Фильтровальный патрон

 

Изобретение относится к получению питьевой воды с помощью сменного фильтровального патрона для обеззараживания и доочистки водопроводной, родниковой или колодезной воды в домашних условиях. Изобретение позволяет обеспечить эффективную очистку и обеззараживание воды до гигиенических уровней при ресурсе до 500 л. Фильтровальный патрон представляет собой корпус с фланцем, причем внутри корпуса между перфорированными перегодками размещен сорбирующий и бактерицидный материал, катионообменный волоконный материал, по ходу воды размещены последовательно расположенные слои волоконного углеродного сорбирующего материала, волоконного катионообменного материала, йодсодержащей сильноосновной ионообменной смолы, волоконного катионообменного материала, волоконного углеродного сорбирующего материала, углеродного сорбирующего материала и серебросодержащего сорбирующего материала. 5 з. п. ф-лы, 2 ил. 1 табл.

Изобретение относится к получению доброкачественной питьевой воды, в частности к сменному фильтровальному патрону (ФП) для обеззараживания и доочистки водопроводной, родниковой или колодезной воды в домашних условиях.

Известно фильтровальное устройство для очистки воды в быту, содержащее емкость, установленную на ней воронку, имеющую съемную гильзу (патрон), заполненную фильтрующим материалом или сорбционной загрузкой, закрытую щелевым фильтрующим элементом. В воронку заливают воду, которая под действием сил гравитации проходит через гильзу в емкость [1] Однако, как показали исследования, это устройство не обеспечивает очистку и обеззараживание воды до соответствия санитарно-гигиеническим требованиям.

Наиболее близким к изобретению является сменный патрон к безнапорному устройству [2] Патрон содержит корпус, внутри которого расположена загрузка из рабочего материала ионообменная смола и/или активированный уголь и/или бактерицидный материал.

Верхняя и нижняя торцовые стенки корпуса имеют впускные и выпускные отверстия в виде большого числа узких прорезей. Патрон имеет кольцо, с помощью которого закрепляется в отверстие воронки, вода через патрон поступает в нижнюю емкость, имеющую носик и ручку для удобства пользования (типа кувшина).

Данный патрон, как и предыдущий, не обеспечивает очистку и дезинфекцию воды одновременно по всем показателям до соответствия регламентированным гигиеническим требованиям. Так, патрон недостаточно очищает воду от солей металлов, нефтепродуктов, детергентов, фенолов, а также не обеззараживает воду от бактерий, вирусов и гельминтов при работе в пределе ресурса, который составляет 250-300 л.

Задача изобретения создание фильтрующего патрона, обеспечивающего эффективную очистку и обеззараживание воды до гигиенических уровней при ресурсе до 500 л.

Фильтрующий патрон содержит корпус, в котором между перфорированными перегородками расположен катионообменный углеродный сорбирующий и бактерицидный материал.

Отличие предлагаемого ФП от прототипа состоит в том, что патрон содержит волокнистый, катионообменный материал с обменной емкостью не менее 4,5 мг-экв. /г, углеродный сорбирующий материал с суммарной поверхностью пор не менее 1100 м²/г и объемом пор не менее 0,4 см²/г, при этом патрон по ходу воды включает последовательно расположенные слои волоконного углеродного сорбирующего материала, волокнистого катионообменного материала, йодсодержащей сильноосновной ионообменной смолы, волоконного катионообменного материала, волоконного углеродного сорбирующего материала, углеродного сорбирующего материала и серебросодержащего сорбирующего материала при объемном соотношении слоев (2,1:1:2,5:1:1,4:6:3)-(1,4:0,5:3:1:2,1:4:5).

Другими отличиями является то, что это углеродный сорбирующий материал может быть использован либо в виде гранул размером (0,3-1,0) мм, либо в виде волокна с развесом не менее 500 г/м², гранулометрический состав ионообменной смолы (0,3-1,0) мм, а серебросодержащий сорбент представляет собой либо импрегнированный серебром углеродный сорбент с суммарной поверхностью пор не менее 1100 м²/г, объемом микропор не менее 0,4 см³/г, либо катионообменный гранулированный или волоконный материал с обменной емкостью не менее 2,0 мг-экв./г, содержащий в качестве противоиона Ag⁺.

Таким образом, сравнительный анализ предлагаемого ФП с прототипом показал, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Поиск технических решений в смежных и других областях техники не позволил выявить отличительные признаки предлагаемого технического решения, что соответствует критерию "изобретательский уровень".

На фиг.1 показан фильтровальный патрон, разрез; на фиг.2 то же, вид сверху; Фильтровальный патрон состоит из корпуса 1, фланца 2 для установки патрона в воронке емкости, капроновых сеток 3, слоев по ходу воды: волоконного углеродного сорбирующего материала 4, волоконного катионообменного материала 5, йодосодержащей сильноосновной ионообменной смолы 6, волоконного катионообменного материала 5, волоконного углеродного сорбирующего материала 4, углеродного сорбирующего материала 7 и серебросодержащего материала 8, при этом объемные соотношения слоев: (2,1:1:2,5:1:1,4:6:3)-(1,4:0,5:3:1:2,1:4: 5).

ФП вставляют в воронку емкости для сбора отфильтрованной воды, как в прототипе, фланец 2 удерживает патрон в воронке. Вода поступает через капроновую сетку 3, проходит под действием сил графитации последовательно все слои 4, 5, 6, 5, 4, 7, 8 и выходит через сетку 3 в нижней части ФП в емкость для сбора очищенной воды.

Работоспособность устройства определяли по его пропускной способности (ресурсу), скорости прохождения воды через устройство и по степени очистки и эффективности обеззараживания.

Пропускную способность устройства определяли как количество пропущенной воды до трехкратного снижения начальной скорости прохождения воды через устройство. Скорость прохождения воды определяли по количеству мл воды, прошедшей через устройство за 1 мин. Эффективность очистки от токсичных примесей оценивали по процентному отношению концентраций этих примесей в исходной воде и в воде после прохождения через устройство. Эффективность очистки от микробиологических загрязнений определяли по содержанию микрофлоры в очищенной воде.

П р и м е р 1. ФП включает следующие семь слоев по ходу воды: волоконный углеродный сорбирующий материал, pасположенный в три слоя; волоконный катионообменный материал с обменной емкостью не менее 4,5 мг-экв./г (полимер на основе сшитого полиакрилонитрила); йодсодержащая сильноосновная смола с гранулометрическим составом 0,3-1,0 мм, общей формулы R-CH₂-N⁺J_n^-, где R cополимер стирола с дивинилбензолом, n= 3-7; волоконный углеродный сорбирующий материал, такой же, как в 1, только расположенный в два слоя; углеродный сорбирующий материал с суммарной поверхностью пор не менее 1100 м²/г и объемом пор не менее 0,4 см³/г в виде гранул размером 0,3-1,0 мм; серебросодержащий сорбирующий материал в виде импрегнированного серебром углеродного сорбента с суммарной поверхностью пор не менее 1100 м²/г, объемом микропор не менее 0,4 см³/г и содержанием Ag 1% от массы материала.

При этом объемное соотношение слоев составляет 2,1:1:2,5:1:1,4:6:3. Начальная скорость фильтрации 150 мл/мин, ресурс 500 л. Результаты гигиенической оценки фильтрующего патрона сведены в таблицу.

П р и м е р 2. ФП включает те же слои, что и в примере 1, за исключением того, что углеродный сорбирующий материал используют в виде волокна с развесом не менее 500 г/м², а серебросодержащий сорбирующий материал в виде катионообменного гранулированного материала с обменной емкостью не менее 2,0 мг-экв./г, содержащий в качестве противоиона Ag⁺; при этом соотношение слоев 1,4:0,5:3:1:2,1:4:5. Начальная скорость фильтрации 155 мл/мин, ресурс 500 л.

П р и м е р 3. ФП включает те же слои, что в примере 2, за исключением того, что серебросодержащий материал используют в виде катионообменного волоконного материала с обменной емкостью не менее 2,0 мг-экв./г, содержащий в качестве противоиона Ag⁺. Соотношение слоев 1,4:1:3:1:2,1:4:3. Начальная скорость фильтрации 150 мл/мин, ресурс 500 л.

Испытания по оценке органолептических свойств воды, прошедшей очистку показали, что при пропускании 500 л ФП обеспечивает удаление из воды запаха при исходной его величине до 3-4 баллов, мутность очищенной водопроводной воды снизилась на 80-100% при исходном содержании загрязнителя SiO₂ (0,3-1,2) мг/л, цветность воды снижалась в среднем на 55%
Таким образом, на основании результатов бактериологических, вирусологических, паразитологических, органолептических, физико-химических исследований, а также данных биотестирования можно сделать вывод, что предлагаемый ФП эффективно обеззараживает и доочищает водопроводную воду от неорганических и органических загрязнений при ресурсе работы 500 л.

Формула изобретения

1. ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ ПАТРОН, состоящий из корпуса с фланцем, причем внутри корпуса между перфорированными перегородками размещен углеродный сорбирующий и бактерицидный материалы, отличающийся тем, что патрон содержит волоконный катионообменный материал с обменной емкостью не менее 4,5 ммоль/г, углеродный сорбирующий материал с суммарной поверхностью пор не менее 1100 м²/г и объемом пор не менее 0,4 м³/г, при этом патрон по ходу воды включает последовательно расположенные слои волоконного углеродного сорбирующего материала, волоконного катионообменного материала, йодсодержащей сильноосновной ионообменной смолы, волоконного катионообменного материала, волоконного углеродного сорбирующего материала, углеродного сорбирующего материала и серебросодержащего сорбирующего материала при объемном соотношении слоев 2,1 1 2,5 1 1,4 6 3 1,4 0,5 3 1 2,1 4 5.

2. Патрон по п. 1, отличающийся тем, что углеродный сорбирующий материал представляет собой гранулы размером 0,3-1,0 мм.

3. Патрон по п. 1, отличающийся тем, что углеродный сорбирующий материал представляет собой волокна с развесом не менее 500 г/м².

4. Патрон по пп. 1-3, отличающийся тем, что йодсодержащая сильноосновная ионообменная смола имеет гранулометрический состав 0,3-1,0 мм.

5. Патрон по пп. 1-4, отличающийся тем, что серебросодержащий сорбирующий материал представляет собой импрегнированный серебром углеродный сорбент с суммарной поверхностью пор не менее 1100 м²/г, объемом микропор не менее 0,4 м³/г.

6. Патрон по пп. 1-4, отличающийся тем, что серебросодержащий материал представляет собой катионообменный гранулированный или волоконный материал с обменной емкостью не менее 2,0 ммоль/г, содержащий в качестве противоиона Ag⁺.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3