Фільтрувальне середовище, що містить волокна

Реферат: Описується фільтр для очищення води, що включає фільтрувальне середовище; і метал або його сплав, які демонструють олігодинамічну дію, де згадані метал або його сплав мають форму волокон. Один переважний метал вибирають зі срібла, міді, цинку, золота або алюмінію. Переважно, щоб аспектне співвідношення для волокон знаходилося б в діапазоні від 3 до 200. Описаний фільтр в середньому забезпечує досягнення видалення з води принаймні в 5 log10 для кожних бактерій та вірусів. UA 114434 C2 (12) UA 114434 C2 UA 114434 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Область техніки Даний винахід стосується фільтрувального середовища, що містить волокна з металу або його сплаву, призначеного особливо для очищення води. Рівень техніки Для очищення води використовують різні типи фільтрувальних середовищ. Вони включають частинки середовища, подібні до порошків або гранул активованого вугілля, діатомітової землі, активованого оксиду алюмінію, піску і цеолітів. Такі частинки середовища в загальному випадку використовують у вільному стані (незв'язаному стані), але частіше зустрічаються зв’язані фільтрувальні блоки. У разі наявності незв'язаного стану фільтрувальне середовище зазвичай упаковують в проточний контейнер. Зв’язані блоки зазвичай виготовляють при використанні зв’язуючого. Основна частина часток фільтрів функціонує на основі принципу гель-фільтрації. Такі фільтри в загальному випадку добре здійснюють видалення суспендованих часток бруду. Проте, забруднена вода також містить мікроби, такі як цисти, бактерії і віруси. З водоочисними установками зазвичай асоціюється термін, відомий як "логарифмічне видалення" або "логарифмічне зменшення". Видалення мікробів зазвичай виражають у вигляді логарифмічного видалення, яке розраховують у виді логарифмічне видалення = log 10 (концентрація на вході/концентрація на виході). Термінологія у вигляді цього "логарифмічного зменшення" була розроблена інженерами для вираження рівнів зменшеного біологічного забруднення у воді при використанні коефіцієнтів 10, що легко могло б бути перераховане в процентне зменшення. Основою логарифма, що найчастіше використовується, є 10, оскільки воно сумісне з десятковою системою з основою 10. Значення log 10 в логарифмічній системі з основою 10 складає 1, a значення log 100 складе 2, при цьому значення log 1000 складає 3 і так далі. Логарифмічне зменшення, що становить 1, відповідає дев'яти з 10 і було б еквівалентним зменшенню в 90 відсотків. Логарифмічне зменшення, що становить 2, відповідало б 99 з 100 або зменшенню в 99 відсотків, а логарифмічне зменшення, що становить 3, відповідало б 999 з 1000 або зменшенню в 99,9 відсотка. Зменшення в 99,99 відсотка було б назване логарифмічним зменшенням, що становить 4. Основна частина фільтрувальних середовищ як таких не може видаляти або дезактивувати мікроорганізми, особливо деякі бактерії і віруси. З цієї причини зазвичай роблять домішування або отримання по місцю часток металу або з'єднання металу, що мають протимікробну активність на фільтрувальному середовищі. Відповідні для використання приклади включають срібло і хлорид срібла. Відомі зв’язані вуглецеві блоки, що включають наночастинки срібла або інших сполук срібла. Також відомі і вуглецеві блоки, що містять мідь або цинк і їхні сполуки. Типове обмеження для часток металів полягає в тому, що в загальному випадку важко ефективно зв'язувати такі частинки. Незв'язані частинки можуть проникати в очищену воду. Така вода може виявитися небезпечною для питва. У публікації US5443735A (Pall Corporation, 1995) описується спосіб запобігання зростанню мікроорганізмів на середовищах сорбентів, таких як зв’язане активоване вугілля. Для цієї мети використовують частинки латуні, і описане максимальне вилуговування складає 1 ч./млн. міді і 5 ч./млн. цинку. У цьому способі що піддається обробці воду перепускає через частинки латунь перед введенням в контакт з сорбентом або одночасно з ним. Діаметр часток латуні, як затверджується, знаходиться в діапазоні від 250 мкм до 45 мкм, і середній розмір часток для часток латуні відповідає середньому розміру часток для часток сорбенту (фільтрувальних середовищ) з кратністю в діапазоні від приблизно однієї чверті до приблизно чотирьох. Як було описано, у разі тільки фізичного перемішування часток латуні з гранулами активованого вугілля абразивна природа часток латуні викликатиме взаємне фізичне стирання часток латуні, а також вуглецю, що, тим самим, приведе до появи небажаних "дрібниці" або дрібних часток, які закупорюють фільтри і радикально зменшують течію води внаслідок збільшеного опору, обумовленого присутністю дрібниці. Крім того, як затверджується, стирання може бути настільки серйозним, що розмір часток для деякої частини латуні може зменшитися в такій мірі, що частинки латуні зможуть проходити через систему очищення в систему водопостачання споживача, небажаним чином збільшуючи рівень вмісту металу у відфільтрованій воді. У публікації WO2005/056151 A2 (Access Business Group International LLC) описується бактеріостатичний фільтр для води, виготовлений з активованого вугілля, частинок міді і зв’язуючого за наявності або у відсутність активованого вугілля, що має покриття з срібла. Частинки міді, як стверджується, інгібують будь-яке зростання на фільтрі або усередині нього бактерій, що зустрічаються в природі, у вигляді гетеротрофів, визначуваних при чашковому підрахунку ("НРС"). 1 UA 114434 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У публікації US 2007/0045176 (Noble Fibre Technologies, LLC) описується фільтрувальна мембрана, утворена з фільтрувального середовища і однієї або декількох металевих ниток, об'єднаних з фільтрувальною мембраною для набуття протимікробних властивостей. Металеві нитки можуть бути отримані з срібла, міді і цинку. Металеві нитки можуть бути обгорнуті навколо матеріалу, що утворює фільтрувальну мембрану, або включені в нього. Як описується в заявці, металева нитка може бути обгорнута навколо зовнішньої сторони тіла фільтру в стилі картріджа для знищення бактерій та інших організмів з повітря або рідини, таких як вода, що протікають через фільтр. У заявці описуються нитки, такі як нитки з срібла, які можуть бути отримані з матеріалу найлона, що має покриття з срібла, які мають довжину в широкому діапазоні від 0,5 до 8 дюймів (від 12,7 до 203,2 мм). "Нитки", що використовуються в заявці, мають складну природу і відрізняються від волокон, оскільки нитки виготовляють з металу, нанесеного у вигляді покриття на волоконний носій. Крім того, "нитки" заявки фізично приєднують, обгортують на тілі фільтру, і відсутній складний зв'язок між нитками і тілом фільтру. Як визначили заявники, принаймні, деякі з проблем попереднього рівня техніки можуть бути вирішені при використанні волокон з металу або сплаву, що демонструють олігодинамічну дію, а не частинок з них. Короткий виклад винаходу Таким чином, відповідно до першого аспекту описується фільтр для очищення води, що містить: (i) фільтрувальне середовище; і (ii) метал або його сплав, які демонструють олігодинамічну дію; де метал або його сплав мають форму волокон і де аспектне співвідношення для згаданих волокон знаходиться в діапазоні від 3:1 до 200:1. Відповідно до другого аспекту описується використання фільтру першого аспекту для очищення води. Відповідно до третього аспекту описується пристрій для очищення води, що включає фільтр першого аспекту. У ще одному аспекті справжнього винаходу описується спосіб отримання фільтру, що включає стадії, : (i) ретельного перемішування фільтрувального середовища, яке містить матеріал частинок, з металом або його сплавом, які демонструють олігодинамічну дію, і які мають форму волокон, і де аспектне співвідношення для згаданих волокон знаходиться в діапазоні від 3:1 до 200:1, і зв’язуючим для отримання суміші; (ii) ущільнення згаданої суміші у віброущільнювачі; (iii) подальшого ущільнення згаданої суміші в прес-формі, що має бажану форму і розмір, в 2 результаті докладання тиску, не більшого, ніж 20 кг/см ; (iv) нагрівання згаданої прес-форми до вибраного діапазону температур; і (v) охолодження згаданої прес-форми для вивільнення фільтру. Тепер винахід буде роз'яснений детально. Докладний опис винаходу У першому аспекті описується фільтр для очищення води, що містить: (i) фільтрувальне середовище, яке містить матеріал частинок; і (ii) метал або його сплав, які демонструють олігодинамічну дію; де метал або його сплав мають форму волокон і де аспектне співвідношення для згаданих волокон знаходиться в діапазоні від 3:1 до 200:1. Фільтрувальне середовище Фільтрувальне середовище є середовищем, яке забезпечує видалення часток забрудників. Відповідно до цього, можуть бути використані гранули або частинки будь-якого матеріалу. Фільтрувальне середовище переважно вибирають з активованого вугілля, діатомітової землі, піску, глини, активованого оксиду алюмінію або кераміки. Прийнятніші частинки є піском або активованим вугіллям, а найбільш прийнятним є активоване вугілля. Переважні частинки активованого вугілля отримують з бітумінозного вугілля, шкаралупи кокосового горіха, деревної або нафтової смоли. Віддається перевага, щоб площа питомої поверхні часток активованого вугілля була б більшою, ніж 500 м2/г, прийнятніше більшою, ніж 1000 м2/р. Активоване вугілля може відноситися до двох марок; грубіше гранульоване активоване вугілля (GAC) і дрібніше порошкоподібне активоване вугілля (PAC). Доступною є також і проміжна марка. Вона відома під позначенням IAC. У зіставленні з іншими формами переважним є порошкоподібне активоване вугілля (РАС), що характеризується обраним розподілом часток по розмірах. Переважно 95% часток вугілля РАС проходять через стандартне сито в 50 меш, прийнятніше через стандартне сито в 60 меш. Також віддається перевага, щоб не більше, ніж 13%, переважно не більше, ніж 12%, часток 2 UA 114434 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 проходили б через сито в 325 меш. Віддається перевага, щоб коефіцієнт однорідності розміру часток активованого вугілля був би меншим, ніж 2, прийнятніше меншим, ніж 1,5. Переважними є частинки активованого вугілля, що характеризується числом тетрахлориду вуглецю, що перевищує 50%, прийнятніше, перевищує 60%. Віддається перевага, щоб йодне число таких часток було б більшим, ніж 800 одиниць, прийнятніше великим, ніж 1000 одиниць. Волокна Описаний фільтр містить метал або його сплав, де метал або сплав демонструють олігодинамічну дію. Метал або його сплав мають форму волокон. Олігодинамічна дія (також зване олігодинамічним ефектом) є дією з інгібірування або знищення мікроорганізмів в результаті використання дуже малих кількостей хімічної речовини. Така дія демонструє декілька металів. Перелік включає свинець, вісмут і ртуть. Проте, віддається перевага вибирати метал з срібла, міді, цинку, золота або алюмінію. Усі ці метали можуть бути використані для очищення води. Мідь, як стверджується, демонструє свою токсичність відносно мікроорганізмів по декількох паралельних механізмах (ушкодження клітинної мембрани, ушкодження білку, взаємодія з нуклеїновою кислотою), що, кінець кінцем, може призводити до смерті мікроорганізму. У разі використання форми часток для металу або сплаву, що демонструють олігодинамічну дію, наприклад, міді або її сплаву, такого як латунь, при виготовленні фільтрів, особливо зв’язаних (спечених) фільтрів, частинки, що мають дрібні розміри, буде важко зв'язувати. У такому разі слабозв'язані частинки можуть проникати в очищену воду. Цю технічну проблему долають при використанні волокон замість форми часток або гранул. Як можна собі уявити без бажання зв'язувати себе теорією, своєрідна форма волокон, що характеризуються своїм типовим аспектним співвідношенням, забезпечує краще утримування і зв'язування (всюди, де використовується зв’язуюче) усередині матриці фільтру. Як також можна собі уявити без бажання зв'язувати себе теорією, форма волокон забезпечує отримання кращої протимікробної дії. Кожне волокно характеризується аспектним співвідношенням, яке визначають як співвідношення між його середньою довжиною і його середнім діаметром. Описане волокно характеризується аспектним співвідношенням в діапазоні від 3:1 до 200:1. Особливо віддається перевага, щоб аспектне співвідношення для волокна знаходилося б в діапазоні від 3:1 до 65:1, а найприйнятніше від 3:1 до 25:1. Крім того, віддається перевага, щоб поверхня волокон була б зазублена. Зазублена поверхня, яка надає вигляду шорсткості, як представляється, забезпечує краще утримування або захоплення мікробів в зіставленні з волокнами, що мають порівняно гладшу поверхню. Для дослідження морфології поверхні може бути використана скануюча електронна мікроскопія. Волокна також можуть бути охарактеризовані розміром в меш, який може бути визначений відповідно до стандартного методу ASTM. Віддається перевага, щоб розмір в меш за методом ASTM для волокон знаходився б в діапазоні від -10 до +270. Це орієнтовно еквівалентно діапазону від 2057 мкм до 53 мкм. Один переважний діапазон знаходиться в діапазоні від -18 до +200. Найбільш прийнятний діапазон поміщений в межі від -18 до +120. Віддається перевага, щоб середня довжина волокон знаходилася б в діапазоні від 0,1 мм до 10 мм, прийнятніше в діапазоні від 0,1 мм до 5 мм, а найприйнятніше в діапазоні від 0,5 мм до 3 мм. Як можна собі уявити без бажання зв'язувати себе теорією, зменшення довжини волокон забезпечує досягнення більшого вилуговування металу, що сприяє протимікробній дії. Переважний фільтр містить від 1% (мас.) до 99% (мас.) фільтрувального середовища і від 99% (мас.) до 1% (мас.) металу або згаданого сплаву. Такі двокомпонентні фільтри позбавлені будь-якого зв’язуючого. У такому разі фільтр матиме форму проточного контейнера, що містить фільтрувальне середовище і метал або сплав. Інші переважні фільтри включають від 5% (мас.) до 75% (мас.) волокон, прийнятніше від 8% (мас.) до 50% (мас.), ще переважніше від 8% (мас.) до 40% (мас.), а оптимально від 8% (мас.) до 35% (мас.), волокон. Одним особливо переважним металом є мідь. Істинна щільність металевої міді знаходиться 3 3 в діапазоні від 8,7 г/см до 8,9 г/см . Так само істинна щільність латуні в загальному випадку 3 3 знаходиться в діапазоні від 8,4 г/см до 8,7 г/см . Істинну щільність визначають у вигляді співвідношення між його масою і його істинним об'ємом. Цей термін в загальному випадку використовують відносно твердих речовин. Термін "уявна щільність" в загальному випадку використовують відносно порошків, часток або гранул, і він може бути визначений у вигляді співвідношення між масою і заданим об'ємом. 3 3 Уявна щільність часток міді знаходиться в діапазоні від 2 г/см до 2,7 г/см , а уявна щільність 3 3 часток латуні знаходиться в діапазоні від 2 г/см до 4 г/см . 3 UA 114434 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 З іншого боку, волокна мають набагато меншу уявну щільність. Віддається перевага, щоб 3 3 уявна щільність волокон з міді знаходилася б в діапазоні від 1,1 г/см до 2,5 г/см . Одним переважним сплавом є латунь або бронза. Обидва сплави як такі добре відомі. Особливо переважною є латунь. Термін "латунь" в цьому документі використовують для вказівки в загальному випадку на мідно-цинковий сплав і на можливість вмісту в такому сплаві й інших компонентів і на можливість його загального позначення за іншою номенклатурою. Крім того, віддається перевага, щоб рівень вмісту міді в латуні або бронзі знаходився б в діапазоні від 50% до 90%, а рівень вмісту цинку знаходився б в діапазоні від 50% (мас.) до 10% (мас.). Переважніше волокна з латуні містять від 80% (мас.) до 85% (мас.) міді і від 15% (мас.) до 20% (мас.) цинку. Найприйнятніше волокна з латуні містять від 60% (мас.) до 70% (мас.) міді і від 30% (мас.) до 40% (мас.) цинку. Також віддається перевага, щоб волокна з латуні або бронзи були б заздалегідь промиті при використанні розбавленої мінеральної кислоти, такий як розбавлена кислота HCL. Це повинно очищати поверхню волокон від забрудників, таких як залізна тирса або інший чужорідний матеріал, які можуть робити перешкоди досягненню активності волокон під час експлуатації. Особливо у разі латуні або бронзи віддається перевага, щоб міра чистоти міді складала б, принаймні, 90%, прийнятніше, принаймні, 95%, ще прийнятніше, принаймні, 99%, а оптимально, принаймні, 99,9%. Відносно очищення в цілях питва завжди переважним є високочистий матеріал. Мідь може містити слідові кількості свинцю в якості домішки, і граничний рівень вмісту свинцю в питній воді, встановлений ВОЗ, складає 10 ч./млрд. Тому переважною є високочиста мідь. У разі латуні віддається перевага, щоб уявна щільність волокон знаходилася б в діапазоні 3 3 від 1,2 г/см до 2,5 г/см . Вважається, що збільшення рівня вмісту металу/сплаву у формі часток призводить до зменшення пористості фільтру. З іншого боку, еквівалентне збільшення рівня вмісту волокон не чинить несприятливої дії на пористість. Оскільки пористість безпосередньо зв’язана з фільтруванням, бажаною є висока пористість. Це додатково пояснює перевагу волокон в зіставленні з частинками. Волокна з міді і латуні вільно доступні. Одним переважним постачальником є компанія Sarda Industrial Enterprises (India); а переважною маркою є марка дрібного матеріалу, волокниста форма. Зв’язуюче Віддається перевага, щоб фільтр був би зв'язаним або спеченим фільтром. У такому разі додавання зв’язуючого стає необхідним. Вибір зв’язуючого залежить від декількох змінних, але найбільш важливим чинником є природа і тип фільтрувального середовища. Відповідно до цього, може бути використаний певний діапазон зв’язуючих. Зв’язуючі є речовинами, які зв'язують частинки фільтрувального середовища для утримування їх одна з одною. Відповідні для використання зв’язуючі включають полімери, подібні до поліетиленової смоли, і неорганічні речовини, подібні до білого цементу. Полімерні зв’язуючі є прийнятнішими. Переважним зв’язуючим є матеріал, який характеризується мірою покриття поверхні в діапазоні від 0,5% до 10%. Переважним є гідрофільне зв’язуюче. Переважно зв’язуюче є термопластичним полімером. Відповідні для використання приклади включають полімери надвисокої молекулярної маси, зокрема, поліетилен і поліпропілен. Зв’язуючі, що відносяться до цього класу, комерційно доступні під торговельними найменуваннями HOSTALEN™ (від компанії Ticona GmbH), GUR™, Sunfine™ (від компанії Asahi), Hizex™ (від компанії Mitsubishi) 5 і від кампанії Brasken Corp (Brazil). Інші відповідні для використання зв’язуючі включають поліетилен низької щільності (ПЕНЩ), що продається під маркою Lupolen™ (від компанії Basel Polyolefins), і лінійний поліетилен низької щільності (ЛПЕНЩ) від компанії Qunos (Australia). 3 Насипна щільність зв’язуючого переважно є не більшою, ніж 2,5 г/см , прийнятніше меншою, 3 3 3 ніж 0,6 г/см , а, зокрема, меншою або рівною 0,5 г/см і, зокрема, також меншою, ніж 0,25 г/см . Віддається перевага, щоб розподіл часток по розмірах для зв’язуючого був би подібним до того, що має місце для вибраного фільтрувального середовища. Віддається перевага, щоб кількість часток, що проходять номер сита в 200 меш, переважно складало б менш, ніж 40% (мас.), переважніше менше, ніж 30% (мас.). Віддається перевага, щоб швидкість течії розплаву (ШТР) для зв’язуючого, наприклад, поліетилену, складала б менше, ніж 5 г/10 хвилин, переважно менше, ніж 2 г/10 хвилин, прийнятніше менш, ніж 1 г/10 хвилин. У разі зв'язаних фільтрів віддається перевага, щоб співвідношення між кількостями зв’язуючого і фільтрувального середовища варіювалося б в діапазоні від 1:1 до 1:20, прийнятніше в діапазоні від 1:3 до 1:9. 4 UA 114434 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Переважні (зв'язані) фільтри містять від 1% (мас.) до 50% (мас.) зв’язуючого. Розмір і габарити зв’язаних фільтрів Розмір і габарити зв’язаних фільтрів можуть варіюватися залежно від передбачуваного варіанту використання таким чином, як від габаритів будь-якого фільтрувального пристрою. Зв’язаний фільтр може мати будь-яку бажану форму і розмір. Відповідні для використання форми включають плоский круглий диск малої товщини, квадратний диск малої товщини, клиновидний плоский диск малої висоти, циліндр, купол, кільцеподібний циліндр, суцільний конус, порожнистий конус, форму усіченого конуса і форму суцільної або порожнистої півсфери. Прийнятнішою є кільцева циліндрична форма. Віддається перевага, щоб найкоротша довжина шляху через зв’язаний блок, тобто, найкоротша відстань від точки входу води до точки виходу води, де вода полишає зв’язаний блок, варіювалася б в діапазоні від 5 до 50 мм, прийнятніше в діапазоні від 10 до 30 мм. Інші метали На додаток до міді або її сплаву у формі волокна описаний фільтр переважно також включає метал або його сплав, що демонструють олігодинамічну дію, де метал або сплав відрізняються від форми волокна. Це призначено для досягнення поліпшеної протимікробної ефективності, а найприйнятніше метал імпрегнують на фільтрувальне середовище. Такі додаткові метали можуть мати форму частинок. Інші переважні форми включають форму наночастинок. Особливо переважними є срібло і цинк. Проте, найбільш прийнятним металом є срібло. Як вважається, срібло діє синергетично з волокнами з міді або латуні, зокрема, волокнами з міді. Як було встановлено, срібло і мідь (чи латунь) у формі волокна діють синергетично, забезпечуючи отримання чудового логарифмічного зменшення. Особливо віддається перевага, щоб фільтр містив би срібло, переважно у формі солі, переважніше галогенід срібла, а особливо бромід срібла, при рівні вмісту, еквівалентному введенню 1% металевого срібла на частинки. Такі фільтрувальні середовища, імпрегновані при використанні срібла, доступні. У альтернативному варіанті частинки також можуть бути отримані і власними силами. Спосіб виготовлення фільтрів Фільтри, виготовлені відповідно до описаного винаходу, можуть бути або зв’язаними, або незв'язаними. Зв’язані фільтри виготовляють при використанні зв’язуючого, описаного раніше. Незв'язані фільтри в загальному випадку виготовляють в результаті перемішування фільтрувального середовища і металу або його сплаву, які демонструють олігодинамічну дію, де метал або його сплав мають форму волокон. У таких випадках, оскільки фільтр позбавлений якого-небудь зв’язуючого, суміш з фільтрувального середовища і волокон, призначену для використання, упаковують в проточний контейнер, який забезпечений впускним отвором і випускним отвором для води і в загальному випадку має форму сітки. Відповідно до ще одного аспекту описується спосіб отримання зв’язаного фільтру, що включає стадії: (i) ретельного перемішування фільтрувального середовища з металом або його сплавом, які демонструють олігодинамічну дію, і які мають форму волокон, і зв’язуючим для отримання суміші; (ii) ущільнення суміші у віброущільнювачі; (iii) подальшого ущільнення суміші в прес-формі, що має бажану форму і розмір, в 2 результаті докладання тиску, не більшого, ніж 20 кг/см ; (iv) нагрівання прес-форми до вибраного діапазону температур; і (v) охолодження прес-форми для вивільнення фільтру. На стадії перемішування фільтрувального середовища і зв’язуючого відповідним для використання являється будь-який малоріжучий змішувач, який значним чином не змінює розподіл часток по розмірах, такий як змішувач з притупленими лопатями робочого колеса, стрічковий змішувач, барабанний змішувач. Перемішування проводять для отримання однорідної суміші з фільтрувального середовища і зв’язуючого і переважно проводять протягом, принаймні, 15 хвилин, переважніше від 20 до 60 хвилин. Ущільнення суміші проводять у віброущільнювачі для отримання бажаного профілю розподілу часток за розмірами по висоті фільтрувального блоку. Віброущільнення переважно проводять у вібраторі при частоті в діапазоні від 30 до 100 Гц. Цю стадію способу переважно проводять впродовж періоду часу, що становить, принаймні, одну хвилину, прийнятніше протягом від трьох до тридцяти хвилин. Після цього ущільнену масу розташовують в прес-формі, що має заздалегідь вибраний 2 розмір і форму та піддається дії тиску, не більшого, ніж 20 кг/см , переважно не більшого, ніж 10 2 кг/см . Тиск переважно прикладають при використанні або гідравлічного пресу, або пневматичного пресу, прийнятніше гідравлічного пресу. Прес-форму виготовляють з алюмінію, 5 UA 114434 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ливарного чавуну, сталі або будь-якого відповідного для використання матеріалу, здатного протистояти дії температур, що перевищують 400 °C. На внутрішню поверхню прес-форми переважно наносять покриття з мастила для форм. Мастило для форм переважно вибирають або з силіконового масла, або з алюмінієвої фольги, або з будь-якого іншого комерційно доступного мастила для форм, яке демонструє незначну або нульову адсорбцію на активованому вугіллі або матеріалі зв’язуючого. Після цього прес-форму нагрівають до температури в діапазоні від 150 °C до 400 °C, переважно в діапазоні від 180 °C до 320 °C, залежно від матеріалу зв’язуючого, яке використовують. Прес-форму витримують нагрітою впродовж 60 хвилин, переважно протягом від 90 хвилин до 300 хвилин, залежно від розміру і форми прес-форми і за наявності достатності для забезпечення однорідного нагрівання вмісту прес-форми. Прес-форму переважно нагрівають в печі, такій як неконвекційна піч з примусовою подачею повітря або конвекційна піч з примусовою подачею інертного газу. Після цього прес-форму охолоджують і вуглецевий блок вивільняють з прес-форми. Використання фільтру Відповідно до ще одного аспекту описується використання фільтру першого аспекту для очищення води. Пристрій Відповідно до ще одного аспекту описується пристрій для очищення води, що включає фільтр першого аспекту. Основна конструкція переважних пристроїв може бути знайдена в попередніх опублікованих патентах, виданих компанії Unilever. В цілях отримання описаного фільтру краще відповідним для використання в пристрої для очищення води віддається перевага, щоб зв’язаний фільтр був би приєднаний до опорної пластини, що має отвір для випуску води, і додатково мав би знімну кришку. Опорну пластину переважно виготовляють з пластика, такого як поліпропілен, поліетилен, сополімери АБС, САН. Знімну кришку переважно також виготовляють з поліпропілену, поліетилену, сополімерів АБС, САН. Додаткові осадові фільтри: На додаток до описаного фільтру в типовому пристрої для очищення води зазвичай використовують додаткові осадові фільтри. Такий додатковий осадовий фільтр подовжує термін служби зв’язаних фільтрів, таких як фільтри, що включають вуглецевий блок. Такі додаткові фільтри зазвичай є такими, що промиваються або замінюваними, і переважно їх виготовляють з тканого або нетканого матеріалу, прийнятніше нетканого матеріалу, що має мікропори. Осадовий фільтр використовують як фільтр попереднього очищення, що характеризується розміром пор, який призначається для утримування частинок, в загальному випадку більших, ніж 3 мкм. Осадовий фільтр може бути промитий і прополосканий під дією проточної води або при використанні невеликої кількості (від 0,1 до 10 г/літр) детергента у воді. Це використання осадового фільтру полегшує широке і таке, що далеко йде, застосування описаного фільтру в результаті запобігання засміченню фільтрувального середовища. Осадовий фільтр переважно формують окремо при використанні тканого або нетканого матеріалу, що має товщину в діапазоні від 1 мм до 10 мм, а переважно в діапазоні від 2 мм до 6 мм. Найбільш прийнятна форма фільтру є півсферичною, а полотно, що використовується для покриття формованого фільтру, вирізують у виглядікруга, що має діаметр, такий щоб площа полотна була б еквівалентній величині в діапазоні від 10% до 50%, прийнятніше від 10% до 20%, від площі поверхні фільтру, яку потрібно покривати полотном. Співвідношення між розмірами полотна і фільтру для інших форм відповідним для використання чином змінюють так, щоб міра покриття була б бездоганною, а полотно і формований фільтр мали б майже ідентичну форму і розмір. Також може бути використана і множина осадових фільтрів. Переважно зв’язаний фільтр укладають в оболонку із спірального обгорнутого шару неплатованого полотна, поміщеного в оболонку із спірального обгорнутого шару платованного полотна. Тепер винахід буде роз'яснений детальніше за допомогою необмежуючих прикладів. Приклади Приклад 1. Отримання фільтру, виготовленого з активованого вугілля і волокон з міді (фільтру-1) Приблизно 165 г порошкоподібного активованого вугілля, що поставляється від компанії Active Carbon Limited India, характеризується середнім розміром частинок в діапазоні від 75 мкм до 250 мкм і що містить попереднє імпрегноване на нього срібло (що еквівалентно 1%-ному введенню металевого срібла), перемішували з 99 г води в контейнері для отримання вологої суміші. Після цього додавали 33 г поліетиленового зв’язуючого (GUR 2122 від компанії Ticona 6 UA 114434 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 GmbH) і вміст ретельно перемішували для отримання гомогенної суміші. Для цього експерименту використовували вісімдесят два (82) г волокон з міді, що характеризуються діаметром в діапазоні від 120 мкм до 850 мкм (що еквівалентно розміру в меш в діапазоні від 18 до + 120) і завдовжки в діапазоні від 0,1 мм до 3 мм і аспектним співвідношенням в діапазоні від 3:1 до 25:1. Поверхня волокон з міді була зазубленою. Міра чистоти міді складала 99,9%, 3 при цьому уявна щільність волокон знаходилася в діапазоні від 1,2 до 2,5 г/см . Волокна повільно перемішували з сумішшю для отримання однорідної дисперсії. Після цього дисперсію переводили у півсферичну прес-форму з нержавіючої сталі, що має діаметр 12 см і включаючу півсферична вставка, що має діаметр 4 см, для створення в сформованном фільтрі довжини шляху 4 см. Після розташування верхньої кришки по місцю прес-форму спресовували при тиску 2 в діапазоні від 10 до 15 кг/см за допомогою гідравлічного пресу, а після цього її витримували в печі при 250 °C впродовж 150 хвилин. При охолодженні прес-форми до кімнатної температури сформованный фільтр вивільняли. Після цього в цілях використання в пристрої для очищення води сформованный фільтр приєднували до опорної пластини з пластика, що має отвір для випуску води, і використовували для проведення експериментів відповідно до обговорення, представленого нижче в цьому документі. Приклад 2. Отримання фільтру, виготовленого з активованого вугілля і волокон з латуні (фільтру-2) Для отримання формованого фільтру, що включає волокна з латуні, повторили спосіб, описаний вище, при використанні волокон з латуні замість волокон з міді. Діаметр волокон з латуні знаходився в діапазоні від 0,12 мм до 1 мм (що еквівалентно розміру в меш в діапазоні від - 16 до + 120), довжина знаходилася в діапазоні від 0,1 мкм до 3 мкм, а аспектне співвідношення знаходилося в діапазоні від 3:1 до 25:1. Поверхня волокон з латуні була зазубленою, і рівні вмісту міді і цинку складали 68% для міді і 32% для цинку (міра чистоти міді 3 99,9%). Уявна щільність волокон з латуні знаходилася в діапазоні від 1,5 до 2,5 г/см . Фільтр, отриманий за цим способом, називали фільтром-2. Порівняльний блок отримували у відсутність будь-яких волокон з міді або латуні; при цьому усі інші інгредієнти і умови були тими, що описувалося раніше (порівняльний фільтр). Приклад 3. Дія волокон з міді і латуні на логарифмічне видалення Кожен описаний вище фільтр встановлювали усередині стандартної водоочисної установки з гравітаційним живленням і перепускали через кожний з фільтрів (фільтр-1, фільтр-2 і порівняльний фільтр) дев'ять літрів води для випробування, склад якої описується нижче в цьому документі. Усі експерименти проводили при витраті на верхньому днищі в діапазоні від 70 до 100 мл/хвилина. При отриманні суспензії для бактерійного і вірусного зараження використовували дехлоровану воду, що містить приблизно 250 ч./млн. морської солі. Як організми для випробування використовували бактерії E. coli (ATCC 10536) і сурогатні віруси MS - 2 Bacteriophage (ATCC 15597 - B1). Через фільтри перепускали воду для випробування, що містить приблизно 107 КОО/100 мл E, - coli і 106 МОО/мл MS - 2, при середній витраті в діапазоні від 70 до 100 мл/хвилина, за чим йшов вимір кількості E - coli і MS - 2, що залишається у воді, при використанні стандартного стерильного середовища на основі агару Мак-Конки для E - coli і агарового двошарового методу для MS - 2. Логарифмічне видалення бактерій і вірусів перевіряли впродовж тривалого періоду часу в результаті перепускання додаткової кількості води для випробування. Таблиця 1 демонструє середнє логарифмічне видалення, що досягається при використанні порівняльного фільтру. Таблиця 2 демонструє ефективність видалення (середнє логарифмічне зменшення) для блокового фільтру, що містить 29% волокон з міді, тоді як таблиця 3 демонструє ефективність видалення при вираженні через середнє логарифмічне зменшення для фільтру, що включає 29% волокон з латуні. 50 Таблиця 1 Бактерії Віруси Об'єм перепущеної Логарифм на Середнє логарифмічне Логарифм на Середнє логарифмічне води/літри вході видалення вході видалення 10 7,8 2,94 5,48 4,11 50 7,8 2,3 5,48 2,42 7 UA 114434 C2 Таблиця 2 Бактерії Віруси Об'єм перепущеної Логарифм на Середнє логарифмічне Логарифм на Середнє логарифмічне води/літри вході видалення вході видалення 10 7,31 6,4 5,43 5,43 150 7,09 6,44 5,46 5,46 400 7,1 6,1 5,4 5,4 Таблиця 3 Бактерії Віруси Об'єм перепущеної Логарифм на Середнє логарифмічне Логарифм на Середнє логарифмічне води/літри вході видалення вході видалення 10 7,31 5,73 5,43 5,43 150 6,72 6,72 5,1 5,1 400 7,1 7,1 5,4 5,4 5 10 Зіставлення даних в таблицях 1, 2 і 3 свідчить про наявність вигідних технічних ефектів при використанні волокон з латуні або міді порівняно з фільтрами, які позбавлені будь-яких волокон. Приклад 4. Зіставлення експлуатаційних характеристик - волокна порівняно з частинками В цілях зіставлення технічного ефекту від волокон в зіставленні з частинками виготовили набір сформованих фільтрів, включаючих 8% волокон з міді. Так само також виготовили і набір сформованных фільтрів, включаючих 8% волокон з латуні. Для зіставлення виготовили набір сформованных фільтрів, включаючих 8% порошкоподібної міді (у формі частинок), а також набір порівняльних фільтрів, включаючих 8% часток латуні. Методика отримання блоків відповідала опису в прикладі 1. Усі фільтри піддавали випробуванням відповідно до представленого раніше опису. Дані представлені в таблиці 4. 15 Таблиця 4 Бактерії Віруси Дані, зареєстровані після перепускання Середнє Середнє Логарифми Логарифми п'ятдесяти літрів води для випробування логарифмічне логарифмічне на вході на вході видалення видалення Порошкоподібна мідь (від - 40 до + 80 меш, постачальник: Sarda Industrial Enterprises (India), міра чистоти = 99,9% 7,09 3,42 5,06 4,24 міді, марка грубого матеріалу, неправильна форма) Порошкоподібна мідь (від - 50 до + 100 меш, постачальник: Sarda Industrial Enterprises (India), міра чистоти = 99,9% 7,09 3,86 5,06 4,2 міді, марка дрібного матеріалу, неправильна форма) Волокна з латуні (від - 16 до + 120 меш) 7,04 6,64 5,64 5,3 Частинки латуні, сфери 0,5 мм, постачальник: A Ball Creators India, 65% 6,71 1,68 4,66 2,5 міді і 35% цинку 20 Дані в таблиці 4 свідчать про міру переваги волокон з міді і латуні в зіставленні з порошкоподібною міддю і латунню (формами часток). Дані також переконливо підтверджують відсутність якої-небудь значної ролі в логарифмічному видаленні навіть для розміру часток порошкоподібної міді (часток). Проілюстровані приклади свідчать про можливість розв’язання, принаймні, деяких з проблем попереднього рівня техніки при використанні волокон з металу або сплаву, що демонструють олігодинамічну дію, а не їх частинок. 8 UA 114434 C2 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 5 10 15 20 25 30 35 40 1. Фільтр для очищення води, який містить: (і) фільтрувальне середовище, що містить матеріал частинок; та (іі) метал або його сплав, які демонструють олігодинамічну дію; де згадані метал або його сплав мають форму волокон, та де аспектне співвідношення для згаданих волокон знаходиться в діапазоні від 3:1 до 200:1. 2. Фільтр за п. 1, який відрізняється тим, що згаданий метал вибирають з групи, що складається зі срібла, міді, цинку, золота та алюмінію. 3. Фільтр за будь-яким з попередніх пп., який відрізняється тим, що поверхня згаданих волокон є зазубленою. 4. Фільтр за будь-яким з попередніх пп., який відрізняється тим, що розмір згаданих волокон в меш, відповідно до ASTM, знаходиться в діапазоні від -10 до +270. 5. Фільтр за будь-яким з попередніх пп., який відрізняється тим, що середня довжина волокон знаходиться в діапазоні від 0,1 мм до 10 мм. 6. Фільтр за будь-яким з попередніх пп., який відрізняється тим, що згаданий фільтр містить фільтрувальне середовище в кількості в діапазоні від 1 % (мас.) до 99 % (мас.) і згаданий метал або сплав в кількості в діапазоні від 99 % (мас.) до 1 % (мас.). 7. Фільтр за будь-яким з попередніх пп., який відрізняється тим, що згадані волокна є волокнами з міді. 8. Фільтр за п. 7, який відрізняється тим, що уявна щільність згаданих волокон з міді 3 3 знаходиться в діапазоні від 1,1 г/см до 2,5 г/см . 9. Фільтр за будь-яким з попередніх пп., який відрізняється тим, що згаданий сплав є латунню або бронзою. 10. Фільтр за будь-яким одним з попередніх пп., який відрізняється тим, що згаданий фільтр містить зв'язуюче. 11. Фільтр за будь-яким з попередніх пп., який відрізняється тим, що згадане фільтрувальне середовище вибирають з групи, що складається з активованого вугілля, діатомітової землі, піску, глини, активованого оксиду алюмінію та кераміки. 12. Пристрій для очищення води, що містить фільтр за п. 1. 13. Спосіб отримання фільтра, що включає стадії: (і) ретельного перемішування фільтрувального середовища, що містить матеріал частинок, з металом або його сплавом, які демонструють олігодинамічну дію і які мають форму волокон, і де аспектне співвідношення для згаданих волокон знаходиться в діапазоні від 3:1 до 200:1, та із зв'язуючим для отримання суміші; (іі) ущільнення згаданої суміші у віброущільнювачі; (ііі) подальшого ущільнення згаданої суміші в прес-формі, що має бажану форму і розмір, в 2 результаті докладання тиску, не більшого ніж 20 кг/см ; (iv) нагрівання згаданої прес-форми до вибраного діапазону температур; і (v) охолодження згаданої прес-форми для вивільнення фільтра. Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9