Сорбционно-фильтрующий материал для очистки промышленных сточных вод


 


Владельцы патента RU 2411059:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (RU)

Изобретение относится к области водоочистки. Сорбционно-фильтрующий материал для очистки сточных вод состоит из слоев терморасширенного графита и полиакрилонитрильного волокна. Материал обладает высокой эффективностью очистки воды от нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов. 3 табл.

 

Изобретение относится к области очистки промышленных сточных вод. Может использоваться в нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности, на машиностроительных и автомобилестроительных предприятиях, на гальванических производствах, при очистке стоков на автомобильных мойках и станциях технического обслуживания. Может использоваться в качестве загрузки патронного промышленного фильтра.

Известен сорбционно-фильтрующий материал патронного фильтра для очистки воды, выполненный в виде сформированных на пористом каркасе слоев волокнистого полимерного материала с различной плотностью упаковки взаимосвязанных микроволокон в слоях и содержащий сорбирующие частицы в одном из волокнистых слоев, в котором первый по ходу потока очищаемой воды слой имеет плотность упаковки волокон, обеспечивающую задержку частиц с размером 10-20 мкм, второй слой содержит сорбирующие частицы и дополнительно химические реагенты, способные обеспечить перевод соединений двухвалентного железа в соединения трехвалентного железа, их гидролиз и коагуляцию гидролизированных форм, третий слой имеет плотность упаковки волокон, обеспечивающую задержку частиц с размером 5-20 мкм, четвертый слой имеет плотность упаковки волокон, обеспечивающую задержку частиц с размером 1-2 мкм, и пятый слой выполнен в виде волокнистой нетканой подложки, размещенной на пористом каркасе (Патент РФ №2326715, МПК B01D 39/16, опубл. 20.06.2008, Бюл. №17).

Недостатком данного материала является недостаточная эффективность очистки воды от нефтепродуктов при обеспечении высокой эффективности очистки от железа.

Известен сорбционно-фильтрующий материал, в состав которого входят компоненты в следующих соотношениях, мас.%: базальтовое волокно 10-20, сферозола 45-50, полипропиленовое волокно - остальное. Фильтрование ведут через чередующиеся слои полипропиленового нетканого волокна, базальтового волокна и сферозолы, при этом внешние слои выполнены из пропиленового волокна (Заявка RU 2005110480, МПК C02F 1/40, опубл. 20.10.2006, Бюл. №29).

Основным недостатком этого сорбционно-фильтрующего материала является его высокая стоимость.

Известен сорбционно-фильтрующий материал (прототип) - пористый фильтрующий элемент, полученный сжатием исходных компонентов в условиях нагрева, например прессованием, литьем под давлением, методом непрерывной экструзии, методом каландирования, которые могут быть использованы в фильтрах для очистки воды. Фильтрующий материал приготовлен из смеси компонентов (вес.%): активированные углеродные частицы 50-95% (при этом не более 90% активированных углеродных частиц составляют гранулированные частицы, остальные углеродные частицы порошкообразные), ионообменные полиакрилонитрильные волокна 3-30% (средняя длина ионообменных полиакрилонитрильных волокон больше среднего диаметра гранулированных активированных углеродных частиц), полимерное связующее 10-15% (Патент RU 2282494, МПК B01J 20/20, опубл. 27.08.2006, Бюл. №24).

Недостатком данного материала является многокомпонентность, наличие дорогостоящих компонентов, низкая эффективность очистки воды от нефтепродуктов, невысокая прочность материала. Вместе с тем материал обеспечивает высокую очистку от общего железа.

Задачей предлагаемого нами изобретения является разработка сорбционно-фильтрующего материала, обладающего высокой эффективностью очистки воды от нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов. Сокращение количества технологических операций изготовления материала при сохранении высокой очистки от нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов. Использование отходов производства, которые приведут к снижению стоимости данного материала.

Для решения поставленной задачи сорбционно-фильтрующий материал для очистки промышленных сточных вод, включающий полиакрилонитрильные волокна и углеродные частицы, содержит в качестве полиакрилонитрильных волокон отходы производства полиакрилонитрильных волокон и в качестве углеродных частиц отходы производства терморасширенного графита, расположенные слоями в порядке чередования с внешними слоями из отходов полиакрилонитрильного волокна при следующем соотношении компонентов (мас.%):

полиакрилонитрильное волокно - 65-75%;

терморасширенный графит - 25-35%.

В таблице 1 представлены данные по эффективности очистки сточных вод от нефтепродуктов в зависимости от количества слоев сорбционно-фильтрующего материала.

В таблице 2 представлены данные по эффективности очистки сточных вод от нефтепродуктов для 11-слойного фильтра от соотношения полиакрилонитрильных волокон и терморасширенного графита.

В таблице 3 представлены сравнительные данные по эффективности очистки предлагаемого сорбционно-фильтрующего материала и прототипа.

Предлагается использовать сорбционно-фильтрующий материал с нечетным количеством слоев. Оптимальным является фильтр из 11 слоев с соотношением полиакрилонитрильных волокон (ПАН-волокно): терморасширенный графит (ТРГ) 70-30%, поскольку в этом случае достигается максимальная эффективность очистки сточных вод. При дальнейшем увеличении количества слоев эффективность очистки практически не изменяется, поэтому нет необходимости увеличивать их количество, тем самым, усложняя техническую задачу. Экономические и технические затраты на фильтр из 11 слоев будут ниже, чем на фильтры из 13 или 15 слоев.

Для изготовления сорбционно-фильтрующего материала его укладывают таким образом, чтобы слой ПАН-волокна создавал жесткий в объеме фильтра механический каркас и обеспечивал хорошую фиксацию слоя ТРГ (чтобы пухообразный ТРГ не уносило потоками очищаемой воды). Из полиакрилонитрильного волокна укладывают верхний и нижний слой для механической фиксации сорбционно-фильтрующего материала. Масса ПАН-волокна должна составлять не менее 65% от общей массы сорбционно-фильтрующего материала, а количество ТРГ должно быть не менее 25%, т.к. слой ПАН-волокна должен быть равномерно покрыт слоем ТРГ. Слои из ПАН-волокна используются одинаковой толщины, которые чередуются слоями ТРГ, равными между собой.

Для изготовления сорбционно-фильтрующего материала используют отходы производства ТРГ, ТРГ получают электрохимическим способом. Он характеризуется насыпной плотностью от 1 до 2 г/л, отходы имеют насыпную плотность более 13 г/л, но данный показатель не снижает сорбционной способности ТРГ. Отходы ПАН-волокон представляет собой обрезки производственных ПАН-волокон с длинной волокна от 5 до 30 см. Использование отходов производства снижает себестоимость сорбционно-фильтрующего материала в 2 раза по сравнению с прототипом.

При исследовании сорбционно-фильтрующего материала на эффективность очистки воды использовали смесь нефтепродукта и дистиллированной воды. В качестве нефтепродукта использовали машинное масло (ρ=0,57 г/см3) объемом 428 мл в 1 литре дистиллированной воды. При этом начальная концентрация машинного масла в смеси составила 244 г/л.

Эффективность очистки промышленных сточных вод от нефтепродуктов и тяжелых металлов повышается, что подтверждается данными из таблицы 3.

Таблица 1
Кол-во слоев Соотношение ТРГ-ПАН волокно(мас.%) Первоначальная концентрация исследуемой смеси (г/л) Конечная концентрация исследуемой смеси (г/л) Эффективность очистки от нефтепродуктов (%)
3 30-70 244 4,1 98,3
5 30-70 244 2,6 98,9
7 30-70 244 1,9 99,2
9 30-70 244 0,9 99,6
11 30-70 244 0,2 99,9
13 30-70 244 1,2 99,5
15 30-70 244 1,7 99,3
Таблица 2
Соотношение (мас.%) Первоначальная концентрация исследуемой смеси (г/л) Конечная концентрация исследуемой смеси (г/л) Эффективность очистки от нефтепродуктов (%)
ТРГ ПАН-волокно
35 65 244 2,4 99,0
30 70 244 0,2 99,9
25 75 244 2,6 98,9
20 80 244 4,8 98,0
Таблица 3
Сорбционно-фильтрующий материал Эффективность очистки от нефтепродуктов (%) Эффективность очистки от ионов железа (%) Себестоимость 1 кг сорбционно-фильтрующего материала, руб.
Предлагаемый 99,9 62-64 45
Прототип 65-68 58-63 100

Сорбционно-фильтрующий материал для очистки промышленных сточных вод, включающий полиакрилонитрильные волокна и углеродные частицы, отличающийся тем, что содержит в качестве полиакрилонитрильных волокон отходы производства полиакрилонитрильных волокон и в качестве углеродных частиц - отходы производства терморасширенного графита, расположенные слоями в порядке чередования с внешними слоями из отходов полиакрилонитрильного волокна при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полиакрилонитрильное волокно 65-75
термически расширенный графит 25-35


 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии получения высокочистых силанов, а именно к способам глубокой очистки моносилана, пригодного для формирования тонких полупроводниковых и диэлектрических слоев, а также поли- и монокристаллического кремния высокой чистоты различного назначения.

Изобретение относится к области хроматографии белков. .

Изобретение относится к очистке минерализованных водных растворов производства капролактама от органических веществ и может быть использовано при реализации технологических процессов с локальной очисткой жидких отходов, обеспечивающих повторное использование органических веществ и водных растворов.

Изобретение относится к области хроматографии. .
Изобретение относится к области химии высокомолекулярных соединений и может найти применение в области биоанализа, биосепарации и биоконверсии. .

Изобретение относится к фильтрующим средам с высокими адсорбирующими и фильтрующими свойствами и может быть использовано для очистки воздуха, газа, воды, водных растворов и других жидкостей от микробиологических загрязнений, включая бактерии и вирусы.

Изобретение относится к материалам для хранения аммиака. .

Изобретение относится к нетканым фильтрующим материалам. .

Изобретение относится к области получения молекулярных сит. .

Изобретение относится к иммунологии, в частности к сорбенту для удаления иммуноглобулинов класса G из биологических жидкостей и растворов, содержащих иммуноглобулины, в том числе из плазмы и крови человека.

Изобретение относится к производству фильтрующих антибактериальных материалов и может быть использовано для комплексной очистки воды, водных растворов и других жидких сред.
Изобретение относится к производству фильтрующих материалов на основе синтетических полимерных волокон и может быть использовано для комплексной очистки сточных вод от механических примесей, ионов тяжелых металлов, а также для минерализации загрязнений органического происхождения.

Изобретение относится к фильтру воздухозаборника турбины для удаления частиц из воздушного потока на входе в газовую турбину, который содержит составной наполнитель, выполненный из мембранного фильтрующего слоя, имеющего пористую полимерную мембрану, и по меньшей мере одного слоя объемного фильтрующего материала.

Изобретение относится к области получения полимерных волокнистых фильтрующих материалов. .
Изобретение относится к сорбционно-фильтрующим материалам. .
Изобретение относится к области тонкой очистки воздуха от аэрозолей и газов, в частности от монооксида углерода, с помощью нетканых фильтрующих материалов. .

Изобретение относится к фильтрующим материалам для очистки газообразной среды, в котором наноразмерные первые волокна из оксида алюминия и вторые волокна расположены в виде матрицы с образованием асимметричных пор, причем каждое из указанных вторых волокон имеет диаметр в интервале от примерно 0,6 мкм до примерно 3,5 мкм, при этом асимметричные поры имеют средний размер более примерно 10 мкм и менее примерно 38 мкм, материал способен задерживать частицы, размер которых на порядок величины меньше указанного среднего размера пор.
Изобретение относится к получению фильтрующих материалов для респираторов. .
Наверх