ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ ОТ ХИМИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
DRINKING WATER FILTER

Предагаемое изобретение относится к приборостроению и предназначено для улучшения потребительских качеств воды, которая поступает из природных источников или систем централизованного водоснабжения. Предлагаемое устройство может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, но может найти наибольшее распространение при приготовлении воды высокого качества для поддержания здоровья человека.
Известно устройство для очистки питьевой воды (патент RU 2078046, C02F 1/18, 1997), которое содержит многослойную фильтрующую загрузку, включающую слой волокнистого полимерного материала, слой смеси анионита и катионита, слой йодсодержащего материала, слой волокнистого амфотерного материала, слой сильноосновного анионита и слой смеси активированного волокнистого угля.
Основным недостатком такого устройства является то, что он имеет ограниченную сорбционную емкость и при ее превышении теряет фильтрующие свойства.
Известно устройство для очистки воды от химических и механических загрязнений (патент RU 2074019, C02F 1/42, 1997), который содержит патрубок для ввода очищаемой воды в трубчатый модуль, в корпусе которого содержится, по крайней мере, один фильтрующий элемент, а также патрубок для отвода отфильтрованной воды. Фильтрующий элемент выполнен в виде намотанных на перфорированную или пористую трубку двух проницаемых мембран и размещенного между ними, по крайней мере, одного слоя ионообменной ткани. Торцы фильтрующих элементов с одной стороны герметизированы, и корпус модуля с этой стороны соединен с патрубком для ввода очищаемой воды, а с противоположной стороны концы всех фильтрующих элементов соединены с патрубком отвода фильтрата.
Основным недостатком такого устройства является то, что в мембранных фильтрах происходит механическая очистка за счет величины отверстий, через которые могут пройти только молекулы воды. Остальные химические элементы из-за большей физической величины оседают на поверхности мембраны, так же эти элементы перекрывают собой поры, и через некоторое время мембрана полностью запирается. Для восстановления работоспособности по технологии осуществляется обратный ток воды, что усложняет технологический процесс фильтрации. Наиболее близким аналогом для заявляемого устройства является фильтр для очистки питьевой воды от химических и механических загрязнений (патент RU 2288172, C1, 2006), который представляет собой разъемный корпус с входным и выходным патрубками, содержащий пустотелый сердечник с отверстиями со слоями фильтрующего материала: внешний слой - тканая нержавеющая сетка, средний слой пористый полипропилен в толщиной стенки 18 мм, внутренний слой - спеченный порошок титана, с торцевой стороны сердечника установлена заглушка.
Основными недостатками такого устройства являются дороговизна фильтрующих материалов и недостаточная тонкость фильтрации, определяемая размером пор фильтрующих материалов.
Задача, на которую направлено изобретение, - устранение вышеизложенных недостатков.
Целью изобретения является повышение качества фильтрации воды, то есть получение воды, очищенной от вредных примесей, патогенных микроорганизмов и имеющей сбалансированный химический состав, соответствующий требованиям Санитарных Правил и Норм (СанПиН 2.1.4.1116-02, СанПиН 2.1.4.2581-10), с одновременным упрощением процесса фильтрации.
Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что оно состоит из корпуса и крышки, выполненных с возможностью герметичного соединения этих частей между собой, между которыми размещен сменный фильтрующий элемент. В крышке имеются входной и выходной патрубки. Основа фильтрующего элемента - полипропиленовый пустотелый сердечник с отверстиями для отвода очищенной воды, в торцевой части которого имеется заглушка, не позволяющая смешиваться подаваемой и отфильтрованной воде. Одна сторона сердечника, примыкающая к головной части корпуса, имеет пазы для установки уплотнительных колец, которые не позволяют нефильтрованной воде пройти на выход, минуя сам фильтрующий материал. На сердечник намотан Композитный Полимерный Материал (КПМ). Технология изготовления фильтрующего элемента позволяет изменять плотность намотки КПМ. Для конкретных источников фильтруемой воды применяются фильтрующие элементы с плотность намотки КПМ, соответствующей степени загрязнения воды источника. Поверх КПМ нанесена полиэтиленовая водонепроницаемая изоляция, предотвращающая радиально-поперечный проход воды. Ток воды принудительно направлен с двух сторон вдоль сердечника. Такое прохождение воды в фильтрующем слое создает гарантию того, что вода пройдет через всю длину фильтрующего материала, в котором возникает статическое электричество, при этом происходит примагничивание как ионов, так и катионов на волокнах КПМ. Далее вода попадает через отверстия в сердечнике во внутреннюю полость и идет в выходной патрубок корпуса.
Примененный в фильтре КПМ состоит из нескольких слоев нетканого полимерного полотна, разных по химико-физическим свойствам. Слои (Spunbond - Melt-Blown - Spunbond) скреплены между собой термическим способом. Максимальная величина пор между волокнами материала не превышает 1.5 мкм, этого достаточно для задержания на поверхности КПМ микрофлоры, присутствие которой недопустимо для питьевой воды.
Предлагаемое устройство имеет возможность использовать фильтрующие элементы с различной плотностью намотки КПМ на сердечник в зависимости от загрязненности воды. Изменяемая плотность намотки материала позволяет адаптировать фильтр для конкретных источников воды.
На рисунке 1 представлен продольный разрез устройства.
Фильтр для очистки питьевой воды от химических и механических загрязнений состоит из цилиндрического корпуса 1, крышки с входным и выходным патрубками 2, сердечника 3, уплотнительных колец 4, композитного полимерного материала (КПМ) 5, изоляционного слоя 6, заглушки 7.
Устройство работает следующим образом:
вода под давлением подается в корпус 1 через входной патрубок крышки 2, в котором расположен сердечник 3, поступает внутрь слоев КПМ с двух сторон и, пройдя через них, попадает в отверстия в сердечнике, далее очищенная вода идет к выходному патрубку корпуса.
Принцип работы фильтра в отношении изменения химического состава воды основан на свойстве материала, у которого возникает статическое электричество при прохождении сквозь него воды. Поскольку на слоях материалов, входящих в композицию, возникают положительный и отрицательный заряды, то они сорбируют на себе как анионы, так и катионы, что является главным критерием фильтрации воды.
На рисунке 2 представлена фотография КПМ после фильтрации, кратность увеличения - 2500. На снимке видно, как волокна фильтрующего материала «обрастают» анионами и катионами.
Вода, прошедшая через данный фильтр, обладает большей текучестью по сравнению с исходной на 25%, что в свою очередь говорит об улучшении структуры воды и наибольшей полезности для организма.
Количественный химический анализ водопроводной воды, прошедшей через фильтр, показал качественные характеристики воды в размерах, регламентируемых СанПиН 2.1.4.1116-02. СанПиН 2.1.4.2581-10:
Наименование показателя
Гигиенический норматив по СанПиН
Показатель после фильтрации водопроводной воды
Железо
0,3 мг/л
0,00223 мг/л
Хром шестивалентный
0,05 мг/л
Менее 0,0025 мг/л
Магний
5-50 мг/л
20 мг/л
Марганец
0,05 мг/л
0,03 мг/л
Общая жесткость, Ж°
7
1,5
Водородный показатель, рН
6,5-8,5
7,3
Хлориды
150 мг/л
13,5 мг/л
Нитраты
5 мг/л
0,96 мг/л
Радиология α активность
0,1 бк/л
0,0567 бк/л
Радиология β активность
1 бк/л
Менее 0,1 бк/л
Микробиологическое присутствие
Не допустимо
не обнаружено