Фільтрувальна тканина для стрічкового фільтра

Реферат: Даний винахід стосується фільтрувальної тканини для стрічкового фільтра, причому . . фільтрувальна тканина має повітропроникність від 100 л/(хв дм) до 350 л/(хв. дм), і волокна фільтрувальної тканини мають товщину від 25 мкм до 35 мкм і містять від 50 мас. % до 100 мас. % перфторалкоксіалкану (PFA). Фільтрувальна тканина має від 25 до 35 ниток (3) основи і від 15 до 25 утокових ниток (2) на 1 см. UA 100342 C2 (12) UA 100342 C2 UA 100342 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ОПИС Даний винахід стосується фільтрувальної тканини для стрічкового фільтра, зокрема, для застосування при гідротермальній кислотній регенерації. При гідротермальній кислотній регенерації випадають оксиди заліза, зокрема, Fe2O3, з приблизно 75 %-ного водного розчину FeCl3 при температурі близько 170 °C, які відфільтровують. Гідротермальну кислотну регенерацію застосовують при обробці металів, зокрема, після витравлення металевих стрічок, щоб регенерувати соляну кислоту, яка забруднена FeCl2. При цьому здійснюють наступні стадії способу. (1) Підвищують концентрацію соляної кислоти, що містить FeCl2. (2) Окиснюють FeCl2 киснем (О2) при температурі 150 °C і тиску 7 бар (0,7 МПа) до FeCl3. 2FeCl2+2HCl+1/2O2 → 2FeCl3+H2O (3) Fe2O3 осаджують в результаті гідролізу при температурі 170 °C і атмосферному тиску. Одержують 18 %-30 %-ну соляну кислоту, придатну до повторного використання: 2FeCl3+3H2O → Fe2O3↓+6HCl↑ При промисловому виробництві Fe2O3 відділяють з розчину через стрічковий фільтр. Стрічковий фільтр дуже корисний для відділення твердих речовин від рідин в умовах промислового виробництва. Фільтровану рідину спрямовують на полотно з фільтруючого нетканого матеріалу. Тверді частинки затримуються фільтруючим нетканим матеріалом. Очищена рідина стікає в збірний резервуар і звідти може бути відведена назад для повторного використання або у відходи для утилізації. Залишок, який залишається на нетканому матеріалі, утворює фільтрувальний осад. Якщо густина фільтрувального осаду перешкоджає оптимальному стіканню рідини, то фільтрувальний осад автоматично транспортують в сміттєзбірник разом з нетканим матеріалом. Весь процес відбувається безперервно і повністю автоматично, без переривання протікання рідини. Було встановлено, що відомі фільтрувальні полотна непридатні для застосування у вакуумному стрічковому фільтрі. Задача даного винаходу полягає в створенні фільтрувальної тканини для стрічкового фільтра, яка задовольняє вимоги відносно міцності і працездатності стрічкового фільтра для відділення оксидів заліза від кислотних гарячих розчинів під вакуумом. Задача даного винаходу вирішена з використанням фільтрувальної тканини для стрічкового 2 фільтра, причому фільтрувальна тканина має повітропроникність від 100 л/(хв∙дм ) до 350 2 л/(хв∙дм ), і волокна фільтрувальної тканини мають товщину від 25 мкм до 35 мкм, і містять від 50 мас. % до 100 мас. % перфторалкоксіалкану (PFA). У значенні винаходу повітропроникність означає об'єм повітря в літрах протягом часу в 2 2 2 хвилинах і на площу в дм , л/хв/дм , виражена як л/(хв∙дм ). Відповідна винаходу фільтрувальна тканина завдяки стійкості і працездатності придатна для стрічкового фільтра, призначеного для відділення оксидів заліза від кислотних гарячих розчинів під вакуумом. Перфторалкоксіалкан (PFA) являє собою повністю фторований полімер, співполімер з політетрафторетилену (PTFE) і полі-(перфторвінілметилового простого ефіру). PFA являє собою термопластичний матеріал і може бути перероблений в умовах, наприклад, лиття під тиском або зварювання полімерів. PFA має незначну міцність і твердість. Переважним варіантом здійснення винаходу є фільтрувальна тканина для стрічкового фільтра, в якій волокна мають товщину від 28 мкм до 32 мкм. У цьому діапазоні товщини волокон виходять дуже хороші результати. Особливо хороші результати для вакуумного стрічкового фільтра досягають з монофіламентом з PFA з товщиною щонайменше близько 30 мкм. Переважним варіантом здійснення винаходу є фільтрувальна тканина для стрічкового фільтра, в якій волокна фільтрувальної тканини містять від 90 мас. % до 100 мас. % PFA. Найкращі результати досягнуті з волокнами, які містять PFA в діапазоні від 90 мас. % до 100 мас. %. Переважний варіант здійснення винаходу являє собою фільтрувальну тканину для 2 стрічкового фільтра, причому фільтрувальна тканина має повітропроникність від 100 л/(хв∙дм ) 2 до 200 л/(хв∙дм ). У цьому діапазоні досягають дуже хороших результатів фільтрування. Переважним варіантом здійснення винаходу є фільтрувальна тканина для стрічкового фільтра, причому фільтрувальна тканина має від 25 до 35 ниток основи і від 15 до 25 утокових ниток на 1 см. У цих діапазонах для ниток основи і утокових ниток досягають хороших результатів для фільтрувальної тканини. Переважний варіант здійснення винаходу являє собою фільтрувальну тканину для стрічкового фільтра, причому фільтрувальна тканина має довжину більшу 7000 мм, переважно 1 UA 100342 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 від 7000 мм до 8000 мм, і ширину від 700 мм до 1800 мм. Стрічковий фільтр з такими розмірами є особливо добре придатним і ефективно застосовним. Ще одним аспектом винаходу є спосіб одержання фільтрувальної тканини для стрічкового 2 2 фільтра з повітропроникністю від 100 л/(хв∙дм ) до 350 л/(хв∙дм ), при якому волокна з товщиною ниток від 25 мкм до 35 мкм і із вмістом від 50 мас. % до 100 мас. % PFA переплітають в фільтрувальну тканину з щільністю від 25 до 35 ниток основи і від 15 до 25 утокових ниток на 1 см. Ще один аспект винаходу представляє застосування відповідної винаходу фільтрувальної тканини для стрічкового фільтра, призначеного для відділення твердих оксидів заліза, особливо Fe2O3, від кислотного гарячого водного розчину FeCl3, особливо при гідротермальній регенерації кислоти. Винахід детальніше роз'яснюється за допомогою креслення і прикладу. Як показано: Фіг. 1 представляє вигляд зверху в перспективі відповідної винаходу фільтрувальної тканини, Фіг. 2 представляє вигляд в перспективі в розібраному стані нутч-фільтра з кришкою, і Фіг. 3 представляє вигляд в перспективі лабораторної установки для випробування фільтрувальної тканини. Показану в Фіг. 1 фільтрувальну тканину одержують зі стандартних монофіламентних ниток 2 2 PFA з товщиною близько 27 мкм, з повітропроникністю 100 л/(хв∙дм ), 200 л/(хв∙дм ) і 350 2 л/(хв∙дм ). При цьому утокові нитки 2 і нитки 3 основи переплетені з утворенням фільтрувальної тканини 1 з розмірами 8000 мм в довжину на ширину 800 мм при щільності 31 нитки основи і 20 утокових ниток на 1 см. Виткану фільтрувальну тканину 1 піддали трикратному каландруванню для регулювання повітропроникності. Тепло і тиск підводили до тканини за допомогою нагрівальних і охолоджуючих вальців. При цьому тканина піддалась усадці приблизно на 10 % при 31 нитці на 0,7 см і до довжини 7000 мм, а також ширини 700 мм. Показаний в Фіг. 2 нутч-фільтр 4 з кришкою 5 являють собою основні деталі лабораторної установки для випробування фільтрувальної тканини 1. Фільтрувальну тканину 1 укладають на нутч-фільтр 4, і до нутч-фільтра 4 пригвинчують кришку 5. Нутч-фільтр 4 має в нижній частині штуцер 6 для відсмоктування. До штуцеру 6 для відсмоктування приєднують вакуумний шланг 9. На Фіг. 3 показана вся лабораторна установка для випробування фільтрувальної тканини. Вакуумний шланг 9 проходить від штуцера 6 для відсмоктування з нутч-фільтра 4 до посудини 7 для вирівнювання тиску (колбі Бунзена). До посудини 7 для вирівнювання тиску приєднують другий вакуумний шланг 8, який веде безпосередньо до вакуумного насоса 10. Приклад Для можливості проведення експертизи ефективності відповідної винаходу фільтрувальної тканини 1 приготували три однакові по будові фільтра з різних матеріалів. Нарівні з відповідним винаходу перфторалкоксіалканом (PFA) випробовували додаткові поліфеніленсульфід (PPS) і простий поліефірефіркетон (РЕЕК). Властивості трьох фільтрувальних тканин слідують з Таблиці 1. Таблиця 1 Властивості фільтрувальних тканин Матеріал PFA 27 мкм PPS 27 мкм Peek 45 Товщина нитки 27 мкм Щільність тканини на 1 см 31 ниток основи 20 утокових ниток 31 ниток основи 20 утокових ниток 31 ниток основи 20 утокових ниток Повітропроникність 2 350 л/(хв∙дм ) 2 350 л/(хв∙дм ) 2 350 л/(хв∙дм ) Експериментальне фільтрування проводили таким чином. 450 г FeCl 3 змішали з 60 г Fe2O3. Суміш твердих речовин розбавили 150 мл води. Суспензію нагріли до температури 170 °C при постійному перемішуванні в хімічній склянці. При цьому FeCl3 перейшов в розчин, і утворився 75 %-ний розчин FeCl3. Вміст хімічної склянки одномоментно нанесли на фільтрувальну тканину 1. В хімічній склянці не залишилося ніякого залишку. Відразу ж на нутч-фільтр 4 вмістили кришку/чашоподібну насадку 5, і з нижньої сторони фільтрувальної тканини 1 через штуцер 6 2 UA 100342 C2 для відсмоктування створили вакуум з тиском 600 мбар (60 кПа). Осад на фільтрі утворився протягом часу від 10 сек до 15 сек. На фільтрувальній тканині 1 не було виявлено ніяких змін. Результати і порівняння між відповідним винаходу PFA і PPS, а також РЕЕК, наведені в Таблиці 2. 5 Таблиця 2 Порівняння результатів експериментального фільтрування Матеріал PFA PPS Peek 10 15 20 25 Вміст на фільтрі 58,5 г Fe2O3 Залишок на фільтрі і суспензія Залишок на фільтрі і суспензія Результат Фільтрувальний осад на фільтрі Фільтр забився Фільтр забився Час 15 секунд 8 секунд 8 секунд Відповідний винаходу фільтрувальний матеріал 1 PFA виявився непошкодженим. Навіть при повторенні експериментального фільтрування не було виявлено ніяких змін фільтрувальної тканини 1 з PFA. Порівняльні фільтри з PPS і РЕЕК вийшли з ладу при фільтруванні і виявилися пошкодженими. Аналіз осаду на фільтрі у випадку відповідного винаходу фільтра 1 показав, що розмір частинок Fe2O3 становив від 10 мкм до 50 мкм. Провели випробування відповідних винаходу фільтрувальних тканин 1 з PFA з величиною 2 2 повітропроникності 200 л/(хв∙дм ) і 100 л/(хв∙дм ). В результаті експерименту було встановлено, що по мірі зменшення повітропроникності також посилювалося затримання найдрібніших частинок, без значного збільшення тривалості фільтрування. На фільтрі тільки утворювався фільтрувальний осад, і ступінь фільтрування визначався розміром частинок. Одержані результати були непередбачуваними і несподіваними для фахівців. Список посилальних позицій (1) Фільтрувальна тканина/фільтрувальне полотно/фільтр (2) Утокові нитки/утокові волокна (3) Нитки основи/волокна основи (4) Нутч-фільтр (5) Кришка/чашоподібна насадка (6) Штуцер для відсмоктування (7) Вакуумна пастка/посудина для вирівнювання тиску (8) Вакуумний шланг (9) Вакуумний шланг (10) Вакуумний насос 30 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 50 1. Фільтрувальна тканина для стрічкового фільтра, причому фільтрувальна тканина (1) має 2 2 повітропроникність від 100 л/(хв·дм ) до 350 л/(хв·дм ), і волокна фільтрувальної тканини (1) мають товщину ниток від 25 мкм до 35 мкм і містять від 50 мас. % до 100 мас. % перфторалкоксіалкану (PFA). 2. Фільтрувальна тканина для стрічкового фільтра за п. 1, в якій волокна мають товщину від 28 мкм до 32 мкм. 3. Фільтрувальна тканина для стрічкового фільтра за п. 1 або 2, в якій волокна фільтрувальної тканини містять від 90 мас. % до 100 мас. % перфторалкоксіалкану (PFA). 4. Фільтрувальна тканина для стрічкового фільтра за одним з пп. 1-3, причому фільтрувальна 2 2 тканина (1) має повітропроникність від 100 л/(хв·дм ) до 200 л/(хв·дм ). 5. Фільтрувальна тканина для стрічкового фільтра за одним з пп. 1-4, причому фільтрувальна тканина (1) має від 25 до 35 ниток (3) основи і від 15 до 25 утокових ниток (2) на 1 см. 6. Фільтрувальна тканина для стрічкового фільтра за одним з пп. 1-5, причому фільтрувальна тканина (1) має довжину від 7000 мм до 8000 мм і ширину від 700 мм до 800 мм. 7. Спосіб одержання фільтрувальної тканини для стрічкового фільтра з повітропроникністю від 2 2 100 л/(хв·дм ) до 350 л/(хв·дм ), при яких волокна з товщиною від 25 мкм до 35 мкм і вмістом від 50 мас. % до 100 мас. % перфторалкоксіалкану (PFA) переплітають в фільтрувальну тканину (1). 3 UA 100342 C2 5 8. Застосування фільтрувальної тканини для стрічкового фільтра за одним з пп. 1-6 для відділення оксидів металів з кислотних гарячих розчинів. 9. Застосування фільтрувальної тканини для стрічкового фільтра за одним з пп. 1-6 для відділення твердих оксидів заліза, зокрема Fe2O3, з кислотного гарячого водного розчину FeCl3. 10. Застосування фільтрувальної тканини для стрічкового фільтра за одним з пп. 1-6 для відділення твердих оксидів заліза, зокрема Fe2O3, при гідротермальній кислотній регенерації. 4 UA 100342 C2 5 UA 100342 C2 Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6