Способ получения фильтрующего материала

 

Изобретение относится к области очистки воды фильтрацией, в частности к материалам, используемым для этих целей. В предложенном способе в качестве неорганического материала используются дробленные силикатные и алюмосиликатные материалы с крупностью частиц 0,3 - 2,5 мм, а в качестве связующего - отходы полимерных материалов в количестве 10 - 25 мас.%, с размером частиц 0,2 - 1,5 мм, термообработку ведут при температурах 120 - 180^oC с получением материала в виде блоков. Предлагаемый способ позволяет получить фильтрующие блоки, обладающие высокими фильтрующими характеристиками при очистке воды от взвешенных частиц, нефтепродуктов и ионных примесей, с использованием доступных материалов и простой технологии. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области очистки воды фильтрацией, в частности, к материалам используемым для этих целей.

Уровень техники заключается в следующем: известен фильтрующий материал, содержащий кварцевый песок с размерами частиц 200 0,3 мкм и связующее в количестве 0,5 15 мас. которым многократно пропитывают кварцевый песок. Рекомендовано связующее на основе эпоксидной смолы [1] Недостатком данного материала является применение песка с большой разницей размеров частиц. Это приводит к получению материала с большим сопротивлением, низкой скоростью фильтрации и быстрой забивке фильтра нефтепродуктами. Кроме этого, технология его получения сложна, требует нескольких пропиток и значительного времени на оттверждение связующего.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения пористого фильтрующего материала, включающий смешение гранулированного неорганического материала, например стелянных сфер, графита, с полипропиленом или пентапластом с дисперсностью частиц около 50 мкм, перемешиванием смеси в газодинамическом потоке, термообработку в формах и последующее удаление избытка связующего [2] Недостатком данного способа является применение сферических гранул стеклоуглерода (дороги и мал объем выпуска) и мелкодисперсной узкой фракции полимерных связующих. Многостадийность и техническая сложность приготовления фильтрующего материала газодинамическое смешение, удаление избытка связующего. Применение таких фильтров при массовой очистке стоков с высоким содержанием взвешенных частиц и нефтепродуктов представляется затруднительным из-за необходимости их частой замены.

Сущность изобретения заключается в следующем: изобретение направлено на решение задачи упрощение технологии изготовления фильтрующего материала, обладающего высокими фильтрующими характеристиками при очистке стоков от взвешенных частиц, нефтепродуктов и возможность придания фильтрующему материалу дополнительной способности умягчения воды и очистки ее от ионных примесей.

Решение данной задачи опосредовано новым техническим результатом. Данный технический результат высокая фильтрующая способность при очистке от нефтепродуктов и взвесей достигается применением фильтрующего блока, изготовленного из неорганического материала и отходов полимерного связующего. Применение мелкодисперсных частиц, различающихся по размерам незначительно, обеспечивает высокую степень очистки, применение для связки отходов полимеров упрощает и удешевляет получение фильтрующего материала, а получение их в виде блока упрощает процесс очистки стоков.

Существенные признаки заявляемого технического решения: для получения фильтрующего материала применяют частицы из неорганических материалов, а в качестве связующего используют отходы полимерных материалов.

Отличительные признаки заявляемого технического решения: для получения фильтрующего блока используются дробленые силикатные и алюмосиликатные материалы с крупностью частиц 0,3 2,5 мм, в качестве связующего отходы полимерных материалов в количестве 10 25 мас. и крупностью частиц 0,2 1,5 мм, термообработку ведут при температуре 120 180^oC.

Изобретение осуществляется следующим образом: неорганический материал (песок, цеолит, отработанный катализатор) с крупностью частиц 0,3 2,5 мм смешиваются любым известным способом с отходами полимерного связующего (полиэтилен, полипропилен, сэвилен и пр.) с размерами частиц 0,2 1,5 мм, причем содержание полимера в смеси поддерживают в пределах 10 25 мас. Полученной смесью заполняют форму и спекают любым известным способом при температуре 120 180^oC. В результате получают блочный фильтрующий материал.

Оптимальное соотношение полимерного связующего подбирается исходя из экспериментальных данных. Нами экспериментально установлено, что при содержании в смеси менее 10 мас. полимера не получается качественного сцепления всех частиц неорганического материала. При содержании более 25 мас. образуется сплошной полимерный слой, фильтрация через который сильно затруднена.

Оптимальные размеры частиц неорганического материала и полимера подобраны исходя из экспериментальных данных.

При меньших размерах частиц неорганического материала резко возрастает сопротивление слоя, а при больших снижается эффективность очистки.

Дисперсность полимерных частиц подобрана, исходя из изображений соответствия дисперсности частиц неорганического материала.

При температуре спекания выше 180^oC наблюдается сильное разложение полимерного связующего (полиэтилена) и образование 2-х слоев неорганического материала, слабо пропитанного сверху и плотного, с большим сопротивлением снизу. При температурах менее 120^oC процесс спекания идет очень медленно и спекание некачественное (блоки распадаются).

Эффективность способа иллюстрируется нижеследующими примерами.

Пример 1.

Неорганический материал (песок) с крупностью частиц 0,5 1,2 мм смешали с отходами полимерного связующего (полиэтилен) с размерами частиц 0,3 1,0 мм. Содержание полимера в смеси составило 20 мас. Полученную смесь засыпали в форму диаметром 100 мм, высотой 20 мм. Термообработку вели при температуре 150^oC. В результате получили фильтрующий блок, который испытали для очистки воды от взвешенных веществ и нефтепродуктов.

Пример 2.

В условиях примера 1 в качестве полимера взят полипропилен с размером частиц 0,2 1,5 мм, неорганический материал песок с размером частиц 0,5 - 2,5 мм. Содержание полимера в смеси 14% Температура спекания 160^oC.

Пример 3.

В условиях примера 1 в качестве полимера взят сэвилен с размером частиц 0,3 1,2 мм, неорганический материал цеолит с размером частиц 0,5 2,0 мм. Содержание полимера в смеси 17% Температура спекания 180^oC.

Пример 4.

В условиях примера 1 в качестве полимера взят сэвилен с размером частиц 0,3 1,2 мм, неорганический материал модифицированный клиноптилолит с размером частиц 0,5 2,0 мм. Содержание полимера в смеси 25% Температура спекания 160^oC.

Пример 5.

В условиях примера 1. Содержание полимера в смеси 10 мас. Температура спекания 150^oC.

Пример 6.

В условиях примера 1 в качестве неорганического материала взяты отходы алюмосиликатного катализатора с размером частиц 0,3-1,0 мм. Содержание полимера в смеси 25% Температура спекания 160^oC.

Пример 7.

В условиях примера 1 в качестве неорганического материала взят модифицированный клиноптилолит с размером частиц 0,3 2,5 мм, в качестве полимера сэвилен с размером частиц 0,2 1,5 мм. Температура спекания 120^oC.

Пример 8.

В условиях примера 1. Содержание полимера в смеси 8 мас. Температура спекания 150^oC.

Пример 9.

В условиях примера 1, размер частиц песка 0,3 2,5 мм; полиэтилена 0,2 - 1,5 мм. Содержание полимера в смеси 33 мас. Температура спекания 140^oC.

Пример 10.

В условиях примера 1. Содержание полимера в смеси 25 мас. Температура спекания 110^oС.

Пример 11.

В условиях примера 1. Температура спекания 190^oC.

Как следует из приведенных данных оптимальным содержанием полимера в смеси является 10 25 мас. (примеры 1 7). При меньшем содержании (пример 8) блоки рассыпаются, а при большем (пример 9) фильтрация через блок затруднена (см. таблицу).

Оптимальными температурами спекания является интервал 120 180^oC.

Предлагаемый способ позволяет получить фильтрующий материал в виде блоков, обладающих высокими фильтрующими характеристиками при очистке воды от нефтепродуктов, взвешенных веществ и ионных примесей (примеры 1 7).

Кроме того, способ позволяет получить фильтрующие блоки по достаточно простой технологии с использованием доступных материалов отходов силикатных и алюмосиликатных материалов и различных полимеров.

Формула изобретения

1. Способ получения фильтрующего материала, включающий смешение неорганического материала, полимерного связующего, термообработку в формах, отличающийся тем, что в качестве неорганического материала используются дробленые силикатные и алюмосиликатные материалы, в качестве полимерного связующего отходы полимерных материалов в количестве 10 25 мас. и термообработку ведут при 120 180^oС с получением материала в виде блока.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что силикатные и алюмосиликатные материалы используются с крупностью частиц 0,3 2,5 мм.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве полимерного материала используются полиэтилен, полипропилен, сэвилен с крупностью частиц 0,2 1,5 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2