RU2133133C1

RU2133133C1 - Individual filter for water purification

Info

Publication number: RU2133133C1
Application number: RU98117267/25A
Authority: RU
Inventors: А.М. Аверченко; С.И. Бучнев; Е.А. Каменер; В.М. Мухин; А.В. Павлов; Д.Ю. Пичуев
Original assignee: Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика"
Priority date: 1998-09-17
Filing date: 1998-09-17
Publication date: 1999-07-20

Abstract

FIELD: filters for purification of water taken for drinking from open ponds. SUBSTANCE: individual filter has cylindrical casing tightly connected to pipe union at outlet and with gauze at inlet. Cylindrical casing is filled with adsorbent and ion-exchange medium. Cylindrical casing is separable into two parts with each part length and diameter ratio of (4-5):1. Adsorbent in each part is enclosed with ion-exchange medium. Lower part of filter has branch pipe for tight connection with its upper part. Filter is simple in operation and provides for efficient purification of water. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области экологии и охраны здоровья человека и может быть использовано для очистки воды из открытых водоемов, предназначенной для питья. The invention relates to the field of ecology and human health and can be used to purify water from open reservoirs intended for drinking.

Известно устройство для очистки воды из открытых источников, содержащее емкость для очищаемой воды из гибкого материала с впускным и выпускным патрубками, а внутри емкости расположен узел очистки, содержащий слои дезинфицирующего материала и активированного угля (см. заявка Японии N 52-40148, кл. C 02 B 1/14, опубл. 01.10.77). A device is known for purifying water from open sources, containing a container for purified water from a flexible material with inlet and outlet pipes, and inside the container there is a cleaning unit containing layers of disinfectant material and activated carbon (see Japanese application N 52-40148, class C 02 B 1/14, publ. 01.10.77).

Недостатком данного устройства является нестабильность фильтрации при наличии в очищаемой воде достаточно большого количества механических примесей. The disadvantage of this device is the instability of the filter when there is a sufficiently large amount of mechanical impurities in the treated water.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и количеству совпадающих признаков является индивидуальный фильтр для очистки воды, содержащий корпус, выполненный разъемным из двух частей, размещенный в корпусе между сетками ионообменный и сорбционный материал и мундштук (штуцер) для выхода очищенной воды, присоединенный к одной из частей корпуса (см. патент РФ N 2048855, CI, кл. B 01 D 24/08 1995, 8 стр.). The closest to the proposed technical essence and the number of matching features is an individual filter for water purification, comprising a housing made detachable in two parts, an ion-exchange and sorption material placed in the housing between the grids and a mouthpiece (nozzle) for the outlet of purified water attached to one of body parts (see RF patent N 2048855, CI, CL B 01 D 24/08 1995, 8 pp.).

Недостатком данного устройства является низкая эффективность очистки воды по всему комплексу загрязнителей (биологических, органических и неорганических), а также неудобство при его ношении и хранении. The disadvantage of this device is the low efficiency of water treatment throughout the complex of pollutants (biological, organic and inorganic), as well as the inconvenience of wearing and storage.

Целью данного изобретения является повышение эффективности очистки воды и упрощение эксплуатации фильтра. The aim of this invention is to increase the efficiency of water purification and simplify the operation of the filter.

Поставленная цель достигается предлагаемым устройством, содержащим цилиндрический корпус, герметично соединенный со штуцером на выходе и с сеткой на входе, заполненный адсорбентом и ионообменным материалом, при этом корпус выполнен разъемным из двух частей с соотношением длины каждой части и диаметра (4-5): 1, а адсорбент в каждой из них ограничен слоями ионообменного материала, причем нижняя часть корпуса фильтра снабжена патрубком для герметичного соединения с верхней частью. This goal is achieved by the proposed device comprising a cylindrical body, hermetically connected to the outlet fitting and to the inlet mesh, filled with adsorbent and ion-exchange material, while the body is detachable in two parts with a ratio of the length of each part and the diameter (4-5): 1 and the adsorbent in each of them is limited by layers of ion-exchange material, and the lower part of the filter housing is equipped with a pipe for tight connection with the upper part.

Отличие предложенного устройства от прототипа заключается в том, что соотношение длины каждой части разъемного корпуса, состоящего из двух частей, и диаметра (4 - 5):1, а адсорбент в каждой из них ограничен слоями ионообменного материала, причем нижняя часть корпуса фильтра снабжена патрубком для герметичного соединения с верхней частью. The difference between the proposed device and the prototype is that the ratio of the length of each part of the detachable housing, consisting of two parts, and the diameter (4 - 5): 1, and the adsorbent in each of them is limited by layers of ion-exchange material, and the lower part of the filter housing is equipped with a nozzle for tight connection with the top.

Из научно-технической литературы авторам неизвестно устройство для очистки питьевой воды, с соотношением длины каждой части разъемного корпуса, состоящего из двух частей, и диаметра (4 - 5):1, адсорбент в каждой из которых органичен слоями ионообменного материала, причем нижняя часть корпуса фильтра снабжена патрубком для герметичного соединения с верхней частью. From the scientific and technical literature, the authors do not know a device for drinking water purification, with a ratio of the length of each part of the detachable case, consisting of two parts, and the diameter (4 - 5): 1, the adsorbent in each of which is organic by layers of ion-exchange material, the lower part of the body the filter is equipped with a nozzle for tight connection with the upper part.

Использование указанных признаков в предлагаемом устройстве позволяет значительно повысить эффективность очистки и упростить эксплуатацию фильтра. The use of these features in the proposed device can significantly increase the cleaning efficiency and simplify the operation of the filter.

Так уменьшение соотношения длины к диаметру позволяет снизить линейную скорость очищаемой воды до уровня, обеспечивающего хороший массообмен в процессе поглощения вредных примесей. С другой стороны, это позволяет значительно уменьшить пристеночные эффекты и предотвратить проброс неочищенной воды вдоль стенки корпуса. Экспериментально установлено, что наилучшее соотношение длины к диаметру для каждой части фильтра (4 - 5):1. Увеличение указанного соотношения более 5:1 приводит к увеличению линейной скорости воды, что снижает эффективность ее очистки. Снижение соотношения менее 4:1 не целесообразно, т. к. ведет к увеличению габаритных размеров фильтра, но не повышает эффективность очистки воды. Использование активированного угля, содержащего 50 - 70% микро- и мезопор от суммарного объема пор позволяет свести до минимума десорбцию поглощенных ранее вредных примесей. Увеличение этого показателя более 70% приводит к снижению количества транспортных пор, при этом эффективность отработки сорбента снижается. При содержании микро- и мезопор менее 50% снижается сорбционная емкость активного угля и ресурс работы фильтра уменьшается. Расположение ионообменного материала с двух сторон активного угля позволяет первому слою этого материала удалять механические примеси и основную массу неорганических катионов, второй слой материала завершает доочистку от катионов и предотвращает попадание мелкой угольной пыли в очищенную воду. Thus, reducing the ratio of length to diameter reduces the linear speed of the water being purified to a level that provides good mass transfer during the absorption of harmful impurities. On the other hand, this makes it possible to significantly reduce near-wall effects and prevent the passage of untreated water along the wall of the casing. It was experimentally established that the best ratio of length to diameter for each part of the filter (4 - 5): 1. An increase in the specified ratio of more than 5: 1 leads to an increase in the linear velocity of water, which reduces the efficiency of its purification. Reducing the ratio of less than 4: 1 is not advisable, because it leads to an increase in the overall dimensions of the filter, but does not increase the efficiency of water purification. The use of activated carbon containing 50 - 70% of micro- and mesopores of the total pore volume allows to minimize the desorption of previously absorbed harmful impurities. An increase in this indicator over 70% leads to a decrease in the number of transport pores, while the efficiency of sorbent mining decreases. When the content of micro- and mesopores is less than 50%, the sorption capacity of activated carbon is reduced and the service life of the filter is reduced. The location of the ion-exchange material on both sides of the activated carbon allows the first layer of this material to remove mechanical impurities and the bulk of inorganic cations, the second layer of material completes the post-treatment of cations and prevents fine coal dust from entering the purified water.

Выполнение фильтра разъемным (из двух частей) позволяет снизить его габариты и обеспечить удобство размещения в кармане одежды, а с другой стороны повышает равномерность отработки сорбента. The implementation of the filter detachable (in two parts) allows you to reduce its size and provide ease of placement in your clothing pocket, and on the other hand increases the uniformity of the sorbent.

Суть предложенного устройства поясняется рисунками. The essence of the proposed device is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображен фильтр для очистки воды в сборе. На фиг. 2 изображен пакет для забора воды, входящий в комплект фильтра. In FIG. 1 shows a filter for water purification assembly. In FIG. 2 shows a bag for water intake, which is included in the filter kit.

Обозначение на рисунках:
D - диаметр фильтра;
H - высота каждой из составных частей фильтра;
A - высота пакета;
Б - ширина пакета.Designation in the figures:
D is the diameter of the filter;
H is the height of each of the filter components;
A is the height of the packet;
B - the width of the package.

Предлагаемое устройство включает корпус 1, штуцер 2 с мундштуком 3, патрубок 4, сетки 5 и 6, нижний 7 и верхний 8 слои ионообменного материала, слой активированного угля 9. The proposed device includes a housing 1, fitting 2 with a mouthpiece 3, pipe 4, mesh 5 and 6, lower 7 and upper 8 layers of ion exchange material, a layer of activated carbon 9.

Корпус фильтра, штуцер, патрубок и сетки выполнены из полиэтилена низкого давления по ГОСТ 16338-85. Слои ионообменного материала изготовлены из иглопробивного фильтровального полотна ВИ-ОН с плотностью 0,5 - 0,7 кг/м² (ТУ 17-14-13-137-95), адсорбент представляет собой гранулированный активный уголь на основе древесного, торфяного или каменноугольного сырья со степенью обгара, равной 50-60%.The filter housing, fitting, pipe and mesh are made of low pressure polyethylene according to GOST 16338-85. The layers of ion-exchange material are made of a needle-punched filter cloth VI-OH with a density of 0.5 - 0.7 kg / m ² (TU 17-14-13-137-95), the adsorbent is granular activated carbon based on wood, peat or coal raw materials with a degree of burning equal to 50-60%.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

В пакет для забора воды (фиг. 2), выполненный из полиэтиленовой или поливинилхлоридной пленки, набирается вода из открытого водоема, пакет с помощью тесьмы через отверстие подвешивается на шею, забор, дерево и т.р., в пакет с водой добавляется 5% спиртовой раствор йода из расчета 1 мл/л, водой и йодом перемешивается и выдерживается 3 минуты. При этом происходит ее полное обеззараживание от бактерий и вирусов. Верхняя и нижняя части фильтра соединяются при помощи патрубка 4 и сетки 5. Нижняя часть фильтра опускается в пакет ниже уровня воды, мундштук 3 захватывается губами и вода просасывается из пакета, проходя через сетку 6, слои ионообменного материала 7 - 8, слои активного угля 9, штуцер 2 и через мундштук 3 поступает в рот. In a bag for water intake (Fig. 2), made of a polyethylene or polyvinyl chloride film, water is drawn from an open reservoir, the bag is hung through a hole through a hole through a neck, fence, tree, etc., 5% is added to the bag with water alcohol solution of iodine at the rate of 1 ml / l, water and iodine is mixed and aged for 3 minutes. In this case, it is completely disinfected from bacteria and viruses. The upper and lower parts of the filter are connected using a pipe 4 and a mesh 5. The lower part of the filter is lowered into the bag below the water level, the mouthpiece 3 is caught by the lips and the water is sucked out of the bag, passing through the mesh 6, layers of ion exchange material 7 - 8, layers of activated carbon 9 , fitting 2 and through the mouthpiece 3 enters the mouth.

Таким образом, предлагаемый фильтр, состоящий из двух частей, включающий активный уголь с оптимальной пористой структурой (50 - 70% микро- и мезопор от суммарного объема пор), имеющий рациональное соотношение длины корпуса к диаметру (4 - 5):1 обеспечивает эффективную очистку воды из открытых водоемов. Thus, the proposed filter, consisting of two parts, including activated carbon with an optimal porous structure (50 - 70% of micro- and mesopores of the total pore volume), having a rational ratio of body length to diameter (4 - 5): 1 ensures effective cleaning water from open water.

Сравнительная оценка предлагаемого фильтра и прототипа (см. патент РФ N 2048855, CI, кл. B 01 D 24/08, 1995, 8 стр.) показала, что ресурс предлагаемого фильтра по бактериологическим загрязнениям увеличился в 2 - 3 раза, по органическим (гексахлорциклогексан, метафос) - в 15 - 20 раз, по тяжелым металлам (медь, хром, свинец) - в 4 - 5 раз. A comparative evaluation of the proposed filter and prototype (see RF patent N 2048855, CI, class B 01 D 24/08, 1995, 8 pp.) Showed that the resource of the proposed filter for bacteriological pollution increased by 2 to 3 times, for organic ( hexachlorocyclohexane, metaphos) - 15 - 20 times, for heavy metals (copper, chromium, lead) - 4 - 5 times.

Из изложенного следует, что каждый из признаков заявленной совокупности в большей или меньшей степени влияет на достижение поставленной цели, а вся совокупность является достаточной для характеристики заявленного технического решения. From the foregoing, it follows that each of the signs of the claimed population to a greater or lesser extent affects the achievement of the goal, and the entire population is sufficient to characterize the claimed technical solution.

Claims

1. An individual filter for water purification, comprising a cylindrical body, made detachable in two parts, hermetically connected to the outlet fitting and to the inlet mesh, filled with adsorbent and ion-exchange material, characterized in that the ratio of the length of each part of the body and the diameter is (4 -5): 1, while the adsorbent in each of them is limited by layers of ion-exchange material, with the lower part provided with a pipe for tight connection with the upper part.

2. The filter according to claim 1, characterized in that adsorbent6t is activated carbon containing 50-70% of micro- and mesopores of the total pore volume.