Спосіб виготовлення патронного фільтрувального елемента

1 Спосіб виготовлення патронного фільтрувального елемента шляхом гофрування Винахід відноситься до мікрофільтраційної техніки і може бути використаний в медикобюлопчній, фармацевтичній, харчовій, ХІМІЧНІЙ та інших галузях промисловості для очистки питної води, лікарських препаратів, технологічних газів та середовищ і інш від механічних домішок, сорбції шкідливих та забарвлених речовин Відомий спосіб виготовлення мікроволокнистого адсорбційного фільтрувального матеріалу /ФМ/ [патент №57-20011 /Японія/ МКВ В 01J 20/28, В 01J 20/26, D04 Н 13/00, С 09 К 3/32, 1982] шляхом екструзії не менш ніж двох взаємно нерозчинних високомолекулярних сполук в стренгу, подрібнення останньої на гранули з наступним розчиненням або розкладом компонентів, що не утворюють адсорбційний матеріал Одержаний по цьому способу матеріал представляє собою масу з хаотично переплетених пластівців або мікроволокон і одночасно виконує дві функції - фільтра і сорбента Недоліком описаного матеріалу є те, що він неоднорідний на мікронному рівні за рахунок утворення великих пор в такій структурі, що погіршує якість фільтру При використанні ФМ із хаотично переплутаних коротких волокон /пластівців/ зростає імовірність їх вимивання та розклинювання матеріалу рідиною, яка фільтрується, особливо при підвищених тисках Крім того, із фільтрувального матеріалу, що представляє собою масу із хаотич пакета, що складається з фільтрувального матеріалу, розміщеного між шарами конструкційного матеріалу, формування заготовки гофрованого пакета і герметизації поздовжнього шва шляхом зварювання крайніх гофрів, який відрізняється тим, що гофрування пакета здійснюють з використанням сорбційно активної вуглецевої тканини 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що сорбційно активну вуглецеву тканину розміщують між двома шарами фільтрувального та конструкційного матеріалів 3 Спосіб за пп 1, 2, який відрізняється тим, що в пакет вводять 1-3 шари сорбційно активної вуглецевої тканини но переплутаних мікроволокон /пластівців/, неможливо виготовити гофрований фільтрувальний елемент /ФЕ/, продуктивність якого значно вища ніж плоского фільтру при тих же габаритах Відомий також спосіб виготовлення патронного фільтрувального елемента [А С СРСР №1761202, МКВ В 01D 27/06, 1993р] шляхом гофрування пакету, що складається з фільтрувального матеріалу, розміщеного між шарами конструкційного матеріалу/KM/, формування заготовки гофрованого пакету і герметизації поздовжнього шва шляхом зварювання крайніх гофр По відомому способу можливо виготовить ФЕ, який забезпечує тільки фільтрацію рідинних та газових середовищ Якщо в технологічному процесі необхідна також сорбція шкідливих або забарвлених речовин, то перед описаним ФЕ або після нього ставлять додатково установки, які забезпечують очистку технологічних середовищ за рахунок сорбції Таким чином, в основу винаходу поставлена задача створити такий спосіб, виготовлення патронного фільтрувального елемента, який шляхом зміни умов гофрування - використання додаткового матеріалу, забезпечив би створення комбінованого ФЕ, який виконував би і мікрофільтрацію і сорбцію шкідливих та забарвлених речовин внаслідок чого, розширився б асортимент фільтрувальних елементів та створився б технологічний О 5 ю 45412 процес очищення рідинних та газових середовищ Поставлене завдання вирішене тим, що в способі виготовлення патронного фільтрувального елемента, який включає гофрування пакету з фільтрувального матеріалу, розміщеного між шарами конструкційного матеріалу, формування заготовки гофрованого пакету і герметизації поздовжнього шва шляхом зварювання крайніх гофр, ВІДПОВІДНО винаходу, гофрування пакету здійснюють з використанням сорбційно активної вуглецевої тканини Доцільно, щоб сорбційно активна вуглецева тканина була розміщена між двома шарами фільтрувального та конструкційного матеріалів Доцільно, щоб в пакет було введено 1-3 шари сорбційно активної вуглецевої тканини Введення до складу патронного фільтрувального елемента сорбційно активної вуглецевої тканини дозволяє, на відміну від прототипу, створити новий комбінований ФЕ, який поєднує в собі мікрофільтрацію з тонкістю очистки вищою ніж у ФМ, який використовується, і сорбцію та розширити асортимент ФЕ Крім того, відпадає необхідність в спеціальних установках, що забезпечують сорбцію Останнє приводить до спрощення технологічного процесу очищення Таким чином, при введенні вказаним способом сорбційно активної вуглецевої тканини до складу патронногофільтрувального елемента одержують комбінований ФЕ, який одночасно забезпечує мікрофільтрацію і сорбцію шкідливих та забарвлених речовин із рідинних та газових середовищ При гофруванні пакету, що містить один шар сорбційно активної вуглецевої тканини, розміщений між двома шарами фільтрувального та конструкційного матеріалів, отримують фільтрувальний елемент, який крім мікрофільтрацм забезпечує також сорбцію Проте, сорбційна дія проявляється недостатньо Збільшення КІЛЬКОСТІ шарів вуглецевої тканини /до 4-х/ приводить до ускладнення процесу гофрування пакету Зростає гідродинамічний опір ФЕ і падає його продуктивність, різко збільшується ціна фільтру З літератури невідомо використання сорбційно активної вуглецевої тканини у складі гофрованого патронного фільтрувального елемента Суть запропонованого винаходу полягає в тому, що готують пакет, при цьому його складові частини розміщують у слідуючому порядку шар конструкційного та фільтрувального матеріалів, 13 шари сорбційно активної вуглецевої тканини і знову шар фільтрувального і конструкційного матеріалів Одержаний пакет гофрують на спеціальному пристрої чи на гофрувальному станку, фор мують заготовку формованого пакету, а потім герметизують поздовжній шов шляхом зварювання крайніх гофр на пристрої типу "Блискавка" Фільтрувальний матеріал перед вуглецевою тканиною виконує роль мікрофільтру, захищаючи вуглецеву тканину від забивання механічними домішками, що дає можливість активним центрам вуглецевої тканини виконувати їх основну функцію - сорбцію шкідливих та забарвлених речовин Фільтрувальний матеріал розміщений після вуглецевої тканини затримує короткі волокна і час тинки, які можуть виноситися з вуглецевої тканини /особливо при очистці рідинних середовищ при підвищених тисках/ Тим самим запобігається забруднення фільтрату складовими частинами вуглецевої тканини і досягається висока ефективність очистки Крім того, в разі виносу із вуглецевої тканини коротких волокон і частинок вони осідають на поверхні мікрофільтру, зменшуючи розмір його пор і, як результат, підвищують прецизійність процесу фільтрації Таким чином, по способу, що пропонується, отримують комбінований фільтрувальний елемент, який одночасно забезпечує мікрофільтрацію і сорбцію шкідливих та забарвлених речовин при очистці рідинних та газових середовищ Крім того, відпадає необхідність в спеціальних сорбційних установках, що спрощує процес очистки Винахід ілюструється слідуючими прикладами Приклад 1 Формували пакет, складаючи послідовно шар конструкційного та фільтрувального матеріалів, шар сорбційно активної вуглецевої тканини і знову шар ФМ та KM Як конструкційний матеріал використовували поліпропіленовий сепараційний матеріал, як ФМ - матеріал на основі ультратонких поліпропіленових волокон, одержаний по способу патенту № 4285 /Україна/, вуглецева тканина активований вуглецевий волокнистий матеріал марки "Днепр-МН" Пакет гофрували на спеціальному пристрої, потім формували заготовку гофрованого пакету і здійснювали герметизацію поздовжнього шва шляхом зварювання крайніх гофр на пристрої типу "Блискавка", а торці фільтру герметизували розплавом поліпропілену Аналогічно виготовляли патронні фільтруючі елементи, що містять 2 - 4 шари вуглецевої тканини, розміщеної між шарами ФМ і KM Фільтруючі елементи були використані для очистки питної води Аналізу підлягала вихідна водопровідна вода, а також вода після ФЕ Досліджувались питома продуктивність, ефективність очистки та сорбційні властивості фільтруючих елементів Дані лабораторних досліджень наведені в таблиці 1 Таблиця 1 Залежність властивостей фільтрувального елемента від КІЛЬКОСТІ шарів вуглецевої тканини № п/п 1 2 3 Назви показників Властивості води після ФЕ з КІЛЬКІСТЮ шарів вуглецевої тканини 0 1 2 3 4 27 26 25 21 18 Питома продуктивність, мл/хв см^ Ефективність очистки тинок розміром 0,3-0,6 89,3 90,0 мкм 5 Вміст заліза, мг/дм' 0,15 0,12 *вміст заліза у ВИХІДНІЙ ВОДІ - 0,18 мг/дм'5 95,4 96,2 98,6 0,05 0,03 0,02 45412 тканини Фільтрувальний елемент використовували для очистки питної води /табл 2/, 40%-ноі молочної кислоти л~абл 3/, препарату № 702 л~абл 4/, гентаміцинута анальгіну л~абл 5/ Приклад 2 Збирали фільтрувальний елемент із складових частин і в тій самій ПОСЛІДОВНОСТІ, ЩО описані в прикладі 1 В пакет вводили 2 шари вуглецевої Таблиця 2 Властивості питної води після очистки № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Вихідна вода Вода після фільтру 16 16 1,0 20 0,6 Назва показників Запах Присмак Мутність Кол і рн їсть 5 Аміак, мг/дм' Нітрати, мг/дм'5 Хлориди, мг/дм'5 Твердість Об Об 1,0 20 2,25 0,45 1,10 137 4,9 7,8 137 4,5 7,8 0,07 0,008 0,015 0,001 0,18 0,03 0,003 не виявлено 0,0001 0,05 РН Цинк, мг/дм'5 5 Мідь, МГ/ДМ' Свинець, мг/дм'5 Кадмій, мг/дм'5 Залізо, мг/дм'5 Сульфати, мг/дм'5 Марганець, мг/дм'" Залишковий хлор, мг/дм'5 100 90 0,022 0,01 не виявлено 0,1 Таблиця З Властивості 40%-ноі молочної кислоти після очистки № п/п Властивості кислоти вихідної ПІСЛЯ ОЧИСТКИ 0,02 0,01 0,90 0,45 Найменування показників Залізо, мг/л Зола, мг/л Колірність, бали 1 2 3 100 120 Таблиця 4 Залежність властивостей препарату № 702 від КІЛЬКОСТІ фільтрацій № Найменування поп/п казників 1 2 3 4 ВИХІДНИЙ Колір Гліцерин, г/мл Активна речовина, г/мл РН жовтий 0,058 Властивості препарату II фільтрація І фільтрація Безбарвний, якість Безбарвний, якість вища за еталон вища за еталон 0,053 0,056 III фільтрація Безбарвний, якість вища за еталон 0,053 0,0120 0,0120 0,0103 0,0099 2,89 2,52 2,52 2,48 Таблиця 5 Властивості ІН'ЄКЦІЙНИХ препаратів після очистки № п/г 1 2 3 Найменування показників Концетрація, г/мл РН Колір Властивості препарату анальгін гентаміцин ВИХІДНИЙ ПІСЛЯ ОЧИСТКИ 0,0408 0,0402 4,3 3,2 Відповідає етанолу Вищий за еталон по ВФС 42-1283 82 ВИХІДНИЙ ПІСЛЯ ОЧИСТКИ 0,484 0,467 6,55 6,02 Відповідає ета- Вищий за еталон по ФС нолу 42-1826 82 45412 Дані таблиць 1 - 5 показують, що пропонуємий спосіб дає можливість отримати новий комбінований фільтрувальний елемент, який забезпечує мікрофільтрацію і сорбцію 3 таблиці І видно, що оптимальна КІЛЬКІСТЬ шарів вуглецевої тканини - 2 При цьому ФЕ забезпечує мікрофільтрацію з більшою ефективністю, ніж вихідний фільтруючий матеріал /89,3 і 95,4% ВІДПОВІДНО/ та сорбцію, що дає можливість ліквідувати сторонній присмак, неприємний запах у воді, зменшити в 2 рази КІЛЬКІСТЬ нітратів і в 10 раз - вміст солей важких металів /габл1,2/ Результати таблиць 4,5 свідчать, що комбінований ФЕ може використовуватися для обезбарвлення ІН'ЄКЦІЙНИХ розчинів після їх регенерації Розроблені фільтрувальні елементи пройшли випробування в Українському центрі державного санітарно-епідеміологічного нагляду, фармацевтичній фірмі "Здоров'я народу" та заводі молочної кислоти і рекомендовані для очистки питної води, ІН'ЄКЦІЙНИХ лікарських препаратів та молочної кислоти ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71