Загрузка фильтра для очистки питьевой воды

 

Изобретение относится к области экологии, конкретно к очистке питьевой воды, и может быть использовано для получения высококачественной питьевой воды длительного хранения, пригодной для ее последующего бутилирования. Загрузка фильтров состоит из следующих слоев сорбционно-фильтрующих материалов, последовательно расположенных по ходу движения очищаемой воды: слой А - микрофильтрационное волокно с размером пор 1-100 мкм или смесь данного волокна с гранулированными или волокнистыми сульфо- или карбоксильными катионитами в Na⁺ или Na⁺/H⁺ формах, или смесь данного волокна с гранулированными или волокнистыми анионитами в OH- или полийодидной формах или карбоксильные или сульфокатиониты в Na⁺ или Na⁺/H-форме или смесь данных катионитов и гранулированных или волокнистых анионитов в OH или полийодидной формах; слой B - последовательно расположенные слои модифицированного цеолита моноклинной структуры карбоксильных катионообменников типа ВИОН-КН-1 (1М) или КБ-ЧП-2 и активных углей, часть из которого находится в бактерицидной (серебряной) форме; слой C - микрофильтрационное волокно с размером пор 0,5-10 мкм. 8 з. п. ф-лы, 2 ил. 2 табл.

Изобретение относится к области экологии, конкретно к очистке и кондиционированию питьевой воды, и может быть использовано для создания фильтрующих загрузок, способных комплексно очищать воду от токсичных примесей различного характера, взвесей тяжелых металлов, органических и хлорорганических примесей.

Известна сорбционная загрузка фильтра для очистки питьевой воды на основе активного угля, часть из которого находится в бактерицидной (серебряной) форме [1] Данная загрузка используется для улучшения органолептических показателей воды. Ее недостатком является то, что она практически не очищает воду от солей тяжелых металлов.

Наиболее близким к описываемой является загрузка фильтра для очистки питьевой воды, содержащая слой модифицированного природного цеолита моноклинной структуры в Na и/или K форме, катионообменного карбоксильного полимерного материала в Na форме и активного угля [2] Данная загрузка способна комплексно очищать воду от органических примесей, солей тяжелых металлов, в том числе от радионуклидов. Ее недостатком является то, что ресурс данной загрузки, сбалансирован только для очистки относительно чистых вод. При наличии в воде одной или нескольких эндемичных примесей (например железа) ресурс достаточно быстро будет исчерпываться по данному компоненту, в то время как слои активного угля исчерпают за это время только на 10-20% Его реальный ресурс для обычной водопроводной воды составляет 3-5 тыс. литров.

Задачей настоящего изобретения является увеличение ресурса эксплуатации загрузки фильтра для очистки питьевой воды, а также повышение степени очистки воды от различных примесей.

Эта задача достигается описываемой загрузкой фильтра для очистки питьевой воды, содержащей по ходу очищаемой воды слой сорбционно-фильтрующего материала в форме волокон и/или гранул (слой A), затем слой модифицированного природного цеолита моноклинной структуры в Na и/или K форме, катионообменого карбоксильного полимерного материала в Na форме и активного угля часть из которого находится в серебряной форме (слой B), а затем слой микрофильтрационного волокнистого материала со средним эффективным диаметром пор 0,5-10 мкм (слой C).

В качестве сорбционно-фильтрующего материала (слой A) в данной загрузке могут быть использованы следующие вещества: микрофильтрационное волокно со средним эффективным диаметром пор 1,0-100 мкм (A 1); гранулированный сульфокатионит типа КУ-2-8-чс в Na форме (A2); карбаксильный ионообменник ВИОН-КН-1 или ВИОН-КН-1М в Na форме (A3) анионообменные волокнистые материалы ВИОН-АС-1 или ВИОН-АС-3 с пиридиениевыми функциональными группами (A4); гранулированный сильноосновный анионообменник типа АВ-17-чс в полийодидной форме (A5); смесь катионообменного волокна типа ВИОН-КН-1/КН-1М и анионообменного волокна АС-1 или АС-3(А6); смесь катионообменного материала ВИОН-КН-1 или ВИОН-КН-1М гранул анионита типа АВ-17 чс или анионообменного волокна АС-1 (АС-3) в полийодидной форме (А7);
Объемные соотношения между слоями A, B и C составляют 0,2-0,3 1 0,2-0,3.

Отличительным признаком данной загрузки фильтра для очистки питьевой воды является то, что она дополнительно содержит слой сорбционно-фильтрующего материала в форме волокон и/или гранул, а также слой микрофильтрационного волокнистого материала со средним эффективным диаметром пор 0,5-10 мкм, размещенными по ходу движения воды после слоя B.

Другими отличием способа является то, что в качестве сорбционно-фильтрующего материала используют микрофильтрационное волокно со средним эффективным диаметром пор 1,0-100 мкм, гранулированный сульфокатионит типа КУ-2-8 чс в Na форме, карбоксильный волокнистый ионообменник ВИОН-КН-1 или ВИОН-КН-1М в Na-форме, анионообменный волокнистый материал АС-1 или АС-3, гранулированный сильноосновной анионообменник типа АВ-17-чс в полийодидной форме, смесь катионообменного волокнистого материала ВИОН-КН-1 или ВИОН-КН-1М и гранул анионита типа АВ-17-чс или анионообменного волокна АС-1/АС-3 в полийодидной форме, или смесь катионообменного волокна ВИОН-КН-1/ВИОН-КН-1М и анионообменного волокна АС-1/АС-3. Еще одно отличие способа заключается в том, что объемное соотношение между этими тремя слоями фильтрующих материалов расположенными соответственно до и после слоя, составляет 0,2-0,3 1 0,2-0,3.

Эффективность заявляемой фильтрующей загрузки иллюстрируется нижеследующими примерами:
Пример 1. Проводят ресурсные испытания фильтрующих загрузок по очистке питьевой воды Московского региона путем пропускания через них со скоростью 10-20 К. О. /час (объемов воды, равных объему сорбентов) воды со следующими основными показателями:
Cуммарное солесодержание 350-400 мг/л;
Cуммарная жесткость (Ca+Mg) 4,5-7,0 мг-экв/л;
Мутность, мг/л 1,2-1,6;
Цветность, град 9-16;
Кадмий, мкг/л 0,45-0,96;
Никель, мкг/л 2,0-3,6;
Хром, мкг/л 3,4-6,2;
Хлороформ, мкг/л 29,4-38,6;
Бактерицидные показатели:
Коли-индекс 3-10
Бактерии группы кишечной палочки 100-180
Общее микробное число 4-80
В качестве фильтрующих загрузок используют следующие композиции (слои указаны по ходу движения воды, фильтрации снизу вверх).

1. Композиция состоящая из слоев:
слоя A-микрофильтрационного полипропиленового волокна со средним эффективным диаметром пор 1,0 мкм поз. (1.1), 100 мкм (поз.1.2.), затем слоев модифицированного цеолита "Селекс-КМЧ", катионообменного волокна ВИОН-КН-1; активного угля БАУ и БАУ-УАИ (импрегнированного серебром) (слоя В), затем микрофильтрационного волокна со средним эффективным диаметром пор 0,5 мкм (поз.1,1) и 10 мкм (поз.1.2) (слоя С)
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве слоя А используют гранулированный сульфокатионит КУ-2-8 чс в Na -форме (поз.2.1); гранулированный анионит АВ-17-чс в полийодидной форме (поз.2.2); карбоксильный волокнистый материал ВИОН-КН-1М (поз.2.3); смесь карбоксильного волокнистого ВИОН-КН-1 и анионообменного волокна АС-1 в объемном соотношении 1:1 (поз.2.4); смесь волокна ВИОН-КН-1 и гранул анионита АВ-17-чс в OH -форме (поз.2.5).

Испытания проводят при равных суммарных объемах загрузок (1л) путем постоянного пропускания через них воды. Анализы на ряд показателей проводят через каждые 1000 л пропущенной воды. Всего пропускают 10000 л воды.

Результат по химическим показателям очищенной воды приведены в табл.1 и на фиг.1-2, а по микробиологическим показателям в табл.2.

Как видно из приведенных примеров, заявленные загрузки позволяют эффективно очищать воду от различных токсических примесей, в том числе от бактериальных загрязнений, которые в очищенной воде практически отсутствуют.

Как видно на фиг. 1 и 2, загрузка селективно убирает из воды примеси таких токсичных металлов как кадмий или марганец, почти не изменяя при этом содержание металлов группы щелочно-земельных элементов.

Таким образом, предлагаемые загрузки фильтров обеспечивают получение высококачественной питьевой воды, что определяет их значительный экологический эффект.

Формула изобретения

1. Загрузка фильтра для очистки питьевой воды, содержащая слой модифицированного цеолита типа "Селекс" в Nа-форме, катионообменного карбоксильного полимерного материала в Nа-форме и активированного угля, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит слой сорбирующе-фильтрующего или микрофильтрующего материала в форме волокон и/или гранул, размещенного перед слоем модифицированного цеолита по ходу очищаемой воды, а также слой микрофильтрационного волокнистого материала со средним эффективным диаметром пор 0,5 10 мкм, размещенного после слоя активированного угля.

2. Загрузка фильтра по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве сорбирующе-фильтрующего материала она содержит микрофильтрационное волокно с размером пор 1,0 100 мкм.

3. Загрузка фильтра по п. 2, отличающаяся тем, что в качестве сорбирующе-фильтрующего материала она дополнительно содержит слой гранулированного сульфокатионита в Nа-форме при объемном соотношении катионита и материала (1 0,5) (1 05).

4. Загрузка фильтра по п. 2, отличающаяся тем, что в качестве сорбирующе-фильтрующего материала она дополнительно содержит слой волокнистого катионообменника типа ВИОН-КН-1 или ВИОН-КН-1М в Nа-форме при его соотношении к микрофильтрационному волокну (1 0,5) (1 0,5).

5. Загрузка фильтра по п.2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит анионообменные материалы АВ-17-8 или ВИОН-АС-1 (АС-3) в полийодидной форме при их объемном соотношении к микрофильтрационному волокну (1 0,5) (1 0,5).

6. Загрузка фильтра по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве сорбирующе-фильтрующего материала она содержит слой волокнистого катионообменника типа ВИОН-КН-1 или ВИОН-КН-1М.

7. Загрузка фильтра по п. 6, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит анионообменные материалы АВ-17-8, или ВИОН-АС-1, или АС-3 в полийодидной форме при их объемном соотношении к катионообменникам (1 0,5) (105).

8. Загрузка фильтра по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве сорбирующе-фильтрующего материала она содержит гранулированные сульфо- или карбоксильные катиониты типа КУ-2-8-чс или КБ-ЧП-2 в натриевой или смешанной натриево-водородной формах.

9. Загрузка фильтра по п. 8, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит анионообменные материалы АВ-17-8 или ВИОН АС-1 или АС-3 в гидроксильной или полийодидной формах при их объемном соотношении к катионитам (1 0,5) (1 0,5).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4