Картридж для очистки жидкости

Полезная модель относится к устройствам для очистки жидкости путем фильтрования с использованием процесса сорбции и может быть использована в системах подготовки технологической воды для различных производств, для бытовых нужд, а также в полевых условиях.
Известен патронный фильтровальный элемент [Пат. RU 60874, МПК B01D 27/06, 10.02.2007]. Предлагается два варианта патронного фильтровального элемента, первый вариант патронного фильтровального элемента содержит перфорированную трубку и сформированный вокруг нее слоистый фильтрующий материал, соединенные торцевыми деталями, фильтрующий материал, сформированный вокруг перфорированной трубки в виде цилиндрического рулона, выполнен в виде «сэндвича», нижний и верхний слои которого являются синтетическим нетканым материалом, свободно пропускающим воду, между которыми расположен внутренний слой сорбционного материала на основе волокнистого листового материала органического или неорганического происхождения, предназначенного для тонкой очистки воды и очистки воды от микроорганизмов, при этом внутренний слой выполнен в виде гладкой ленты, сформированной из множества слоев сорбционного материала. Второй вариант патронного фильтровального элемента содержит перфорированную трубку и сформированный вокруг нее слоистый фильтрующий материал, соединенные торцевыми деталями, фильтрующий материал, сформированный вокруг перфорированной трубки в виде цилиндрического рулона, выполнен в виде «сэндвича», нижний и верхний слои которого являются синтетическим нетканым материалом, свободно пропускающим воду, между которыми расположен внутренний слой сорбционного материала на основе волокнистого листового материала органического или неорганического происхождения, модифицированного наноразмерными частицами гидрата оксида алюминия, предназначенного для тонкой очистки воды и очистки воды от микроорганизмов, при этом внутренний слой выполнен в виде гофрированной ленты, сформированной из множества слоев сорбционного материала.
Данный патронный элемент эффективен для очистки от микроорганизмов, но не позволяет в достаточной степени очищать жидкости от тяжелых металлов.
Известен картридж для очистки жидкости, содержащий перфорированный каркас, сформированный вокруг него в несколько слоев сорбционно-фильтрующий материал, включающий, по меньшей мере, два слоя защитного материала и размещенный между ними многослойный сорбционный материал, поддерживающий элемент, надетый поверх сорбционно-фильтрующего материала и стакан с загрузкой из сорбента тяжелых металлов, установленный внутри и на одной оси с перфорированным каркасом, соединенные торцевыми деталями [Пат. RU 87365, МПК B01D 27/04, B01D 27/08, В82В 1/00, 10.10.2009].
Недостатком данного устройства является подверженность забиванию пор сорбционного материала механическими примесями, что приводит к быстрому снижению эффективности работы картриджа.
Известны картриджи для очистки жидкости, содержащий соосно установленные стакан с загрузкой из сорбента тяжелых металлов, перфорированный каркас, сорбционно-фильтрующий материал, включающий, по меньшей мере, два слоя защитного материала и размещенный между ними многослойный сорбционный материал, и поддерживающий элемент, выполненный из эластичного трубчатого трикотажа комбинированным переплетением ластика 1+1 из одновременно провязанных нерастяжимой и эластомерной нитей, в котором протяжки соседних петель из нерастяжимой нити расположены между петельными столбиками лицевой и изнаночной сторон, и глади, провязанной на лицевой стороне ластика в 10 петельных рядах из нерастяжимых нитей [Пат. RU 171495, МПК B01D 27/02, 02.06.2017] и поддерживающий элемент, выполненный из эластичного трубчатого трикотажа комбинированным переплетением ластика 3+1 из одновременно провязанных нерастяжимой и эластомерной нитей и глади, провязанной на лицевой стороне ластика в 10 петельных рядах из нерастяжимых нитей [Пат.RU 171023, МПК B01D 27/02, C02F 1/28, C02F 101/20, C02F 103/04, 17.05.2017], соединенные торцевыми деталями.
Недостатками данных устройств являются их малая эффективность при очистке от органических соединений и нефтепродуктов, а также низкое механическое противодействие поддерживающего элемента сильным напорам очищаемой воды.
Наиболее близким по технической сущности и результату к предлагаемому устройству является картридж для очистки жидкости, содержащий соосно установленные стакан с загрузкой из сорбента тяжелых металлов, перфорированный каркас, сорбционно-фильтрующий материал, включающий, по меньшей мере, два слоя защитного материала, выполненные в виде эластичного трубчатого трикотажа переплетением трубчатая гладь из одновременно провязанных угольной и эластомерной нитей и размещенный между ними многослойный сорбционный материал, и поддерживающий элемент, соединенные торцевыми деталями [Пат. RU 155031, МПК B01D 27/02, 20.09.2015].
Недостатком данного устройства является его малая эффективность при очистке от органических соединений и нефтепродуктов.
Задачей заявляемого технического решения является разработка картриджа устойчивого к сильным потокам жидкостей с возможностью дополнительной очистки от органических соединений и нефтепродуктов.
Технический результат: повышение степени очистки жидкости.
Технический результат достигается тем, что картридж для очистки жидкости, содержит соосно установленные стакан с загрузкой из сорбента тяжелых металлов, сорбционно-фильтрующий материал, включающий два слоя защитного материала, содержащего эластичный трубчатый трикотаж, и размещенный между ними многослойный сорбционный материал, соединенные торцевыми деталями, при этом слои защитного материала выполнены в виде дублированного резинотекстильного материала, наружная сторона которого выполнена из эластичного трикотажа в виде совместно провязанных петель трико из нерастяжимых нитей и петель шармэ из эластомерных нитей спандекс, заправленных через одну ушковую гребенку.
Выполнение обоих слоев защитного материала в виде дублированного резинотекстильного материала, наружная сторона которого выполнена из эластичного трикотажа, полученного путем совместного провязывания петель трико из нерастяжимых нитей и петель шармэ из эластомерных нитей спандекс, заправленных через одну ушковую гребенку, кроме очистки жидкости за счет плотной петельной структуры трикотажа, обеспечивает, за счет резиновой части резинотекстильного материала, дополнительную очистку за счет удерживания мелких механических частиц и углеводородных соединений, находящихся в воде и собственную жесткость конструкции защитного материала и картриджа в целом, выполняя функции перфорированного каркаса и поддерживающего элемента, обеспечивавших сопротивление конструкции картриджа потоку жидкости.
В результате этого происходит повышение степени очистки жидкости и упрощается устройство картриджа.
При этом слои защитного материала не препятствуют прохождению очищаемой жидкости, выполняют роль фильтра от механических примесей и фильтра от углеводородных соединений, и осуществляют защиту многослойного сорбционного материала от повреждений.
На фиг. 1 представлена схема картриджа для очистки жидкости, на фиг. 2 представлена графическая запись петель трико из нерастяжимых нитей; на фиг. 3 представлена графическая запись петель шармэ из эластомерных нитей спандекс.
Картридж для очистки жидкости, содержит соосно установленные стакан 1 с загрузкой из сорбента тяжелых металлов 2, сорбционно-фильтрующий материал 3 в виде цилиндрического рулона, который выполнен из двух слоев защитного материала 4 и размещенного между ними многослойного сорбционного материала 5. Каждый слой защитного материала 4 выполнен в виде дублированного резинотекстильного материала, наружная сторона которого выполнена из эластичного трикотажа 6, полученного путем совместного провязывания петель трико из нерастяжимых нитей и петель шармэ из эластомерных нитей спандекс, заправленных через одну ушковую гребенку.
Сверху загрузки 2 устанавливают удерживающий перфорированный элемент 10 из полимерного материала.
Торцевые детали 11 расположенные на концах картриджа фиксируют все его слои и служат для присоединения картриджа к фильтродержате лю.
Эластичный трикотаж 6 получают путем сочетания в одном петельном ряду петель различных переплетений, а именно сочетания петель трико из нерастяжимых нитей 7 и петель шармэ из эластомерных нитей 8 спандекс.
Эластичное трикотажное полотно вяжется на основовязальной машине Вертелка с использованием двух гребенок. Первая гребенка заправлена нерастяжимой нитью 7 и осуществляет кладку петель трико. Вторая гребенка заправлена эластомерной нитью 8 типа спандекс через одну ушковую гребенку и осуществляет кладку петель шармэ через одну иглу. Полученное эластичное трикотажное полотно соединяется на машине «Оверлок» вдоль полотна с образованием эластичного трубчатого трикотажа.
На изнаночную сторону эластичного трубчатого трикотажа методом двухфазной пульверизации с последующей термообработкой наносят резиновую смесь, из которой формируется пористый резиновый слой 9, в совокупности с эластичным трикотажем 6 образующий резинотекстильный материал.
Картридж для очистки жидкости работает следующим образом: картридж монтируется в посадочном гнезде фильтродержателя. Фильтруемая жидкость, подаваемая в корпус фильтродержателя, проходит через сорбционно-фильтрующий материал 3: очищаемая жидкость проходит через наружный слой защитного материала 4, промежуточный многослойный сорбционный материал 5, где происходит электрокинетическое удержание отрицательно заряженных частиц -бактерий и вирусов, и внутренний слой защитного материала 4.
Слои защитного материала 4 при этом обеспечивают дополнительную очистку жидкости за счет высокой плотности петельной структуры эластичного трикотажа 6 и за счет выполнения на его изнаночной стороне обоих слоев защитного материала 4 (обращенных к многослойному сорбционному материалу 5) пористого резинового покрытия 9, которое кроме очистки жидкости за счет удержания мелких механических частиц и углеводородных соединений, находящихся в воде, осуществляет механическую защиту многослойного сорбционного материала от повреждений.
Далее через сорбционно-фильтрующий материал 3 очищаемая жидкость поступает в пространство между сорбционно-фильтрующим материалом 3 и стаканом 1. Через отверстия в нижней части стакана 1 жидкость поступает в стакан 5 и проходит снизу вверх через загрузку из сорбента тяжелых металлов 2, далее через выход фильтродержателя очищенная жидкость покидает картридж.
Пример изготовления картриджа для очистки жидкости.
В стакан 1, выполненный с отверстиями в нижней части, загружают сорбент тяжелых металлов 2. В качестве сорбента тяжелых металов могут быть использованы, например: модифицированный наноразмерными частицами оксидов железа моногидрат оксида алюминия, - для очистки от железа, мышьяка, кадмия, свинца и марганца; смесь измельченного цеолита, гидроксида железа и нанофазного бемита - для очистки от мышьяка, хрома, кадмия, меди и свинца, модифицированные гуминовые кислоты для очистки от железа, хрома, марганца, кобальта, цинка, титана, никеля и меди, сорбенты на основе гидроксидов магния, железа и алюминия - для очистки от меди, кадмия, цинка и свинца.
Поверх сорбента тяжелых металлов 2 устанавливают удерживающий перфорированный элемент 10. Стакан 1, с загрузкой из сорбента тяжелых металлов 2 размещают внутри отдельно подготовленного сорбционно-фильтрующего материала 3 (выполненного в виде «сэндвича», с внутренним сорбционным слоем 5, размещенным между двумя слоями защитного материала 4), соосно с ним, с образованием зазора между их цилиндрическими поверхностями.
Сорбционный слой 5 может быть изготовлен из сорбционного материала на основе модифицированного частицами гидрата окиси алюминия нетканого полимерного волокнистого материала с диаметром волокон 1-3 мкм, или на основе фильтра Петрянова марки-15-2,0, представляющего собой равномерный слой ультратонких волокон со средним диаметром 1,5 мкм, нанесенным на марлю. Защитный материал 4 выполнен в виде резинотекстильного материала из эластичного трубчатого трикотажа 6 и сформированного на его изнаночной стороне пористого резинового покрытия 9.
После этого с помощью торцевых деталей 11 фиксируют все «слои» картриджа. Готовый к использованию картридж монтируется в посадочном гнезде фильтродержателя.
Таким образом, картридж для очистки жидкости, содержащий соосно установленные стакан с загрузкой из сорбента тяжелых металлов, сорбционно-фильтрующий материал, включающий два слоя защитного материала, каждый из которых выполнен в виде дублированного резинотекстильного материала, наружная сторона которого выполнена из эластичного трикотажа в виде совместно провязанных петель трико из нерастяжимых нитей и петель шармэ из эластомерных нитей спандекс, заправленных через одну ушковую гребенку, и размещенный между ними многослойный сорбционный материал, соединенные торцевыми деталями, обеспечивает повышение степени очистки жидкости при упрощении конструкции картриджа.