Спосіб просочування, нанесення та закріплення на пористому або волокнистому матеріалі багатоосновних карбонових кислот та поліфенолів

Винахід відноситься до галузі виготовлення фільтруючих елементів і може бути використаний для виготовлення фільтруючих елементів водяних фільтрів. Відомий спосіб нанесення на тканину алізарину що включає просочування та нанесення алізарину з водяного розчину, його закріплення розчином солей AI, Ca, Sn, шля хом утворення комплексних сполук [1]. Недолік даного способу полягає у великій тривалості процесів просочування, нанесення та закріплення. Найближчим до запропонованого технічного рішення, вибраним у якості прототипу, є спосіб просочування, нанесення та закріплення на тканині таніну, що включає пропитку та нанесення таніну з водяного розчину при температурі 40-50°С протягом 2 годин, закріплення його розчином антимонійкалій тартрату (KC4H4O 6SbO* 1,5 Н2О) [1]. Недолік даного способу полягає у великій тривалості процесів просочування, нанесення та закріплення, а також в отруйних властивостя х закріплювача, що неприпустимо для фільтрів питної води. В основу винаходу поставлена задача удосконалення способу просочування, нанесення та закріплення на пористому або волокнистому матеріалі багатоосновних карбонових кислот та поліфенолів, у якому завдяки просочуванню його у електричному полі водяним розчином екстракту рослинної сировини, нанесенню та закріпленню багатоосновних карбонових кислот та поліфенолів з водяного розчину шляхом електрокоагуляції забезпечується зменшення терміну нанесення багатоосновних карбонових кислот та поліфенолів на пористий матеріал. Завдяки ж використанню багатоосновних карбонових кислот та поліфенолів у формі екстракту рослинної сировини забезпечується екологічна чистота, і як наслідок можливість використання пористих та волокнистих матеріалів для виготовлення водяних фільтрів. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що в способі просочування, нанесення та закріплення на пористому або волокнистому матріалі багатоосновних карбонових кислот та поліфенолів шляхом занурення його у водяний розчин цих сполук, витримку у цьому розчині, закріплення у матеріалі за допомогою солей, висушування, згідно винаходу, багатоосновні карбонові кислоти та поліфеноли застосовують у формі екстракту плодів шипшини, чи екстракту листя та деревини шипшини, або дуба черешчатого, або горішника, або яблуні, або берези, або хвої сосни чи модрини (кедр), пористий або волокнистий матеріал протягом 1хв. просочують 1-2% водяним розчином цього екстракту у електричному полі напруженістю 10 В/см при температурі 95±5°С розміщуючи його поміж титанових чи МnО 2 електродів, після цього багатоосновні карбонові кислоти та поліфеноли з розчину екстракту закріплюють на пористому або волокнистому матеріалі шляхом електрокоагуляції, розміщуючи його під тиском 0,5-0,8кПа поміж електродів з AI та пропускаючи через електроди електричний струм щільністю 100-300А/м 2 протягом 1хв. Згідно прототипу волокнистий матеріал просочують розчином таніну (танін належить до класу поліфенолів та карбонових кислот) при температурі 40-50°С протягом 2 годин. Даний спосіб не можна використовувати при створенні обладнання для поточної лінії, оскільки основна частина часу технологічного процесу витрачається на просочування, коли решта обладнання вимушено простоює. Закріплення таніну розчином антимонійкалій тартрату (KС2H4O 6SbO*1,5Н2О) має обмежене використання оскільки він є дуже отруйною речовиною. Суть запропонованого способу просочування, нанесення та закривлення на пористому або волокнистому матеріалі багатоосновних карбонових кислот та поліфенолів полягає у слідуючому. Запропонований спосіб забезпечує зменшення часу просочування, нанесення та закріплення до декількох хвилин. Це досягається завдяки просочуванню у електричному полі поміж нерозчинних електродів. Електричне поле створює направлений потік розчину багатоосновних карбонових кислот та поліфенолів через пористий матеріал, що забезпечує швидке просочування матеріалу розчином, та нанесення на матеріал багатоосновних карбонових кислот та поліфенолів. Дія електричного струму призводить також до електричної активації поверхні матеріалу що також призводить до зменшення терміну нанесення на матеріал багатоосновних карбонових кислот та поліфенолів. Підвищення температури розчину до 95±°С призводить до підвищення швидкості процесу просочування і нанесення. Для закріплення багатоосновних карбонових кислот та поліфенолів з екстракту рослинної сировини на матеріалі нами обрано процес електрокоагуляції з використанням розчинних алюмінієвих електродів. За рахунок гідролізу іонів алюмінію, що ви ходять з розчинного аноду за реакцією: Аl°-3е-®Аl3+ (1) утворюється гідроксид алюмінію Аl3++3ОН-+3Н2О®Аl(ОН)3(Н2 О)3 (2) Поверхня гідроксиду алюмінію несе на собі нескомпенсований позитивний електричний заряд і коагулює розчин рослинного екстракту, закріплюючи коагулянт у порах волокнистого чи пористого матеріалу, звідки він не вимивається струменем води і зберігає всі свої хімічні властивості. Так утворюються і закріплюється у тканині асоціат комплексів {Mel(Me)n Tan}(-){Аl(ОН)3(Н2О)3}(+) (6) де: Mel - меланіни; Tan - танін. який надалі вже з матеріалу не вимивається ні при яких збудженнях у хімічному складі питної води. Застосування багатоосновних карбонових кислот та поліфенолів у формі екстракту плодів шипшини, чи екстракту опалолого листя та деревини шипшини, або дуба черешчатого, або горішника, або яблуні, або берези, або хвої сосни чи модрини (кедр), забезпечує екологічну чистоту сировини. Використання рослинної сировини забезпечує також вирішення проблем охорони навколишнього середовища. Для виго товлення рослинного екстракту використовується опале листя та гілки. Завдяки цьому зменшується кількість рослинної сировини, що не використовується промисловістю. При застосуванні пористих або волокнистий матеріалів у фільтрах для очищення питної води важливо забезпечити контакт води з природними матеріалами, оскільки вони не міняють її вн утрішньої структури. У таблиці 1 наведено вміст карбонових кислот та поліфенолів у екстрактах вещезгаданої сировини. Таблиця 1 № п/п 1 2 3 4 5 6 7 8 Сиров ина Плоди шип шини Опале листя та дерев ина шип ши ни Опале листя та дерев ина ду ба черешча того Опале листя та дерев ина горі шника Опале листя та дерев ина яблу ні Опале листя та дерев ина берези Хв оя сосни Хв оя модр ини (кедра) Вміст карбон ов их кислот та поліфенолів у екстракті, % 65-68 60-63 60-65 50-55 50-56 52-56 55-58 54-59 Такий вміст карбонових кислот та поліфенолів у екстракті забезпечує використання їх у формі 1-2% водяного розчину. Таким чином, запропонований спосіб забезпечує велику швидкість просочування, нанесення та закріплювання на пористому або волокнистому матеріалі багатоосновних карбонових кислот та поліфенолів. Це дає змогу створювати за даним способом поточні лінії з малою тривалістю процесів просочування, нанесення та закріплення. Запропонований спосіб забезпечує також використання поліфенолів та багатоосновних карбонових кислот у формі екстрактів рослинної сировини, що забезпечує їх екологічну чистоту і дає змогу використовувати пористі та волокнисті матеріали при виготовленні фільтрів для води. На Фіг.1 наведено схему реалізації запропонованого способу для волокнистих матеріалів. Волокнистий матеріал у вигляді тканини фільтрувальної з барабану 1 подається у ємність 2 з підігрітим нагрівачем 3 до 95±5°С 1-2% водяним розчином екстракту рослинної сировини. На електроди 4 та 5 подається різниця потенціалів, яка створює напруженість електричного поля поміж електродами 10 В/см, що забезпечує протягом 1хв. просочування тканини розчином, та нанесення багатоосновних карбонових кислот та поліфенолів з розчину на тканину. Далі тканина розміщується поміж електродів 6 та 7 з алюмінію, притиснутих один до одного тягарем 10, який створює поміж ними тиск 0,5-0,8кПа. На електроди 6 та 7 подається різниця потенціалів, під дією якої через тканину протягом 1хв. тече електричний струм щільністю 100-300А/м 2. Під дією електричного струму відбувається електрокоагуляція багатоосновних карбонових кислот та поліфенолів з розчину та закріплення їх у матеріалі. Далі здійснюється сушка матеріалу за допомогою калорифера 8 і подача матеріалу на барабан 9. На Фіг.2, 3 та 4 наведено схему реалізації запропонованого способу для пористих матеріалів. На Фіг.2 наведено схему просочування 1-2% водяним розчином екстракту рослинної сировни пористого матеріалу та нанесння на нього багатоосновних карбонових кислот та поліфенолів з цього розчину. На Фіг.3 наведено схему закріплення на пористому матеріалі методом коагуляції багатоосновних карбонових кислот та поліфенолів з водяного розчину екстракту рослинної сировини. На Фіг.4 наведено схему сушіння пористого матеріалу. Пористий матеріал у формі гранул цеоліту у контейнері 2 розміщується у ємності 1 з підігрітим нагрівачем 3 до 95±5°С 1-2% водяним розчином екстракту рослинної сировини. На електроди 4 та 5 подається різниця потенціалів, яка створює напруженість електричного поля поміж електродами 10В/см, що забезпечує протягом 1хв. просочування гранул цеоліту розчином, тананесення багатоосновних карбонових кислот та поліфенолів з розчину на гранули цеоліту. Далі, контейнер 2 з гранулами цеоліту розміщується у ємності 6 з водяним розчином екстракту рослинної сировини поміж електродів 7 та 8 з алюмінію, притиснутих один до одного тягарем 9 який створює поміж ними тиск 0,5-0,8кПа. На електроди 7 та 8 подається різниця потенціалів, під дією якої через гранули цеоліту протягом 1хв. тече електричний струм щільністю 100-300А/м . Під дією електричного струму відбувається електрокоагуляція багатоосновних карбонових кислот та поліфенолів з розчину та закріплення їх у матеріалі. Далі здійснюється сушіння гранул цеоліту за допомогою калорифера 10. Приклади реалізації способу наведено у таблиці 2 для 1% водяного розчину екстракту з опалого листя та гілок дуба черешчатого. Таблиця 2 № п/п Матеріал 1 2 3 4 Бельтин г філь трув альний за ГОСТ 332-9 1 Грану ли цеоліту Напру женість електичн ого по ля, В/см 10 10 10 10 Трив алість просочув ання, с 60 60 60 60 Щільність 2 стру му, А/м 100 300 100 300 Трив алість процесу закріплення, с 60 60 60 60 Трив алість у сього процесу , с 120 120 120 120 У рядку 1 таблиці 2 наведено параметри процесу просочування, нанесення та закріплювання карбонових кислот та поліфенолів на волокнистий матеріал при щільності струму 100А/м 2. Тривалість процесу - 120с. У рядку 2 таблиці 2 наведено параметри процесу просочування, нанесення та закріплювання карбонових кислот та поліфенолів на волокнистий матеріал при щільності струму 300А/м 2. Тривалість процесу - 120с. У рядку 3 таблиці 2 наведено параметри процесу просочування, нанесення та закріплювання карбонових кислот та поліфенолів на пористий матеріал (гранули цеоліту) при щільності струм у 100А/м 2 . Тривалість процесу - 120с. У рядку 4 таблиці 2 наведено параметри процесу просочування, нанесення та закріплювання карбонових кислот та поліфенолів на пористий матеріал (гранули цеоліту) при щільності струм у 300А/м 2 . Тривалість процесу - 120с. Таким чином, у заявлених проміжках параметрів процесу просочування, нанесення та закріплювання карбонових кислот та поліфенолів на волокнистий або пористий матеріал тривалість процесу дорівнює 120с. У таблиці 3 наведено приклади реалізації способу при використанні 2% водяного розчину екстракту з опалого листя та гілок дуба черешчатого. Таблиця 3 № п/п 1 2 3 4 Напру женість електричного поля, В/см Бельтин г філь трув альний 10 за ГОСТ ГОСТ 332- 91 10 10 Грану ли цеоліту 10 Матеріал Трив алість просочув ання, с 60 60 60 60 Щільність 2 стру му, А/м 100 300 100 300 Трив алість процесу закріплення, с 60 60 60 60 Трив алість у сього процесу , с 120 120 120 120 У рядку 1 таблиці 3 наведено параметри процесу просочування, нанесення та закріплювання карбонових кислот та поліфенолів на волокнистий матеріал при щільності струму 100А/м 2. Тривалість процесу - 120с. У рядку 2 таблиці 3 наведено параметри процесу просочування, нанесення та закріплювання карбонових кислот та поліфенолів на волокнистий матеріал при щільності струму 300А/м 2. Тривалість процесу - 120с. У рядку 3 таблиці 3 наведено параметри процесу просочування, нанесення та закріплювання карбонових кислот та поліфенолів на пористий матеріал (гранули цеоліту) при щільності струм у 100А/м 3 . Тривалість процесу - 120с. У рядку 4 таблиці 3 наведено параметри процесу просочування, нанесення та закріплювання карбонових кислот та поліфенолів на пористий матеріал (гранули цеоліту) при щільності струм у 300А/м 3 . Тривалість процесу - 120с. Таким чином, при збільшенні концентрації водяного розчину екстракту до 2% у заявлених проміжках параметрів процесу просочування, нанесення та закріплювання карбонових кислот та поліфенолів на волокнистий або пористий матеріал тривалість процесу дорівнює 120с. Таким чином, за рахунок використання всіх пропозицій винаходом вирішується поставлене завдання зменшення часу просочування, нанесення та закріплення на пористий чи волокнистий матеріал поліфенолів та багатоосновних карбонових кислот. Джерела інформації, прийняті до уваги при експертизі: 1. Большая советская энциклопедия. Τ 23, Μ:, 1953. С. с.294