УЗЕЛ ФИЛЬТРАЦИИ ФИЛЬТРОВАЛЬНОГО ПАТРОНА

Полезная модель предназначена для получения доброкачественной питьевой воды и может быть использована в составе сменного фильтровального патрона для очистки питьевой воды в бытовых фильтрах. Техническим результатом является обеспечение эффективной очистки воды от тяжелых металлов, анионов, активного хлора и хлорорганических соединений, а также эффективное удаление цист простейших и соединений железа и снижение мутности раствора.
3
Известен фильтровальный патрон [RU 2236279], в котором композиция адсорбирующих компонентов выполнена в виде смеси серебросодержащего и несеребросодержащего активированных углей с йодным числом не менее 1 г/см, а серебросодержащий активированный уголь содержит серебро в количестве не менее 0,2 мас.%. Композиция адсорбирующих компонентов дополнительно содержит карбоксильный катионит, который расположен в фильтропатроне в виде смеси с углеродным адсорбентом при объемном соотношении смеси (1÷0,1)÷(0,1÷1).
Одним из недостатков известного фильтровального патрона является отсутствие компонента, способного распределить фильтруемую жидкость равномерно по всему материалу, из-за чего в процессе очистки может участвовать не весь его объем, что снижает эффективность очистки.
Известный фильтровальный патрон не позволяет эффективно задерживать соединения железа, присутствующих в коллоидной форме, удалять цисты простейших и снижать мутность очищаемой жидкости.
3
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому при использовании результату является фильтровальный патрон [RU 74822] (прототип), содержащий узел фильтрации, наполненный смесью адсорбирующих компонентов, и дополнительный узел фильтрации, который выполнен в виде сетки со слоями нетканого фильтровального полотна из ионообменного волокна. В описании к прототипу указано также, что смесь адсорбирующих компонентов выполнена из серебросодержащего и несеребросодержащего активных углей с йодным числом не менее 1 г/см, а серебросодержащий активный уголь содержит серебро в количестве не менее 0,1 мас.%, при этом смесь дополнительно содержит карбоксильный катионит.
Недостатком известного адсорбционного материала является отсутствие компонента, способного распределить фильтруемую жидкость равномерно по всему материалу, из-за чего в процессе очистки может участвовать не весь его объем, что снижает эффективность очистки.
Вторым недостатком является то, что выбранная в качестве прототипа полезная модель эффективно работает лишь для воды с высоким содержанием ионов железа, при этом, не позволяя эффективно задерживать коллоидные формы железа, цисты простейших и снижать мутность фильтруемой жидкости.
Технической задачей является разработка узла фильтрации фильтровального патрона для очистки воды в бытовых условиях, создающего равномерное распределение потока жидкости по всему объему фильтрующего материала, позволяющему эффективно задерживать коллоидные формы железа, цисты простейших и снижать мутность фильтруемой жидкости, а также адаптировать полезную модель для очистки питьевой воды из различных источников.
Технический результат достигается тем, что предложен узел фильтрации фильтровального патрона, состоящий из цилиндрической оболочки, на нижнем основании которой установлен слой нетканого материала, выполненный по размеру внутреннего поперечного сечения цилиндрической оболочки, и размещенной внутри оболочки композиции из гранулированных сорбентов и слоя эластичного пенополиуретана; слой пенополиуретана выполнен по размеру внутреннего поперечного сечения цилиндрической оболочки и является внешним слоем композиции со стороны верхнего основания цилиндрической оболочки; содержание пенополиуретана в композиции составляет 10÷60 об.%.
Целесообразно, что гранулированные сорбенты представляют собой смесь активированного угля и карбоксилсодержащих катионитов в соотношении (1÷0.1)÷(0.1÷1).
Также целесообразно, что содержание эластичного пенополиуретана составляет 10÷60 об.%. Дальнейшее увеличение содержания пенополиуретана приведет к значительному уменьшению количества гранулированных сорбентов и, как следствие, к существенному снижению эффективности удаления активного хлора, фенола, бензола, линдана, хлороформа и тяжелых металлов.
Важно, что слой эластичного пенополиуретана выполняется с функцией гидрорассеивания по площади поперечного сечения фильтровального патрона. Благодаря этому в процессе очистки жидкость контактирует со всем объемом фильтрующего материала, что увеличивает степень ее очистки.
Технический результат достигается также тем, что, слой нетканого материала имеет герметичное соединение с оболочкой узла фильтрации фильтровального патрона.
Целесообразно, что содержание слоя нетканого материала составляет 1÷10 об.%.
Предпочтительно, что слой нетканого материала с пористостью 1÷5 мкм изготавливается из соединений, выбранных из ряда полиамид, полиэфир, полипропилен, полиэтилентерефталат, или их смесей.
Карбоксильный катионит, содержащийся в смеси удаляет ионы жесткости: кальций и магний, которые содержатся в воде в больших количествах.
На Фиг. представлена схема узла фильтрации фильтровального патрона, где:
1 - цилиндрическая оболочка; 2 - гранулированные сорбенты; 3 - слой эластичного пенополиуретана; 4 - дополнительный слой эластичного пенополиуретана; 5 - слой нетканого материала.
Узел фильтрации фильтровального патрона работает следующим образом:
Вода поступает в цилиндрическую оболочку (1) узла фильтрации и попадает на внешний слой композиции - эластичный пенополиуретан (3), где происходит предварительная очистка от соединений железа, присутствующих в коллоидной форме, от цист простейших и снижение мутности и распределение воды по всей ширине полотна, что связано с его капиллярной структурой. Это позволяет обеспечить равномерное по сечению поступление воды в следующую часть композиции, состоящую из гранулированных сорбентов (2), тем самым увеличивая количество сорбента, контактирующего с очищаемой жидкостью. Проходя через гранулированные сорбенты (2) вода очищается от активного хлора, органических и хлорорганических соединений, пестицидов, нефтепродуктов, неприятных запахов и привкусов. Карбоксильный катионит, введенный в состав сорбентов, снижает жесткость воды и содержание тяжелых металлов. Такая сорбционная смесь может быть приготовлена однородной и не требует дополнительной разбивки по слоям, что значительно упрощает конструкцию патрона. Далее очищаемая жидкость проходит через слой нетканого материала (5), где происходит финишная очистка от коллоидных форм соединений железа, от цист простейших и снижение мутности жидкости, выводится из узла фильтрации.
Для достижения заявленного результата по степени очистки от коллоидных форм соединений железа и цист простейших композиция из гранулированных сорбентов (2) и слоя пенополиуретана (3) содержит дополнительный слой пенополиуретана (4).
Наличие в составе фильтровального патрона для очистки воды слоя нетканого материала (5) также обеспечивает фиксацию композиции из гранулированных сорбентов (2) и слоев эластичного пенополиуретана (3, 4) в цилиндрической оболочке фильтровального патрона.
3
Ниже приведены примеры достижения технического результата при использовании заявляемого сорбционно-фильтрующего материала производительностью 6 дм/ч. Примеры иллюстрируют, но не ограничивают применение предложенного материала.
В качестве примеров приведены данные протоколов лабораторных исследований проб воды из системы централизованного водоснабжения г.Москвы, искусственно контаминированных исследуемыми загрязнителями, до и после пропускания этих проб через заявляемый узел фильтрации фильтровального патрона.
Пример 1
Узел фильтрации фильтровального патрона, содержащий (об.%):
активированный уголь
55;
карбоксилсодержащие катиониты
34;
эластичный пенополиуретан
10;
нетканый материал
1.
Показатель
Вода до прохождения через узел фильтрации
Вода после прохождения через узел фильтрации
Норматив по СанПиН 2.1.4.1074-01
Жесткость, мг-экв/дм<sup>3</sup>
8.2
0.43
7.0
Железо, мг/дм<sup>3</sup>
1.2
0.29
0.3
Медь, мг/дм<sup>3</sup>
2.05
0.11
1.0
Ртуть, мг/дм<sup>3</sup>
0.005
0.0001
0.0005
Кадмий, мг/дм<sup>3</sup>
0.005
0.0002
0.001
Свинец, мг/дм<sup>3</sup>
0.06
0.002
0.03
Свободный хлор, мг/дм<sup>3</sup>
1.1
0.06
0.3-0.5
Фенол, мг/дм<sup>3</sup>
0.01
<0.0001
0.001
Хлороформ, мг/дм<sup>3</sup>
0.4
<0.005
0.2
Бензол, мг/дм<sup>3</sup>
0.05
<0.005
0.01
гамма-ГХЦГ (линдан), мг/дм<sup>3</sup>
0.01
<0.0001
0.002
Мутность, ЕМФ
10.2
0.07
2.6
Цисты лямблий, экз/50 л
5
отсутствуют
отсутствуют
Материал по Примеру 1 обеспечивает относительно высокие степени удаления активного хлора, хлорорганических соединений, тяжелых металлов, снижает жесткость воды, а также задерживает цисты лямблий и снижает мутность.
Пример 2
Узел фильтрации фильтровального патрона, содержащий (об.%):
активированный уголь
43;
карбоксилсодержащие катиониты
24;
эластичный пенополиуретан
30;
нетканый материал
3.
Показатель
Вода до прохождения через узел фильтрации
Вода после прохождения через узел фильтрации
Норматив по СанПиН 2.1.4.1074-01
Жесткость, мг-экв/дм<sup>3</sup>
8.2
0.47
7.0
Железо, мг/дм<sup>3</sup>
1.2
0.19
0.3
Медь, мг/дм<sup>3</sup>
2.05
0.14
1.0
Ртуть, мг/дм<sup>3</sup>
0.005
0.0002
0.0005
Кадмий, мг/дм<sup>3</sup>
0.005
0.0002
0.001
Свинец, мг/дм<sup>3</sup>
0.06
0.004
0.03
Свободный хлор, мг/дм<sup>3</sup>
1.1
0.08
0.3-0.5
Фенол, мг/дм<sup>3</sup>
0.01
<0.0001
0.001
Хлороформ, мг/дм<sup>3</sup>
0.4
<0.005
0.2
Бензол, мг/дм<sup>3</sup>
0.05
<0.005
0.01
гамма-ГХЦГ (линдан), мг/дм<sup>3</sup>
0.01
<0.0001
0.002
Мутность, ЕМФ
10.2
<0.01
2.6
Цисты лямблий, экз/50 л
5
отсутствуют
отсутствуют
Материал по Примеру 2 обеспечивает относительно высокие степени удаления активного хлора, хлорорганических соединений, тяжелых металлов, железа, снижает жесткость воды, а также задерживает цисты лямблий и значительно снижает мутность.
Пример 3
Узел фильтрации фильтровального патрона, содержащий (об.%):
активированный уголь
20;
карбоксилсодержащие катиониты
10;
эластичный пенополиуретан,
включая его дополнительный слой
60;
нетканый материал
10.
Показатель
Вода до прохождения через узел фильтрации
Вода после прохождения через узел фильтрации
Норматив по СанПиН 2.1.4.1074-01
Жесткость, мг-экв/дм<sup>3</sup>
8.2
0.61
7.0
Железо, мг/дм<sup>3</sup>
1.2
0.11
0.3
Медь, мг/дм<sup>3</sup>
2.05
0.18
1.0
Ртуть, мг/дм<sup>3</sup>
0.005
0.0004
0.0005
Кадмий, мг/дм<sup>3</sup>
0.005
0.0008
0.001
Свинец, мг/дм<sup>3</sup>
0.06
0.009
0.03
Свободный хлор, мг/дм<sup>3</sup>
1.1
0.10
0.3-0.5
Фенол, мг/дм<sup>3</sup>
0.01
<0.0001
0.001
Хлороформ, мг/дм<sup>3</sup>
0.4
<0.005
0.2
Бензол, мг/дм<sup>3</sup>
0.05
<0.005
0.01
гамма-ГХЦГ (линдан), мг/дм<sup>3</sup>
0.01
<0.0001
0.002
Мутность, ЕМФ
10.2
<0.01
2.6
Цисты лямблий, экз/50 л
5
отсутствуют
отсутствуют
Материал по Примеру 3 обеспечивает относительно высокие степени удаления железа, цист лямблий и значительно снижает мутность, при этом обеспечивая существенное удаление активного хлора и тяжелых металлов.
Заявляемый в качестве полезной модели узел фильтрации фильтровального патрона позволяет осуществить улучшение гидродинамических характеристик очистки за счет использования в смеси адсорбирующих компонентов гранулированных сорбентов, увеличить количество сорбента, контактирующего с очищаемой жидкостью, благодаря использованию эластичного пенополиуретана, эффективно задерживать коллоидные формы железа, цисты простейших и снижать мутность фильтруемой жидкости, а многослойность композиции позволяет адаптировать полезную модель для очистки питьевой воды из различных источников.