ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ И ФИЛЬТРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКОСТИ (ВАРИАНТЫ)

Настоящая полезная модель (варианты) предназначена для многоступенчатой очистки жидкостей, преимущественно для индивидуальных потребителей, и относится к устройствам, обеспечивающим качественную очистку жидкости от взвесей, бактерий и растворенных химических соединений.
8
Известен фильтровальный материал для многоступенчатой очистки жидкостей, включающий трековую мембрану и по меньшей мере один слой фильтрующего материала с бактерицидными свойствами, размещенный на фильтрующей поверхности трековой мембраны (Патент РФ №68348, МПКB01D 39/08, C02F 1/18. Фильтровальный материал и бактерицидное устройство. Опубликовано 27.11.2007 г.).
7
Известен фильтр-корректор питьевой воды, выполненный на основе трековой мембраны, размещенной на корпусном основании (Патент РФ №39329. МПК C02F 9/00, B01D 29/56. Фильтр-корректор питьевой воды. Опубликовано 27.07.2004 г.). В известном техническом решении, предназначенном для многоступенчатой очистки воды, фильтрующее устройство снабжено средствами для предварительной очистки воды, которые выполнены в виде дополнительных мембран, имеющих форму съемных чехлов, образующих замкнутые объемы. Одна из этих мембран выполнена из ткани на основе полипропилена и создает первую ступень очистки. Другая мембрана выполнена из сорбционного (углеродисто-волокнистого) материала и создает вторую ступень очистки, а трековая мембрана создает третью ступень очистки. Используемые в фильтре-корректоре фильтрующие материалы не универсальны, они не позволяют уменьшить жесткость воды и оптимизировать ее минеральный состав. Фильтр-корректор обладает относительно небольшим ресурсом.
8
Известно фильтрующее устройство для двухступенчатой фильтрации жидкости, включающее корпус, снабженный не менее, чем одним штуцером, и фильтроэлемент, размещенный снаружи корпуса по меньшей мере на одной из его несущих поверхностей и герметично соединенный с этой поверхностью по периметру (Патент РФ №68348, МПК B01D 39/08, C02F 1/18. Фильтровальный материал и бактерицидное устройство. Опубликовано 27.11.2007 г.). Фильтроэлемент известного фильтрующего устройства выполнен из фильтровального материала, включающего трековую мембрану и по меньшей мере один слой фильтрующего материала с бактерицидными свойствами, размещенный на поверхности трековой мембраны. Недостатками фильтровального материала и фильтрующего устройства по указанному патенту являются следующие. Отсутствие предварительной очистки жидкости от механических примесей сокращает срок эксплуатации фильтрующего устройства и снижает скорость и производительность фильтрации. Кроме того, использованный в фильтроэлементе фильтрующий материал пригоден для очистки воды определенного состава, преимущественно для очистки воды, содержащей бактерии.
Перед авторами заявляемой полезной модели (варианты) стояла задача устранить указанные недостатки и разработать фильтровальный материал и фильтрующее устройство с большим ресурсом для многоступенчатой фильтрации жидкостей, позволяющее осуществлять комплексную очистку жидкостей от взвесей, растворенных химических соединений и от бактерий с высокой производительностью фильтрации.
Для решения поставленной задачи предлагается фильтровальный материал и фильтрующее устройство для многоступенчатой фильтрации жидкости (варианты).
Первый вариант фильтровального материала включает тонкую фильтрующую пленку, выполненную из трековой мембраны, и фильтрующий слой для предварительной очистки жидкости, подлежащей
фильтрации, при этом фильтрующий слой для предварительной очистки жидкости, изготовлен из природного минерального сырья, выбранного из группы, включающей шунгит, цеолит, диатомит, пиролюзит, вермикулит или аналогичное минеральное сырье и их смеси.
Фильтровальный материал может быть снабжен по меньшей мере одним дополнительным фильтрующим слоем для предварительной очистки жидкости, изготовленным из природного минерального сырья, выбранного из группы, включающей шунгит, цеолит, диатомит, пиролюзит, вермикулит или аналогичное минеральное сырье и их смеси.
В частном случае выполнения фильтровального материала между трековой мембраной и фильтрующим слоем для предварительной очистки может быть размещен дополнительный фильтрующий слой, выполненный из материала с бактерицидными свойствами.
Предпочтительно, чтобы в фильтровальном материале был обеспечен плотный контакт между прилегающими друг к другу поверхностями дополнительного фильтрующего слоя и трековой мембраны.
Предпочтительно, чтобы поверхность фильтрующего слоя для предварительной очистки жидкости плотно контактировала с поверхностью трековой мембраны.
Второй вариант фильтровального материала включает тонкую фильтрующую пленку, выполненную из трековой мембраны, и фильтрующий слой для предварительной очистки жидкости, подлежащей фильтрации, при этом фильтрующий слой для предварительной очистки жидкости, изготовлен из керамического материала.
Между трековой мембраной и фильтрующим слоем для предварительной очистки может быть размещен дополнительный фильтрующий слой, выполненный из материала с бактерицидными свойствами.
Предпочтительно, чтобы поверхность фильтрующего слоя для предварительной очистки жидкости плотно контактировала с поверхностью трековой мембраны.
Первый вариант фильтрующего устройства для многоступенчатой фильтрации жидкости включает корпус, снабженный по меньшей мере одним штуцером, и фильтроэлемент, размещенный снаружи корпуса по меньшей мере на одной из его несущих поверхностей и герметично соединенный с этой поверхностью по периметру, при этом фильтроэлемент выполнен из фильтровального материала, включающего тонкую фильтрующую пленку, выполненную из трековой мембраны, и фильтрующий слой для предварительной очистки жидкости, подлежащей фильтрации, при этом фильтрующий слой для предварительной очистки жидкости размещен перед трековой мембраной по направлению поступления жидкости и изготовлен из природного минерального сырья, выбранного из группы, включающей шунгит, цеолит, диатомит, пиролюзит, вермикулит или аналогичное минеральное сырье и их смеси.
Фильтрующий материал, из которого выполнен фильтроэлемент, может включать по меньшей мере один дополнительный фильтрующий слой для предварительной очистки жидкости, изготовленный из природного минерального сырья, выбранного из группы, включающей шунгит, цеолит, диатомит, пиролюзит, вермикулит или аналогичное минеральное сырье и их смеси.
Фильтрующий материал, из которого выполнен фильтроэлемент, может включать дополнительный фильтрующий слой, выполненный из материала с бактерицидными свойствами, размещенный между фильтрующим слоем для предварительной очистки жидкости и трековой мембраной. Предпочтительно, чтобы в фильтрующем материале фильтроэлемента был обеспечен плотный контакт между прилегающими друг к другу поверхностями фильтрующего слоя и трековой мембраны.
Предпочтительно, чтобы в фильтрующем материале фильтроэлемента поверхность фильтрующего слоя для предварительной очистки жидкости плотно контактировала с поверхностью трековой мембраны. Дополнительно фильтрующее устройство может быть снабжено съемным чехлом, образующим замкнутый объем и выполненным из нетканого фильтрующего материала.
В частном случае съемный чехол может быть выполнен из полипропилена. Второй вариант фильтрующего устройства для многоступенчатой фильтрации жидкости включает корпус, снабженный по меньшей мере одним штуцером, и фильтроэлемент, размещенный снаружи корпуса по меньшей мере на одной из его несущих поверхностей и герметично соединенный с этой поверхностью по периметру, при этом фильтроэлемент выполнен из фильтровального материала, включающего тонкую фильтрующую пленку, выполненную из трековой мембраны, и фильтрующий слой для предварительной очистки жидкости, подлежащей фильтрации, при этом фильтрующий слой для предварительной очистки жидкости размещен перед трековой мембраной по направлению поступления жидкости и изготовлен из керамического материала. Фильтрующий материал, из которого выполнен фильтроэлемент, может включать дополнительный фильтрующий слой, выполненный из материала с бактерицидными свойствами, размещенный между фильтрующим слоем для предварительной очистки жидкости и трековой мембраной. Предпочтительно, чтобы в фильтрующем материале фильтроэлемента поверхность фильтрующего слоя для предварительной очистки жидкости плотно контактировала с поверхностью трековой мембраны. Дополнительно фильтрующее устройство может быть снабжено съемным чехлом, образующим замкнутый объем и выполненным из нетканого фильтрующего материала. В частном случае съемный чехол может быть выполнен из полипропилена.
Третий вариант фильтрующего устройства для многоступенчатой фильтрации жидкости включает средства для предварительной очистки жидкости, которые по существу являются корпусом или частью корпуса фильтрующего устройства, штуцер для отвода фильтрата и фильтроэлемент, являющийся по существу фильтром тонкой очистки, выполненный по меньшей мере из одной трековой мембраны, при этом фильтр тонкой очистки размещен внутри корпуса таким образом, что наружная поверхность трековой мембраны образует с соответствующей внутренней поверхностью средств для предварительной очистки жидкости замкнутый первичный объем, предназначенный для сбора жидкости, подвергшейся предварительной очистке, а внутренняя поверхность трековой мембраны участвует в образовании замкнутого вторичного объема, изолированного от средств для предварительной очистки, предназначенного для сбора фильтрата и снабженного штуцером для отвода фильтрата, при этом средства предварительной очистки выполнены из природного минерального сырья, выбранного из группы, включающей шунгит, цеолит, диатомит, пиролюзит, вермикулит или аналогичное минеральное сырье и их смеси, или из керамического материала.
В частном случае третьего варианта в фильтрующем устройстве средства для предварительной очистки жидкости по существу являются плоским разъемным корпусом фильтрующего устройства, составленным их двух частей и выполненным с возможностью герметичного соединения этих частей между собой с образованием внутреннего объема, достаточного для размещения в нем фильтроэлемента, фильтроэлемент выполнен из двух трековых мембран, наружная поверхность фильтроэлемента образует с внутренней поверхностью корпуса первичный объем, предназначенный для сбора жидкости, подвергшейся предварительной очистке, внутренние поверхности трековых мембран, соединенные между собой по периметру, образуют вторичный объем, изолированный от внутренней поверхности
корпуса, предназначенный для сбора фильтрата и снабженный штуцером для отвода жидкости.
В другом частном случае третьего варианта в фильтрующем устройстве средства для предварительной очистки жидкости по существу являются частью полого цилиндрического корпуса или аналогичного корпуса, поперечное сечение которого представляет собой замкнутую кривую линию или многоугольник, при этом средства для предварительной очистки жидкости формируют боковую поверхность корпуса, торцы корпуса герметично закрыты крышками из водонепроницаемого материала, а фильтроэлемент герметично прикреплен по верхнему и нижнему периметрам к внутренней боковой поверхности корпуса с образованием первичного объема, предназначенного для сбора жидкости, подвергшейся предварительной очистке.
Дополнительно фильтрующее устройство может быть снабжено съемным чехлом, образующим замкнутый объем и выполненным из нетканого фильтрующего материала, В частном случае съемный чехол может быть выполнен из полипропилена.
Техническим результатом заявляемых решений является создание фильтровального материала (варианты) и фильтрующего устройства (варианты) для многоступенчатой фильтрации жидкости, обеспечивающих эффективную очистку жидкостей от взвесей, бактерий и растворенных химических соединений. Повышение степени очистки жидкости достигается за счет наличия в фильтровальном материале фильтрующего слоя для предварительной очистки жидкости, а в фильтрующем устройстве - средств для предварительной очистки жидкости, выполненных из природного минерального сырья, выбранного из группы, включающей шунгит, цеолит, диатомит, пиролюзит, вермикулит или аналогичное минеральное сырье и их смеси, или из керамического материала. Предварительно очищенная жидкость проходит через трековую мембрану и подвергается тонкой очистке после предварительной фильтрации с получением качественного фильтрата.
В результате применения разработанных технических решений не только повышается степень очистки жидкости, но и увеличивается срок эксплуатации фильтровального материала и ресурс фильтрующего устройства. Дополнительным техническим результатом при выполнении частных случаев вариантов заявляемой полезной модели, за исключением последнего заявляемого варианта, является повышение производительности и скорости фильтрации. Экспериментально установлено, что при обеспечении плотного контакта трековой мембраны с фильтрующим слоем для предварительной очистки жидкости или с дополнительным фильтрующим слоем, размещенным между ними, повышение производительности фильтрации составляет до ~ 50%.
Ниже сущность полезной модели поясняется более подробно со ссылкой на прилагаемые схематические чертежи, на которых изображено следующее:
фиг.1 представляет схематически продольный разрез фильтровального материала;
фиг.2 представляет схематически продольный разрез фильтрующего устройства с плоским корпусом (для 1-го и 2-го вариантов фильтрующего устройства);
фиг.3 представляет схематически продольный разрез фильтрующего устройства с цилиндрическим корпусом (для 1-го и 2-го вариантов фильтрующего устройства);
фиг.4 представляет схематически продольный разрез фильтрующего устройства, в котором средства для предварительной очистки жидкости по существу являются плоским разъемным корпусом (для 3 варианта фильтрующего устройства);
фиг.5 представляет схематически продольный разрез фильтрующего устройства, в котором средства для предварительной очистки жидкости по существу являются частью полого цилиндрического корпуса и формируют его боковую поверхность (для 3-го варианта фильтрующего устройства);
фиг.6 представляет схематически работу фильтрующего устройства с плоским корпусом для очистки жидкости под воздействием силы тяжести (безнапорная фильтрация) (для 3-х вариантов фильтрующего устройства).
Позиции на чертежах обозначают: 1 - фильтрующий слой для предварительной очистки жидкости (фиг.2 и фиг.3) или средства для предварительной очистки жидкости (фиг.4 и фиг.5); 2 - трековая мембрана; 3 - корпус; 4 - штуцер для отвода жидкости; 5 - внутренний объем для размещения фильтроэлемента; 6 - торцевые крышки (фиг.5), 7 - первичный объем для сбора жидкости, подвергшейся предварительной очистке; 8 -вторичный объем для сбора фильтрата; 9 - заборная емкость; 10 - емкость для сбора фильтрата.
Фильтровальный материал и фильтрующие устройства, показанные на фиг.1 - 5, являются только примерами заявляемых полезных моделей.
На фиг.2 и фиг.3 изображены фильтрующие устройства согласно частным случаям реализации первого и второго вариантов заявляемого фильтрующего устройства.
Устройство включает корпус 3, снабженный штуцером 4 для отвода жидкости и фильтроэлемент, выполненный из фильтровального материала, изображенного на фиг.1 и включающего трековую мембрану 2 и фильтрующий слой 1 для предварительной очистки жидкости, который размещен перед трековой мембраной 2 по направлению поступления жидкости. Фильтрующий слой 1 для предварительной очистки жидкости выполнен из природного минерального сырья, выбранного из группы, включающей шунгит, цеолит, диатомит, пиролюзит, вермикулит или аналогичное минеральное сырье и их смеси (первый вариант фильтрующего устройства), или из керамического материала (второй вариант фильтрующего устройства).
На фиг.4 и фиг.5 изображены фильтрующие устройства согласно частным случаям реализации третьего варианта заявляемого фильтрующего устройства.
Устройство, представленное на фиг.4, включает средства 1 для предварительной очистки жидкости, которые по существу являются плоским разъемным корпусом 3, составленным из двух частей, герметично соединенных между собой. При соединении эти части образуют внутренний объем 5, достаточный для размещения в нем фильтроэлемента, выполненного из двух трековых мембран 2. Наружная поверхность фильтроэлемента образует с внутренней поверхностью корпуса 3 первичный объем 7, предназначенный для сбора жидкости, подвергшейся предварительной очистке. Внутренние поверхности трековых мембран 2 соединены между собой по периметру и образуют вторичный объем 8 для сбора фильтрата, снабженный штуцером 4 для отвода фильтрата.
Устройство, представленное на фиг.5, включает средства 1 для предварительной очистки жидкости, которые по существу являются частью полого цилиндрического корпуса 3. Средства 1 для предварительной очистки жидкости формируют боковую поверхность корпуса 3, торцы корпуса 3 герметично закрыты крышками 6 из водонепроницаемого материала, одна из торцевых крышек 6 снабжена штуцером 4 для отвода фильтрата. Фильтроэлемент, выполненный из трековой мембраны 2, герметично прикреплен по своим верхнему и нижнему периметрам к внутренней боковой поверхности корпуса 3 с образованием первичного объема 7 для сбора жидкости, подвергшейся предварительной очистке. Внутренняя поверхность трековой мембраны 2 участвует в образовании вторичного объема 8 для сбора фильтрата.
Заявляемое фильтрующее устройство работает следующим образом (схематически представлено на фиг.6). Устройство, к выходному штуцеру 4 которого, присоединен сливной шланг, погружают в заборную емкость 9 с
неочищенной жидкостью, так, чтобы жидкость покрывала фильтрующее устройство предпочтительно полностью. Свободный конец сливного шланга (позицией не обозначен), опускают в емкость для сбора фильтрата 10, находящуюся по высоте ниже заборной емкости 9. При осуществлении процесса фильтрации в безнапорном режиме перепад давлений создается за счет разности высот между заборной емкостью 9 и емкостью для сбора фильтрата 10, т.е. за счет создания разряжения в зоне фильтрации. Легким подсасыванием через свободный конец сливного шланга запускают процесс фильтрации. Под действием силы тяжести жидкость, протекая через фильтрующий слой 1 или через средства 1, подвергается предварительной очистке и поступает в первом случае непосредственно на трековую мембрану 2, а во втором - последовательно через первичный объем 7 на трековую мембрану 2. Далее предварительно очищенная жидкость поступает на трековую мембрану 2 и, протекая через нее, подвергается тонкой очистке с получением фильтрата высокого качества.
Выбор природного минерального сырья из группы, включающей шунгит, цеолит, диатомит, пиролюзит, вермикулит или аналогичное минеральное сырье и их смеси, или из керамического материала, зависит от качества неочищенной воды в данной местности. Комбинирование указанных материалов позволяет адаптировать фильтрующее устройство к воде, характерной для местных условий. Фильтрующее устройство характеризуется простой в изготовлении и дешевизной.