УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫРАБОТКИ РЕСУРСА КАРТРИДЖЕЙ СИСТЕМ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Полезная модель относится к области аналитической химии и может быть использована в режиме реального времени для диагностики окончания ресурса картриджа для очистки воды по проскоку химических веществ в воду, путем осуществления диагностики на выходе очистительной системы непосредственно поступающей к потребителю воды.
Потребность в таких устройствах в настоящее время чрезвычайно возросла в связи с ухудшением экологической обстановки и необходимостью применения дополнительных систем очистки воды перед ее использованием, особенно для бытовых целей.
В последние годы широкое распространение получили компактные сенсорные датчики для контроля различных технологических процессов и окружающей среды на основе химических сенсоров, отличающихся высоким быстродействием и чувствительностью. Наиболее широко применяются металлооксидные датчики, проводящие полимеры, пьезокристаллические, оптоэлектронные сенсоры и каталитические транзисторы, принципы функционирования которых основаны на измерении: проводимости, приращения массы, емкости заряда, оптических параметров и т.п.
Из уровня техники известно множество сенсорных концентрационно чувствительных элементов, которые могут быть использованы для количественного и качественного анализа воды. Наиболее распространенными сенсорами для анализа водных растворов являются электрохимические сенсоры, основанные на потенциометрических методах анализа (Ю.Г.Власов и др., Мультисенсорная система с использованием массива химическиъх сенсоров («электронный язык») и искусственных
нейронных сетей для количественного анализа многокомпонентных водных растворов. Журнал прикладной химии, 1996, т.69, вып.6, стр.958-964).
Достаточную известность получили также матричные пьезосорбционные ячейки детектирования (RU 2212657), а также флуоресцентные системы для анализа многокомпонентных водных сред на основе многоканальных структур (RU 2252411).
Исследования показали, что сенсоры позволяют определять большое количество химических веществ в окружающей среде и практически весь спектр приоритетных загрязнителей. Компактные многофункциональные приборы контроля химических веществ на основе сенсорной технологии находят широкое применение, как у нас в стране, так и за рубежом.
Принципиальными задачами, стоящими перед разработчиками сенсорных устройств, являются увеличение их чувствительности и селективности по отношению к отдельным веществам, а также их миниатюризация.
Качество водопроводной воды является предметом тщательного исследования. Бытовые и коммерческие устройства для обработки воды хорошо известны. В типовых устройствах для обработки воды используются средства механической фильтрации или химического удаления примесей. Срок годности механического фильтра истекает, поток воды из-за скопления задержанных частиц уменьшается или прекращается, что указывает на необходимость замены фильтра.
Проблема, связанная с использованием средств химической очистки, состоит в том, что в процессе их работы качество очистки снижается и в конце концов они перестают очищать воду, истекает срок годности этих средств, т.е вырабатывается ресурс картриджей систем очистки воды, в то время как информации об этом у пользователя нет.
Поэтому были предприняты меры, для создания средств, обеспечивающих индикацию окончания срока службы устройств очистки.
Известно устройство для определения выработки ресурса систем очистки воды, принцип работы которого основан на использовании "суммирования потока" (US N 4918426). Известное устройство содержит датчики давления, выходы которых объединены для вычисления общего потока воды, проходящей через устройство. После того, как достигается заданный объем, от электрического сигнала срабатывает клапан и перекрывает поток воды, что свидетельствует о том, что ресурс устройства выработан.
Хотя известное устройство дает индикацию окончания срока годности устройства очистки, ему присущи недостатки. Устройства подобного вида дороги и сложны, поскольку они должны быть разработаны для конкретных устройств очистки, а также не обладают необходимой селективностью. Кроме того, автоматические индикаторные механизмы обычно слишком громоздки, чтобы их устанавливать в компактное устройство, их нельзя использовать в автономных устройствах, обрабатывающих воду порциями, которые работают с низкими скоростями потоков и низкими давлениями.
Известно устройство для определения выработки ресурса картриджей систем очистки воды, содержащее концентрационно чувствительное средство индикации степени очистки воды (US N 4686037). Данное устройство предусматривает использование предварительного фильтра для задержки загрязняющих веществ. Необходимость замены средств очистки определяется путем сравнения пользователем цвета предварительного фильтра с цветом эталонной ленты. Недостатком этого способа является недостаточная селективность, а также субъективность определения цвета, приводящая к ошибке. Кроме того, пользователь может забыть проверить цвет предварительного фильтра и ошибочно полагать, что израсходованное вещество все еще очищает воду, проходящую через предварительный фильтр.
Заявляемая полезная модель направлена на устранение недостатков, присущих известным устройствам, и предусматривает устройство для
определения выработки ресурса картриджей систем очистки воды, имеющее недорогие автоматические селективные индикаторные средства. Предлагаемое устройство может быть использовано в различных водоочистительных системах как для визуального определения выработки ресурса картриджей систем очистки воды, так и для приборной оценки, путем использования датчика, регистрирующего первичные сигналы от концентрационно чувствительных элементов.
Техническим результатом заявленной полезной модели является разработка устройства для определения выработки ресурса картриджей систем очистки воды, одновременно обладающего высокой чувствительностью и селективностью по отношению к различным загрязняющим воду веществам, в котором не используются громоздкие и дорогие приборы, которое позволяет оценить выработку ресурса картриджей как визуально, так и с использованием инструментальных методов оценки, без специальных навыков и высокой квалификации обслуживающего персонала, при малом времени проведения анализа.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для определения выработки ресурса картриджей систем очистки воды, содержащем концентрационно чувствительное средство индикации степени очистки воды, средство индикации выполнено мультисенсорным, в виде набора концентрационно чувствительных элементов, количество которых определено количеством химических веществ, определение наличия которых в очищаемой воде предполагается, при этом устройство предназначено для установки непосредственно после картриджа по направлению потока очищаемой проходящей через картридж воды.
В качестве концентрационно чувствительных элементов могут быть использованы носители с нанесенными реагентами, чувствительными к изменению концентрации определяемых веществ. В качестве реагентов чувствительных к изменению концентрации определяемых веществ могут быть использованы хромогенные аналитические реагенты.
В качестве носителей могут быть использованы носители на кремнеземной, или полимерной, или волоконной основе.
Для регистрации первичных сигналов концентрационно чувствительных элементов может быть использован трансдьюсер, выполненный в виде портативного сканирующего колориметрического модуля.
Для предотвращения попадания материалов, из которых выполнены концентрационно чувствительные элементы, в очищенную воду устройство дополнительно может содержать предохранительный сорбционный патрон.
Пример реализации.
Устройство для определения выработки ресурса картриджей систем очистки воды устанавливается в корпусе очистительной системы непосредственно после картриджа по направлению потока очищаемой проходящей через картридж воды. При такой установке устройство позволяет непрерывно контролировать качество воды в проходящем через картридж потоке. Устройство содержит концентрационно чувствительное средство индикации степени очистки воды, которое выполнено мультисенсорным, в виде набора концентрационно чувствительных элементов.
Концентрационно чувствительные элементы представляют из себя тест-формы, полученные путем нанесения на носитель реагентов, чувствительных к изменению концентрации анализируемых в очищаемой воде веществ. Тест-формы компонуются в виде хромогенных последовательных зон в блок, причем число тест-форм совпадает с количеством химических веществ (аналитов), определение наличия которых в очищаемой многокомпонентной водной среде предполагается.
В качестве носителей обычно используют носители на кремнеземной, или полимерной, или волоконной основе, которые химически инертны по отношению к примесям в пропускаемой воде и не загрязняют ее.
Для предотвращения попадания реагентов, чувствительных к изменению концентрации анализируемых в очищаемой воде веществ, в очищенную воду, устройство дополнительно содержит предохранительный сорбционный патрон. Патрон обычно устанавливают за устройством по потоку проходящей воды.
При использовании хромогенных тест-форм возможно оценивать изменение цвета каждой тест-формы в процессе работы устройства визуально. В том случае, когда необходимо повысить точность определения изменения цвета, для регистрации первичных сигналов концентрационно чувствительных элементов используют трансдьюсер, выполненный в виде портативного сканирующего колориметрического модуля. Модуль может представлять собой сканирующий миниатюрный фотоколориметр.
Устройство для определения выработки ресурса картриджей систем очистки воды согласно настоящему изобретению решает проблемы, указанные в уровне техники, эффективным и достаточно простым образом.
Настоящее описание полезной модели, включая предлагаемый вариант ее исполнения, предполагает дальнейшее возможное совершенствование специалистами, и не содержит каких-либо ограничений в части реализации. Все притязания сформулированы исключительно в формуле полезной модели.