[go: up one dir, main page]

RU2248841C2 - Керамический фильтр для очистки жидкостей, способ его изготовления и устройство для формования керамического фильтра - Google Patents

Керамический фильтр для очистки жидкостей, способ его изготовления и устройство для формования керамического фильтра Download PDF

Info

Publication number
RU2248841C2
RU2248841C2 RU2002103406/12A RU2002103406A RU2248841C2 RU 2248841 C2 RU2248841 C2 RU 2248841C2 RU 2002103406/12 A RU2002103406/12 A RU 2002103406/12A RU 2002103406 A RU2002103406 A RU 2002103406A RU 2248841 C2 RU2248841 C2 RU 2248841C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
channels
ceramic
plate
heated
ceramic filter
Prior art date
Application number
RU2002103406/12A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2002103406A (ru
Inventor
Ф.М. Хуснетдинов (RU)
Ф.М. Хуснетдинов
Original Assignee
Хуснетдинов Фарит Мустафаевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Хуснетдинов Фарит Мустафаевич filed Critical Хуснетдинов Фарит Мустафаевич
Priority to RU2002103406/12A priority Critical patent/RU2248841C2/ru
Publication of RU2002103406A publication Critical patent/RU2002103406A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2248841C2 publication Critical patent/RU2248841C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Filtering Materials (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

Изобретение относится к очистке загрязненных жидкостей. Керамический фильтр содержит, по крайней мере, одну пластину прямоугольной формы из пористого оксидного материала со сквозными каналами, на стенках которых сформирован мембранный слой из исходного материала, и перемычками между каналами. Наибольший размер поперечного сечения канала, толщина пластины, толщина перемычки и ширина перемычки связаны между собой определенным образом. Упомянутый фильтр изготавливают в устройстве для формования, снабженном подогреваемыми приемником и накопителем, средством для образования каналов в теле пластины способом, включающим смешивание керамического материала разного состава параллельно в обогреваемом и необогреваемом смесителях, смешивание между собой смесей из смесителей, заполнение полученной смесью устройства для формования. Сформованную керамическую пластину направляют в подогреваемый приемник, отрезают по мере его заполнения и направляют в накопитель, а по извлечении из накопителя разрезают на мерные куски и обжигают при температуре 1200-1550°С. Технический результат - упрощение способа и устройства при получении пластин большого размера с тонкими стенками каналов. 3 с. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил., 54 табл.

Description

Изобретение относится к очистке загрязненных жидкостей, мембранному разделению растворов с помощью керамических фильтров и технологии и устройствам для их изготовления.
Известен керамический фильтр, содержащий пластину из пористого оксидного материала со сквозными каналами в теле фильтра, стенки которых покрыты мембранным слоем (см. авт. свид. СССР №1674934, кл. B 01 D 61/18, 1989).
Формируя из таких пластин мембранный модуль, можно получить фильтрующее устройство, однако такой модуль имеет ограниченные размеры и, как следствие, низкую производительность.
Наиболее близким к заявляемой группе изобретений являются керамический фильтр для очистки жидкостей, способ его изготовления и устройство для формования по патенту РФ №2088318, кл. В 01 D 69/00, 1997.
Известный фильтр содержит прямоугольную пластину из пористого оксидного материала, в теле которой выполнены сквозные каналы, на стенках которых сформирован мембранный слой из исходного материала. Пластина имеет геометрические параметры: длину L, ширину t, толщину h и размер канала d, выбранные из условия t/L=0,35-0,50, d/h=0,6-0,85.
Недостатком этого фильтра являются ограниченные размеры пластины, что при создании крупных промышленных очистных устройств требует приготовления повышенного количества пакетов пластин и удорожает конструкцию.
Известный способ включает перемешивание керамического материала, наполнение им под давлением устройства для формования, имеющего стержни для образования сквозных каналов в пластине.
Устройство для формования охлаждают и в процессе охлаждения извлекают закладные стержни и затем извлекают заготовку.
Недостатком способа изготовления пластин является необходимость извлечения закладных стержней из сырых пластин, это часто приводит к разрыву мембранного слоя на поверхности каналов и, как следствие, ухудшению качества фильтрации.
Известное устройство для формования керамического фильтра содержит матрицу из двух пластин с питательным каналом в одной из них, средство для образования каналов в теле пластины керамического фильтра в виде вкладыша с отверстиями для размещения закладных стержней.
Недостатком устройства является его сложность.
Задачей изобретения является создание пластины фильтра крупного размера, с упрощением устройства для ее формования и такого способа изготовления пластины, который уменьшил бы брак по разрыву мембранного слоя.
Поставленная задача решается тем, что керамический фильтр для очистки жидкостей, содержащий, по крайней мере, одну пластину прямоугольной формы с толщиной h, наибольшим размером поперечного сечения канала d, шириной перемычки между каналами е, ее толщиной q, выполненной с отношением размера канала d к толщине пластины d/h=0,4-0,95, отношением толщины перемычки к толщине пластины q/h=(0,2-1,0) и отношением ширины перемычки к ее толщине e/q=(0,15-10,0), из пористого оксидного материала со сквозными каналами, на стенках которых сформирован мембранный слой из исходного оксидного материала.
Фильтр может содержать блок таких пластин и перемычки между каналами могут быть выполнены полыми.
Поставленная задача решается также тем, что в способе изготовления керамического фильтра, включающем перемешивание керамического материала, наполнение им под давлением устройства для формования, имеющего стержни для образования сквозных каналов в пластине, смешивание керамического материала ведут параллельно в двух смесителях: необогреваемом и обогреваемом, в необогреваемом смесителе смешивают порошки спекающей добавки, по крайней мере, одного химического элемента из ряда, включающего бор, алюминий, кремний, титан или его соединения с углеродом или азотом в количестве 0,5-6,0% от массы керамической смеси и наполнителя, причем в качестве наполнителя используют порошки алюмооксида и/или кремнезема, а в обогреваемом смесителе плавят парафин, добавляют в него полиэтилен для получения раствора полиэтилена в парафине в количестве 14-25% от массы керамической смеси, который смешивают с порошками графита в количестве 0,1-3,0% от массы керамической смеси и, по крайней мере, одной солью жирных кислот С17... С25 металлов, выбранных из ряда, включающего литий, натрий, калий, кальций в количестве 0,1-3,0% от массы керамической смеси, тщательно перемешивают и добавляют смесь, полученную в необогреваемом смесителе, тщательно перемешивают, а формование осуществляют в устройстве, имеющем подогреваемые приемник и накопитель, его наполнение полученной керамической смесью ведут непрерывно под давлением 0,2-30 МПа, длинномерную заготовку из устройства направляют в приемник, отрезают по мере его заполнения и перемещают в накопитель, затем извлекают из накопителя, разрезают на мерные куски и обжигают при 1200-1550° С.
Поставленная задача решается еще и тем, что устройство для формования керамического фильтра, содержащее матрицу из двух пластин с питательным каналом в одной из них, средство для образования каналов в теле пластины керамического фильтра с помощью стержней снабжено подогреваемыми приемником и расположенным за ним накопителем, средство для образования каналов выполнено в виде держателя с жестко установленными в нем стержнями, герметично прикрепленного к одному торцу матрицы, при этом противоположный торец матрицы выполнен открытым для свободного выхода сырой керамической пластины фильтра последовательно в подогреваемые приемник и накопитель.
На фиг.1 изображен керамический фильтр; на фиг.2, 3, 4 - фронтальные виды вариантов исполнения профилированных пластин соответственно с квадратным профилем сечения каналов со сплошными перемычками, и квадратными и цилиндрическими профилями сечения каналов с полыми перемычками; на фиг.5 - трехмерный вариант исполнения блока пластин, на фиг.6 - устройство для формования, на фиг.7 - поперечное сечение устройства.
Керамический фильтр представляет собой прямоугольную пластину со сквозными параллельными каналами 1, имеющими круглый (овальный) или квадратный (прямоугольный) профиль сечения каналов, выполненных в теле пластины из пористой керамики. Мембранный слой сформирован непосредственно на поверхности, т.е. на стенках каналов. Пластина имеет толщину h, размер каналов d, толщину перемычек между каналами q, ширину перемычки е. Экспериментально было установлено, что поставленная задача решается при отношении d/h=0,4-0,95; толщине перемычки q/h=(0,2-l,0) и ширине перемычки e/q=(0,5-2,0).
При указанных соотношениях фильтр имеет наибольшую поверхность фильтрации в сравнении с аналогом. Выполнение перемычек полыми повышает производительность фильтра.
Пластины могут быть собраны в блоки, что также повышает производительность фильтра. Трехмерное блочное исполнение пакета пластин существенно снижает габариты фильтра.
Устройство для формования керамического фильтра содержит матрицу, состоящую из двух пластин 2 и 3, в одной из которых выполнен питательный канал 4, например одноступенчатый. Сечение полости матрицы выбирается в зависимости от сечения формируемой пластины фильтра.
У одного торца пластин установлено средство для формирования каналов 1, выполненное в виде держателя 5 с жестко установленными в нем стержнями 6. Держатель 5 герметично прикреплен к пластинам 2 и 3 матрицы, при этом противоположный торец матрицы открыт для свободного выхода формируемой сырой керамической пластины фильтра. К этому торцу матрицы прикреплен подогреваемый с регулируемой температурой приемник 7, за которым установлен накопитель 8 длинномерных заготовок, который выполнен подогреваемым с возможностью регулирования температуры.
Фильтр работает следующим образом.
Предварительно из прямоугольных пластин собирается блок или модуль (на чертеже не показан). Очищаемая жидкость проходит по сквозным параллельным каналам 1, просачивается через мембранный слой тангенциально направлению потока очищаемой жидкости и попадает в зону сбора, а затем к потребителю. Очищаемую жидкость можно направить поверх пластины, в этом случае очищенная жидкость попадает в каналы пластин, откуда подается к потребителю.
Пример осуществления способа изготовления фильтра при помощи устройства для его формования.
В необогреваемом смесителе тщательно смешивают в течение 60-120 мин порошок наполнителя в виде алюмооксида и/или кремнезема со спекающей добавкой в виде порошка, по крайней мере, одного химического элемента, выбранного из ряда, включающего бор, алюминий, титан, кремний и/или его соединения с углеродом или азотом, в количестве 0,5-6,0% от массы керамической смеси.
В смеситель с подогревом загружают парафин, нагревают до температуры 90-160° С и добавляют полиэтилен, например в количестве 1,7-15,0% от массы парафина, тщательно перемешивают и получают раствор полиэтилена в парафине с содержанием полиэтилена 1,7-15,0 мас.%. В раствор полиэтилена в парафине, составляющем 14-25% от массы керамической смеси, добавляют порошок графита в количестве 0,1-3,0% от массы керамической смеси, тщательно перемешивают, затем добавляют, по крайней мере, одну соль жирных кислот С17... С25 металлов, выбранных из ряда, включающего литий, натрий, калий, кальций в количестве 0,1-3,0% от массы керамической смеси, тщательно перемешивают, после чего в полученную смесь вводят смесь из необогреваемого смесителя, тщательно перемешивают и наполняют ею под давлением 0,2-30 МПа устройство для формования, матрицу с установленными в ней стержнями 6 по питательному каналу 4. Из противоположного торца матрицы сырую керамическую пластину направляют в подогреваемый приемник 7, отрезают по мере его заполнения и перемещают в накопитель 8, разрезают на мерные куски и обжигают при температуре 1200-1550° С.
Ниже приведены составы смесей с различными составами наполнителя (мас.%).
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000014
Figure 00000015
Figure 00000016
Figure 00000017
Figure 00000018
Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000022
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
Figure 00000026
Figure 00000027
Figure 00000028
Примечание. 1. Известный состав: электрокорунд - основа, кварц - 1,0; карбид кремния - 1,5; графит - 1,0; алюминий - 3,0; титанат алюминия - 3,0; карбонат кальция - 0,3 процента по массе.
При сохранении давления жидкости в системе постоянным производительность фильтра повышается пропорционально уменьшению толщины стенки каналов пластины и достигает при толщине пластины 0,3 мм с 200 до 750 л/час при давлении в системе 0,1 МПа.
Заявляемый способ, сохраняя высокую прочность пластины фильтра, позволяет снизить толщину стенок каналов в пластине фильтра до 0,3 мм, способствуя этим повышению производительности фильтрации. Одновременно уменьшается размер частиц в фильтрате до 0,2 микрона, что позволяет применить фильтр для задержки бактерий.
Заявляемое устройство позволяет получать пластины без разрушения мембранного слоя каналов и практически неограниченной длины, что облегчает конструкции промышленных очистных устройств и увеличивает их производительность.
В целом заявляемое изобретение позволяет существенно снизить себестоимость очищенной жидкости.

Claims (5)

1. Керамический фильтр для очистки жидкостей, содержащий, по крайней мере, одну пластину прямоугольной формы из пористого оксидного материала, имеющую сквозные каналы в теле пластины, на стенках которых сформирован мембранный слой из исходного оксидного материала, и перемычки между каналами, отличающийся тем, что отношение наибольшего размера поперечного сечения канала d к толщине пластины h выполнено составляющим d/h=0,4-0,95, отношение толщины перемычки q к толщине пластины выполнено составляющим q/h=0,2-1,0, отношение ширины перемычки е к ее толщине q выполнено составляющим e/q=0,15-10,0.
2. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что пластины собраны в блок.
3. Фильтр по п.1, отличающийся тем, что перемычки каналов выполнены полыми.
4. Способ изготовления керамического фильтра, включающий перемешивание керамического материала, наполнение им под давлением устройства для формования, имеющего стержни для образования сквозных каналов в пластине, отличающийся тем, что смешивание керамического материала ведут параллельно в двух смесителях, необогреваемом и обогреваемом, при этом в необогреваемом смесителе смешивают порошки спекающей добавки, по крайней мере, одного химического элемента из ряда, включающего бор, алюминий, кремний, титан или его соединения с углеродом или азотом в количестве 0,5-6,0% от массы керамической смеси и наполнителя, причем в качестве наполнителя используют порошки алюмооксида или кремнезема, а в обогреваемом смесителе плавят парафин, добавляют в него полиэтилен для получения раствора полиэтилена в парафине в количестве 14-25% от массы керамической смеси, который смешивают с порошками графита в количестве 0,1-3,0% от массы керамической смеси и, по крайней мере, одной солью жирных кислот С17-C25 металлов, выбранных из ряда, включающего литий, натрий, калий, кальций, в количестве 0,1-3,0% от массы керамической смеси, тщательно перемешивают и добавляют смесь, полученную в необогреваемом смесителе, тщательно перемешивают, а формование осуществляют в устройстве, имеющем подогреваемые накопитель и приемник, при этом его наполнение полученной керамической смесью ведут непрерывно под давлением 0,2-30 МПа, длинномерную заготовку направляют в приемник, отрезают по мере его заполнения и перемещают в накопитель, затем извлекают из накопителя, разрезают на мерные куски и обжигают при температуре 1200-1550°С.
5. Устройство для формования керамического фильтра, содержащее матрицу из двух пластин с питательным каналом в одной из них, средство для образования каналов в теле пластины керамического фильтра с помощью стержней, отличающееся тем, что оно снабжено подогреваемыми приемником и расположенным за ним накопителем, средство для образования каналов выполнено в виде держателя с жестко установленными в нем стержнями, герметично прикрепленного к одному торцу матрицы, при этом противоположный торец матрицы выполнен открытым для свободного выхода сырой керамической пластины фильтра последовательно в подогреваемые приемник и накопитель.
RU2002103406/12A 2002-02-12 2002-02-12 Керамический фильтр для очистки жидкостей, способ его изготовления и устройство для формования керамического фильтра RU2248841C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002103406/12A RU2248841C2 (ru) 2002-02-12 2002-02-12 Керамический фильтр для очистки жидкостей, способ его изготовления и устройство для формования керамического фильтра

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002103406/12A RU2248841C2 (ru) 2002-02-12 2002-02-12 Керамический фильтр для очистки жидкостей, способ его изготовления и устройство для формования керамического фильтра

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002103406A RU2002103406A (ru) 2004-02-27
RU2248841C2 true RU2248841C2 (ru) 2005-03-27

Family

ID=35560647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002103406/12A RU2248841C2 (ru) 2002-02-12 2002-02-12 Керамический фильтр для очистки жидкостей, способ его изготовления и устройство для формования керамического фильтра

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2248841C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2403082C2 (ru) * 2008-08-08 2010-11-10 Фарит Мустафаевич Хуснетдинов Способ изготовления керамического фильтра и устройство для его формования

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5049326A (en) * 1988-07-08 1991-09-17 Nippondenso Co., Ltd. Filter element and manufacture method thereof
FR2678177A1 (fr) * 1991-06-25 1992-12-31 Lescoche Philippe Membrane inorganique pour la filtration et, unite de filtration obtenue.
DE4131407A1 (de) * 1991-09-20 1993-04-01 Fraunhofer Ges Forschung Modulkonstruktion mit anorganischen membranen
FR2699832A1 (fr) * 1992-12-24 1994-07-01 Atomic Energy Authority Uk Procédé de production de filtres à membranes céramiques.
EP0692303A2 (en) * 1988-05-27 1996-01-17 Ngk Insulators, Ltd. Inorganic porous membrane
RU2088318C1 (ru) * 1995-03-21 1997-08-27 Товарищество с ограниченной ответственностью "ЭСКИЗ МИФИ" Керамический фильтр для очистки жидкостей, способ его изготовления и устройство для формования
US6341701B1 (en) * 1996-12-27 2002-01-29 Ngk Insulators, Ltd. Ceramic porous membrane including ceramic of ceramic and ceramic sol particles, ceramic porous body including the membrane, and method of manufacturing the membrane

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0692303A2 (en) * 1988-05-27 1996-01-17 Ngk Insulators, Ltd. Inorganic porous membrane
US5049326A (en) * 1988-07-08 1991-09-17 Nippondenso Co., Ltd. Filter element and manufacture method thereof
FR2678177A1 (fr) * 1991-06-25 1992-12-31 Lescoche Philippe Membrane inorganique pour la filtration et, unite de filtration obtenue.
DE4131407A1 (de) * 1991-09-20 1993-04-01 Fraunhofer Ges Forschung Modulkonstruktion mit anorganischen membranen
FR2699832A1 (fr) * 1992-12-24 1994-07-01 Atomic Energy Authority Uk Procédé de production de filtres à membranes céramiques.
RU2088318C1 (ru) * 1995-03-21 1997-08-27 Товарищество с ограниченной ответственностью "ЭСКИЗ МИФИ" Керамический фильтр для очистки жидкостей, способ его изготовления и устройство для формования
US6341701B1 (en) * 1996-12-27 2002-01-29 Ngk Insulators, Ltd. Ceramic porous membrane including ceramic of ceramic and ceramic sol particles, ceramic porous body including the membrane, and method of manufacturing the membrane

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2403082C2 (ru) * 2008-08-08 2010-11-10 Фарит Мустафаевич Хуснетдинов Способ изготовления керамического фильтра и устройство для его формования

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002103406A (ru) 2004-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1298112B1 (en) Honeycomb ceramic structure and method for preparation thereof
DE69417922T2 (de) Verfahren zur herstellung von harnstoff enthaltenden festen reinigungsmitteln
DE3816893A1 (de) Poroeser keramikartikel zur verwendung als filter zum abscheiden von teilchen aus diesel-abgasen
CN1382084A (zh) 制备烧结体的改良方法
DE10056957C1 (de) Verfahren zum Herstellen nichtoxidischer Keramiken
RU2248841C2 (ru) Керамический фильтр для очистки жидкостей, способ его изготовления и устройство для формования керамического фильтра
Wang et al. Silicon carbide ceramic membrane support sintered at 800° C with low-temperature sintering aid
Ma et al. Highly permeable macroporous cordierite ceramics with controlled microstructure produced by particle-stabilized emulsions with a reactive thermal treatment
CN101830729A (zh) 多孔陶瓷过滤器及制备方法
WO2015108896A1 (en) Methods and processes of preparing aluminum oxide
WO2015002968A1 (en) Process for sintering silicon carbide
KR20190115010A (ko) 치밀한 소결물품
CN101808956B (zh) 蜂窝结构体及使用其的净化装置
RU2182846C1 (ru) Керамическая смесь для изготовления пористых пластинчатых фильтров и способ ее приготовления
CN109053218A (zh) 一种污水处理用泡沫陶瓷过滤器及其制备方法
CN117303876A (zh) 一种碟式陶瓷膜的制备方法
JP2001260117A (ja) ハニカムフィルタ用基材及びその製造方法
Zacahua-Tlacuatl et al. Rheological characterization and extrusion of suspensions of natural zeolites
RU2200721C2 (ru) Керамическая масса для изготовления изделий стеновой керамики
JP4841388B2 (ja) 分離膜用アルミナ質基体管およびその製造方法
DE102004021729B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines hochtemperaturbeständigen Hohlfasermembranmoduls
DE102004021424A1 (de) Füge- oder Abdichtelement aus einem glasinfiltrierten Keramik- oder Metallkomposit und Verfahren zu seiner Anwendung
RU2274622C1 (ru) Способ изготовления керамических фильтрующих элементов
CN216538400U (zh) 一种具备污水净化功能的微通道反应器
EP0171444A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines vollkristallinen Sinterkörpers aus Siliciumnitrid

Legal Events

Date Code Title Description
HE4A Notice of change of address of a patent owner
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070213

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20080327

PC4A Invention patent assignment

Effective date: 20080304

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110213