сорбционно-фильтрующий материал для очистки промышленных сточных вод

Классы МПК:B01D39/16 из органического материала, например синтетических волокон 
B01J20/28 отличающиеся их формой или физическими свойствами
Автор(ы):, , ,
Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Саратовский государственный технический университет (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2009-04-06
публикация патента:

Изобретение относится к области водоочистки. Сорбционно-фильтрующий материал для очистки сточных вод состоит из слоев терморасширенного графита и полиакрилонитрильного волокна. Материал обладает высокой эффективностью очистки воды от нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов. 3 табл.

Изобретение относится к области очистки промышленных сточных вод. Может использоваться в нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленности, на машиностроительных и автомобилестроительных предприятиях, на гальванических производствах, при очистке стоков на автомобильных мойках и станциях технического обслуживания. Может использоваться в качестве загрузки патронного промышленного фильтра.

Известен сорбционно-фильтрующий материал патронного фильтра для очистки воды, выполненный в виде сформированных на пористом каркасе слоев волокнистого полимерного материала с различной плотностью упаковки взаимосвязанных микроволокон в слоях и содержащий сорбирующие частицы в одном из волокнистых слоев, в котором первый по ходу потока очищаемой воды слой имеет плотность упаковки волокон, обеспечивающую задержку частиц с размером 10-20 мкм, второй слой содержит сорбирующие частицы и дополнительно химические реагенты, способные обеспечить перевод соединений двухвалентного железа в соединения трехвалентного железа, их гидролиз и коагуляцию гидролизированных форм, третий слой имеет плотность упаковки волокон, обеспечивающую задержку частиц с размером 5-20 мкм, четвертый слой имеет плотность упаковки волокон, обеспечивающую задержку частиц с размером 1-2 мкм, и пятый слой выполнен в виде волокнистой нетканой подложки, размещенной на пористом каркасе (Патент РФ № 2326715, МПК B01D 39/16, опубл. 20.06.2008, Бюл. № 17).

Недостатком данного материала является недостаточная эффективность очистки воды от нефтепродуктов при обеспечении высокой эффективности очистки от железа.

Известен сорбционно-фильтрующий материал, в состав которого входят компоненты в следующих соотношениях, мас.%: базальтовое волокно 10-20, сферозола 45-50, полипропиленовое волокно - остальное. Фильтрование ведут через чередующиеся слои полипропиленового нетканого волокна, базальтового волокна и сферозолы, при этом внешние слои выполнены из пропиленового волокна (Заявка RU 2005110480, МПК C02F 1/40, опубл. 20.10.2006, Бюл. № 29).

Основным недостатком этого сорбционно-фильтрующего материала является его высокая стоимость.

Известен сорбционно-фильтрующий материал (прототип) - пористый фильтрующий элемент, полученный сжатием исходных компонентов в условиях нагрева, например прессованием, литьем под давлением, методом непрерывной экструзии, методом каландирования, которые могут быть использованы в фильтрах для очистки воды. Фильтрующий материал приготовлен из смеси компонентов (вес.%): активированные углеродные частицы 50-95% (при этом не более 90% активированных углеродных частиц составляют гранулированные частицы, остальные углеродные частицы порошкообразные), ионообменные полиакрилонитрильные волокна 3-30% (средняя длина ионообменных полиакрилонитрильных волокон больше среднего диаметра гранулированных активированных углеродных частиц), полимерное связующее 10-15% (Патент RU 2282494, МПК B01J 20/20, опубл. 27.08.2006, Бюл. № 24).

Недостатком данного материала является многокомпонентность, наличие дорогостоящих компонентов, низкая эффективность очистки воды от нефтепродуктов, невысокая прочность материала. Вместе с тем материал обеспечивает высокую очистку от общего железа.

Задачей предлагаемого нами изобретения является разработка сорбционно-фильтрующего материала, обладающего высокой эффективностью очистки воды от нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов. Сокращение количества технологических операций изготовления материала при сохранении высокой очистки от нефтепродуктов и ионов тяжелых металлов. Использование отходов производства, которые приведут к снижению стоимости данного материала.

Для решения поставленной задачи сорбционно-фильтрующий материал для очистки промышленных сточных вод, включающий полиакрилонитрильные волокна и углеродные частицы, содержит в качестве полиакрилонитрильных волокон отходы производства полиакрилонитрильных волокон и в качестве углеродных частиц отходы производства терморасширенного графита, расположенные слоями в порядке чередования с внешними слоями из отходов полиакрилонитрильного волокна при следующем соотношении компонентов (мас.%):

полиакрилонитрильное волокно - 65-75%;

терморасширенный графит - 25-35%.

В таблице 1 представлены данные по эффективности очистки сточных вод от нефтепродуктов в зависимости от количества слоев сорбционно-фильтрующего материала.

В таблице 2 представлены данные по эффективности очистки сточных вод от нефтепродуктов для 11-слойного фильтра от соотношения полиакрилонитрильных волокон и терморасширенного графита.

В таблице 3 представлены сравнительные данные по эффективности очистки предлагаемого сорбционно-фильтрующего материала и прототипа.

Предлагается использовать сорбционно-фильтрующий материал с нечетным количеством слоев. Оптимальным является фильтр из 11 слоев с соотношением полиакрилонитрильных волокон (ПАН-волокно): терморасширенный графит (ТРГ) 70-30%, поскольку в этом случае достигается максимальная эффективность очистки сточных вод. При дальнейшем увеличении количества слоев эффективность очистки практически не изменяется, поэтому нет необходимости увеличивать их количество, тем самым, усложняя техническую задачу. Экономические и технические затраты на фильтр из 11 слоев будут ниже, чем на фильтры из 13 или 15 слоев.

Для изготовления сорбционно-фильтрующего материала его укладывают таким образом, чтобы слой ПАН-волокна создавал жесткий в объеме фильтра механический каркас и обеспечивал хорошую фиксацию слоя ТРГ (чтобы пухообразный ТРГ не уносило потоками очищаемой воды). Из полиакрилонитрильного волокна укладывают верхний и нижний слой для механической фиксации сорбционно-фильтрующего материала. Масса ПАН-волокна должна составлять не менее 65% от общей массы сорбционно-фильтрующего материала, а количество ТРГ должно быть не менее 25%, т.к. слой ПАН-волокна должен быть равномерно покрыт слоем ТРГ. Слои из ПАН-волокна используются одинаковой толщины, которые чередуются слоями ТРГ, равными между собой.

Для изготовления сорбционно-фильтрующего материала используют отходы производства ТРГ, ТРГ получают электрохимическим способом. Он характеризуется насыпной плотностью от 1 до 2 г/л, отходы имеют насыпную плотность более 13 г/л, но данный показатель не снижает сорбционной способности ТРГ. Отходы ПАН-волокон представляет собой обрезки производственных ПАН-волокон с длинной волокна от 5 до 30 см. Использование отходов производства снижает себестоимость сорбционно-фильтрующего материала в 2 раза по сравнению с прототипом.

При исследовании сорбционно-фильтрующего материала на эффективность очистки воды использовали смесь нефтепродукта и дистиллированной воды. В качестве нефтепродукта использовали машинное масло (сорбционно-фильтрующий материал для очистки промышленных сточных   вод, патент № 2411059 =0,57 г/см3) объемом 428 мл в 1 литре дистиллированной воды. При этом начальная концентрация машинного масла в смеси составила 244 г/л.

Эффективность очистки промышленных сточных вод от нефтепродуктов и тяжелых металлов повышается, что подтверждается данными из таблицы 3.

Таблица 1
Кол-во слоевСоотношение ТРГ-ПАН волокно(мас.%) Первоначальная концентрация исследуемой смеси (г/л) Конечная концентрация исследуемой смеси (г/л) Эффективность очистки от нефтепродуктов (%)
330-70 2444,1 98,3
5 30-70 2442,6 98,9
7 30-70 2441,9 99,2
9 30-70 2440,9 99,6
11 30-70 2440,2 99,9
13 30-70 2441,2 99,5
15 30-70 2441,7 99,3

Таблица 2
Соотношение (мас.%) Первоначальная концентрация исследуемой смеси (г/л) Конечная концентрация исследуемой смеси (г/л) Эффективность очистки от нефтепродуктов (%)
ТРГПАН-волокно
35 65244 2,499,0
30 70244 0,299,9
25 75244 2,698,9
20 80244 4,898,0

Таблица 3
Сорбционно-фильтрующий материал Эффективность очистки от нефтепродуктов (%) Эффективность очистки от ионов железа (%) Себестоимость 1 кг сорбционно-фильтрующего материала, руб.
Предлагаемый 99,9 62-6445
Прототип 65-6858-63 100

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сорбционно-фильтрующий материал для очистки промышленных сточных вод, включающий полиакрилонитрильные волокна и углеродные частицы, отличающийся тем, что содержит в качестве полиакрилонитрильных волокон отходы производства полиакрилонитрильных волокон и в качестве углеродных частиц - отходы производства терморасширенного графита, расположенные слоями в порядке чередования с внешними слоями из отходов полиакрилонитрильного волокна при следующем соотношении компонентов, мас.%:

полиакрилонитрильное волокно 65-75
термически расширенный графит 25-35


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2411059

patent-2411059.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс B01D39/16 из органического материала, например синтетических волокон 

Патенты РФ в классе B01D39/16:
способ получения ультратонких полимерных волокон -  патент 2527097 (27.08.2014)
способ получения антибиотического покрытия на фильтрующем материале -  патент 2525486 (20.08.2014)
фильтрующий термостойкий нановолокнистый материал и способ его получения -  патент 2524936 (10.08.2014)
фильтровальный нетканый волокнистый материал для микроагрегатной и лейкофильтрации гемотрансфузионных сред -  патент 2522626 (20.07.2014)
способ получения нетканого волокнистого материала и нетканый материал -  патент 2493006 (20.09.2013)
способ получения фильтрующего полимерного материала и фильтрующий материал -  патент 2492912 (20.09.2013)
способ разделения смесей двух несмешивающихся жидкостей типа масло-в-воде -  патент 2492905 (20.09.2013)
фильтрующий материал -  патент 2478005 (27.03.2013)
способ изготовления электретных изделий, основанный на использовании зета-потенциала -  патент 2472885 (20.01.2013)
многослойный нетканый фильтрующий материал -  патент 2465034 (27.10.2012)

Класс B01J20/28 отличающиеся их формой или физическими свойствами

Патенты РФ в классе B01J20/28:
способ получения сорбентов на основе гидроксида железа и сульфата кальция на носителе из целлюлозных волокон -  патент 2523466 (20.07.2014)
способ получения сорбента на основе сульфата кальция на носителе из целлюлозных волокон -  патент 2523465 (20.07.2014)
способ инактивации вирусов в водных средах -  патент 2506232 (10.02.2014)
способ получения сорбента для сбора нефти и нефтепродуктов с водных и твердых поверхностей -  патент 2487751 (20.07.2013)
сорбционно-фильтрующий многослойный материал и содержащий его фильтр -  патент 2487745 (20.07.2013)
устройство для фильтрации вод различного генезиса и способ подготовки сорбирующего материала -  патент 2484021 (10.06.2013)
поглощающая кислород пластиковая структура -  патент 2483931 (10.06.2013)
способ получения гибких композиционных сорбционно-активных материалов -  патент 2481154 (10.05.2013)
композитный абсорбирующий лист, рулон из такого листа, пакет из таких листов и способ изготовления такого листа -  патент 2480342 (27.04.2013)
сорбент для сбора нефти и способ его получения -  патент 2479348 (20.04.2013)


Наверх