Гранулированный фильтрующий материал

Изобретение предназначено для очистки жидкостей и газов и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, химической и других отраслях промышленности. Измельченные частицы диатомита смешивают со связующими добавками и отправляют на послойную грануляцию в тарельчатом грануляторе или грануляторе псевдоожиженного слоя до получения изотропных гранул сферической формы. Полученные гранулы подсушивают и затем обжигают. Готовые гранулы из диатомита имеют пористую структуру, сформированную из слоев сферической формы, шероховатая поверхность которых обладает абразивными свойствами. Размер гранул находится в интервале от 0,3 до 6,0 мм. Размер выступов шероховатостей на поверхности гранул находится в интервале от 1,0 до 150,0 мкм. Прочность гранулы при одноосном сжатии составляет не менее 5,0/dг МПа, где dг - диаметр гранулы, мм. Прочность гранул повышается путем их остекловывания в процессе обжига. Для этого в состав гранул добавляют от 0,1 до 10,0% стеклообразующих оксидов щелочных и/или щелочно-земельных металлов. Технический результат: повышение качества готового продукта. 4 з.п. ф-лы, 1 пр.

 

Предложенное решение относится к области очистки жидкостей и газов и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, химической и других отраслях промышленности для повышения качества фильтрации.

Известен фильтрующий материал из диатомита (патент на изобретение РФ №2237510, МПК B01D 39/06, 2004 г.), реализуемый в виде порошка с размером частиц от 0,1 до 0,001 мм. Недостатком данного фильтрующего материала являются малый размер частиц (что затрудняет его регенерацию из-за уноса частиц) и неправильная (несферическая) форма частиц, что снижает сыпучесть, порционирование и плотность упаковки фильтрующего материала.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является гранулированный фильтрующий материал, содержащий кембрийскую глину и молотый бой автоклавного пенобетона (патент на изобретение РФ №2553896, МПК B01D 39/06, 2015 г.). Недостатком известного фильтрующего материала является его невысокие эксплуатационные свойства, которые проявляются в недостаточной эффективности очистки из-за малого (не более 50%) содержания пористого материала (пенобетона) в гранулах, т.е. низкое качество готового продукта.

Технический результат предложенного решения заключается в повышении качества готового продукта.

Указанный технический результат достигается тем, что в гранулированном фильтрующем материале гранулы имеют пористую структуру и сформированы из слоев сферической формы, а шероховатая поверхность слоев обладает абразивными свойствами. Пористая структура гранулы обеспечивает участие всего ее объема в процессе очистки (фильтрации) жидкости или газа, т.е. повышает эксплуатационные качества гранулированного фильтрующего материала. Сферическая форма гранулы (и ее слоев) улучшает сыпучесть и порционирование материала, облегчает его поверхностную обработку, обеспечивает более высокую плотность упаковки и стабильность гранулометрического состава продукта по высоте при засыпке в больших объемах. Шероховатая поверхность гранулы (и ее слоев) предотвращает слипание гранул и перекрытие (экранирование) входных отверстий пор у гранул, с которыми они соприкасаются. Абразивные свойства поверхности гранулы (и ее слоев) обеспечивают отшелушивание и удаление верхних отработанных слоев гранул при их трении в процессе противоточной регенерационной промывки.

Гранулы могут быть выполнены из измельченных до размера менее 1 мм частиц диатомитовой породы (диатомит, кизельгур, трепел, опока, инфузорная земля и др.), которая имеет естественную пористость, обеспечивающую высокое качество гранулированного фильтрующего материала.

Размер гранул должен находиться в интервале от 0,3 до 6,0 мм, т.к. при меньшем размере гранул происходит их массовый унос в процессе противоточной регенерационной промывки, а при большем - резкое возрастание сопротивления фильтрации.

Размер выступов шероховатостей на поверхности гранул должен находиться в интервале от 1,0 до 150,0 мкм, т.к. при меньшем размере выступов шероховатостей гранулы слипаются и перекрывают (экранируют) входные отверстия пор у гранул, с которыми они соприкасаются, а при большем - возникает «проскок» твердых частиц осадка между частицами, что в обоих случаях снижает качество фильтрации.

Экспериментальным путем было установлено, что гранула благополучно отрабатывает гарантийный срок эксплуатации в том случае, если ее прочность при одноосном сжатии составляет не менее 5,0/dг МПа (где dг - диаметр гранулы, мм). Для гранулы диаметром 0,3 мм минимально необходимая прочность составляет 16,7 МПа, для 1 мм - 5 МПА, для 5 мм - 1 МПа и для 6 мм - 0,83 МПа. В случае несоблюдения указанного соотношения гранулированный фильтрующий материал теряет свою эффективность вследствие разрушения гранул до истечения гарантийного срока эксплуатации.

В состав гранул может входить от 0,1 до 10,0% (в зависимости от состава диатомита) стеклообразующих оксидов щелочных (натрия, калия, лития) и/или щелочно-земельных (кальция, магния, цинка, бария, свинца) металлов, что повышает прочность гранул на 25-35% за счет их остекловывания в процессе обжига. Если оксидов щелочных и/или щелочно-земельных металлов будет меньше 0,1%, то образовавшиеся отдельные вкрапления стекла не объединятся в цельный стеклянный каркас, и, соответственно, прочность гранулы не увеличится. Если оксидов щелочных и/или щелочно-земельных металлов будет больше 10%, то на прочность гранулы это уже не повлияет, но начнет снижаться пористость гранулы и, соответственно, ее фильтрационная эффективность.

Одним из показателей фильтрационной эффективности гранулированного фильтрующего материала является относительная площадь пор на поверхности гранулы, поперечный размер которых (пор) на поверхности гранул находится в оптимальном для улавливания осадка диапазоне. Для гранул, выполненных из диатомита, оптимальный поперечный размер пор на поверхности гранулы находится в интервале от 0,01 до 20 мкм. При этом площадь пор на поверхности гранулы, у которых поперечный размер пор на поверхности гранулы находится в указанном диапазоне, должна быть не менее 60% от общей площади пор на поверхности гранулы. Максимальная (100%) эффективность фильтрации достигается в случае, когда площадь пор на поверхности гранулы, у которых поперечный размер пор на поверхности гранулы находится в интервале от 0,01 до 20 мкм, составляет 72-80% от общей площади пор на поверхности гранулы. Если площадь пор на поверхности гранулы, у которых поперечный размер пор на поверхности гранулы находится в указанном диапазоне, снижается до 60%, то эффективность фильтрации снижается до 85-90%. Если же площадь пор на поверхности гранулы, у которых поперечный размер пор на поверхности гранулы находится в указанном диапазоне, снижается до 50-55%, то эффективность фильтрации падает до 45-55%.

Пример конкретного выполнения.

Диатомитовую породу (кизельгур, трепел, опоку, инфузорную землю и др.) измельчают до частиц размером менее 1 мм и классифицируют на 3 фракции (до 5 мкм, от 5 до 100 мкм и свыше 100 мкм), которые для регулирования свойств и характеристик гранулированного фильтрующего материала затем смешивают в различном соотношении фракций.

Измельченные частицы породы (одной фракции или смеси из 2-х или 3-х фракций), имеющие влажность 15-18%, смешивают со связующими добавками: например, с водой, повышая влажность измельченных частиц до 38-42%, или с веществами, содержащими углерод, например с водным 5% раствором карбоксиметилцеллюлозы (0,08% карбоксиметилцеллюлозы от веса гранул). В качестве связующей добавки, содержащей углерод, также может использоваться крахмал, модифицированный крахмал, метилцеллюлозу и другие вещества.

Смесь частиц диатомитовой породы со связующими добавками отправляют на послойную грануляцию в тарельчатом грануляторе или грануляторе псевдоожиженного слоя до получения изотропных гранул сферической формы, средний диаметр которых превышает средний эквивалентный диаметр измельченных частиц диатомитовой породы не менее чем в 8 раз. Полученные гранулы подсушивают и затем обжигают при температуре от 700 до 1200°С.

Послойная грануляция и превышение среднего диаметра гранул не менее чем в 8 раз среднего эквивалентного диаметра измельченных частиц диатомитовой породы обеспечивают изотропность гранул (т.е. повышают качество готового продукта) по пористости, проницаемости, плотности и прочности, повышает сферичность гранул.

Готовые гранулы из диатомита имеют пористую структуру, сформированную из слоев сферической формы, шероховатая поверхность которых обладает абразивными свойствами. Размер гранул находится в интервале от 0,3 до 6,0 мм, а размер выступов шероховатостей на поверхности гранул находится в интервале от 1,0 до 150,0 мкм. Прочность гранулы при одноосном сжатии составляет не менее 5,0/dг МПа (dг - диаметр гранулы, мм).

Прочность гранул повышается путем их остекловывания в процессе обжига. Для этого в состав гранул добавляют от 0,1 до 10,0% (в зависимости от состава диатомита) стеклообразующих оксидов щелочных(натрия, калия, лития) и/или щелочно-земельных (кальция, магния, цинка, бария, свинца) металлов. Например, для остекловывания гранул, изготовленных из диатомита Инзенского месторождения, достаточно добавить около 2% соды Na2CO3.

Загрязненный в процессе эксплуатации гранулированный фильтрующий материал восстанавливают противоточной регенерационной промывкой, в ходе которой при активном взаимодействии (трении) гранул своими шероховатыми поверхностями, обладающими абразивными свойствами, происходит отшелушивание и унос верхних отработанных слоев гранул, наиболее забитых в ходе эксплуатации.

1. Гранулированный фильтрующий материал, отличающийся тем, что гранулы имеют пористую структуру, сформированную из слоев сферической формы, шероховатая поверхность которых обладает абразивными свойствами, при этом размер выступов шероховатостей на поверхности гранул находится в интервале от 1,0 до 150,0 мкм.

2. Гранулированный фильтрующий материал по п. 1, отличающийся тем, что гранулы выполнены из диатомитовой породы.

3. Гранулированный фильтрующий материал по п. 1, отличающийся тем, что размер гранул находится в интервале от 0,3 до 6,0 мм.

4. Гранулированный фильтрующий материал по п. 1, отличающийся тем, что прочность гранулы при одноосном сжатии составляет не менее 5,0/dг МПа, где dг - диаметр гранулы, мм.

5. Гранулированный фильтрующий материал по п. 2, отличающийся тем, что в состав гранулы входит от 0,1 до 10,0% оксидов щелочных и/или щелочно-земельных металлов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сорбентам, которые могут быть использованы для сбора и удаления жидких и газообразных отходов производства, в частности для сбора и утилизации выделений продуктов жизнедеятельности человека и домашних животных.

Адсорбирующий нетканый материал способ его изготовления, в частности для адсорбции нефтехимических веществ из жидких фаз и/или для адсорбции пахучих веществ из газовых фаз, содержащий по меньшей мере один нетканый материал (2), причем по меньшей мере на одной поверхности нетканого материала (2) нанесен полимер, который содержит по меньшей мере одно адсорбирующее вещество в качестве наполнителя, и это адсорбирующее вещество имеет микропоры, и/или мезопоры, и/или макропоры, причем покрытая полимером поверхность нетканого материала (2) покрыта по меньшей мере одним покровным нетканым материалом (7), который соединен с нетканым материалом (2) и/или полимером.

Изобретение относится к шарикам, обладающим селективностью по отношению к удалению нитрозосодержащих соединений из материала. Шарики состоят из адсорбирующего полимера некислотного мономера и сшивающего реагента, содержащих полярные функциональные группы, одна из которых является гидрофильной, а вторая - гидрофобной.

Изобретение относится к сорбентам для газовой хроматографии. Предложенный сорбент состоит из твердого носителя и медного комплекса в качестве стационарной фазы.

Изобретение относится к изготовлению неиспаряемого геттера. Формируют слои материала из первого порошка титан-ванадий, имеющего среднеарифметический размер гранул не более 70 мкм, и второго порошка – из смеси первого порошка титан-ванадий и интеркалированного углерода.

Изобретение относится к области обработки вод, в частности к композиционным фильтрующим материалам, и предназначено для очистки технологических водных сред от содержащихся в них ионных примесей и взвесей продуктов коррозии с использованием сочетания процессов ионообменной и магнитной очистки.

Изобретение относится к области сорбционных материалов. Предложено применение регулярных мультимолекулярных структур - пленок Ленгмюра-Блоджетт на основе стеаратов трехвалентных металлов, содержащих лабильную ковалентную связь, в качестве сорбентов для металл-аффинной хроматографии водорастворимых органических и биоорганических соединений.

Изобретение относится к области сорбционных материалов. Предложено применение регулярных мультимолекулярных структур - пленок Ленгмюра-Блоджетт на основе стеаратов трехвалентных металлов, содержащих лабильную ковалентную связь, в качестве сорбентов для металл-аффинной хроматографии водорастворимых органических и биоорганических соединений.

Изобретение откосится к оборудованию для проведения адсорбционных процессов в системе газ (пар) - адсорбент. Адсорбер содержит цилиндрический корпус (1), ситчатые тарелки (2) со взвешенными слоями адсорбента и переточные устройства (3).
Настоящее изобретение относится к способу захвата представляющих интерес вирусоподобных частиц из смеси, включающей разрушенные клетки растений. Способ включает использование расширяющегося слоя адсорбента, содержащего материал смолы, уравновешивание материала смолы при рН 6,0-8,0 и внесение смеси на расширяющийся слой адсорбента для связывания вирусоподобных частиц.

Изобретение предназначено для фильтрования и может применяться в сфере очистки природных вод. Фильтрующий элемент изготавливается классическим способом, но заменяют каменный щебень, входящий в основной состав нового фильтрующего элемента, на гранулированные отходы пластмасс, в частности в качестве заполнителей применяется отсев с размером 0,3÷30 мм, наполнитель - кварцевая мука с размером фракций менее 0,15 мм, вяжущее - полиэфирная смола марки ПН-609.

В способе повышения огнезащиты в фильтрационных установках содержащий горючий аэрозоль воздушный поток подается в фильтр. Фильтр задерживает значительную часть аэрозоля из воздушного потока.

Изобретение относится к сорбционно-фильтрующим материалам и может быть использовано при очистке хозяйственно-питьевых и промышленных сточных вод предприятий различных отраслей промышленности.

Изобретение относится к фильтровальной технике. Модуль сорбционной очистки содержит вертикальный корпус, состоящий из цилиндрической обечайки (17), днища (5) и крышки (11), верхний (1) и нижний (12) перфорированные насадки, поддерживающий слой (14), коллектор (10), фильтрующую загрузку.

Изобретение относится к области сорбционной очистки и может быть использовано в технологии очистки природных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения и очистки сточных вод в фильтровальных сооружениях.

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов и может быть использовано для фильтрации пульпы на фильтр-прессах или вакуум-фильтрах. Предложен способ фильтрации цианистой пульпы, содержащей частицы флотоконцентрата упорной сульфидной золотосодержащей руды сверхтонкого измельчения.

Изобретение относится к области водоподготовки питьевой воды. Производят обжиг природного карбонатного сырья в высокоскоростном режиме со скоростью 25-30°C в минуту в течение 20-25 минут.
Изобретение относится к области очистки воды. В качестве средства для очистки воды используют объемный материал из стеклянных волокон диаметром от 100 до 400 нм с объемной плотностью 12-26 кг/м3.
Изобретение предназначено для фильтрования. Фильтрующий элемент, применяемый в сфере очистки природных вод, характеризуется тем, что при его получении в качестве наполнителей и заполнителей используют продукты переработки горелых пород терриконов: отсев с размером 0,3-5 мм, отсев с размером 10-50 мм, муку из тонкомолотого отсева горелых пород терриконов.

Изобретение относится к области сорбционной очистки и может быть использовано в технологии очистки природных вод для хозяйственно-питьевого водоснабжения и очистки сточных вод в фильтровальных сооружениях.
Изобретение относится к способам получения фильтрующих материалов из диатомита и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, химической и других отраслях промышленности для повышения качества фильтрации жидкостей и газов. Диатомитовую породу (кизельгур, трепел, опоку, инфузорную землю и др.) измельчают до частиц размером менее 1 мм и классифицируют на 3 фракции (до 5 мкм, от 5 до 100 мкм и свыше 100 мкм), которые для регулирования свойств и характеристик гранулированного фильтрующего материала затем смешивают в различном соотношении фракций. Измельченные частицы породы (одной фракции или смеси из 2-х или 3-х фракций), имеющие влажность 15-18%, смешивают со связующими добавками: например, с водой, повышая влажность измельченных частиц до 38-42%, или с веществами, содержащими углерод, например с водным 5% раствором карбоксиметилцеллюлозы (0,08% карбоксиметилцеллюлозы от веса гранул). В качестве связующей добавки, содержащей углерод, также может использоваться крахмал, модифицированный крахмал, метилцеллюлоза. Смесь частиц диатомитовой породы со связующими добавками отправляют на послойную грануляцию в тарельчатом грануляторе или грануляторе псевдоожиженного слоя до получения изотропных гранул сферической формы, средний диаметр которых превышает средний эквивалентный диаметр измельченных частиц диатомитовой породы не менее чем в 8 раз. Полученные гранулы подсушивают и обжигают при температуре от 700 до 1200°С. Технический результат изобретения заключается в повышении качества готового продукта. 16 з.п. ф-лы.

Изобретение предназначено для очистки жидкостей и газов и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, химической и других отраслях промышленности. Измельченные частицы диатомита смешивают со связующими добавками и отправляют на послойную грануляцию в тарельчатом грануляторе или грануляторе псевдоожиженного слоя до получения изотропных гранул сферической формы. Полученные гранулы подсушивают и затем обжигают. Готовые гранулы из диатомита имеют пористую структуру, сформированную из слоев сферической формы, шероховатая поверхность которых обладает абразивными свойствами. Размер гранул находится в интервале от 0,3 до 6,0 мм. Размер выступов шероховатостей на поверхности гранул находится в интервале от 1,0 до 150,0 мкм. Прочность гранулы при одноосном сжатии составляет не менее 5,0dг МПа, где dг - диаметр гранулы, мм. Прочность гранул повышается путем их остекловывания в процессе обжига. Для этого в состав гранул добавляют от 0,1 до 10,0 стеклообразующих оксидов щелочных иили щелочно-земельных металлов. Технический результат: повышение качества готового продукта. 4 з.п. ф-лы, 1 пр.

Наверх