании предлагаемого фильтровального материала достигается следующий технический результат: повышение степени очистки сточных вод и технологических жидкостей от ионов тяжелых металлов, например хрома, меди, никеля, ртути.
Поставленный технический результат достигается при использовании фильтровального материала в виде трубчатого трикотажа, выполненного прессовым переплетением фанг из модифицированного волокна, полученного на основе привитого сополимера поликапроамида, фосфорилированного 1-оксиэтилидендифосфоновой кислотой, и содержащего смесь резиновой крошки и антиоксиданта, при этом фильтровальный материал дополнительно содержит резиновую крошку размером 0,125-1,0 мм с нанесенным полианилиновым покрытием с содержанием полианилина в резиновой крошке 35,0-77,3 мас. %, объем которой двукратно превышает объем крошки в смеси, а в смеси резиновой крошки и антиоксиданта используют резиновую крошку размером 1,0-1,6 мм и в качестве антиоксиданта - 4-окси-3,5-ди-трет-бутилфенил(1-трифторметил-3-адамантил)кетон, при отношении резиновой крошки и антиоксиданта равном 1:0,02-0,08 мас. %.
Использование трубчатого трикотажа прессового переплетения фанг из синтетического материала, полученного на основе привитого сополимера поликапроамида, фосфорилированного 1-оксиэтилидендифосфоновой кислотой, позволяет создать бесшовную, растяжимую, как по петельному ряду, так и по петельному столбику фильтровальную оболочку для удержания резиновой крошки, которую можно эксплуатировать как в водной, так и в агрессивной среде. Кроме этого, пористая структура прессового переплетения фанг обеспечивает капиллярный эффект при сборе частиц тяжелых металлов в промышленных стоках.
В фильтровальном материале использовалась протекторная резиновая крошка Волжского шинного завода, дробленная в соответствии с ТУ-38-108015-87. Фракционирование резиновой крошки проводят на виброситах с диаметром отверстий 0,125; 0,2; 0,63; 1,0, а также 1,6 мм. Для создания сорбционного материала с полианилиновым покрытием использовали резиновую крошку, оставшуюся на ситах и соответствующую размерам 0,125-1,0 мм. Резиновая крошка размером 1,0-1,6 мм использовалась для смеси с антиоксидантом 4-окси-3,5-ди-трет-бутилфенил(1-трифторметил-3-адамантил)кетоном.
С течением времени под воздействием агрессивных сред происходит старение и деструкция макромолекулярных цепей резиновой крошки с образованием активных алкильных макрорадикалов, поэтому с одной объемной частью резиновой крошки использовали антиоксидант, представляющий собой 4-окси-3,5-ди-трет-бутилфенил(1-трифторметил-3-адамантил)кетон, при отношении резиновой крошки и антиоксиданта 1:0,02-0,08 мас. %, а на две другие объемные части резиновой крошки наносили полианилиновое покрытие с содержанием полианилина 35,0-77,3 мас. %,
Антиоксидант 4-окси-3,5-ди-трет-бутилфенил(1-трифторметил-3-адамантил)кетон, получен по известной методике [И.А. Хардина, С.С. Радченко Ацилирование 2,6-ди-трет-бутилфенола хлорангидридами моно- и дикарбоновых кислот адамантана. Российский химический журнал. - 1982. - Т. 27, №5. - С. 112-114].
Дополнительное размещение с резиновой крошкой антиоксиданта 4-окси-3,5-ди-трет-бутилфенил(1-трифторметил-3-адамантил)кетона при отношении резиновой крошки и антиоксиданта 1:0,02-0,08 мас. %, предотвращает слипание резиновой крошки в единую массу, что обеспечивает сохранение объема ее рабочей поверхности, а также увеличивает продолжительность срока эксплуатации.
Использование антиоксиданта менее 0,02 мас. % не изменяет степень набухания и время старения относительно исходной резиновой крошки, качество фильтрования при этом снижается.
Использование антиоксиданта более 0,08 мас. % не приводит к дальнейшему увеличению достигнутых значений продолжительности и качества фильтрования, является нерациональным.
Нанесение на резиновую крошку полианилинового покрытия с содержанием полианилина в резиновой крошке 35,0-77,3 мас. % позволяет производить очистку фильтруемой жидкости за счет создания активных центров на поверхности резиновой крошки, что позволяет повысить качество фильтрования.
Содержание полианилина в резиновой крошке менее 35,0 мас. % не обеспечивает достаточного количества функциональных групп на поверхности резиновой крошки, что увеличивает набухание резиновой крошки и ухудшает качество фильтрования.
Содержание полианилина в резиновой крошке более 77,3 мас. % не увеличивает количество функциональных групп на поверхности крошки, не повышает качество фильтрования.
Использование крошки с полианилиновым покрытием размером менее 0,125 мм приводит к проскоку резиновой крошки через петли трикотажного полотна, а при попадании в движущийся поток жидкости она вымывается, что ухудшает качество фильтрации, а также уменьшает количество крошки и снижает поглощение частиц тяжелых металлов из фильтруемых растворов.
Использование резиновой крошки с полианилиновым покрытием размером более 1 мм ухудшает качество фильтрации, так как при очистке воды от частиц тяжелых металлов происходит набухание крошки, что уменьшает возможность использования ее развитой внутренней поверхности, также содержащей активные центры полианилина, и снижает качество очистки фильтруемой жидкости от частиц тяжелых металлов.
Нанесение на резиновую крошку полианилинового покрытия с содержанием полианилина в резиновой крошке 35,0-77,3 мас. % позволяет получить активные центры в развитой структуре - наружной и внутренней - резиновой крошки, а также предотвращает слипание резиновой крошки в единую массу, что обеспечивает сохранение объема ее рабочей поверхности. В результате этого увеличивается сорбционная емкость фильтровального материала, что увеличивает качество фильтрования в процессе очистки.
Резиновая крошка размером 1,0-1,6 мм использовалась для смеси с антиоксидантом 4-окси-3,5-ди-трет-бутилфенил(1-трифторметил-3-адамантил)кетоном при отношении резиновой крошки и антиоксиданта 1:0,02-0,08 мас. %, что позволяет задействовать при создании фильтровального материала большее количество измельченных фракций резиновой крошки.
На чертеже представлен фильтровальный материал, состоящий из трубчатого трикотажа - 1, переплетения фанг из синтетических нитей на основе привитого сополимера поликапроамида, фосфорилированного 1-оксиэтилидендифосфоновой кислотой, в котором размещены резиновая крошка - 2 и антиоксидант - 3 (4-окси-3,5-ди-трет-бутилфенил(1-трифторметил-3-адамантил)кетон), резиновая крошка с полианилиновым покрытием - 4.
Фильтровальный материал в виде трубчатого трикотажа прессового переплетения фанг получают на кругловязальной машине 14 класса из синтетических нитей на основе привитого сополимера поликапроамида фосфорилированного 1-оксиэтилидендифосфоновой кислотой.
Готовое полотно прошивается вдоль петельных столбиков на плоскошовной швейной машине, разделяя его на три части. В образовавшиеся крайние части засыпают резиновую крошку с предварительно нанесенным полианилиновым покрытием, в среднюю часть - смесь резиновой крошки с антиоксидантом 4-окси-3,5-ди-трет-бутилфенил(1-трифторметил-3-адамантил)кетоном при отношении резиновой крошки и антиоксиданта 1:0,02-0,08 мас. %. Концы по торцам фильтровального материала зашивают на плоскошовной швейной машине.
Готовый фильтровальный материал устанавливают в фильтрующий раствор промышленной жидкости.
При очистке фильтруемой жидкости, на поверхности резиновой крошки осаждаются ионы тяжелых металлов. После очистки промышленной жидкости фильтровальный материал вынимается, отжимается и подается на обновление.
4
При насыщении фильтровального материала ионами тяжелых металлов проводят процесс десорбции обработкой фильтровального материала 1 М раствором НСl. Регенерацию сорбента осуществляли путем обработки 0,5 М раствором NHOH.
Результаты испытаний фильтровального материала приведены в таблице.
Таким образом, использование фильтровального материала в виде трубчатого трикотажа, выполненного прессовым переплетением фанг из модифицированного волокна, полученного на основе привитого сополимера поликапроамида, фосфорилированного 1-оксиэтилидендифосфоновой кислотой, и содержащего смесь резиновой крошки размером 1,0-1,6 мм и антиоксиданта 4-окси-3,5-ди-трет-бутилфенил(1-трифторметил-3-адамантил)кетона, при отношении резиновой крошки и антиоксиданта равном 1:0,02-0,08 мас. %, и двукратно превышающий ее объем резиновой крошки размером 0,125-1,0 мм с нанесенным полианилиновым покрытием с содержанием полианилина в резиновой крошке 35,0-77,3 мас. %, обеспечивает повышение степени очистки сточных вод и технологических жидкостей от ионов тяжелых металлов, например хрома, меди, никеля, ртути.