Фільтр змішаної дії

Фільтр змішаної дії, що містить катіоніт, аніоніт і 66 %-й водно-етиленгліколевий розчин, який відрізняється тим, що він містить катіоніт марки КУ-23ч й аніоніт марки АВ-17-10Пч макропористої структури при наступному співвідношенні вказаних компонентів, мас. %: катіоніт КУ-23ч 19,0-21,0 аніоніт АВ-17-1 ОПч 45,0-50,0 66 %-й водноетиленгліколевий розчин решта. Корисна модель стосується фільтрів змішаної дії, призначених для іонообмінного очищення водно - етиленгліколевих розчинів, зокрема 66%го розчину етиленгліколю (теплоносія), від продуктів корозії конструкційних матеріалів у гідравлічних системах, наприклад, у системах рідинного охолодження радіоелектронної апаратури. Системи рідинного охолодження радіоелектронної апаратури по складу конструкційних матеріалів є поліметалевими (алюмінієві сплави, мідь, нержавіючі сталі). Збагачення теплоносія продуктами корозії міді підвищує корозійну активність теплоносія стосовно алюмінієвих сплавів, що призводить до їхніх корозійних руйнувань, забруднення теплоносія продуктами корозійно-механічного руйнування конструкційних матеріалів, зниження надійності та ресурсу роботи системи рідинного охолодження радіоелектронної апаратури. Тому в процесі експлуатації теплоносій повинен мати мінімальну корозійну активність. Поставлена мета досягається шляхом використання в системах рідинного охолодження радіоелектронної апаратури іонообмінного очищення теплоносія фільтрами змішаної дії. Найбільш близьким по технічній суті даної корисної моделі є фільтр змішаної дії, що містить катіоніт гелієвої структури марки КУ-2-8 чС, аніоніт гелієвої структури АВ-17-8 чС і 66%-й водно етиленгліколевий розчин [див. Базелева Н.А. Исследование влияния некоторых факторов на процесс ионообменной очистки 66%-го водноэтиленгликолевого раствора. Журнал прикладной химии. 1985, №2, ее. 258-262]. Склад даного фільтра змішаної дії обрано прототипом. Прототип і заявлений фільтр змішаної дії співпадає в наявності спільних компонентів: - катіоніт типу КУ; - аніоніт типу АВ; - 66 %-й водно-етиленгліколевий розчин. Але, на відміну від заявленого, відомий фільтр змішаної дії містить катіоніт марки КУ-2-8 чС й аніоніт марки АВ-17-8 чС , які мають гелєву структуру. Цей чинник обумовлює його недоліки: 1. Не забезпечує повний витяг найбільш корозійно-активних продуктів корозії міді, обумовлене тим, що у водно-етиленгліколевому середовищі продукти корозії міді перебувають у вигляді великих металоорганічних іонів (комплекси міді з етиленгліколем і продуктами окислювання етиленгліколю - карбоновими кислотами), які не можуть проникнути вглиб зерен іонітів внаслідок їхньої гелієвої структури (відсутні пори); 2. Недостатня механічна міцність фільтра змішаної дії при впливі ударних і вібраційних навантажень, характерних для систем рідинного охолодження радіоелектронної апаратури, тому що при механічному руйнуванні катіоніту й аніоніту збільшується гідравлічний опір фільтра змішаної дії й можуть утворюватися частки, які не вловлюються фільтрелементами, які застосовуються в системах рідинного охолодження радіоелектронної апаратури. В основу корисної моделі, що заявляється, поставлена задача створити фільтр змішаної дії, в якому шляхом заміни марки катіонітної й аніонітної смоли та її структури, забезпечити значне підвищення ступеню вилучення з 66%-го розчину О) 10411 етиленгліколю корозії МІДІ, а корозійно-активних також підвищення продуктів механічної МІЦНОСТІ Поставлена задача вирішена в складі фільтру змішаної дії, що містить катюніт, аніоніт і 66%-й водно-етиленгліколевий розчин тим, що він містить катюніт марки КУ-23ч й аніоніт марки АВ17-ЮПч макропористої структури при наступному співвідношенні вказаних компонентів, мас % - катюніт КУ-23ч 19,0-21,0, - аніоніт АВ-17-1 ОПч 45,0-50,0, 66%-й водно-етиленгліколевий розчин решта Новизна заявленої корисної моделі полягає в тому, що, по-перше, фільтр змішаної дії містить катюніт й аніоніт інших марок, по-друге, катюніт й аніоніт мають макропористу структуру, а, по-третє, він містить вказані компоненти в іншому масовому співвідношенні Процес очищення водяних розчинів фільтрами змішаної ди полягає в тім, що в результаті іонного обміну на катюніті в розчин переходять іони водню (Н+), а в результаті іонного обміну на аніоніті пдроксиюни (ОН), що призводить до утворення важкодисоційованих молекул води, підвищенню питомого електричного опору розчину ( р ) і стабілізації водневого показника (рН) на рівні, близькому до 7,0 Якщо у фільтрі змішаної ди КІЛЬКОСТІ катюніту й аніоніту не відповідає оптимальному, то питомий електричний опір зменшується При надлишку катюніту питомий електричний опір зменшується через нееквівалентну десорбцію ІОНІВ ВОДНЮ у фільтрат При надлишку аніоніту - через надходження катіонів металів у фільтрат Тому якість очищення 66%-го розчину етиленгліколю оцінювали по трьох показниках по КІЛЬКОСТІ розчину, пропущеного через шар фільтра змішаної ди, до досягнення питомого електричного опору не менш 4,5 МОм см, по КІЛЬКОСТІ розчину, пропущеного через шар фільтра змішаної дії, до досягнення ступеню вилучення продуктів корозії МІДІ, не менш 99%, по КІЛЬКОСТІ розчину до досягнення рН не менш 6,5 Фільтр змішаної ди готували в такий спосіб Катюніт і аніоніт, що перебувають у повітряносухому стані, і 66%-й розчин етиленгліколю зважували з похибкою (±0,0002г) Потім катюніт і аніоніт переносили в ємність зі зваженим розчином 66%-го розчину етиленгліколю й перемішували Приготовлений фільтр змішаної дії КІЛЬКІСНО переносили в скляний стовпчик діаметром 10мм і висотою 400мм, споряджену дренажем, що запобігає унесенню фільтра змішаної дії 66%-й розчин етиленгліколю, що містить продукти корозії МІДІ, поміщали в ємність Ємність І СТОВПЧИК з'єднували скляною трубкою, по якій розчин надходив у стовпчик Швидкість розчину (2,5±0,1м/г) через фільтр змішаної дії регулювали кранами, установленими на сполучній трубці й на виході розчину зі стовпчика Процес очищення розчину контролювали по складу фільтрату, що витікає зі стовпчика Через фільтр змішаної дії пропускали 66%-й розчин етиленгліколю з концентрацією ІОНІВ МІДІ 0,5ммоль/л, рН=5,1 і р=0,1 МОм см В процесі фільтрації відбирали по 0,1л фільтрату, в яких вимірювали питомий електричний опір, концентрацію ІОНІВ МІДІ Й рН Питомий електричний опір визначали за допомогою комірки, яка виготовлена за ДСТ 6581-75, и моста Е7-4 на змінному струмі Вимірювання рН здійснювали юновимірювачем ЭВ-74 Концентрацію ІОНІВ МІДІ визначали колориметричним методом з діетилдитюкарбаматом натрію Ступінь вилучення F продуктів корозії МІДІ розраховували по формулі F=(CBX-CBblx/CBX)100%, де С вх - концентрація ІОНІВ МІДІ В розчині, що надходить на фільтр змішаної дії, Свых - концентрація ІОНІВ МІДІ В розчині після фільтрації через фільтр змішаної дії Механічні випробування проводили на зразках фільтрів змішаної дії масою 80 г Фільтр змішаної дії готували в такий спосіб Катюніт (аніоніт) просівали через сито з діаметром чарунок 0,4 мм шляхом мокрого розсіву в дистильованій воді Воду видаляли вакуумуванням Повітряно-сухий катюніт (аніоніт) і 66%-й розчин етиленгліколю зважували з похибкою (±0,01 г) Потім катюніт і аніоніт переносили в ємність зі зваженим 66%-м розчином етиленгліколю, перемішували й вимірювали об'єм фільтра змішаної ди Приготовлений фільтр змішаної дії КІЛЬКІСНО переносили в іонообмінний фільтр, конструкція якого наведена в авторському СВІДОЦТВІ СРСР № 801879 Механічну МІЦНІСТЬ фільтра змішаної ди (ударну, вібраційну) визначали шляхом проведення випробувань іонообмінних фільтрів у наступних режимах - синусоїдальна вібрація в діапазоні 5 500 Гц з амплітудою вібропересування 2 мм і амплітудою віброприскорення до 49 м/с2 на вібростенді УВЭ50/5-500М, - механічні удари багаторазової дії з піковим ударним прискоренням до 147м/с2 і тривалістю дії ударного імпульсу 5 Юмс, а також одиночних ударів з піковим ударним прискоренням до 980м/с2 і тривалістю дії ударного імпульсу 1 5мс на ударному стенді STT-500 Після проведення механічних випробувань фільтр змішаної дії витягали з іонообмінного фільтра й знову просівали Фракції менш 0,4мм відокремлювали й вимірювали їхній обєм Від загального обєму фільтра змішаної дії віднімали об'єм зруйнованих гранул і знаходили об'єм цілих гранул після механічного впливу Вібраційну МІЦНІСТЬ (ВМ) і ударну МІЦНІСТЬ (УМ) розраховували по формулі ВМ, yM=(V2/Vi) 100%, де Vi - об'єм фільтра змішаної дії до випробувань, V2 - об'єм цілих гранул фільтра змішаної дії після випробувань Приклад 1 Приготували фільтр змішаної дії, як описано вище Компоненти брали у такому співвідношенні, мас % катюніт марки КУ-23 ч аніоніт марки АВ-17-10 Пч 20,0, 47,5, 10411 66%-й водно-етиленгліколевий розчин 32,5. Ефективність очищення оцінювали в динамічних умовах шляхом пропускання водноетиленгліколевого розчину, який містить продукти корозії міді, через скляну колонку, заповнену фільтром змішаної дії описаного складу масою 4г. Результати наведені в таблиці. Приклади 2-7 ілюструють приготування і використання фільтрів змішаної дії різних за кількісним вмістом компонентів. Результати наведені в таблиці. Приклад 8 ілюструє якість очищення водноетиленгліколевого розчину та механічну міцність фільтра змішаної дії, приготовленого по прототипу. Результати наведені в таблиці. Таблиця. Порівняльні дані якості очищення водно-етиленгліколевого розчину механічної МІЦНОСТІ прототипу і заявленого фільтра змішаної дії. Механічна міцність, Об'єм розчину, л Компоненти (мас.%) % № п/п р>4,5 Катіоніт Аніоніт АВ- 66%-й воднорН > 6,5 F > 99% ВМ УМ КУ-23ч 17-ЮПч єтил. розчин МОмсм 1 20 47,5 32,5 1,2 99,6 99,6 1,2 1,2 1,2 2 21 50 29 99,6 99,6 1,2 1,2 3 19 45 36 99,6 99,6 1,2 1,2 1,2 4 1,3 18 47,5 34,5 1,0 1,0 22 0,8 5 47,5 30,5 1,0 1,2 6 20 44 36 1,2 1,0 1,0 7 20 51 29 1,3 1,2 1,1 0,4 прототип 8 0,6 95 95 0,1 Примітка. Прокреслення - випробування не проводились. Як видно з наведених даних заявлений фільтр змішаної дії забезпечує більш якісне очищення Комп'ютерна верстка Д. Дорошенко розчину етиленгліколю в порівнянні з прототипом. Ударна та вібраційна міцності заявленого фільтра також перебільшують показники прототипу. 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 - 4 2 , 01601