Композиционный материал

Техническое решение относится к композиционным материалам для очистки жидких сред фильтрацией. Композиционный материал выполнен из двух слоев. Первый слой в направления движения очищаемой жидкости представляет собой смесь, содержащую активированный углеродный сорбент, агломераты полиакрилонитрильных волокон размером 4-60 мм и полиолефиновые волокна с нанесенными на них микрочастицами активированного углеродного сорбента с размером менее 50 микрон. Второй слой, препятствующий выносу микрочастиц из первого слоя, выполнен из распушенного полиакрилонитрильного волокна. Технический результат заключается в обеспечении комплексной очистки воды и её равномерного умягчения на протяжении всего ресурса работы. 1 ил.

 

Техническое решение относится к композиционным материалам, в частности к композиционным материалам на основе смеси компонентов гранулированных и волокнистых материалов, используемых для очистки жидкости, а именно для воды.

Известно, что воду, поступающую из водопроводов, подвергают дополнительной доочистке. Для чего и используют различные типы фильтров: магистральные, фильтры-кувшины и т.д., где расположен фильтрующий материал, представляющий собой в основном композиционный материал - смесь компонентов гранулированных и волокнистых, в различных пропорциях.

Известен композиционный адсорбционный материал для фильтрационной очистки воды (патент на изобретение RU 2132729 C1 от 09.07.1997 года), изготовленный на основе гранулированного активированного угля с дополнительными активированными углеродными волокнами, которые плотно заполняют объем между гранулами активированного угля. При этом средний диаметр гранул активированного угля на порядок больше, чем средний диаметр активированных углеродных волокон, а диаметр наименьших гранул активированного угля превосходит диаметр наибольших активированных углеродных волокон по меньшей мере в два раза. В заявленном техническом решении не обеспечивается фиксация пылевых фракций гранулированного компонента и по мере протекания воды через фильтрующий элемент может происходить нежелательное уплотнение композиционного материала, приводящее к увеличению времени фильтрации и уменьшению скорости фильтрации элемента, а также нарушение структуры композиционного материала из-за переноса потоком воды слабо зафиксированных гранулированных частиц, в том числе и порошкообразных, включая их агломерацию, что, в итоге, приведет к снижению эффективности очистки жидкости на протяжении заявленного ресурса фильтрующего элемента. Кроме того, комплексная очистка не осуществляется из-за того, что в данном материале для фильтрационной очистки воды отсутствует ионообменный материал.

Известен так же композиционный материал (патент на изобретение RU 2218984 C1 от 29.04.2002), в котором осуществлена послойная засыпка, состоящая из слоя активированного угля, перед которым по ходу движения очищаемой воды находится слой, выполненный из гранулированной смеси карбонатов кальция и магния, покрытых пористой пленкой из оксидов магния, кальция и двухвалентного железа. При этом в одном из вариантов реализации в композиционном материале находится дополнительный слой ионообменной смолы, размещенной между слоем активированного угля и слоем гранулированной смеси. В других вариантах реализации в качестве активированного угля композиционный материал содержит уголь активированный, импрегнированный серебром. В заявленном техническом решении комплексная очистка не достаточно эффективна, так как удаление примесей происходит в зоне донного фильтрационного материала.

Также известен композиционный материал (заявка на изобретение RU 2009148567, МПК B01J 20/20, B01J 20/28, B01D 39/02, опубл. 27.06.2011 г.) для фильтрационной очистки жидкости на основе смеси компонентов гранулированного и волокнистого материалов. Материал содержит объемные зоны с регулируемой плотностью, формирующие структуру материала, самоупрочняюшуюся по мере протекания жидкости в процессе фильтрации, при этом объемные зоны составляют большую часть материала, каждая зона выполнена в виде участка переплетенных волокон, сами участки связаны между собой отдельными волокнами, а пространство внутри участков и между участками переплетенных волокон заполнено гранулированным материалом. Данный композиционный материал не достигает полноценной комплексной очистки и равномерного умягчения фильтруемой жидкости из-за того, что пространство внутри участков и между участками переплетенных волокон заполнено только гранулированным материалом.

Известен композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал (патент на изобретение RU 2171139, МПК B01J 20/20, B01J 20/34, опубл. 27.07.2001 г.), который может быть использован для очистки жидких и газовых сред. В одном из вариантов исполнения данный композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал для сорбционной очистки сред состоит из пористой матрицы из активированных углеродных частиц, где пористая матрица, включающая в качестве одного из компонентов частицы с одним из линейных размеров не более 30 мкм, имеет удельную объемную электропроводность 1-100 (Ом*м)-1. В другом варианте исполнения данный композиционный регенерируемый адсорбционный углеродный материал для сорбционной очистки сред состоит из пористой матрицы из активированных углеродных частиц, где он дополнительно содержит электропроводные частицы, а пористая матрица имеет удельную объемную электропроводность 1-100 (Ом*м)-1. Данный композиционный материал имеет низкую эффективность и равномерность комплексной очистки фильтруемой жидкости.

Известен композиционный материал (патент на изобретение RU 2429067 C1 от 25.12.2009), изготовленный на основе гранулированного и волокнистого материала. Последний содержит объемные зоны с регулируемой плотностью, которые формируют его структуру, самоупрочняющуюся по мере протекания жидкости в процессе фильтрации. Сами объемные зоны представляют собой участки переплетенных волокон, связанных между собой отдельными волокнами, а пространство внутри участков и между участками переплетенных волокон заполнено гранулированным материалом. При этом размер большей части участков переплетенных волокон больше средней длины отдельного волокна. В качестве волокнистого материала в изобретении используются полимерные волокна. В заявленном техническом решении за счет самоупрочнения в процессе эксплуатации возникает увеличение гидравлического сопротивления, что существенно сокращает ресурс изделия и, соответственно, качество комплексной очистки фильтруемой жидкости.

Известный композиционный материал выбирается в качестве прототипа, так как он содержит наибольшее число существенных признаков, совпадающих с существенными признаками заявляемого технического решения.

Задачей является создание нового композиционного материала с достижением следующего технического результата: равномерной комплексной очистки фильтруемой жидкости, а именно воды, на протяжении всего ресурса работы.

Технический результат достигается за счет того, что композиционный материал выполнен из двух слоев, при этом первый слой в направлении движения очищаемой жидкости представляет собой смесь, содержащую активированный углеродный сорбент, агломераты полиакрилонитрильных волокон размером 4-60 мм и полиолефиновые волокна с нанесенными на них микрочастицами активированного углеродного сорбента с размером менее 50 микрон, а второй слой, препятствующий выносу микрочастиц из первого слоя, выполнен из распушенного полиакрилонитрильного волокна.

Для более полного раскрытия сущности заявляемого технического решения на фиг. показан состав засыпки универсального картриджа 10SL Ag+ с серебром.

Где

поз. 1 - это верхний (второй) слой, представляющий собой распушенное полиакрилонитрильное волокно, препятствующее выносу микрочастиц из первого слоя,

поз. 2 - первый слой в направления движения очищаемой жидкости представляет собой смесь, содержащую

поз. 3 - активированный углеродный сорбент, агломераты полиакрилонитрильных волокон размером 4-60 мм,

поз. 4 - полиолефиновые волокна с нанесенными на них микрочастицами активированного углеродного сорбента с размером менее 50 микрон.

Заявляемый композиционный материал для фильтрационной очистки жидкости выполнен на основе смеси компонентов гранулированного и волокнистых материалов. Материал засыпан в два слоя, где верхний слой (второй) выполнен из распушенного полиакрилонитрильного волокна и препятствует выносу микрочастиц нижнего слоя. Нижний слой (первый) представляет собой смесь: активированный углеродный сорбент, агломераты полиакрилонитрильных волокон размером 4-60 мм и полиолефиновые волокна с нанесенными на них микрочастицами активированного углеродного сорбента с размером менее 50 микрон.

Засыпка материала осуществляется следующим образом: активированный уголь и/или активированный уголь с серебром перемешивается с каталоном и волокном FiberDast в бетономешалке с добавлением водной дисперсии микродисперсного угля в заданном отношении. Готовая засыпка засыпается в корпус картриджа формата 10SL или 20 SL, сверху укладывается прокладка из распушенного полиакрилонитрильного волокна.

Предложенный композиционный материал применяют следующим образом. Для того чтобы очистить жидкость, данный материал размещают в специально подготовленном картридже, который имеет отверстия для входа и выпуска жидкости. Затем картридж с композиционный материалом устанавливают в фильтр и пропускают через него жидкость, которую необходимо очистить. После того, как через установленный фильтр пропустили определенное производителем количество воды, его необходимо заменить.

Пример реализации:

В ходе испытаний картридж стандарта 10SL, заполненный композиционным материалом, состоящем, например:

из 9 массовых частей активированного угля, 1 части агломератов волокнистого ионообменного материала Каталон и 0,03 частей полиолефинового волокнистого материала с нанесенными микрочастицами углеродного сорбента, и содержащий поверх этой смеси прокладку из распушенного полиакрилонитрильного волокна массой в 7,2% от массы загрузки, был установлен в корпус соответствующего стандарта и подключен к системе холодного водоснабжения. Основные характеристики сетевой воды имеют следующие значения: pH 6,2-6,7 ед. pH, цветность 30-58 градусов платиново-кобальтовой шкалы, мутность 1,1-2,0 единиц мутности по формазину, железо общее 0,34-0,98 мг/л, перманганатная окисляемость 4,6-5,4 мг(O)/л, активный хлор 1,2-1,7 мг/л. В течение 5000 л качество очищенной воды было стабильным: pH 6,3-6,5 ед. pH, цветность 19-20 градусов платиново-кобальтовой шкалы, мутность 0,3-0,5 единиц мутности по формазину, железо общее 0,17-0,20 мг/л, перманганатная окисляемость 1,2-1,3 мг(O)/л, активный хлор менее 0,2 мг/л.

Таким образом, достигается технический результат заявляемого изобретения, а именно: повышение качества равномерной комплексной очистки фильтруемой жидкости, а именно воды, на протяжении всего ресурса работы.

Композиционный материал для фильтрационной очистки жидкости на основе смеси компонентов гранулированного и волокнистых материалов, отличающийся тем, что выполнен из двух слоев, при этом первый слой в направления движения очищаемой жидкости представляет собой смесь, содержащую активированный углеродный сорбент, агломераты полиакрилонитрильных волокон размером 4-60 мм и полиолефиновые волокна с нанесенными на них микрочастицами активированного углеродного сорбента с размером менее 50 микрон, а второй слой, препятствующий выносу микрочастиц из первого слоя, выполнен из распушенного полиакрилонитрильного волокна.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способам извлечения палладия из азотнокислых растворов и может быть использовано при переработке ядерного топлива с целью увеличения степени концентрирования.

Изобретение относится к химической технологии, в частности к способам регенерации неорганических ионообменников типа фосфата олова или фосфата титана, применяемых при получении особо чистых веществ, и может быть использовано при глубокой очистке солей натрия от калия и других металлов - примесей.

Изобретение относится к области химической технологии и цветной металлургии , конкретно к извлечению палладия из кислых растворов, и позволяет сохранить сорбционную емкость в многоцикличном режиме извлечения и повысить в 15-20 раз степень десорбции палладия.

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к извлечению палладия из нитратно-хлоридных растворов, и позволяет в 2 ра за увеличить степень его извлечения из данных растворов.

Изобретение относится к области химической технологии, а именно к способам извлечения меди из растворов, и позволяет в 3-3,5 раза повысить степень извлечения меди в многоцикличном процессе.

Изобретение относится к радиохимии , конкретно к переработке слабоактивных радноактивных сточных вод, может быть использовано дпя их очистки от радиостронция и позволяет повысить степень его извлечения из кислых растворов в 2-1А раз.

Изобретение относится к области получения неорганических сорбентов. Предложенный способ включает алкоксилирование тетрахлорида циркония избытком изопропилового спирта в дибутиловом эфире при нагревании, с последующим последовательным алкоксилированием тетрахлорида титана изопропиловым спиртом в среде алкосипроизводных тетрахлорида циркония при нагревании, с последующим взаимодействием полученных смешанных алкосипроизводных циркония и титана с тетраэтоксисиланом.
Изобретение относится к способам получения супервпитывающих полимеров. Предложен способ получения супервпитывающего полимера, включающий а) проведение для композиции мономера, содержащей (мет)акриловую кислоту и инициатор полимеризации, термической полимеризации или фотополимеризации с получением полимерного гидрогеля, b) высушивание полимерного гидрогеля, с) размалывание высушенного полимерного гидрогеля до размера частиц 150-850 мкм, d) добавление к размолотому полимерному гидрогелю частиц, характеризующихся i) площадью удельной поверхности согласно методу БЭТ в диапазоне от 300 до 1500 м2/г и ii) пористостью, составляющей 50% и более, и поверхностного сшивателя и е) проведение реакции поверхностного сшивания.

Изобретение относится к способу получения пористых координационных полимеров структуры MOF-177. Способ включает смешение соли - ацетата цинка и 1,3,5-трифенилбензол-p,p',p''-трикарбоновой кислоты, взятых в массовом соотношении 2,5-4,5:1, в присутствии растворителя, в количестве, достаточном для полного растворения реагентов, последующее нагреванием полученной реакционной смеси под воздействием СВЧ-излучения и выделение целевого продукта.

Изобретение относится к области получения вспененной полимерной композиции для изготовления сорбентов. Композиция для полимерного сорбента содержит (вес.%): карбамидоформальдегидная смола 25-30; эмульгирующая-стабилизирующая добавка 4-6; пенообразователь 3-5; хлорид сульфат тиосульфат натрия, являющийся отходом производства диафена 10-13; пыль электрофильтров алюминиевого производства 8-14; кислотный отвердитель 9-12; вода – остальное.

Изобретение относится к технологии получения органоминеральных сорбентов, которые могут быть использованы для очистки водных растворов и сточных вод от тяжелых металлов.
Изобретение относится к области очистки газов от органических и неорганических химических веществ и может быть использовано для очистки воздушной среды. Предложен новый композиционный сорбент для газовой среды, содержащий силикагель или гидролизный лигнин в качестве основы, при этом на поверхности частиц силикагеля и лигнина, и частично в макропорах, закреплены частицы ультрадисперсного политетрафторэтилена, образующиеся в процессе термодеструкции твердых отходов политетрафторэтилена методом исчерпывающего фторирования в присутствии катализатора трифторида кобальта.

Изобретение относится к сорбентам для засушливых почв. Сорбент содержит полимерную матрицу на основе акриламида, N,N'-диметилакриламида и акриловой кислоты и наполнитель – бентонит.

Изобретение относится к способу получения нанокомпозитного сорбента для засушливых почв. Сорбент получают путём инициированной радикальной полимеризации акриловых мономеров в присутствии бентонита в водной среде при перемешивании.

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 области производства сорбционно-активных материалов. Предложен способ получения импрегнированного сорбента, включающий приготовление пропиточного раствора, импрегнирующей добавки, пропитку основы, вылеживание и термообработку.

Изобретение относится к технологии защиты окружающей среды и может быть использовано для очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля. Система для очистки сточных вод с использованием порошкового активированного угля содержит устройство для добавления активированного угля, устройство для смешивания и обработки, устройство для разделения воды и активированного угля, устройство для обратной промывки, систему управления и модуль питания.

Техническое решение относится к композиционным материалам для очистки жидких сред фильтрацией. Композиционный материал выполнен из двух слоев. Первый слой в направления движения очищаемой жидкости представляет собой смесь, содержащую активированный углеродный сорбент, агломераты полиакрилонитрильных волокон размером 4-60 мм и полиолефиновые волокна с нанесенными на них микрочастицами активированного углеродного сорбента с размером менее 50 микрон. Второй слой, препятствующий выносу микрочастиц из первого слоя, выполнен из распушенного полиакрилонитрильного волокна. Технический результат заключается в обеспечении комплексной очистки воды и её равномерного умягчения на протяжении всего ресурса работы. 1 ил.

Наверх