Способ очистки питьевой воды

 

Изобретение относится к области водоподготовки, а именно, к способу очистки питьевой воды от токсичных веществ, не удаляемых традиционными методами водоподготовки: сероводорода, нитратов, ароматических и хлорсодержащих веществ, а также микроорганизмов, чувствительных к ионному серебру. Он заключается в том, что очищаемую воду сначала пропускают через сорбционный фильтр со слоем анионообменной смолы в бикарбонатной форме, модифицированной ионами меди, находящимися в координационной связи с аминогруппами анионообменной смолы, а затем через фильтр со слоем активного угля, модифицированного серебром, при этом объемное соотношение сорбентов находится в пределах 10: 1-20: 1, а время контакта очищаемой воды с сорбентами находится в пределах 0,5-1 час. Способ может быть реализован в бытовых устройствах очистки воды в экологически неблагоприятных регионах. 1 табл.

Изобретение относится к области водоподготовки, а более конкретно к методам очистки питьевой воды от вредных примесей, не удаляемых традиционными методам очистки воды на станциях водообеспечения.

Известен способ очистки питьевой воды от вредных примесей путем фильтрования воды через слой гранулированного активного угля, который эффективно удаляет из воды ароматические и хлорорганические соединения, пестициды [1] Недостатком способа является низкая эффективность очистки воды от нитратов и сероводорода, а также возможность ее бактериального обсеменения за счет развития микрофлоры на поверхности активного угля.

Наиболее близким к заявляемому является способ очистки и обеззараживания питьевой воды на посеребренных активных углях, заключающийся в фильтровании очищаемой воды через слой гранулированного активного угля, в поровом пространстве которого нанесена чернь металлического серебра, что позволяет одновременно проводить очистку воды от органических вредных примесей и обеззараживать ее олигодинамическими дозами ионного серебра, вымываемых из посеребренного активного угля [2] Однако данный способ также мало эффективен для очистки воды от нитратов и сероводорода из-за низкой сорбционной емкости активных углей к этим соединениям.

Задачей, решаемой изобретением, является обеспечение очистки питьевой воды от примесей нитратов и сероводородов, а также от вредных органических соединений и микроорганизмов, чувствительных к ионному серебру.

Поставленная задача решается с помощью способа, по которому очищаемую воду предварительно пропускают через сорбционный фильтр со слоем анионообменной смолы в бикарбонатной форме, модифицированной ионами меди, находящимися в координационной связи с аминогруппами анионообменной смолы, а затем через слой активного угля модифицированного серебром, при этом объемное соотношение сорбентов в фильтрах находится в пределах 1:1-2:1, а время контакта очищаемой воды с сорбентами находится в пределах 0,5-1 час.

Заявленное техническое решение отличается от прототипа новой операцией и порядком ее проведения предварительным фильтрованием очищаемой воды через слой модифицированной анионообменной смолы в бикарбонатной форме, использованием для ее модификации ионов меди, находящимися в координационной связи с аминогруппами смолы, соотношением компонентов шихты, а также режимом проведения процесса при времени контакта 0,5-1 час.

Существо способа заключается в необратимом удалении из воды сероводорода по реакции с ионами меди, содержащимися в гелевом пространстве анионообменной смолы, с образованием практически нерастворимого в природных водах сульфида, и очистки воды от нитратов по ионообменной реакции с бикарбонат ионами, сорбированными на анионообменной смоле. Прочность аминокомплекса меди обеспечивает практически полное отсутствие вымывания ионов меди в очищаемую воду, что исключает необходимость их удаления. Последующее фильтрование очищаемой воды через слой посеребренного активного угля удаляет из воды ароматические и хлорорганические соединения, а также обеззараживает воды от микрофлоры, чувствительной к ионному серебру.

Существенным отличием способа является многофункциональное использование анионообменной смолы: как для ионообменной сорбции нитратов из воды, так и хемосорбции сероводорода на ионах меди, сорбированные анионообменной смолой за счет комплексообразования с ее аминогруппами; предварительное проведение операции удаления из воды нитратов и сероводорода, соотношение сорбентов и режим проведения процесса очистки.

Пример: водопроводную воду, содержащую до 50 мг/л нитратов и 10 мг/л сероводорода, пропускали через фильтр, содержащий последовательно расположенные слои модифицированной ионами меди анионообменной смолы в бикарбонатной форме и посеребренного активного угля, взятых в соотношении 1:1. Первый по ходу очищаемой воды слой состоял из 200 мл модифицированного ионами меди анионообменной смолы в бикарбонатной форме, а второй из 200 мл посеребренного активного угля, содержание серебра в котором составляло примерно 0,05% вес. Модифицированную анионообменную смолу готовили из смолы, разрешенной к применению в системах питьевого водообеспечения, например, ЭДЭ-10П млм АВ-17-10ПЧ, отмытых и переведенных в хлоридную форму, которые затем обрабатывали 1Н раствором соли меди, промывали водой и переводили в бикарбонатную форму. После отмывки правильно приготовленная анионообменная смола не должна изменять щелочность очищаемой воды и содержание солей жесткости в ней. Время контакта очищаемой воды с сорбентом варьировали от 0,25 до 1,5 часов. Полученные данные приведены в табл. 1.

Изменение соотношения сорбентов в большую или меньшую сторону от заявляемых пределов приводит к сокращению ресурса системы очистки. Так уменьшение содержания модифицированной анионообменной смолы до 1:2 приводит к двухкратному снижению ресурса по нитратам, а увеличение его содержания до 3:1 снижает надежность устройства из-за преждевременного вымывания из сорбента серебра и возможного проскока в очищаемую воду органических примесей из-за кинетических ограничений.

Ресурсные характеристики устройства зависят от загрязненности воды вредными веществами. Стехиометрические расчеты показывают, что при массе очистного устройства 5-7 кг и загрязненности воды сероводородом до 10 мг/л и нитратами до 50 мг/л, его ресурс составит примерно 1,5 м³, что при ежедневном потреблении питьевой воды семьей из 3-5 человек в количестве 12-15 литров позволяет использовать устройство без смены наполнителей в течение 3-4,5 месяцев. Использование предлагаемого способа очистки воды от сероводорода и нитратов в бытовых устройствах очистки воды позволяет улучшить органолептические показатели воды и снизить опасность отравления организма канцерогенными веществами.

Формула изобретения

1 Способ очистки питьевой воды путем пропускания ее через фильтр с сорбентом из модифицированного серебром активного угля, отличающийся тем, что воду предварительно пропускают через фильтр со слоем анионообменной смолы в бикарбонатной форме, модифицированной ионами меди, находящимися в координационной связи с аминогруппами анионообменной смолы, при этом объемное соотношение сорбентов находится в пределах 1 1 2 1, а время контакта очищаемой воды с сорбентом составляет 0,5 1 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1