RU2027474C1 - Filtering element and method of its manufacture - Google Patents
Filtering element and method of its manufacture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2027474C1 RU2027474C1 SU5059900A RU2027474C1 RU 2027474 C1 RU2027474 C1 RU 2027474C1 SU 5059900 A SU5059900 A SU 5059900A RU 2027474 C1 RU2027474 C1 RU 2027474C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polymer
- particles
- sorbent
- filter element
- particle size
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 title claims abstract description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 119
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 80
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 claims abstract description 71
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003570 air Substances 0.000 abstract description 2
- 239000008280 blood Substances 0.000 abstract description 2
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 11
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 7
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 7
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 4
- 239000004705 High-molecular-weight polyethylene Substances 0.000 description 3
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 3
- 239000011874 heated mixture Substances 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005029 sieve analysis Methods 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к производству фильтрующих элементов (фильтр-элементов), состоящих из сорбента, скрепленного термопластичным полимером, и может быть использовано для очистки воздуха, воды, крови и других сред. The invention relates to the production of filter elements (filter elements), consisting of a sorbent bonded with a thermoplastic polymer, and can be used to purify air, water, blood and other media.
Известно, что сопротивление зернистого слоя существенно зависит как от размера и формы частиц, так и от плотности упаковки частиц в слое. Минимальное сопротивление имеет слоя с насыпной плотностью частиц (при свободной засыпке частиц в корпус фильтра), максимальное - при уплотнении слоя вибрацией с дополнительным поджатием перфорированными сетками. Упаковка частиц в слое с насыпной плотностью неустойчива и при механических воздействиях при эксплуатации приводит к существенному снижению сорбционных свойств. It is known that the resistance of the granular layer substantially depends both on the size and shape of the particles, and on the packing density of the particles in the layer. The layer with a bulk density of particles has a minimum resistance (with free filling of particles in the filter housing), the maximum resistance is when the layer is densified by vibration with additional compression by perforated grids. The packing of particles in a layer with a bulk density is unstable and under mechanical stress during operation leads to a significant decrease in sorption properties.
Для снижения сопротивления в последнее время разрабатывают фильтры со связанной структурой, в которой частицы сорбента скреплены частицами термопластичного полимера, например полиэтилена. To reduce the resistance, filters with a coupled structure have recently been developed in which sorbent particles are bonded by particles of a thermoplastic polymer, for example polyethylene.
Известен фильтр-элемент для очистки газообразных и жидких сред, состоящий из спеченной массы твердых частиц, заключенных в термопластичную оболочку, и тонкоизмельченных частиц сорбента, распределенных на поверхности этой оболочки. Заключенные в оболочку твердые частицы сорбента приклеены друг к другу частями оболочки с образованием полужесткой матрицы [1]. Known filter element for cleaning gaseous and liquid media, consisting of a sintered mass of solid particles enclosed in a thermoplastic shell, and finely divided sorbent particles distributed on the surface of this shell. The solid particles of the sorbent enclosed in the shell are glued to each other by the shell parts to form a semi-rigid matrix [1].
Однако этот фильтр-элемент при достаточной прочности обладает пониженной статической сорбционной емкостью за счет большого количества инертных твердых частиц, распределенных в его объеме. However, this filter element with sufficient strength has a reduced static sorption capacity due to the large number of inert solid particles distributed in its volume.
Известен фильтр-элемент для очистки жидкости в виде связанной структуры, имеющий максимальную удельную поверхность для фильтрующей среды и состоящий из частиц активированного угля размером 5-150 мкм, предпочтительно со средним размером 10-30 мкм, уловленных пористой пластмассовой матрицей из частиц полимера с размером 10-500 мкм, при этом размер частиц полимера значительно больше среднего размера частиц угля [2]. Возможны три варианта композиции фильтр-элемента, отличающиеся относительным размером частиц угля и полимера и соответственно их весовым соотношением. В первом варианте фильтр-элемент содержит частицы угля размером от менее 5 до 150 мкм, а полимера 10-500 мкм с весовым соотношением угля 30-65%, а полимера 35-70% . Во втором варианте фильтр содержит частицы угля размером 5-75 мкм, а полимера 10-450 мкм с весовым соотношением угля 30-50%, а полимера 50 -70%. В третьем варианте фильтр содержит частицы угля с размером 10-30 мкм, а полимера 125-175 мкм с весовым соотношением угля 35-45%, а полимера 55-65%. Known filter element for cleaning liquid in the form of a bound structure having a maximum specific surface area for the filter medium and consisting of activated carbon particles of 5-150 μm in size, preferably with an average size of 10-30 μm, trapped in a porous plastic matrix of polymer particles with a size of 10 -500 μm, while the particle size of the polymer is significantly larger than the average particle size of coal [2]. There are three options for the composition of the filter element, differing in the relative particle size of coal and polymer and, accordingly, their weight ratio. In the first embodiment, the filter element contains coal particles with a size of less than 5 to 150 microns, and a polymer of 10-500 microns with a weight ratio of coal of 30-65%, and the polymer of 35-70%. In the second embodiment, the filter contains particles of coal with a size of 5-75 microns, and a polymer of 10-450 microns with a weight ratio of coal of 30-50%, and a polymer of 50 -70%. In the third embodiment, the filter contains coal particles with a size of 10-30 microns, and the polymer 125-175 microns with a weight ratio of coal 35-45%, and the polymer 55-65%.
В этом фильтр-элементе также содержится большое количество инертного термопластичного полимера, а его достаточная прочность сопровождается высоким сопротивлением. Поэтому фильтр выполнен с обеспечивающими минимальную скорость фильтрации каналами, имеющими различную форму и расположение. Этот фильтр эффективен, в основном, для тонкой очистки воды с небольшим содержанием вредных примесей. This filter element also contains a large amount of inert thermoplastic polymer, and its sufficient strength is accompanied by high resistance. Therefore, the filter is made with channels providing a minimum filtration rate, having various shapes and locations. This filter is effective mainly for fine water purification with a small content of harmful impurities.
Известен самоподдерживающий фильтр-элемент с низким перепадом давления, включающий связанную структуру угля с термопластичной смолой, которая имеет множество сквозных отверстий [3]. Фильтр-элемент содержит 50-90 мас.% порошкообразного активированного угля с максимальным размером частиц 1 мм (20 меш) и 10-50 мас.% порошкообразного полимера. Known self-supporting filter element with a low pressure drop, including the associated structure of coal with a thermoplastic resin, which has many through holes [3]. The filter element contains 50-90 wt.% Powdered activated carbon with a maximum particle size of 1 mm (20 mesh) and 10-50 wt.% Powdered polymer.
Однако этот фильтр-элемент, имея низкое сопротивление за счет наличии сквозных отверстий, может использоваться только в статических условиях очистки воздуха при его циркуляции через фильтр. However, this filter element, having a low resistance due to the presence of through holes, can only be used in static conditions of air purification during its circulation through the filter.
Известен фильтр-элемент, в котором частицы угля размером 0,84-1,89 мм склеены очень мелкими (не более 50 мкм, предпочтительно около 20 мкм) частицами термопластичного полимера, например полиэтилена с истинной плотностью 0,914 г/см3, в таблетки, стержни с минимальным диаметром 3 мм (предпочтительным диаметром 12 и высотой 12 мм), содержащие полимер 5-25%, предпочтительно 10-15% к весу угля, которые затем для снижения сопротивления склеены в точках контакта между собой в укрупненные агрегаты, превышающие объем первоначальных таблеток в 10, 100 и более раз [4].A filter element is known in which coal particles of 0.84-1.89 mm in size are glued together by very small (not more than 50 microns, preferably about 20 microns) particles of a thermoplastic polymer, for example polyethylene with a true density of 0.914 g / cm 3 , into tablets, rods with a minimum diameter of 3 mm (a preferred diameter of 12 and a height of 12 mm) containing 5-25% polymer, preferably 10-15% by weight of coal, which are then glued at larger contact points at larger contact points to reduce resistance than the
Первоначально склеенные таблетки или стержни этого фильтр-элемента имеют, во-первых, недостаточную прочность, так как размер очень мелких частиц полимера составляет приблизительно 0,02 от размера частиц сорбента. Прочность соединения частиц сорбента друг с другом пропорциональна контактной поверхности, образующейся в результате деформации размягченной частицы полимера, которая пропорциональна квадрату относительного размера частицы полимера и сорбента и составляет очень незначительную величину от поверхности частицы сорбента. Во-вторых, не все частицы полимера участвуют в склеивании частиц сорбента, а только те, которые находятся в точке контакта двух (относительно больших) частиц сорбента. Остальных частиц полимера, исходя из указанных пределов их содержания, достаточно для дискретного (без образования пленки) покрытия всей внешней поверхности частиц сорбента в виде сфер диаметром, соответствующим истинному объему частицы полимера. Следовательно, они уменьшают свободный объем между частицами сорбента, увеличивая сопротивление таблетки или стержня. Только некоторые из них, расположенные на внешней поверхности таблеток, используются для получения крупных агрегатов, которые для повышения прочности содержат армирующие обоймы или проволоку. The initially glued tablets or rods of this filter element have, firstly, insufficient strength, since the size of very small particles of the polymer is approximately 0.02 of the particle size of the sorbent. The bond strength of the sorbent particles with each other is proportional to the contact surface resulting from the deformation of the softened polymer particles, which is proportional to the square of the relative size of the polymer particles and the sorbent and is very small from the surface of the sorbent particle. Secondly, not all polymer particles participate in the bonding of sorbent particles, but only those that are at the contact point of two (relatively large) sorbent particles. The remaining polymer particles, based on the indicated limits of their content, are sufficient for a discrete (without film formation) coating of the entire external surface of the sorbent particles in the form of spheres with a diameter corresponding to the true volume of the polymer particle. Therefore, they reduce the free volume between the particles of the sorbent, increasing the resistance of the tablet or rod. Only some of them, located on the outer surface of the tablets, are used to produce large aggregates that contain reinforcing clips or wire to increase strength.
Использование полимера, размер частиц которого составляет незначительную величину от размера частиц сорбента, не позволяет получить фильтр-элементы в виде таблеток или укрупненных агрегатов достаточной прочности без их армирования. Фильтр-элемент имеет низкое сопротивление только в виде укрупненных агрегатов и может в основном использоваться в статических условиях очистки воздуха, например в системах кондиционирования воздуха. The use of a polymer, the particle size of which is insignificant from the particle size of the sorbent, does not allow to obtain filter elements in the form of tablets or enlarged aggregates of sufficient strength without reinforcing them. The filter element has a low resistance only in the form of enlarged aggregates and can mainly be used in static conditions of air purification, for example, in air conditioning systems.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является фильтр-элемент, содержащий частицы активированного угля размером приблизительно 0,315-5 мм (4-50 меш), скрепленные очень мелкими частицами полимера, например полиэтилена [5]. Этот фильтр-элемент обладает высоким сопротивлением при удовлетворительной прочности и сорбционных свойствах. The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a filter element containing activated carbon particles with a size of approximately 0.315-5 mm (4-50 mesh), bonded with very small particles of a polymer, such as polyethylene [5]. This filter element has high resistance with satisfactory strength and sorption properties.
Целью изобретения является создание фильтр-элемента с высокой прочностью и низким сопротивлением при сохранении высоких сорбционных свойств. The aim of the invention is to provide a filter element with high strength and low resistance while maintaining high sorption properties.
Для этого фильтр-элемент содержит частицы сорбента, скрепленные равномерно распределенными по всему объему частицами термопластичного полимера, например полиэтилена, средний размер которых составляет 0,15-0,7 от среднего размера частиц сорбента. При таком соотношении размеров частиц полимера и сорбента и расположении частиц полимера преимущественно вблизи точек контакта частиц сорбента друг с другом в фильтр-элементе между частицами сорбента образуется зазор, величина которого и определяет его сопротивление и прочность. For this, the filter element contains sorbent particles bonded by particles of a thermoplastic polymer, for example polyethylene, uniformly distributed throughout the volume, the average size of which is 0.15-0.7 of the average particle size of the sorbent. With this ratio of the particle sizes of the polymer and the sorbent and the arrangement of the polymer particles mainly near the contact points of the sorbent particles with each other in the filter element, a gap is formed between the sorbent particles, the value of which determines its resistance and strength.
Известен способ получения фильтр-элемента, включающий смешение твердых частиц, заключенных в оболочку из термопластичного полимера, например высокомолекулярного полиэтилена, и тонкоизмельченного сорбента в нужном соотношении с последующим нагреванием полученной смеси в форме до температуры, достаточной для легкого спекания полимерных оболочек и приклеивания их друг к другу с образованием высокопрочной матрицы, к поверхности которой приклеиваются очень мелкие частицы сорбента. Для формования фильтр-элемента с нужным сопротивлением и прочностью массу разогретой смеси сжимают до необходимого объема [1]. A known method of obtaining a filter element, comprising mixing solid particles enclosed in a shell of a thermoplastic polymer, for example high molecular weight polyethylene, and a finely divided sorbent in the desired ratio, followed by heating the resulting mixture in a form to a temperature sufficient to easily sinter the polymer shells and adhere them to each other to a friend with the formation of a high-strength matrix, to the surface of which very small particles of sorbent are glued. To form a filter element with the desired resistance and strength, the mass of the heated mixture is compressed to the required volume [1].
В этом способе равномерное расположение очень мелких частиц сорбента на поверхности полимерных оболочек во время их смешения основано на свойстве очень мелких и соответственно очень легких частиц прилипать к поверхностям других тел, а прочность их крепления к поверхности полимерной оболочки достигается за счет их вкрапления на небольшую глубину в размягченный внешний слой полимерной оболочки. При этом сорбционные свойства и прочность фильтр-элемента существенно зависят от температуры и времени термообработки. In this method, the uniform location of very small particles of the sorbent on the surface of the polymer shells during their mixing is based on the property of very small and, accordingly, very light particles stick to the surfaces of other bodies, and the strength of their attachment to the surface of the polymer shell is achieved by impregnating them to a shallow depth of the softened outer layer of the polymer shell. Moreover, the sorption properties and strength of the filter element substantially depend on the temperature and time of heat treatment.
Однако использование высокомолекулярного полиэтилена приводит к возгоранию смеси при ее термообработке в форме, для предотвращения которого в полиэтилен вводят антиоксидант. However, the use of high molecular weight polyethylene leads to ignition of the mixture during its heat treatment in the form, to prevent which an antioxidant is introduced into the polyethylene.
Известен способ получения фильтр-элемента, включающий смешение очень мелких частиц сорбента размером, например, 10-30 мкм с частицами полимера размером 125-175 мкм до однородного состояния, основанный также на свойстве очень мелких и соответственно легких частиц прилипать к поверхности других более крупных частиц [2], но требующий еще более тонкого процесса термообработки и прессования нагретой смеси в форме. Способ осуществляют так, чтобы происходило размягчение только внешней поверхности частиц полимера без изменения первоначальной формы частицы, которую она имела в твердом состоянии. Размягчение должно быть достаточным для склеивания частиц полимера в точках контакта между собой и вкрапления на очень незначительную глубину мелких и очень мелких частиц сорбента без изменения сорбирующих свойств на внешней поверхности частиц полимера. A known method of obtaining a filter element, comprising mixing very small particles of a sorbent with a size of, for example, 10-30 microns with polymer particles of a size of 125-175 microns to a uniform state, based also on the property of very small and accordingly light particles stick to the surface of other larger particles [2], but requiring an even more subtle process of heat treatment and pressing of the heated mixture into a mold. The method is carried out so that only the external surface of the polymer particles is softened without changing the initial shape of the particle that it had in the solid state. The softening should be sufficient to adhere the polymer particles at the points of contact between each other and to impregnate small and very small particles of the sorbent to a very shallow depth without changing the sorption properties on the outer surface of the polymer particles.
При этом для обеспечения достаточной прочности самонесущей пластмассовой матрицы нагретую смесь частиц сорбента и полимера, например высокомолекулярного полиэтилена, подпрессовывают для увеличения точек контакта между частицами полимера, что приводит к повышению сопротивления и дополнительному снижению сорбционных свойств. In order to ensure sufficient strength of the self-supporting plastic matrix, a heated mixture of sorbent and polymer particles, for example high molecular weight polyethylene, is pressed to increase the contact points between the polymer particles, which leads to an increase in resistance and an additional decrease in sorption properties.
Известен способ получения фильтр-элемента, включающий смешение частиц сорбента размером до 1 мм (20 меш) и порошкообразного полимера, например полиэтилена, при этом для достижения однородного (равномерного) распределения частиц полимера по объему смеси в смесь добавляют 24-40 мас.% воды. Затем смесь прессуют и нагревают до температуры размягчения полимера [3]. A known method of obtaining a filter element, comprising mixing particles of a sorbent with a size of up to 1 mm (20 mesh) and a powdery polymer, for example polyethylene, while to achieve a uniform (uniform) distribution of polymer particles throughout the mixture, 24-40 wt.% Water is added to the mixture . Then the mixture is pressed and heated to the softening temperature of the polymer [3].
Однако при использовании этого способа необходимо дополнительное время термообработки на испарение воды и, кроме того, способ нельзя применять для сорбентов, контакт которых с жидкостями приводит к изменению сорбционных свойств. However, when using this method, additional heat treatment time is required to evaporate the water and, in addition, the method cannot be used for sorbents whose contact with liquids leads to a change in sorption properties.
Прототипом предлагаемого способа получения фильтрующего элемента является способ, включающий смешение частиц сорбента и полимера, прессование и термообработку смеси в форме, в котором для получения однородной смеси частиц сорбента размером 0,84-1,89 мм с частицами полимера последние берут размером не более 50 мкм, предпочтительно около 20 мкм [4]. Этот способ также основан на свойстве очень мелких и соответственно легких частиц полимера приклеиваться к поверхности частиц сорбента и не оседать на дно формы. The prototype of the proposed method of obtaining a filter element is a method comprising mixing particles of a sorbent and a polymer, pressing and heat treating a mixture in a form in which the latter are taken with a particle size of not more than 50 μm to obtain a homogeneous mixture of sorbent particles of 0.84-1.89 mm in size with polymer particles preferably about 20 microns [4]. This method is also based on the property of very small and accordingly light polymer particles to adhere to the surface of the sorbent particles and not settle to the bottom of the mold.
Полученный по этому способу фильтр-элемент в виде таблеток или стержней обладает недостаточной прочностью и высоким сопротивлением, так как очень мелкие частицы полимера, размер которых составляет приблизительно 0,02 от размера частиц сорбента, создают незначительную поверхность склеивания между частицами сорбента. При этом в создании этой поверхности участвует только небольшое количество частиц полимера, а остальные, которых на поверхности каждой частицы сорбента в зависимости от ее размера может быть от нескольких сотен до нескольких тысяч штук, уменьшают объем между частицами сорбента, увеличивая сопротивление фильтр-элемента. Для снижения сопротивления предложен другой вариант фильтр-элемента, в котором полученные таблетки или стержни спекают в укрупненные агрегаты, применяемые из-за недостаточной прочности в статических условиях для очистки воздуха. Obtained by this method, the filter element in the form of tablets or rods has insufficient strength and high resistance, since very small polymer particles, the size of which is approximately 0.02 of the size of the sorbent particles, create a small bonding surface between the sorbent particles. Moreover, only a small amount of polymer particles is involved in the creation of this surface, and the rest, which on the surface of each sorbent particle, depending on its size, can be from several hundred to several thousand pieces, reduce the volume between the sorbent particles, increasing the resistance of the filter element. To reduce the resistance, another variant of the filter element is proposed, in which the obtained tablets or rods are sintered into enlarged aggregates, which are used due to insufficient strength in static conditions for air purification.
Предлагаемый способ получения фильтрующего элемента с низким сопротивлением, высокой прочностью без снижения адсорбционных свойств включает смешение частиц сорбента и полимера, прессование и термообработку смеси. В этом способе для равномерного распределения частиц полимера по объему смеси полимер, например полиэтилен, берут с насыпной поверхностью 0,07-0,15 г/см3 и средним размером частиц 0,2-1,0 от среднего размера частиц сорбента, который берут с насыпной поверхностью 1-8 от насыпной плотности полимера при соотношении насыпного объема сорбента к насыпному объему полимера (5-1):1.The proposed method of obtaining a filter element with low resistance, high strength without reducing adsorption properties includes mixing particles of sorbent and polymer, pressing and heat treatment of the mixture. In this method, for uniform distribution of polymer particles over the volume of the mixture, a polymer, for example polyethylene, is taken with a bulk surface of 0.07-0.15 g / cm 3 and an average particle size of 0.2-1.0 of the average particle size of the sorbent that is taken with a bulk surface of 1-8 of the bulk density of the polymer with a ratio of the bulk volume of the sorbent to the bulk volume of the polymer (5-1): 1.
Установлено, что совокупность заявляемых параметров способа создает наиболее благоприятные условия для получения однородной смеси сорбента и полимера, в которой частицы полимера равномерно располагаются вблизи точек контакта частиц сорбента друг с другом, образуя существенный зазор между частицами сорбента. Этот зазор несколько уменьшается при прессовании смеси и затем фиксируется при нагревании смеси при температуре размягчения полимера за счет прилипания частицы полимера, например, к двум частицам сорбента, основная поверхность которых остается наиболее доступной фильтрующей среде. It was found that the combination of the claimed process parameters creates the most favorable conditions for obtaining a homogeneous mixture of sorbent and polymer, in which the polymer particles are evenly located near the contact points of the sorbent particles with each other, forming a significant gap between the sorbent particles. This gap decreases somewhat when the mixture is pressed and then fixed when the mixture is heated at the softening temperature of the polymer due to the adherence of the polymer particles, for example, to two sorbent particles, the main surface of which remains the most accessible filter medium.
Предлагаемый фильтрующий элемент получают следующим образом. The proposed filter element is obtained as follows.
Определяют насыпную поверхность по ГОСТ 16187-70 и средний размер частиц сорбента и полимера по результатам ситового анализа и рассчитывают их соотношение. Затем объемными дозаторами в необходимом соотношении сорбент и полимер загружают в смеситель, например, трубчатого типа. После смешения до однородного состояния необходимый насыпной объем смеси частиц сорбента и полимера загружают в форму нужных размеров и конфигурации и прессуют. Затем смесь в форме термообрабатывают при температуре размягчения полимера, охлаждают и извлекают фильтрующий элемент из формы. The bulk surface is determined according to GOST 16187-70 and the average particle size of the sorbent and polymer according to the results of a sieve analysis and their ratio is calculated. Then, volumetric dispensers in the required ratio of sorbent and polymer are loaded into a mixer, for example, of a tubular type. After mixing to a homogeneous state, the required bulk volume of the mixture of particles of the sorbent and polymer is loaded into the mold of the desired size and configuration and pressed. Then the mixture in the form is heat treated at the softening temperature of the polymer, cooled and the filter element is removed from the mold.
Отличительной особенностью полимера с низкой насыпной плотностью 0,07-0,15 г/см3 является то, что он содержит очень легкие, но сравнительно большие по размеру частицы. Такие частицы имеют неправильную форму и соответственно развитую поверхность и обладают способностью быстро и равномерно перемешиваться с частицами сорбента в широком диапазоне заявляемых соотношений их средних размеров, насыпных плотностей и насыпных объемов. Характерной особенностью применяемых частиц полимера является то, что после нагревания при температуре размягчения средний ситовой размер частиц уменьшается в 1,4-1,5 раза до соответствующего истинному объему частицы диаметра сферы, а насыпная поверхность из таких сфер увеличивается в 3-4 раза.A distinctive feature of the polymer with a low bulk density of 0.07-0.15 g / cm 3 is that it contains very light, but relatively large particles. Such particles have an irregular shape and, accordingly, a developed surface and have the ability to quickly and uniformly mix with sorbent particles in a wide range of the claimed ratios of their average sizes, bulk densities and bulk volumes. A characteristic feature of the polymer particles used is that after heating at a softening temperature, the average sieve particle size decreases 1.4-1.5 times to the diameter of the sphere corresponding to the true volume of the particle, and the bulk surface of such spheres increases 3-4 times.
При смешивании сорбента и полимера с соотношением насыпных плотностей от 3 и более однородность смеси легко определить по значению насыпной поверхности небольших проб смеси, которая пропорциональна содержанию сорбента и уменьшается с увеличением содержания полимера. Однородность смеси можно определить и методами разделения пробы, например, в кипящем слое или с использованием воды. Результаты анализа однородности смеси показали высокую эффективность предлагаемого способа. Однородность смеси сохраняется как при транспортировании, так и после заполнения форм, поэтому получаемые фильтр-элементы однородны по качеству. When mixing a sorbent and a polymer with a ratio of bulk densities of 3 or more, the homogeneity of the mixture can easily be determined by the value of the bulk surface of small samples of the mixture, which is proportional to the sorbent content and decreases with increasing polymer content. The homogeneity of the mixture can be determined by the methods of separation of the sample, for example, in a fluidized bed or using water. The results of the analysis of the uniformity of the mixture showed the high efficiency of the proposed method. The homogeneity of the mixture is preserved both during transportation and after filling out the forms, so the resulting filter elements are uniform in quality.
Предлагаемый способ позволяет получить качественные фильтр-элементы при использовании различных сорбентов, отличающихся как размером частиц (≈ от 0,05 до 3 мм), так и насыпной плотностью (≈ от 0,15 до 0,6 г/см3) при использовании полимера с размером частиц 0,05 - 1,5 мм и насыпной плотностью 0,07-0,15 г/см3.The proposed method allows to obtain high-quality filter elements using various sorbents that differ both in particle size (≈ from 0.05 to 3 mm) and bulk density (≈ from 0.15 to 0.6 g / cm 3 ) when using polymer with a particle size of 0.05 - 1.5 mm and a bulk density of 0.07-0.15 g / cm 3 .
П р и м е р. Берут полимер с насыпным объемом 500 см3, насыпной плотностью 0,200 г/см2, со средним размером частиц 0,538 мм и сорбент с насыпным объемом 1000 см3, насыпной плотностью 0,393 г/см2 и средним размером частиц 1,25 мм (при этом соотношение среднего размера частиц полимера и сорбента составляет 0,430, отношение насыпных плотностей равно 3,930, соотношение насыпных объемов 2:1) и засыпают в смеситель цилиндрического типа. После достижения однородности смесь частиц засыпают в форму и прессуют. После нагревания форму охлаждают и извлекают фильтр-элемент. Измеряют сопротивление (9,9 мм вод.ст.) и прочность (3,03 кг/см2).PRI me R. A polymer with a bulk volume of 500 cm 3 , a bulk density of 0.200 g / cm 2 , with an average particle size of 0.538 mm and a sorbent with a bulk volume of 1000 cm 3 , a bulk density of 0.393 g / cm 2 and an average particle size of 1.25 mm are taken ( the ratio of the average particle size of the polymer and the sorbent is 0.430, the ratio of bulk densities is 3.930, the ratio of bulk volumes is 2: 1) and it is poured into a cylinder-type mixer. After achieving uniformity, the mixture of particles is poured into a mold and pressed. After heating, the mold is cooled and the filter element is removed. Measure resistance (9.9 mm Hg) and strength (3.03 kg / cm 2 ).
Характеристики аналогично полученных фильтр-элементов приведены в таблицах. Characteristics of the similarly obtained filter elements are given in the tables.
В табл. 1 приведена зависимость сопротивления и прочности фильтр-элемента от соотношения среднего размера частиц полимера и сорбента, насыпной плотности полимера и соотношения насыпной плотности сорбента и полимера при постоянном соотношении насыпного объема сорбента и полимера. In the table. Figure 1 shows the dependence of the resistance and strength of the filter element on the ratio of the average particle size of the polymer and the sorbent, the bulk density of the polymer and the ratio of the bulk density of the sorbent and polymer with a constant ratio of the bulk volume of the sorbent and polymer.
Из приведенных в табл. 1 данных следует, что высокая прочность и низкое сопротивление (с учетом среднего размера частиц сорбента) достигаются только при отношении среднего размера частиц полимера и сорбента в фильтр-элементе 0,15-0,7, а в смеси 0,2-1,0, при насыпной плотности полимера 0,07-0,15 и отношении насыпной плотности сорбента и полимера 1-8. From the above table. 1 of the data it follows that high strength and low resistance (taking into account the average particle size of the sorbent) are achieved only when the ratio of the average particle size of the polymer and the sorbent in the filter element is 0.15-0.7, and in the mixture 0.2-1.0 , when the bulk density of the polymer is 0.07-0.15 and the ratio of the bulk density of the sorbent and polymer 1-8.
Существенную роль в улучшении характеристик предлагаемого фильтр-элемента играет и соотношение насыпных объемов сорбента и полимера (см. табл. 2). A significant role in improving the characteristics of the proposed filter element is also played by the ratio of bulk volumes of the sorbent and polymer (see table. 2).
Как следует из сопоставления данных табл. 2, соотношение насыпных объемов сорбента и полимера в интервале (5-1):1 также является определяющим в достижении цели изобретения. As follows from a comparison of the data table. 2, the ratio of the bulk volumes of the sorbent and polymer in the range (5-1): 1 is also decisive in achieving the objective of the invention.
В табл. 3 представлены характеристики предлагаемого фильтр-элемента при различных средних размерах частиц сорбента и соотношение сопротивления слоя, уплотненного вибрацией, и сопротивления предлагаемого элемента. In the table. 3 presents the characteristics of the proposed filter element for various average particle sizes of the sorbent and the ratio of the resistance of the layer, densified by vibration, and the resistance of the proposed element.
Из табл. 3 следует, что при одном и том же среднем размере частиц сорбента получаемые по предлагаемому способу фильтр-элементы имеют сопротивление в 2-3 раза ниже сопротивления слоя частиц, уплотненных вибрацией и сжатых перфорированными сетками. Кроме того получаемые по предлагаемому способу фильтр-элементы имеют высокую прочность и низкое сопротивление, которое при одном и том же среднем размере частиц сорбента в 2-3 раза ниже сопротивления слоя частиц такого же среднего размера, уплотненных вибрацией и сжатых перфорированными сетками. From the table. 3 it follows that with the same average particle size of the sorbent obtained by the proposed method, the filter elements have a resistance of 2-3 times lower than the resistance of the layer of particles, compacted by vibration and compressed by perforated grids. In addition, the filter elements obtained by the proposed method have high strength and low resistance, which with the same average particle size of the sorbent is 2-3 times lower than the resistance of a layer of particles of the same average size, compressed by vibration and compressed by perforated grids.
Таким образом, предложенный способ дает возможность получить фильтр-элементы, обладающие низким сопротивлением, высокой прочностью и высокими сорбционными свойствами. Thus, the proposed method makes it possible to obtain filter elements having low resistance, high strength and high sorption properties.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5059900 RU2027474C1 (en) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | Filtering element and method of its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU5059900 RU2027474C1 (en) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | Filtering element and method of its manufacture |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2027474C1 true RU2027474C1 (en) | 1995-01-27 |
Family
ID=21612172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU5059900 RU2027474C1 (en) | 1992-08-21 | 1992-08-21 | Filtering element and method of its manufacture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2027474C1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2195993C1 (en) * | 2001-12-10 | 2003-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" | Filtering-sorbing member for air cleaning means |
| RU2289547C1 (en) * | 2005-03-28 | 2006-12-20 | Рушан Аминович Фатыхов | Method of water purification (versions) and the device for its realization |
| RU2297277C1 (en) * | 2005-08-22 | 2007-04-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ФГУП "ЭНПО "Неорганика") | Method of production of sorbing block |
| RU2317133C1 (en) * | 2006-09-14 | 2008-02-20 | Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") | Filtering cartridge |
| RU2436624C2 (en) * | 2006-09-13 | 2011-12-20 | Родиа Операсьон | Composite material with increased adhesion force, method of its production and application, in particular, in cigarette filters |
| RU2709315C1 (en) * | 2019-07-25 | 2019-12-17 | Акционерное общество "БВТ БАРЬЕР РУС" (АО "БВТ БАРЬЕР РУС") | Filtration module of gravity filter for purification of drinking water |
-
1992
- 1992-08-21 RU SU5059900 patent/RU2027474C1/en active
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| 1. Патент США N 3375933, кл. B 01D 39/00, 1968. * |
| 2. Патент ЕP N 0345381, кл. B 01D 39/14, 1988. * |
| 3. Патент США N 3611678, кл. B 01D 39/00, 1968. * |
| 4. Патент США N 3474600, кл. B 01D 39/16, 1967. * |
| 5. Патент США N 3645072, кл. B 01D 39/00, 1970. * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2195993C1 (en) * | 2001-12-10 | 2003-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" | Filtering-sorbing member for air cleaning means |
| RU2289547C1 (en) * | 2005-03-28 | 2006-12-20 | Рушан Аминович Фатыхов | Method of water purification (versions) and the device for its realization |
| RU2297277C1 (en) * | 2005-08-22 | 2007-04-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ФГУП "ЭНПО "Неорганика") | Method of production of sorbing block |
| RU2436624C2 (en) * | 2006-09-13 | 2011-12-20 | Родиа Операсьон | Composite material with increased adhesion force, method of its production and application, in particular, in cigarette filters |
| RU2317133C1 (en) * | 2006-09-14 | 2008-02-20 | Открытое акционерное общество "Электростальское научно-производственное объединение "Неорганика" (ОАО "ЭНПО "Неорганика") | Filtering cartridge |
| RU2709315C1 (en) * | 2019-07-25 | 2019-12-17 | Акционерное общество "БВТ БАРЬЕР РУС" (АО "БВТ БАРЬЕР РУС") | Filtration module of gravity filter for purification of drinking water |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4061807A (en) | Adsorbent body and method for making same | |
| KR0164861B1 (en) | Absorbents | |
| Tennikova et al. | High-performance membrane chromatography of proteins, a novel method of protein separation | |
| US6770736B1 (en) | Activated carbon filter | |
| US5332426A (en) | Agglomerated activated carbon air filter | |
| US6093664A (en) | Adsorbent for metal ions and method of making and using | |
| US3782075A (en) | Completely porous microspheres for chromatographic uses | |
| US8709970B2 (en) | Adsorptive molded parts and the use thereof | |
| AU780072B2 (en) | Method for manufacturing a filter body | |
| JPH03146412A (en) | Preparation of active carbon | |
| CN1652870A (en) | Filtration media comprising granules of binder-agglomerated active component | |
| US6227382B1 (en) | Water filtration apparatus | |
| US20030080473A1 (en) | Process for producing bonded activated carbon structures and articles | |
| RU2027474C1 (en) | Filtering element and method of its manufacture | |
| US3611678A (en) | Activated carbon filter | |
| RU2243181C2 (en) | Granulated high-porous ceramic material | |
| US3715869A (en) | Filter | |
| EP2517787B1 (en) | Composite material | |
| RU2026735C1 (en) | Method for manufacture of carbon article | |
| JPH06312133A (en) | Shaped adsorbent | |
| US3322608A (en) | Aerating media | |
| JP3212055B2 (en) | Plastic sintered filter | |
| CN114762814B (en) | Adsorption material for solid air freshener, application and solid air freshener | |
| KR101105118B1 (en) | Gas porous polymer filter and methods of making it | |
| RU2000114443A (en) | FILTERING MATERIAL AND METHOD FOR ITS MANUFACTURE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20100514 |
|
| REG | Reference to a code of a succession state |
Ref country code: RU Ref legal event code: MM4A Effective date: 20100822 |