Трубчастий елемент фільтрувально-сорбційного типу

Корисна модель відноситься до фільтрувальних пристроїв. Трубчастий елемент може бути використаний для очищення різноманітних рідин, передусім питної води, у промислових та побутови х умовах. За найближчий аналог прийнятий патент Росії (11) 2019291 (54) Фільтрувальний елемент та фільтрувальний матеріал для глибокого очищення води. Цей фільтрувальний елемент містить перфорований стержень з намотаним на ньому у вигляді рулону фільтрувальним матеріалом. Через кожні 4-6 шарів фільтрувальний матеріал перекладений дренажними прокладками, а своїми торцями він нероздільно з'єднаний з ущільнюючими кришками. Фільтрувальний матеріал, застосований у елементі уявляє собою тканину або трикотаж, що вироблений з волокон, на основі активованого вуглецю, поверхня якого покрита плівкою діоксиду кремнію при наступному співвідношенні компонентів у мас. %: активований вуглець 90-99, SIО2 1-10. Активований вуглець характеризується пористою структурою з наступними параметрами: питома поверхня 1800-2500м 2/г, об'єм мікропор 0,5-0,75см 3/г, об'єм мезопор 0,3-0,55см 3/г. Ці конструктивні особливості елементу та властивості використаного у ньому фільтрувального матеріалу є загальними ознаками найближчого аналога та корисної моделі, що заявляється. Недоліком найближчого аналога є те, що при роботі елементу забруднена рідина відразу поступає на фільтрувальний матеріал з пористою сорбційною поверхнею і швидко її закупорює. Особливо відчутно це при фільтруванні рідин, забруднених великими органічними молекулами, характерними для поверхнево-активних речовин (ПАР), що суттєво знижує ефективність роботи фільтрувального елементу і значно скорочує термін його експлуатації. В основу корисної моделі, що заявляється поставлена задача створення конструкції трубчастого елементу фільтрувально-сорбційного типу, здатного затримувати практично всі механічні домішки, що знаходяться у рідині, перш ніж вона потрапить на поверхню на основі активованого вуглецю та діоксиду кремнію, якій властива ефективна сорбційна активність. Це дозволить захистити від механічного забруднення розташовані на поверхні сорбційного матеріалу мікропори та мезопори і тим самим значно подовжити час експлуатації елементу та покращити його сорбційні характеристики. Поставлена задача вирішується шляхом створення конструкції трубчастого елементу фільтрувально-сорбційного типу, що включає внутрішній плетений дренажний полімерний каркас і зовнішню плетену сітку, що виготовлені з полімерного матеріалу, між якими у напрямі руху рідини від зовнішнього каркасу до внутрішнього розташовані спочатку нетканий полімерний матеріал з переплетених ультратонких волокон, між якими існують пори, а потім сорбційний матеріал у вигляді послідовно намотаних та розподілених дренажними прокладками шарів тканини або трикотажу. Сорбційний матеріал виготовлений на основі активованого вуглецю (90-99мас. %), поверхня якого покрита плівкою діоксиду кремнію (1-10мас. %) На торцях елементу знаходяться ущільнюючі кришки з гумовими прокладками. На Фіг.1 зображений перший варіант трубчастого елементу фільтрувально-сорбційного типу, який містить: - внутрішній плетений дренажний каркас 4 з полімерного матеріалу; - сорбційний матеріал 3 у вигляді намотаних на дренажний каркас 4 шарів тканини або трикотажу, що розподілені дренажними прокладками з полімерної сітки (дренажні прокладки умовно не показані); - нетканий полімерний матеріал 2 з переплетених ультратонких волокон, між якими існують пори; - зовнішню плетену сітку 1 з полімерного матеріалу; - ущільнюючі кришки 5; - гумові прокладки 6. Очищення рідини у тр убчастому елементі фільтрувально-сорбційного типу здійснюється за рахунок її фільтрації у радіальному напрямі крізь шари нетканого пористого матеріалу 2 з ультратонких полімерних волокон, завдяки чому рідина звільнюється від механічних домішок, іржі, мулу, гідроксиду тривалентного заліза. Далі рідина надходить на шари сорбційного матеріалу 3, який сорбує активний хлор, хлорорганічні сполуки, у тому числі хлорфеноли та феноли, важкі метали, поверхнево-активні речовини. Потім рідина поступає безпосередньо на плетений полімерний дренажний каркас 4 і через його канал та отвір в ущільнюючій кришці 5 з гумовою прокладкою 6 - споживачу. Ефективність роботи запропонованої конструкції трубчастого елементу підтверджують його високі характеристики, одержані при проведенні лабораторних досліджень та їхнє порівняння з характеристиками, одержаними під час випробування елементу, прийнятого за найближчий аналог. На Фіг.2 зображений порівняльний графік продуктивності однакових за розмірами запропонованого та відомого елементів, у залежності від об'єму відфільтрованої води. На графіку позицією 7 позначена крива лінія, що відображає характеристику питомої продуктивності найближчого аналога, а позицією 8 трубчасто го елемента, що заявляється. Порівняння цих характеристик красномовно свідчить про перевагу запропонованого елементу. На Фіг.3 зображений порівняльний графік зміни кількості заліза у вихідній та відфільтрованій рідинах для елемента, що заявляється та найближчого аналога у залежності від кількості заліза у вихідній рідині та відфільтрованого об'єму рідини. Для елемента, що заявляється, зміна кількості заліза (до і після фільтрації) характеризують лінії 9 і 10, а для найближчого аналога - відповідно, 11 і 12. Пунктирною лінією 13 на Фіг.3 позначена гранично допустима кількість заліза у відфільтрованій воді, яка становить 0,3мг/дм 3. З графіка видно, що по цій характеристиці запропонований елемент ефективніше свого аналога приблизно втричі. На фіг.4 зображений порівняльний графік загальної гряземісткості елементу, що заявляється та найближчого аналога. На графіку гряземісткість найближчого аналога показана у подвійній рамці, заштрихована зустрічними штрихами й позначена позицією 14. Гряземісткість трубчастого елементу фільтрувально-сорбційного типу показана в одинарній рамці, заштрихована косими штрихами й позначена позицією 15. Графік показує, що й по цьому показнику запропонований елемент працює набагато краще свого найближчого аналога. Наведені порівняльні характеристики свідчать, що по всі х показниках елемент, що заявляється, значно перевищує свій найближчий аналог. Перелік фігур. Фіг.1 - тр убчастий елемент фільтрувально-сорбційного типу. Фіг.2 - порівняльний графік питомої продуктивності трубчастого елементу фільтрувально-сорбційного типу та найближчого аналога. Фіг.3 - порівняльний графік зміни кількості заліза у ви хідній та відфільтрованій рідинах для трубчастого елементу фільтрувально-сорбційного типу та найближчого аналога. Фіг.4 - порівняльний графік загальної гряземісткості трубчастого елементу фільтрувально-сорбційного типу та найближчого аналога. Цифрами на фігурах позначені: 1 - зовнішня плетена полімерна сітка; 2 - нетканий полімерний матеріал; 3 - сорбційний матеріал; 4 - внутрішній плетений полімерний дренажний каркас; 5 - ущільнююча кришка; 6 - гумова прокладка; 7 - питома продуктивність найближчого аналога; 8 - питома продуктивність трубчастого елементу фільтрувально-сорбційного типу; 9 - загальна кількість заліза у рідині до її проходження крізь трубчастий елемент фільтрувальносорбційного типу; 10 - загальна кількість заліза у рідині після її проходження крізь трубчастий елемент фільтрувальносорбційного типу; 11 - загальна кількість заліза у рідині до її проходження крізь найближчий аналог; 12 - загальна кількість заліза у рідині після її проходження крізь найближчий аналог; 13 - гранично допустима кількість заліза у відфільтрованій воді; 14 - загальна гряземісткість найближчого аналога; 15 - загальна гряземісткість трубчастого елементу фільтрувально-сорбційного типу. Виготовлення трубчастого елементу фільтрувально-сорбційного типу здійснюється наступним чином. На трубчастій оправці методом пневмоекструзії розплаву полімеру формують внутрішній плетений дренажний каркас 4 трубчатої форми. Потім на плетений дренажний каркас 4 намотують шари сорбційного матеріалу 3 з дренажними прокладками з полімерної сітки. Далі методом пневмоекструзії розплаву полімеру формують шари нетканого пористого полімерного матеріалу 2 та зовнішню плетену полімерну сітку 1. На торці трубчастого елементу для герметизації установлюють ущільнюючі кришки 5, з якими торці всіх елементів конструкції з'єднані нероздільно. Нероздільність і герметизацію з'єднання забезпечують шляхом нанесення на шорстку внутрішню поверхню кришок перед їхньою установкою розплавленого полімеру. На кожен з зовнішніх торців кришок накладають гумову прокладку 6.