ФИЛЬТРУЮЩИЙ КАРТРИДЖ

Область техники
Предлагаемое техническое решение относится к очистке и доочистке водопроводной воды.
Уровень техники
Известен бытовой фильтр для очистки воды (RU 2040303C1 от 21.11.1991, класс МПК B01D 24/08, B01D 29/58, C02F 1/28, патентообладатели Алферов Михаил Ярославович, Куликов Леонид Борисович, Барсуков Игорь Борисович, Никитский Юрий Дмитриевич), содержащий цилиндрический корпус с днищем и съемной крышкой, фильтрующий элемент для механический очистки, выполненный в виде слоя нетканых полимерных волокон, соединенных в местах пересечений аутогенной склейкой, фильтрующий элемент для сорбционной очистки в виде механически соединенных между собой полимерных волокон, между которыми равномерно расположена сорбционная загрузка. При этом соотношение пор указанных элементов составляет 5 1 1 при соотношении их толщин 2 5 1. Фильтр имеет также центральную дренажную трубу и элемент для стерилизации воды, содержащий гофрированную мембрану. При этом сорбционная загрузка выполнена из природного цеолита, алюмосиликата, активированного угля или синтетической ионообменной смолы, а микроволокна выполнены из полипропилена, полиэтилена или полиамида.
Недостатком вышеприведенного фильтра является
трудоемкость изготовления, из-за сложного конструктивного исполнения изделия, что приводит к невозможности массового изготовления изделия;
имеет нестандартный размер корпуса, что влияет на ограниченность использования;
отсутствует очистка воды от тяжелых металлов и бактерий.
Известен фильтрующий модуль устройства для очистки жидкости (RU 2540159 от 12.08.2013, класс B01D 24/10, B01D 27/02, C02F 1/28, патентообладатель ЗАО "Аквафор Продакшн") состоит из двух рабочих зон и по меньшей мере одного средства фиксации. Первая рабочая зона выполнена с отверстиями для входа жидкости и оттока воздуха. Вторая рабочая зона заполнена наполнителем и снабжена по меньшей мере одним выходным отверстием в основании. Модуль выполнен в сборе с третьей рабочей зоной, содержащей по меньшей мере один вид наполнителя. По второму варианту первая рабочая зона фильтрующего модуля содержит наполнитель.
Недостатком данного технического решения является
нестандартный размер корпуса, что влияет на невозможность использования данного модуля с магистральными и проточными системами фильтрации других производителей;
короткий ресурс использования, в связи с малым количеством загрузки (маленький корпус);
отсутствие микробиологической очистки и очистки от вирусов.
Известен антибактериальный картридж TAIPAN (0,05 мкм) с угольной вставкой 10SL (Slim Line) (электронное депонирование, интернет-источник https://aquafilter.com/ru/product/3/73/taip и https://spb.leroymerlin.ru/product/antibakterialnyy-kartridzh-aquafilter-taipan10sl-005-mkm-93806833/). Состав картриджа представляет собой микропористый ионообменный материал с угольной вставкой. Картридж сочетает в себе четыре уровня фильтрации: механическая; ионообменная; сорбционная; антибактериальная. Обеспечивает комплексную очистку от вирусов, бактерий, ржавчины, хлора, накипи (солей жесткости), мутности, запахов, железа, тяжелых металлов. Картридж имеет Европейский стандарт 10SL (Slim Line) и подходит ко всем магистральным и проточным системам фильтрации других производителей с аналогичным стандартом.
Недостатком данного технического решения является
отсутствует возможность введения минеральных веществ, из-за отсутствия фильтрующей загрузки;
отсутствует подтверждения заявленных результатов, по очистке от вирусов и бактерий;
отсутствует барьерный слой на выходе из фильтра, что может приводить к выносу мелких частиц угольной вставки.
Известен фильтр для очистки воды с комбинированным фильтрующим картриджем (RU191336U1 от 03.12.2018, класс МПК B01D 27/02, C02F1/28, патентообладатель ООО "АКВАТОРИЯ"), где очистка воды происходит последовательно через три ступени - загрузку в виде сыпучего материала на первой ступени, твердого полимерного материала на второй ступени и твердого материала на основе активированного угля на третьей ступени. Указанное техническое решение взято за прототип.
Недостатком данного технического решения является
нестандартный размер картриджа, что влияет на невозможность использования данного картриджа с магистральными и проточными системами фильтрации.
Задачей технического решения является разработка универсального фильтрующего картриджа, обеспечивающего комплексную очистку воды, в том числе от солей жесткости (накипи), с возможностью использования с магистральными и проточными системам фильтрации других производителей с аналогичным стандартом.
Техническое решение вышеприведенной задачи достигается за счет разработки фильтрующего картриджа с тремя ступенями очистки воды с разноплановым направлением потока, с каркасом, упрочняющим конструкцию с двумя крышками с барьерным слоем и уплотнительными шайбами, где
первая ступень представляет собой твердый полимерный материал,
вторая ступень - твердый материал на основе активированного угля,
третья ступень - фильтрующую загрузку.
Указанное техническое решение обеспечивает комплексную очистку воды с длительным ресурсом использования, за счет использования трех ступеней очистки воды.
Возможен вариант технического решения, где каркас фильтрующего картриджа выполнен со стандартным международным размером 10SL.
Указанное техническое решение обеспечивает возможностью использования заявляемого фильтрующего картриджа с магистральными и проточными системам фильтрации других производителей с аналогичным стандартом.
Возможен вариант технического решения, где крышка фильтрующего картриджа выполнена с барьерным слоем, где последний представляет собой нетканый материал, например, но не ограничиваясь, полипропиленовое волокно с различной плотностью и/или нетканый материал, например, но не ограничиваясь, полиэфирное волокно. Указанное техническое решение обеспечивает возможность использования фильтрующей загрузки, а также предохраняет от проникновения/выноса мелких частиц угля.
Возможен вариант технического решения, где фильтрующая загрузка третьей ступени содержит уголь и/или волокнистый материал, в том числе и волокнистый материал, представляющий собой полимерные волокна на основе полиакрилонитрила, в том числе полиуроновые кислоты или их сополимеры и/или альгиновую кислоту и ее производные. Указанное техническое решение обеспечивает очистку от органических загрязнений, тяжелых металлов солей жесткости (накипи) и т.п.
Краткий перечень чертежей
на фиг.1 - показан фильтрующий картридж, представляющий собой
1 - каркас, выполненный из полипропилена и предназначенного для упрочнения полимера;
6 - крышки, состоящей из термопластичного материала и предназначенной для сборки и установки картриджа;
фильтрующий картридж, выполненный с перпендикулярным направлением потока и тремя ступенями очистки, где
I ступень:
2 - арагон - микропористый ионообменный полимер с пространственно-глобулярной структурой предназначенный для комплексного удаления из воды широкого спектра вредных примесей: солей жесткости; железа, марганца, тяжелых металлов, хлора, механических частиц, вирусов, бактерий и органических соединений;
II ступень:
3 - СВС, состоящий из высококачественного кокосового активированного угля и предназначенный для удаления из воды остаточных хлора и хлорорганических примесей;
III ступень:
4 - фильтрующая загрузка, где:
4.1 - каталон, состоящий из волокнистого ионообменного материала и предназначенный для удаления катионов (медь, кадмий, свинец, мышьяк) и анионов (органические, хлорорганические соединения и железобактерии);
4.2 - высококачественный кокосовый активированный уголь, предназначенный для удаления из воды остаточных хлора и хлорорганических примесей;
4.3 - альгиновую кислоту и ее производные для удаления солей жесткости (накипи).
5 - барьерный слой, выполненный из нетканого материала и предназначенный для задержки загрузки, расположенной в крышке (6) фильтрующего картриджа (1);
7 - уплотнительная шайба, состоящая из эластичного и упругого материала и обеспечивающая разделение потоков воды до и после очистки (фильтрации).
Осуществление технического решения
Заявляемое техническое решение представляет собой картридж с тремя ступенями очистки с перпендикулярным направлением потока, установленный в корпус с крышкой, где первая ступень потока представляет собой твердый полимерный материал. Последний представляет собой микропористый ионообменный полимер с пространственно-глобулярной структурой, предназначенный для комплексного удаления из воды широкого спектра вредных примесей: солей жесткости; железа, марганца, тяжелых металлов, хлора, механических частиц, вирусов, бактерий и органических соединений.
При этом вторая ступень выполнена на основании твердого материала на основе активированного угля.
Третья ступень представляет собой фильтрующую загрузку, выполненную в комбинации необходимой для до удаления требуемых веществ. Реализуемое техническое решение работает следующим образом:
Вода из магистральных и/или проточных систем поступает на первую ступень очистки (2), которая упрочнена каркасом (1). Вода проходит через первую ступень очистки, представляющий собой фильтрующий материал Арагон (2), где очищается от широкого спектра вредных примесей; солей жесткости; железа, марганца, тяжелых металлов, хлора, механических частиц, вирусов, бактерий и органических соединений. Далее фильтруемая вода проходит через вторую ступень (3) (СВС), очищаясь от остаточного хлора и хлорорганических примесей. После второй ступени вода попадает на третью ступень очистки, фильтрующая загрузка (4). При этом фильтрующая загрузка (4) дополнительно очищает или придает фильтруемой воде заданные свойства в зависимости от используемой загрузки: каталон предназначен для удаления катионов (медь, кадмий, свинец, мышьяк) и анионов (органические, хлорорганические соединения и железобактерии), высококачественный кокосовый активированный уголь предназначен для дополнительного удаления из воды остаточных хлора и хлорорганических примесей, альгиновая кислота и ее производные предназначены для удаления солей жесткости (накипи).
Для сборки картриджа сверху и снизу используются крышки (6), в которых установлены барьерный слой (5) и уплотнительные шайбы (7), предназначенные для герметичного разделения объемов воды до и после фильтрующих ступеней картриджа.
Размеры фильтрующего картриджа подобраны таким образом, что обеспечена возможность использовать в составе с другими производителями с аналогичным стандартом.
Заявителем изготовлены опытные образцы фильтрующего картриджа, которые подтверждают эффективность удаление микроорганизмов из воды.
Согласно проведенным нескольким экспериментам, основанным на фильтрации искусственно загрязненной сверхчистой воды, заявляемый фильтрующий картридж смог удалить бактериальные и вирусные загрязнения со следующими значениями (получено в отдельных экспериментах):
В вышеприведенной таблице 1 показаны объемы модельных растворов, содержащих бактерии/вирусы, и степень удаления указанных вирусов/бактерий, выраженная в процентном и логарифмическом отношении.
При этом дополнительным преимуществом заявленного технического решения является очистка от тяжелых металлов, результаты проведенного эксперимента приведены в таблице 2.
Заявляемое техническое решение, а именно фильтрующий картридж, обеспечивает комплексную очистку воды, в том числе от тяжелых металлов, вирусов/бактерий, с возможностью использования с магистральными и проточными системам фильтрации других производителей с аналогичным стандартом.