Картридж глечикового фільтра для води

Реферат: Картридж глечикового фільтра для води виконаний у формі відкритого стакана, заповненого фільтрувальним матеріалом та оснащеного засобом для фіксації в гнізді глечика і закритого зверху водопроникною кришкою. При цьому під фільтруючим матеріалом розміщений шар з волокнистого фільтруючого матеріалу. Шар з волокнистого фільтруючого матеріалу виконаний у вигляді нетканого матеріалу з ультратонких нановолокон, що утворюють мікропористу структуру, а під ним розміщений шар нетканого матеріалу з більш грубою структурою. UA 105233 U (54) КАРТРИДЖ ГЛЕЧИКОВОГО ФІЛЬТРА ДЛЯ ВОДИ UA 105233 U UA 105233 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до засобів для очищення питної води перед її вживанням і стосується конструкції картриджів глечикових фільтрів, призначених для доочищення невеликої кількості водопровідної питної води та надання їй високих показників безпечності і якості. Відомо, що якість питної води, підготовленої на станціях центрального водопостачання, не повною мірою відповідає вимогам санітарно-гігієнічних нормативів і тому потребує додаткового очищення. Навіть добре підготована вода, пройшовши через старі зношені трубопроводи, втрачає свої якості і часто повторно забруднюється іржею і різноманітними мікроорганізмами: мікроскопічними водоростями, спорами грибів, бактеріями. Тому воду з систем централізованого водопостачання безпосередньо перед вживанням необхідно додатково очищати. Для отримання якісної питної води в невеликих кількостях в домашніх умовах, в офісах, лікувальних закладах та ін., широкого вжитку набули невеликі настільні глечикові фільтри зі змінними картриджами. Картридж являє собою головний робочий орган такого фільтра. Він забезпечує очищення води при проходженні її крізь шари фільтрувальних матеріалів, від властивостей яких залежить якість отриманої води. Найдосконаліші сучасні фільтри оснащені картриджами, що забезпечують не тільки оптимальний хімічний склад отриманої води, а і покращують її бактерицидний склад. Для надання глечиковим фільтрам бактерицидних властивостей в їх картриджах використовують антибактеріальні якості срібла. Так у картриджі, захищеному корисною моделлю [1], застосовано фільтруючий матеріал у вигляді активованого вугілля, обробленого сріблом. Недолік використання срібла у картриджах полягає в тому, що в результаті взаємодії води зі сріблом, життєздатних бактеріальних клітин у фільтраті залишається щонайменше на 2 порядки менше, але у фільтраті залишаються токсини, які утворились в наслідок загибелі мікроорганізмів. Зниження концентрації бактеріальних клітин на 2 порядки не є достатнім за 4 високої концентрації мікроорганізмів у вхідній воді, наприклад, 10 КУО/мл. До того ж, срібло є дорогим матеріалам. З рівня техніки відомий пристрій для фільтрації води - патент [2], оснащений картриджем, який складається з корпусу у вигляді стакана з бічними стінками і днищем з вихідними отворами і кришки з отворами для входження води. Корпус заповнений гранульованим фільтрувальним матеріалом. Між згаданим матеріалом і днищем корпусу розташований шар волокнистого матеріалу у вигляді плоского диска, привареного до основи. Диск виконано з нетканого матеріалу, наприклад поліпропілену, і закріплено на днищі модуля. Відомий також (фільтраційний модуль) картридж за патентом [3], що заповнюється фільтрувальним матеріалом, який має бічні стінки, кришку і дно з вихідними отворами, закритими нетканим матеріалом, який складається із двох типів волокон: гідрофільних та гідрофобних волокон, з'єднаних разом. Описані вище глечикові картриджі забезпечують доочищення води шляхом фільтрації, але не покращують її бактерицидний склад. Більш досконалим є картридж (фільтрувальний патрон) за патентом [4], виконаний у формі відкритого стакана, заповненого фільтрувальним матеріалом та закритого зверху кришкою. Стакан має бічні стінки і дно з вихідними отворами, закритими вставкою із волокнистого матеріалу з пластмасовим каркасом, причому розміри пор в тканині знаходяться в межах переважно 80-200 мікрон. Для досягнення максимального ступеня очищення води в описі до патенту вказано на можливість використання волокнистих матеріалів, наприклад нетканих матеріалів з малим діаметром волокон, в межах 2-20 мікрон, що дозволяє використовувати більш дрібний сорбент, наприклад порошкоподібний фільтрувальний матеріал з розміром частинок менше 50 мікрон, що в свою чергу призводить до підвищення глибини очищення фільтрованої рідини. Описаний картридж забезпечує глибоке очищення води та деякою мірою здатен затримувати крупні мікроорганізми, чого недостатньо для задоволення сучасних вимог до якості питної води. Крім цього, малі розміри пор фільтрувального матеріалу та велика висота його шару в стакані (фільтрувальний матеріал займає всю висоту стакана) створює значний опір проходженню води і в результаті значно уповільнює процес очищення води. Найближчим аналогом до запропонованого картриджа серед відомих за технічною суттю та досягнутим результатом є фільтрувальний патрон (картридж) для глечикового фільтра (патент України) на винахід [5], згідно з яким картридж має корпус у вигляді стакана з бічними стінками і дном, заповнений фільтрувальним матеріалом. Стакан закритий зверху кришкою, а його дно оснащено хоча б одним отвором або виконане перфорованим, закритим щонайменше одним водопроникним матеріалом. Дно патрона закрите щонайменше одним шаром водопроникного матеріалу, виготовленого у вигляді диска з нетканого матеріалу, край якого доходить до бічної 1 UA 105233 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 стінки патрона. Волокна нетканого матеріалу виготовлені з поліпропілену або до нього подібних полімерів з діаметром волокон 10 мікрон і менше. Водопроникний матеріал на дні патрона може складатися із кількох шарів, одним з яких може бути сітка з поліефірних волокон товщиною 0,3 мм, з діаметром волокон від 0,05 до 0,3 мм. Інший шар виконаний з матеріалу з бактерицидними властивостями. Один з шарів матеріалу може бути гофрованим. Головний недолік використання матеріалу з бактерицидними властивостями у картриджах полягає в тому, що в результаті взаємодії цих матеріалів з мікроорганізмами у фільтраті залишаються токсини, які утворились внаслідок загибелі мікроорганізмів, що знижує якість води. Крім цього залишки бактерицидних матеріалів у воді теж знижують її якість, а самі ці матеріали досить дорогі. Задачею корисної моделі є удосконалення конструкції картриджа для глечиків шляхом застосування нового нетканого матеріалу. Поставлена задача вирішується тим, що в картриджі для глечиків, що виконаний у формі відкритого стакана, заповненого фільтрувальним матеріалом та оснащеного засобом для фіксації в гнізді глечика і закритого зверху водопроникною кришкою, при цьому під фільтруючим матеріалом розміщений шар з волокнистого фільтруючого матеріалу, згідно з корисною моделлю, шар з волокнистого фільтруючого матеріалу виконаний у вигляді нетканого матеріалу з ультратонких нановолокон, які утворюють мікропористу структуру з розміром пор 0,01-0,001 мкм, а під ним розміщений шар нетканого матеріалу з більш грубою структурою. Згідно з корисною моделлю, дно стакана оснащено щонайменше одним вихідним отвором або оснащено перфорацією для виходу води. Згідно з корисною моделлю, між дном та шаром нетканого матеріалу розміщено опорний водопроникний каркас. Технічний результат від запропонованих удосконалень корисної моделі полягає у тому, що практично всі механічні домішки, які знаходяться у воді, затримуються фільтруючим матеріалом у порожнині стакана, перш ніж вода надійде у шар нетканого матеріалу. Іншими словами, нетканий матеріал захищений від швидкого забруднення його мікропор, що суттєво подовжує термін його ефективної дії, а значить і термін використання картриджа. Нетканий матеріал з ультратонких волокон і з розмірами пор, меншими від розмірів вірусів, затримує бактерії та віруси, тобто відділяє їх від води, на відміну від використання шару з бактерицидного матеріалу, який викликає їх загибель, що супроводжується виділенням у фільтраті токсинів, які утворились як наслідок загибелі мікроорганізмів. Важливо, що очищення води від бактерій та вірусів досягається без витрати дорогих бактерицидних матеріалів, наприклад срібла, а також ліквідована можливість забруднення готової води залишками цих матеріалів. Істотними ознаками запропонованого пристрою спільними з прототипом є: • картридж для глечиків; • картридж виконаний у формі відкритого стакана, заповненого фільтрувальним матеріалом, • стакан оснащений засобом для фіксації в гнізді глечика і закритий зверху водопроникною кришкою; • під фільтруючим матеріалом розміщений шар з волокнистого фільтруючого матеріалу Новими істотними ознаками пристрою порівняно з прототипом є: • шар з волокнистого фільтруючого матеріалу виконано у вигляді нетканого матеріалу з ультратонких нановолокон; • ультратонкі нановолокна утворюють мікропористу структуру з розміром пор 0,01-0,001 мкм; • під мікропористою структурою розміщений шар нетканого матеріалу з більш грубою структурою. Суть запропонованої корисної моделі ілюструється кресленнями: На Фіг. 1. Зображено поздовжній переріз глечикового фільтра для води. На Фіг. 2. Зображено поздовжній переріз картриджа. На Фіг. 3 зображено варіант конструкції з сіткою. На Фіг. 4 зображено збільшену ділянку А на фіг. 2. Запропонований картридж використовується у глечикових фільтрах для води їх основним робочим органом. Звичайний глечиковий фільтр має корпус 1, розділений на верхню місткість 2 з кришкою 3 для вхідної води та нижню місткість 4 для відфільтрованої води (фільтрату). Корпус оснащений ручкою 5 для зручності перенесення та носиком 6 для виливання фільтрату. Стінка 7 корпусу фільтра оснащена гніздом для фіксації в ньому картриджа 8. Картридж має корпус 9 у формі відкритого зверху стакана, заповненого фільтрувальним матеріалом 10 і закритого зверху водопроникною кришкою 11, (для цього кришка оснащена отворами, щілинами, перфорацією). Корпус картриджа оснащений засобом 12 для фіксації його в гнізді корпуса глечика. Дно 13 стакана виконане водопроникним. Під фільтруючим матеріалом в стакані розміщено два шари нетканого фільтруючого матеріалу, які щільно примикають по периметру до бічної стінки стакана. Першим (по ходу води) шаром нетканого матеріалу 14, який 2 UA 105233 U 5 10 15 20 25 30 безпосередньо примикає до нижньої поверхні фільтрувального матеріалу 10, є нетканий матеріал, виконаний із нановолокон, які утворюють мікропористу структуру з розміром пор 0,010,001 мкм, тобто є напівпроникною наномембраною. Другий шар 15 нетканого матеріалу, що розміщений під першим шаром, виконаний із ультратонких полімерних волокон. Під другим шаром нетканого матеріалу доцільно розмістити полімерну сітку 16, яка щільно фіксує його та утримує від будь-яких зміщень. Обидва шари укладені на опорний водопроникний каркас 17. Водопроникне дно стакана може бути виготовленим із водонепроникного матеріалу, але при цьому воно повинно мати перфорацію або хоча б один отвір для виходу води. При цьому водопроникне дно може виконуватися у вигляді диска закріпленого на нижньому кінці бічної стінки стакана. Водопроникний каркас може спиратися на дно 13 або може бути закріпленим по периферії на бічній стінці стакана картриджа. Каркас доцільно виконати у вигляді жорсткої решітки, в результаті чого він виконує роль водопроникного дна стакана і заміняє його. При використанні запропонований картридж 8 встановлюють в гніздо корпусу глечикового фільтра і фіксують в ньому. Воду наливають у верхню місткість 2 глечика, з якої вона крізь отвори в кришці 11 картриджа надходить в його порожнину, де в результаті взаємодії з фільтрувальним матеріалом 10 відбувається глибоке очищення води від основної маси домішок. За цим вода проходить крізь перший шар 14 нетканого матеріалу, де вона звільняється від бактеріальних домішок і шкідливих мікроорганізмів, які пройшли крізь фільтрувальній матеріал. Цей шар нетканого матеріалу має мікропористу структуру з порами, розміри яких менші, ніж розміри бактерій і вірусів, і тому вони затримуються нетканим матеріалом. Вода, пройшовши перший шар нетканого матеріалу, проходить крізь другий шар 15 нетканого матеріалу та крізь полімерну сітку 16 і водопроникний каркас 17, а далі через отвори (або перфорацію) в дні 13 потрапляє до нижньої місткості 4. У варіанті, коли полімерна сітка 16 виконана жорсткою та закріплена на стінці 9 стакана, то вона заміняє собою каркас та дно і вода, пройшовши таку сітку, потрапляє безпосередньо в місткість 4. При розмірах пор, більших 0,01 мкм, ефективність картриджа знижується, оскільки деякі найдрібніші віруси не затримуються нетканим матеріалом, а при розмірах пор, менших 0,001 мкм, опір проходженню води стає невиправдано високим і вже не позначається на результатах обробки води. Випробування запропонованого картриджа показали високі результати очищення води від бактерій та вірусів. Дані випробування наведені в таблиці. Мікроорганізм Coliform Bacteria E.coli Total coliform bacteria E.coli K-12 Coliphage MS-2 Hepatitis A vims Bacteriophage MS-2 Pseudomonas aeruginosa Legionella mildadei NCTC 35 40 45 Вміст мікроорганізмів в модульній воді 5 10 CPU/mL 5 10 CPU/L 3 10 PFU/mL 6 10 PFU/100mL 6 10 PFU/mL 4 10 cell/L 4 10 cell/mL Вміст мікроорганізмів в очищеній воді 0 0 0 0 0 0 0 Запропонований картридж забезпечує отримання високоякісної питної води шляхом її глибокого очищення від механічних і хімічних забруднень, якими може бути насичена вода з водогону, а головне - він затримує бактерії та віруси. В ньому вдало поєднані корисні властивості активованого вугілля з властивостями нетканого матеріалу з мікропористою структурою. Запропонований картридж, у порівнянні з відомими, не потребує використання срібла і не викликає виділення у фільтрат токсинів, які утворились внаслідок загибелі мікроорганізмів від дії на них срібла. Джерела інформації: прийняті до уваги 1. UA 37006 по MПК - B01D 27/08 і B01D 27/00; 2. США 5,002,665 по МПК - B01D 24/00; 3. США 6,012,232 по МПК - F26B 19/00; 4. США 6,099,728 по МПК - В01D 27/02. 5. UA 99653 по МПК В01D 27/00 В29С 45/14 3 UA 105233 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 1. Картридж глечикового фільтра для води, що виконаний у формі відкритого стакана, заповненого фільтрувальним матеріалом, та спорядженого засобом для фіксації в гнізді глечика і закритого зверху водопроникною кришкою, при цьому під фільтруючим матеріалом розміщений шар з волокнистого фільтруючого матеріалу, який відрізняється тим, що шар з волокнистого фільтруючого матеріалу виконаного у вигляді нетканого матеріалу з ультратонких нановолокон, що утворюють мікропористу структуру з розміром пор 0,01-0,001 мкм, а під ним розміщений шар нетканого матеріалу з більш грубою структурою. 2. Картридж глечикового фільтра для води за п. 1, який відрізняється тим, що дно споряджено щонайменше одним вихідним отвором або оснащено перфорацією для виходу води. 3. Картридж глечикового фільтра для води за п. 1, який відрізняється тим, що між дном та шаром нетканого матеріалу розміщено опорний водопроникний каркас. 4 UA 105233 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5