Способ сорбционной очистки питьевой воды

 

Использование: при очистке природной и питьевой воды природными сорбентами. Сущность изобретения: природную или питьевую воду фильтруют через измельченный магнетитовый кварцит и дробленый цеолит при расходе воды 1,2 1,5 л/мин при соотношении объема сорбентов и часового объема воды 1 (36 45) и при равном массовом соотношении сорбентов. Способ обеспечивает обогащение очищенной питьевой воды сбалансированным количеством необходимого организму калия при повышенном качестве очистки воды. 2 табл.

Изобретение относится к очистке питьевой воды природными сорбентами.

Известен способ очистки воды пропусканием через измельченный магнетит, который является магнитным железняком. Для очистки воды применяют, в частности, не чистый магнетит, а в магнетитовый кварцит, который обладает способностью наряду с сорбцией загрязнений выделять в очищаемую воду полезный для организма калий. Однако концентрация калия в отфильтрованной через магнетитовый кварцит воде нестабильна и меняется в весьма широких пределах, достигая чересчур высоких значений вначале фильтрования и уменьшаясь до значений, незначительно превышающих концентрацию калия в исходной воде.

Известны способы очистки воды пропусканием через дробленый цеолит, который представляют собой алюмосиликат. Цеолит обладает способностью обменивать катионы и выделять в очищенную воду необходимый организму калий. Однако количество выделяемого при этом калия недостаточно для полноценного снабжения человеческого организма этим важным элементом.

Как известно, калий и его соединения играют большую роль в живом организме: солевом питании, поддержании осмотического давления, возбуждении клеток, в том числе нервных. Нехватка калия в живом организме приводит к отклонению от нормы и протекании физиологических процессов, т.е. влияет отрицательно на здоровье человека.

С питьевой водой в ряде регионов страны, в частности с водой из Московского и Ленинградского водопровода, в организм поступает сравнительно небольшая часть необходимого количества катионов и анионов. Наряду с высококачественной очисткой питьевой воды комплексом природных сорбентов, задачей, на решение которой направлено предложенное изобретение, является обогащение воды необходимым организму человека калием.

Сущность изобретения заключается в очистке питьевой воды путем пропускания через фильтрующий материал, состоящий из природных сорбентов, при этом фильтрование осуществляют последовательным пропусканием воды последовательно через измельченный магнетитовый кварцит и дробленый цеолит при расходе воды 1,2-1,5 л/мин. Последовательное фильтрование воды через магнетитовый кварцит и затем через цеолит позволяет получить стабильное двухкратное превышение концентрации ионов калия в фильтрованной воде по сравнению с исходной водой.

Сбалансированное количество калия в очищенной воде заявленным способом создается благодаря совместному воздействию на воду магнетитового кварцита и цеолита. Техническим результатом, который может быть получен, является то, что количественные показатели полезного для организма калия, образующегося в очищенной воде, выше показателей при использовании отдельно взятого дробленого цеолита и ниже, чем при очистке воды отдельно взятым измельченным магнетитовым кварцитом в начальном пеpиоде фильтрования. Таким образом, в результате совместного действия цеолита и магнетитового кварцита питьевая вода подвергается высококачественной очистке от вредных и нежелательных примесей и одновременно обогащается сбалансированным количеством необходимого организму калия. В результате фильтрования вода очищается от взвешенных и растворенных соединений тяжелых металлов, таких как никель, хром, цинк, медь, алюминий, кадмий. Фильтрующий наполнитель обладает бактерицидным действием, улучшает органолептические свойства воды (удаляет привкус, запах и токсичные органические соединения).

Используемые в предложенном способе природные сорбенты в виде цеолита и магнетитового кварцита широко распространены в природе, значительно дешевле и менее дефицитны, чем другие известные применяемые для очистки воды сорбенты, например, такие как активные угли, которые к тому же не являются источником добавления калия в очищаемую воду.

В целом данный способ существенно повышает качество очистки воды, улучшает эксплуатационные свойства и обеспечивает экономию остродефицитных материалов.

Осуществляют заявляемый способ очистки питьевой воды следующим образом. Очищаемую воду последовательно пропускают через измельченный магнетитовый кварцит и дробленый цеолит с расходом воды 1,2-1,5 л/мин, при соотношении объема сорбентов и часового объема воды 1:(36-45). При расходе воды более 1,5 л /мин снижается качество очистки, а при расходе воды менее 1,2 л/мин возникает эксплуатационное неудобство слишком медленно набирается очищаемая вода.

Размер измельченных частиц используемых сорбентов составляет 2-5 мм. Пыль, возникающую в результате дробления этих сорбентов, предварительно отсеивают.

Результаты испытаний приведены в табл.1. Для сравнения приведены результаты испытаний с отдельно взятыми магнетитовым кварцитом Костомукшского месторождения и отдельно взятым цеолитом (использовался цеолит Холинского месторождения).

Как видно из табл.1, концентрация калия в фильтрованной через магнетитовый кварцит воде изменяется в весьма широких пределах, достигая значений 11 мг/л в начале фильтрования и уменьшаясь до значений, незначительно превышающих концентрацию калия в исходной воде. Магнетитовый кварцит обедняется калием по мере его вымывания. При пропускании через магнетитовый кварцит около 3000 л концентрация в фильтрованной воде составляет 2,0 мг/л.

Концентрация калия в фильтрованной воде при совместном воздействии магнетитового кварцита и цеолита приблизительно в два раза выше по сравнению с концентрацией калия в исходной водопроводной воде. Отмеченная закономерность стабильно сохраняется на протяжении всего опыта. Эта стабильность достигается присутствием цеолита, который извлекает из воды повышенные дозы калия в начальный период фильтрования и стабилизирует концентрацию калия на всех периодах фильтрования.

После пропускания через фильтр 3000 л воды магнетитовый кварцит, содержащийся в фильтре бытового назначения, подлежит замене на новый. При расходе воды в количестве 5-6 л в сутки (для питья и приготовления пищи) такой загрузки будет достаточно на 1,5 года, что экономически вполне приемлемо.

Устройство для осуществления заявляемого способа очистки питьевой воды представляет собою переносной фильтр, состоящий из двух спаренных корпусов цилиндрической формы и соединительных шлангов, которые выполнены из пластмассы, пригодной для хранения пищевых продуктов. Первый корпус заполнен измельченным магнетитовым кварцитом Костомукшского месторождения, а второй дробленым цеолитом.

Габариты фильтра 200 х 300 х 90 мм, масса 3 кг. Один из гибких шлангов надевают на водопроводный кран, через второй шланг вода поступает потребителю. Вода из водопроводного крана последовательно проходит через первый корпус с сорбентом, затем через второй. Расход регулируют посредством водопроводного крана. Перед началом использования фильтр промывают проточной водопроводной водой в течение 20-30 мин.

Для регенерации фильтра приготавливают раствор поваренной соли (1 столовая ложка соли на 1 л воды), заливают приготовленным раствором фильтр, выдерживают 2 часа и по истечении этого времени сливают этот раствор.

Затем промывают фильтр обратным потоком водопроводной воды при легком встряхивании. После регенерации фильтр готов к дальнейшей эксплуатации.

Данные по очистке питьевой воды с помощью предложенного способа приведены в табл.2.

Отмечено снижение общего микробного числа исследуемой воды на 50% в сравнении с исходной.

Формула изобретения

СПОСОБ СОРБЦИОННОЙ ОЧИСТКИ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ, включающий фильтрование через дробленый цеолит, отличающийся тем, что предварительно воду фильтруют через измельченный магнетитовый кварцит, причем фильтрование ведут при расходе воды 1,2 1,5 л/мин при отношении объемов сорбентов к часовому объему воды 1 36 45 и при равном массовом соотношении сорбентов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2