Композиція фільтруючого матеріалу для комплексного очищення води та пристрій для комплексного очищення води

1. Композиція фільтруючого матеріалу для комплексного очищення води, що включає катіоніт, аніоніт і матеріал природного походження, яка відрізняється тим, що вона містить сильнокислотний катіоніт в Na- та/або К-формі, що має густину 1,2-1,3 г/см3, низькоосновний аніоніт, що має густину 1,03-1,10 г/см3, та низькоосновний аніоніт, імпрегнований гумусовими речовинами, що має густину 1,03-1,10 г/см3, сорбційний матеріал природного походження з густиною не менше 1,5 г/см3 та додатково містить сорбційний інертний полімерний матеріал з густиною менше 1 г/см3, при такому співвідношенні компонентів, мас. %: сорбційний матеріал природного походження 5-10 сорбційний інертний полімерний матеріал 5-10 низькоосновний аніоніт 4-12 низькоосновний аніоніт, імпрегнований гумусовими речовинами 4-12 сильнокислотний катіоніт решта. 2 (19) 1 3 Винахід відноситься до області водоочистки та може бути використаний для очистки вод як з поверхневих, так і з артезіанських джерел водопостачання. Водогінна питна вода навіть після централізованої обробки характеризується високим вмістом заліза, алюмінію, органічних речовин природного походження (гумусових речовин) і, внаслідок цього, високою забарвленістю та мутністю. Крім того, наявність у воді карбонатної жорсткості призводить до утворення накипу при її нагріванні. Артезіанська вода відрізняється великою різноманітністю мінерального складу. Найбільш характерними проблемами при її підготовці для пиття є видалення заліза, марганцю, солей жорсткості, а, в ряді випадків, також органічних речовин природного походження. При кондиціонуванні води до рівня вимог, які висуваються до води питної якості, або до вимог до технологічної води для різних виробництв часто необхідно вирішувати задачі одночасного зниження концентрації всіх вищезазначених компонентів або їхніх окремих комбінацій. Відома велика кількість фільтруючих загрузок, які застосовуються для очистки води. Найбільш розповсюдженими завантаженнями фільтрів є активоване вугілля, іонообмінні смоли, природні та модифіковані алюмосилікати, волокнисті фільтруючі матеріали [див. наприклад, А.Д. Смірнов. Сорбционная очистка воды, Ленінград, 1982, стор.69 – 96]. Для комплексної очистки води рекомендовані багатокомпонентні завантаження суміші фільтруючих матеріалів різних типів (див. наприклад, RU 2162010, 2001 p.). Для оптимізації складу фільтруючих завантажень з використанням критерію комплексної очистки води від різного виду забруднень рекомендовано застосування багатошарових загрузок при суворій послідовності шарів, які загружаются [див. наприклад, RU 2179531, 20.02.02, RU 2043310, 1995 p., RU 2174956, 2001 p.]. Однак, виготовлення багатошарової загрузки, особливо при великій кількості складових, утруднює та ускладнює процес її приготування. Найбільш близькою за технічною сутністю та результатом, що досягається, є фільтруючі завантаження для комплексної очистки води, яка вміщує слой модифікованого цеоліту типа "Селекс" в Naформі, катіонообмінного карбоксильного полімерного матеріалу в Na-формі та активованого вугілля, яка відрізняється тим, що вона додатково вміщує слой сорбційно-фільтруючого або мікрофільтруючого матеріалу в формі волокон та/або гранул, розміщеного перед шаром модифікованого цеоліту за рухом води, що піддається очищенню, а також шар мікрофільтраційного волокнистого матеріалу з середнім ефективним діаметром пор 0,5 - 10мкм, розміщеного після шару активованого вугілля [Патент RU 2084279, 1997р.]. Недоліком зазначеної вище загрузки є недо 53167 4 статній ступінь очистки води від заліза та алюмінію. Задачею цього винаходу є розробка складу фільтруючого завантаження дозволяє ефективно знижувати загальну жорсткість води, вміст заліза, що знаходиться в різних степенях окислення та формах, алюмінію, марганцю та органічних речовин природного походження і при цьому спростити спосіб виготовлення багатокомпонентної загрузки. Поставлена задача вирішується описаним фільтруючим завантаженням для комплексної очистки води, яка вміщує такі компоненти (мас. %): - Низькоосновний аніоніт, що має густину 1,031,1г/см3 – 4 - 12 - Низькоосновний аніоніт, імпрегнований гумусовими речовинами, що має густину 1,03 - 1,1г/см3 – 4 - 12 - Матеріал природного походження з густиною не менше 1,5г/см3 – 5 - 10 - Інертний полімерний матеріал з густиною менше 1г/см3 – 5 - 10 - Сильнокислотний катіоніт в Na та/або К - формі, що має густину 1,2 - 1,3г/см3 – решта. Найкращим є масове співвідношення в завантаженні низькоосновного аніоніту до низькоосновного аніоніту, імпрегнованого гумусовими речовинами, що дорівнює 1:1. Оптимальним є розмір гранул матеріалу природного походження, що дорівнює 2 - 4мм, при цьому рекомендовано використовувати матеріал з ряду: кварцовий пісок, антрацит. Найкращий розмір гранул інертного полімерного материала, вибраного з ряду: гранульований поліпропілен, поліетилен та ін., складає 2 - 4мм. В заявленому завантаженні найкраще використовувати як низькоосновний аніоніт смолу в змішаній ОН-Сl формі з розміром гранул 0,3 - 1,2мм, вибрану з ряду: DOWEX MWA-1, DOWEX Marathon WBA, а як сильнокислотний катіоніт смолу з розміром гранул 0,3 - 1,2мм, вибрану з ряду: DOWEX HCR-S, DOWEX Marathon С. Оптимальним є використання імпрегнованого гумусовими речовинами (ГР) низькоосновного аніоніту, що вміщує 8 - 12мг ГР на 1мл смоли, вибраного з ряду: DOWEX MWA-1, DOWEX Marathon WBA. Запропоноване фільтруюче завантаження рекомендовано розміщати в циліндричній ємкості, установленій вертикально та обладнаній вхідним та вихідним патрубками для пропускання води, що піддається очищенню, а також верхнім та нижнім дренажами. Всі характеристики смол типу DOWEX, що використовуються, відомі [див. каталог «Іонообмінні смоли «DOWEX », опубл. жовтень, 1998 p., Франкфурт]. Спосіб приготування указаної загрузки полягає в ретельному змішуванні зазначених вище компонентів в заявленій кількості. Вихід за межі заявленого складу знижує ефективність комплексної очистки води. 5 53167 6 Спрощення застосування заявленого заван- Сильнокислотний катіоніт DOWEX HCR-S в таження полягає в тому, що при розміщенні заявNa+-формі ( = 1,27г/см3 D = 0,3 - 1,2мм) - 82% мас леної суміші компонентів в циліндричній ємкості та Склад 2 наступному пропусканні через неї декількох об'є- Аніоніт DOWEX Marathon WBA, ( = 1,15г/см3 мів води, що піддається очищенню, в напрямку D = 0,525 ± 0,05мм) - 12% мас знизу вверх за рахунок оптимально підібраної гус- Аніоніт DOWEX Marathon WBA, імпрегноватини компонентів загрузки, остання сама по собі ний гумусовими речовинами - 12% мас розміщується пошарово, причому таким чином, - Кварцовий пісок (D = 2 - 4мм, = 2,59г/см3) щоб забезпечити максимальну ефективність очис10% мас тки води при її пропусканні в напрямку зверху - Гранульований поліетилен (D = 2 - 4мм, = вниз. 0,92г/см3) - 5% мас Ефективність очистки води заявленою загруз- Сильнокислотний катіоніт DOWEX Marathon кою підтверджується нижченаведеним прикладом С в Na+-формі ( = 1,25г/см3 D = 0,585 ± 0,05мм) її застосування. 61% мас Приготовано три склади загрузки в обсязі заСклад 3 пропонованого винаходу. Вхідні компоненти скла- Аніоніт DOWEX MWA, ( = 1,15г/см3 D = 0,3 ду промивають водою. Частина аніоніту була ім1,2мм) - 6% мас прегнована гумусовими речовинами харчового - Аніоніт DOWEX MWA-1, імпрегнований гумукласу до їх вмісту в аніоніті, що дорівнює 10мг/мл совими речовинами - 10% мас аніоніту. Потім компоненти загрузки промивають - Дроблений антрацит (D = 2 - 4мм, = демінералізованою водою і ретельно перемішу1,67г/см3) - 7% мас ють, потім суміш завантажують в циліндричну єм- Гранульований поліпропілен (D = 2 - 4мм, = кість, установлену вертикально, обладнану вхід0,91г/см3) - 7% мас ним та вихідним патрубками для пропускання - Сильнокислотний катіоніт DOWEX HCR-S ( води, що піддається очищенню, та верхнім і ниж= 1,25г/см3 D = 0,3 - 1,2мм) - 70% мас нім дренажами. Через загрузку пропускають Дані по очищенню води різного складу наве5об/об води в напрямку знизу вверх, а потім продені в таблиці нижче. В аналогічних умовах ступінь пускають воду, що піддається очищенню, в напряочистки води на загрузці, прийнятій за прототип, мку зверху вниз зі швидкістю 20об/об за годину. склала для іонів жорсткості - н.б. 85%, для окисСклад 1 люваності - 68%, для заліза - н.б. 70%, для марга3 - Аніоніт DOWEX MWA-1, ( = 1,04г/см D = 0,3 нцю - н.б. 80%, для алюмінію - н.б. 12%. - 1,2мм) 4% мас Як видно з наведеної таблиці, заявлене філь- Аніоніт DOWEX MWA-1, імпрегнований гумутруюче завантаження може бути ефективно викосовими речовинами - 4% мас ристане для очистки вод з різного виду забруд- Кварцовий пісок (D = 2 - 4мм, = 2,59г/см3) неннями, відрізняється простотою виготовлення та 5% мас зручне при її застосуванні. - Гранульований поліетилен (D = 2 - 4мм, = 0,92г/см3) - 5% мас Комп’ютерна верстка М. Клюкін Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601