RU2049053C1

RU2049053C1 - Filtration material for additional purification of drink water

Info

Publication number: RU2049053C1
Application number: RU92011832A
Authority: RU
Inventors: М.П. Брагина; О.А. Кудрин; С.С. Курасова; А.Г. Сидоренко; Т.П. Трясунова
Original assignee: Специальное проектно-конструкторское бюро "Природа"; Кудрин Олег Александрович
Priority date: 1992-12-14
Filing date: 1992-12-14
Publication date: 1995-11-27

Abstract

FIELD: water purification. SUBSTANCE: proposed material contains layer of zeolite, layer of activated coal and layer of zeolite being modified by silver, their quantities are 2-14, 80-90 and 6-8 vol respectively. Said layers are disposed one after another. EFFECT: improves quality of desired product. 1 tbl

Description

Изобретение относится к доочистке питьевой воды и может быть использовано в качестве наполнителя в устройствах для доочистки воды в бытовых условиях. The invention relates to the purification of drinking water and can be used as a filler in devices for the purification of water in domestic conditions.

Известен способ обеззараживания воды пропусканием через слой глинозема, пропитанного водным раствором азотнокислого серебра [1] Однако в известном способе предусмотрено в 1,5-3 раза большее время контакта наполнителя с обрабатываемой водой и значительное содержание серебра в обеззараженной воде (около 0,04 мг/л). A known method of disinfecting water by passing through a layer of alumina impregnated with an aqueous solution of silver nitrate [1] However, the known method provides 1.5-3 times longer contact time of the filler with the treated water and a significant silver content in the disinfected water (about 0.04 mg / l).

Наиболее близким к заявляемому объекту является наполнитель для доочистки питьевой воды угольный фильтр, состоящий из двух последовательно расположенных по ходу воды слоев активированного угля и активированного угля, обработанного окисью серебра [2]
Однако в известном наполнителе имеется ряд недостатков. Ресурс работы фильтра не более 4000-5000 л очищенной воды из-за накопления механических загрязнений в фильтре в процессе эксплуатации. Предложенный метод регенерации наполнителя усложняет его использование потребителем. Кроме того, для предотвращения размножения бактерий в угольном фильтре в случае перерыва в его работе предусмотрено использовать специально обработанный активированный уголь, содержащий значительное количество дорогостоящего материала серебра 1 мг на 1 г угля.Closest to the claimed object is a filler for the purification of drinking water, a carbon filter, consisting of two layers of activated carbon and activated carbon treated with silver oxide successively arranged along the water [2]
However, the known filler has several disadvantages. The filter service life is not more than 4000-5000 l of purified water due to the accumulation of mechanical impurities in the filter during operation. The proposed method for the regeneration of the filler complicates its use by the consumer. In addition, to prevent the multiplication of bacteria in the carbon filter in the event of a break in its operation, it is planned to use specially treated activated carbon containing a significant amount of expensive silver material 1 mg per 1 g of coal.

Для решения задачи улучшения органолептических свойств питьевой воды, увеличения ресурса работы фильтра, снижения расхода серебра предлагаемый наполнитель содержит последовательно расположенные по ходу воды слои цеолита, актированного угля и цеолита, модифицированного серебром, при следующем соотношении слоев, об. цеолит 2-14, активированный уголь 80-90, цеолит, модифицированный серебром, 6-8. To solve the problem of improving the organoleptic properties of drinking water, increasing the filter service life, reducing silver consumption, the proposed filler contains layers of zeolite, activated carbon, and silver modified zeolite successively arranged along the water in the following layer ratio, vol. zeolite 2-14, activated carbon 80-90, zeolite modified with silver, 6-8.

Исследованиями бактерицидного действия серебра установлено, что именно ионы металла вызывают гибель микроорганизмов, разрушая их ферментные системы, и степень активности серебра растет с ростом концентрации ионов в растворе. Studies of the bactericidal action of silver found that it is metal ions that cause the death of microorganisms, destroying their enzyme systems, and the degree of silver activity increases with an increase in the concentration of ions in solution.

Однократная обработка цеолита водным раствором азотнокислого серебра позволяет благодаря катионному обмену окклюдировать в полостях каркаса цеолита серебро в виде катиона практически полностью. Измерениями электропроводности и самодиффузии установлено, что катионы в гидратированном цеолите ведут себя так же, как в растворе соли (свободно плавают в полостях каркаса). Объем цеолита, модифицированного серебром в предлагаемом наполнителе, составляет приблизительно 100 мл, а наименьшее оптимальное содержание серебра в данном объеме цеолита 2 мг (пример 3, таблица). В этом случае эффективная концентрация серебра близка к 20 мг/л. Как известно, растворы серебра в несколько раз менее концентрированные, способны дезинфицировать продукты. Способность цеолитов сорбировать микроорганизмы закономерно приводит к усилению контакта микроорганизмов с катионами серебра, находящимися в полостях каркаса цеолита, и соответственно к увеличению и ускорению бактерицидного действия данного элемента. A single treatment of zeolite with an aqueous solution of silver nitrate allows, thanks to cation exchange, to occlude almost completely the silver in the form of a cation in the cavities of the zeolite framework. It was established by measurements of electrical conductivity and self-diffusion that cations in a hydrated zeolite behave in the same way as in a salt solution (they float freely in the cavities of the framework). The volume of zeolite modified with silver in the proposed filler is approximately 100 ml, and the lowest optimum silver content in this volume of zeolite is 2 mg (example 3, table). In this case, the effective silver concentration is close to 20 mg / L. As you know, silver solutions are several times less concentrated, able to disinfect products. The ability of zeolites to sorb microorganisms naturally leads to increased contact of microorganisms with silver cations located in the cavities of the zeolite framework, and accordingly to an increase and acceleration of the bactericidal action of this element.

Кроме того десорбция серебра регулируется диффузией ионов внутри кристаллического каркаса цеолита, и при достаточно высокой эффективной концентрации катионов серебра приводит к незначительному его уносу потоком очищенной воды. Использование слоя цеолита первым со стороны входа очищаемой воды в устройство препятствует проникновению в последующий слой активированного угля механических примесей, снижающих его активность. Наличие данного слоя цеолита позволяет увеличить ресурс работы наполнителя с 4000 до 12000 л очищенной воды. In addition, silver desorption is controlled by ion diffusion inside the zeolite crystalline framework, and at a sufficiently high effective concentration of silver cations it leads to its insignificant entrainment by a stream of purified water. The use of a zeolite layer first from the input side of the purified water into the device prevents the penetration of mechanical impurities into the subsequent activated carbon layer, which reduce its activity. The presence of this zeolite layer allows you to increase the working life of the filler from 4000 to 12000 liters of purified water.

Следующий после слоя цеолита слой активированного угля доочищает водопроводную воду от присутствующих в ней растворенных органических примесей. The next layer of activated carbon after the zeolite layer purifies tap water from the dissolved organic impurities present in it.

Уменьшение количества цеолита менее 2 об. как показали исследования, заметно снижает ресурс работы наполнителя, ввиду малой толщины слоя. The decrease in the amount of zeolite less than 2 vol. as studies have shown, significantly reduces the life of the filler, due to the small thickness of the layer.

Увеличение количества цеолита более 14 об. заставляет уменьшить соответственно количество активированного угля ниже 80 об. что также снижает ресурс работы наполнителя. The increase in the number of zeolite more than 14 vol. forces to reduce, respectively, the amount of activated carbon below 80 vol. which also reduces the resource of the filler.

Толщина слоя цеолита, модифицированного серебром, для предложенных в заявке размеров устройства составляет приблизительно 8-10 об. Уменьшение толщины слоя снижает эффективность работы бактерицидного слоя, а увеличение выше 8 об. приводит к увеличению расхода серебра. The thickness of the silver-modified zeolite layer for the device sizes proposed in the application is approximately 8-10 vol. Reducing the thickness of the layer reduces the efficiency of the bactericidal layer, and an increase above 8 vol. leads to an increase in silver consumption.

Остальной объем устройства занимает слой активированного угля, достаточный для доочистки не менее 12000 л водопроводной воды. The remaining volume of the device is occupied by a layer of activated carbon, sufficient for the purification of at least 12,000 liters of tap water.

Изобретение осуществляют следующим образом. The invention is as follows.

В устройство для доочистки питьевой воды, представляющее собой цилиндрический сосуд постоянного сечения 110 мм из полиэтилена с отверстиями в дне и верхней части, снабженными штуцерами с натянутыми на них резиновыми трубками снизу для подключения к источнику питьевой воды и сверху для сбора очищенной воды, вводят послойно компоненты наполнителя слой цеолита, слой активированного угля, слой цеолита, модифицированного серебром, последовательно по ходу воды снизу вверх, отделяя каждый слой от другого сетчатыми фильтрующими перегородками. In a device for the purification of drinking water, which is a cylindrical vessel of constant cross section 110 mm made of polyethylene with holes in the bottom and top, equipped with fittings with rubber pipes pulled over them from below to connect to the drinking water source and from above to collect purified water, the components are introduced in layers filler layer of zeolite, a layer of activated carbon, a layer of zeolite modified with silver, sequentially along the water from bottom to top, separating each layer from another mesh filtering partitions.

В качестве цеолита, модифицированного серебром, используют цеолит, способный сорбировать серебро, обработанный следующим образом. As a silver modified zeolite, a zeolite capable of sorbing silver is used, processed as follows.

100 г цеолита заливают 60 мл водного раствора азотнокислого серебра, выдерживают 1 ч, фильтруют, отфильтрованный продукт высушивают до сыпучего состояния. 100 g of zeolite is poured into 60 ml of an aqueous solution of silver nitrate, incubated for 1 h, filtered, the filtered product is dried to a friable state.

П р и м е р 1. В устройство для доочистки водопроводной питьевой воды вводят послойно компоненты наполнителя (снизу вверх, со стороны входа в устройство очищаемой воды): природный цеолит, активированный угол, КАД-йодный, природный цеолит, модифицированный серебром, с содержанием серебра 0,005 мг на 1 г цеолита при соотношении компонентов в наполнителе (в об.) 9: 85: 6 соответственно. Во время сборки устройства слои отделяют друг от друга сетчатыми фильтрующими перегородками. Через устройство снизу вверх пропускают водопроводную воду со скоростью 1-1,5 л/мин. Качество пропущенной через устройство водопроводной воды до перерыва в его работе 2500 л. Продолжительность перерыва в работе устройства 3 суток. Для контроля качества воды по показателю запах по ГОСТ 3351-74 и микробиологическим показателям по ГОСТ 18963-73 отбирают пробы воды на анализ сразу после подключения к водопроводной сети. Результаты приведены в таблице. PRI me R 1. In the device for the purification of tap drinking water, layer-by-layer components of the filler are introduced (from bottom to top, from the side of the entrance to the device of purified water): natural zeolite, activated angle, CAD-iodine, natural zeolite modified with silver, with the content silver 0.005 mg per 1 g of zeolite with a ratio of components in the filler (in vol.) 9: 85: 6, respectively. During the assembly of the device, the layers are separated from each other by mesh filtering partitions. Tap water is passed through the device from bottom to top at a speed of 1-1.5 l / min. The quality of the water passed through the device before the break in its work is 2500 liters. The duration of the break in the operation of the device is 3 days. To control water quality according to odor according to GOST 3351-74 and microbiological indicators according to GOST 18963-73, water samples are taken for analysis immediately after connecting to the water supply network. The results are shown in the table.

П р и м е р 2. В устройство для доочистки водопроводной питьевой воды вводят послойно компоненты наполнителя аналогично примеру 1: природный цеолит, активированный уголь, КАД йодный, природный цеолит, модифицированный серебром, с содержанием серебра 0,005 мг на 1 г цеолита при соотношении компонентов в наполнителе (в об.) 9:85:6 соответственно. Через устройство снизу вверх пропускают водопроводную воду со скоростью 1-1,5 л/мин. Количество пропущенной через устройство водопроводной воды до перерыва в его работе 3000 л. Продолжительность перерыва в работе устройства 1 сутки. Далее аналогично примеру 1. Результаты приведены в таблице. PRI me R 2. In the device for the purification of tap drinking water, layer-by-layer components of the filler are introduced analogously to example 1: natural zeolite, activated carbon, iodine cadmium, natural modified silver zeolite with a silver content of 0.005 mg per 1 g of zeolite with a ratio of components in the filler (in vol.) 9: 85: 6, respectively. Tap water is passed through the device from bottom to top at a speed of 1-1.5 l / min. The amount of tap water passed through the device before the break in its operation is 3000 liters. The duration of a break in the operation of the device is 1 day. Further, similarly to example 1. The results are shown in the table.

П р и м е р 3. В устройство для доочистки водопроводной питьевой воды вводят послойно компоненты наполнителя аналогично примеру 1: природный цеолит, активированный угол, БАУ, природный цеолит, модифицированный серебром, с содержанием серебра 0,02 мг на 1 г цеолита при соотношении компонентов в наполнителе (в об. ) 14:80:6 соответственно. Через устройство снизу вверх пропускают водопроводную воду со скоростью 1-1,5 л/мин. Количество пропущенной через устройство водопроводной воды до перерыва в его работе более 12000 л. Продолжительность перерыва в работе устройства 14 суток. Далее аналогично примеру 1. Результаты приведены в таблице. PRI me R 3. In the device for the purification of tap drinking water, layer-by-layer components of the filler are introduced analogously to example 1: natural zeolite, activated angle, BAU, natural zeolite modified with silver, with a silver content of 0.02 mg per 1 g of zeolite in the ratio components in the filler (in vol.) 14: 80: 6, respectively. Tap water is passed through the device from bottom to top at a speed of 1-1.5 l / min. The amount of tap water passed through the device before the break in its operation is more than 12,000 liters. The duration of the break in the operation of the device is 14 days. Further, similarly to example 1. The results are shown in the table.

П р и м е р 4. В устройство для доочистки водопроводной питьевой воды вводят послойно компоненты наполнителя аналогично примеру 1: природный цеолит, активированный уголь, КАД йодный, природный цеолит, модифицированный серебром, с содержанием серебра 0,05 мг на 1 г цеолита при соотношении компонентов в наполнителе (в об.) 2:90:8 соответственно. Через устройство снизу вверх пропускают водопроводную воду со скоростью 1-1,5 л/мин. Количество пропущенной через устройство водопроводный воды до перерыва в его работе 4000 л. Продолжительность перерыва в работе устройства 2 суток. Далее аналогично примеру 1. Результаты приведены в таблице. PRI me R 4. In the device for the purification of tap drinking water, the filler components are introduced layer-by-layer, as in example 1: natural zeolite, activated carbon, iodine cadmium, natural modified silver zeolite with a silver content of 0.05 mg per 1 g of zeolite at the ratio of components in the filler (in vol.) 2: 90: 8, respectively. Tap water is passed through the device from bottom to top at a speed of 1-1.5 l / min. The amount of tap water passed through the device before the break in its work is 4000 liters. The duration of the break in the operation of the device is 2 days. Further, similarly to example 1. The results are shown in the table.

П р и м е р 5. В устройство для доочистки водопроводной питьевой воды вводят послойно компоненты наполнителя аналогично примеру 1: природный цеолит, активированный уголь, КАД йодный, природный цеолит, модифицированный серебром, с содержанием серебра 0,05 мг на 1 г цеолита при соотношении компонентов в наполнителе (в об.) 3:90:7 соответственно. Через устройство снизу вверх пропускают водопроводную воду со скоростью 1-1,5 л/мин. Количество пропущенной через устройство водопроводной воды до перерыва в его работе 5000 л. Продолжительность перерыва в работе устройства 3 сут. Далее аналогично примеру 1. Результаты приведены в таблице. PRI me R 5. In the device for the purification of tap drinking water, the filler components are introduced layer-by-layer, as in example 1: natural zeolite, activated carbon, CAD iodine, natural zeolite modified with silver, with a silver content of 0.05 mg per 1 g of zeolite with the ratio of components in the filler (in vol.) 3: 90: 7, respectively. Tap water is passed through the device from bottom to top at a speed of 1-1.5 l / min. The amount of tap water passed through the device before the break in its operation is 5000 liters. The duration of the break in the operation of the device is 3 days. Further, similarly to example 1. The results are shown in the table.

П р и м е р 6. В устройство для доочистки водопроводной питьевой воды вводят послойно компоненты наполнителя аналогично примеру 1: природный цеолит, активированный уголь, СКТ, природный цеолит, модифицированный серебром, с содержанием серебра 1 мг на 1 г цеолита при соотношении компонентов в наполнителе (в об.) 4:88:8 соответственно. Через устройство снизу вверх пропускают водопроводную воду со скоростью 1-1,5 л/мин. Количество пропущенной через устройство водопроводной воды до перерыва в его работе более 5500 л. Продолжительность перерыва в работе устройства 5 суток. Далее аналогично примеру 1. Результаты приведены в таблице. PRI me R 6. In the device for the purification of tap drinking water, the filler components are introduced in layers, as in example 1: natural zeolite, activated carbon, SKT, natural zeolite modified with silver, with a silver content of 1 mg per 1 g of zeolite with a ratio of components in filler (in vol.) 4: 88: 8, respectively. Tap water is passed through the device from bottom to top at a speed of 1-1.5 l / min. The amount of tap water passed through the device before the break in its operation is more than 5500 liters. The duration of the break in the operation of the device is 5 days. Further, similarly to example 1. The results are shown in the table.

Как следует из данных, приведенных в таблице, предлагаемый наполнитель устройства для доочистки питьевой воды позволяет улучшить органолептические свойства воды при увеличении по сравнению с прототипом ресурса работы с 4000 до 12000 л за счет адсорбции механических загрязнений на цеолите. Предлагаемый наполнитель позволяет предотвратить размножение бактерий в устройстве при перерыве в его работе, при этом снижен расход серебра до 0,02 мг на 1 г цеолита. As follows from the data given in the table, the proposed filler of the device for the purification of drinking water can improve the organoleptic properties of water while increasing, compared with the prototype, the service life from 4000 to 12000 l due to the adsorption of mechanical impurities on the zeolite. The proposed filler allows you to prevent the multiplication of bacteria in the device during a break in its work, while reducing the consumption of silver to 0.02 mg per 1 g of zeolite.

Claims

FILTERING MATERIAL FOR TREATING DRINKING WATER, containing an activated carbon layer, characterized in that it further comprises a zeolite layer located in front of the activated carbon layer and a silver modified zeolite layer located after the activated carbon layer in the following volumetric ratio of layers, vol.

Zeolite 2 14
Activated carbon 80 90
Silver modified zeolite 6 8