УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОДЫ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОДЫ


RU (11) 2056358 (13) C1

(51) 6 C02F1/18 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 93006913/26 
(22) Дата подачи заявки: 1993.02.04 
(45) Опубликовано: 1996.03.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Заявка Франции N 2613349, кл. C 02F 1/18, 1988. 2. Заявка Польши N 264516, кл. C 02F 1/18, 1988. 
(71) Заявитель(и): Калинин Александр Иванович; Калинин Юрий Клавдиевич; Шевченко Евгений Владимирович; Скорик Юрий Иванович; Еремеева Татьяна Федоровна 
(72) Автор(ы): Калинин Александр Иванович; Калинин Юрий Клавдиевич; Шевченко Евгений Владимирович; Скорик Юрий Иванович; Еремеева Татьяна Федоровна 
(73) Патентообладатель(и): Калинин Александр Иванович; Калинин Юрий Клавдиевич; Шевченко Евгений Владимирович; Скорик Юрий Иванович; Еремеева Татьяна Федоровна 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОДЫ 

Сущность изобретения: в устройстве для очистки и кондиционирования воды загрузки размещены в емкости последовательно расположенными слоями. Слой загрузки для первичной обработки выполнен из шунгита с концентрацией поверхностных кислотных активных групп в интервале 1 - 15 мкг экв/м2, а последующий - из карбонатсодержащей породы, включающей микроэлементы побочных подгрупп периодической системы в количестве 0,001 - 0,1% от массы породы. Слой загрузки для первичной обработки воды может быть выполнен из измельченного шунгита с размером частиц 1 - 5 мм. Возможно выполнение устройства со слоем загрузки для последующей обработки воды из измельченной доломитсодержащей породы с размером частиц 1 - 5 мм. Наиболее эффективна загрузка для последующей обработки воды, выполненная из доломитсодержащей породы, включающей, %: кальций 20; магний 11; железо 0,002; медь 0,01; кобальт 0,001; никель 0,002; цинк 0,01; хром 0,002; ванадий 0,001. Устройство может быть выполнено в погружном варианте. Емкость такого устройства выполняется из двух разъемных частей для первичной и последующей обработки воды. По меньшей мере часть поверхности каждой выполнена из пористого материала. 5 з. п. ф-лы, 5 ил., 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к получению питьевой воды и может быть использовано для очистки и кондиционирования, а также минерализации водопроводных, природных и сточных вод.

Известно устройство, частично решающее задачу очистки воды от органических, минеральных и бактериальных загрязнений [1] Это устройство включает емкость с размещенной в ней загрузкой из природного содержащего кальция и магния вещества кораллового песка.

Недостаток этого устройства низкая степень очистки воды, которая обусловлена только процессами сорбции на недостаточно развитой поверхности песка. Минерализация обработанной воды соединениями кальция и магния, а также других микроэлементов происходит в пределах естественной (очень малой) растворимости их карбонатов и гидрокарбонатов, содержащихся в коралловом песке.

Наиболее близким по технической сущности и общим признакам к предлагаемому является устройство для очистки и кондиционирования воды [2] Устройство состоит из блока для насыщения обрабатываемой воды диоксидом углерода и емкости с размещенной в ней загрузкой из природного карбоната кальция и магния доломита.

Недостаток этого устройства образование в воде при ее насыщении углекислым газом угольной кислоты, рН которой для предельного насыщения не превышает 4. При этом в воде образуются карбонатные ионы, что вызывает затруднения при переходе в раствор кальция, магния и микроэлементов, входящих в состав доломита, так как карбонатный анион является одноименным по отношению к доломиту. Кроме того, в воде, обработанной по прототипу, не содержится потенциальных комплексообразователей, способствующих длительному сохранения микроэлементов в растворенном состоянии.

Цель изобретения улучшить очистку, повысить степень насыщения обработанной воды солями кальция, магния, а также микроколичествами элементов побочных подгрупп периодической системы при неизменном их содержании в процессе длительного хранения воды.

Цель достигается тем, что в устройстве для очистки и кондиционировании воды со слоем загрузки из шунгита для первичной ее обработки в нем, снижающей рН, включающем емкость с размещенным в ней слоем загрузки из карбонатсодержащей породы, эти загрузки размещены в емкости последовательно расположенными слоями. Слой загрузки для первичной обработки выполнен из шунгита с концентрацией поверхностных кислотных активных групп в интервале 1-15 мгкэкв/м2, а последующий из карбонатсодержащей породы, включающей микроэлементы металлы побочных подгрупп периодической системы в количестве 0,001-0,1% от массы породы. Слой загрузки для первичной обработки воды может быть выполнен из измельченного шунгита с размером частиц 1-5 мм. Возможно выполнение устройства со слоем загрузки для последующей обработки воды из измельченной доломитсодержащей породы с размером частиц 1-5 мм. Наиболее эффективна загрузка для последующей обработки воды, выполненная из доломитсодержащей породы, включающей, кальций 20; магний 11; железо 0,002; медь 0,01; кобальт 0,001; никель 0,002; цинка 0,01; хром 0,002; ванадий 0,001. Устройство может быть исполнено в погружном варианте. Емкость такого устройства выполняется из двух разъемных частей для первичной и последующей обработки воды, причем по меньшей мере часть поверхности каждой выполнена из пористого материала. В этом случае разъемная часть емкости для первичной обработки воды выполнена из материала с размером пор 1-100 мкм.

Предложенное устройство улучшает очистку воды от тяжелых металлов, органических и бактериальных загрязнений за счет расположения слоями загрузок для первичной обработки воды, снижающей рН, выполненной из шунгита, и последующей ее обработки из карбонатсодержащей породы. Сочетание загрузок и последовательное их расположение в емкости позволяет получить воду с требуемой концентрацией кальциевых и магниевых солей, а также необходимых человеку микроэлементов.

Слой для первичной обработки воды выполнен из шунгита с концентрацией поверхностных кислотных активных групп в интервале от 1-15 мкгэкв/м2. В качестве слоя загрузки карбонатсодержащей породы, включающей микроэлементы побочных подгрупп периодической системы в количестве 0,001-0,1% от массы породы, могут быть установлены такие, как доломитовые, кальцитсодержащие или коралловый песок. Карбонатсодержащие породы способны взаимодействовать с подкисленной водой. В последнюю переходят катионы кальция, магния, микроэлементов, а также карбонатные анионы, реагирующие с водой с образованием гидрокарбонатных анионов. В результате образуется питьевая гидрокарбонатная вода, содержащая 75-100 мг/л ионов кальция, 25-50 мг/л магния, а также обогащенная микроэлементами побочных подгрупп периодической системы.

Выполнение слоя загрузки из шунгита с размером частиц 1-5 мм позволяет повысить степень очистки и обеззараживания обработанной воды. Загрузка из доломитсодержащей породы с размером частиц 1-5 мм обеспечивает высокую степень насыщения воды солями кальция и магния, а также микроэлементами. Наиболее эффективна загрузка для удовлетворения физиологических потребностей человека, состоящая из доломитсодержащей породы, включающей, кальций 20; магний 11; железо 0,002; медь 0,01; кобальт 0,001; никель 0,002; цинк 0,01; хром 0,0003; ванадий 0,001 от массы породы.

Устройство может быть выполнено в погружном варианте. В этом случае в сосуд с водой устанавливают емкость с загрузкой из шунгита, а затем заменяют ее емкостью с карбонатсодержащей породой. Выполнение емкости или части ее, в зависимости от конструктивных особенностей, из пористого материала с размером пор 1-100 мкм обусловлено необходимостью легкого проникновения воды сквозь материал конструкции.

Для подтверждения значений интервалов проведены опыты, результаты которых указаны в табл. 1.

Стеклянную колонку с внутренним диаметром 65 мм загружали дробленным шунгитом фракции 1-5 мм. Высота слоя загрузки составила 30 см.

Для исследований был выбран шунгит с содержанием кислых групп на поверхности частиц в интервале 1-15 мкгэкв/м2. Последовательно за слоем шунгита размещался слой карбонатсодержащей породы, включающей в своем составе микроэлементы металлы переходных подгрупп периодической системы, содержащиеся в количестве 0,001-0,1% от массы породы. Высота слоев загрузки выбиралась из условия объемного соотношения между слоями загрузки шунгит: карбонат 0,5-1,5, а фракции шунгита, как и карбонатсодержащих пород, составляли 1-5 мм.

Предельное значение скорости прохождения воды через устройство, которое обеспечивает переход в раствор оптимальных количеств кальция, магния и микроэлементов и при этом сохраняет нужную производительность установки, выбирается, исходя из степени дисперсности загрузки и диаметра емкости, содержащей загрузку. Он составлял 1-2 л/ч. Данные приведены в табл. 1 и 2, получены при скорости 1,5 л/ч. Как видно из данных табл. 2, концентрация микроэлементов в воде, обработанной заявляемым устройством, практически не изменяется.

На фиг. 1 изображено устройство для очистки кондиционирования воды проточного типа, общий вид.

Устройство состоит из калорного резервуара 1 и соединенной с ним трубки 2 для подачи исходной очищаемой воды, резервуара 3 с краном 4 для очищенной воды, размещнной в нем емкости 5 со слоем загрузки из шунгита 6, с концентрацией поверхностных кислотных активных групп в интервале 1-15 мкгэкв/м2 для первичной обработки снижающей рН воды и последующим слоем на карбонатсодержащей породы 7, включающей микроэлементы побочных подгрупп четвертого периода периодической системы в количестве 0,001-0,1% от массы породы. В качестве загрузки из карбонатсодержащей породы могут быть установлены такие, как доломитовые, кальцитсодержащие или коралловый песок. Наиболее эффективно выполнение слоя загрузки для первичной обработки воды из измельченного шунгита с размером частиц 1-5 мм, а для последующей из доломитсодержащей породы с тем же размером частиц. Загрузка 7 может быть выполнена также из доломитсодержащей породы, включающей, кальций 20; магний 11; железо 0,002; медь 0,01; кобальт 0,001; никель 0,002; цинк 0,01; хром 0,002; ванадий 0,001. За слоем загрузки из карбонатсодержащей породы по ходу прохождения обрабатываемой воды в емкости 5 установлен слой фильтрующей загрузки 8, например из песка, а между слоями загрузки пористые перегородки 9. Однако устройство может быть исполнено и без них, слои загрузки при этом располагаются друг на друге. В боковой поверхности емкости 5 расположены сливные отверстия 10, сообщающие ее полость с полостью резервуара 3. Подача в устройство очищаемой воды может осуществляться как сверху вниз, так и снизу вверх. Исполнение устройства в погружном варианте предполагает выполнение емкости 5 из двух разъемных частей, устанавливаемых в сосуд с водой последовательно. Сперва устанавливают в сосуд с водой часть емкости с загрузкой из шунгита, а затем заменяют ее частью, наполненной загрузкой из карбонатсодержащей породы. Выполнение емкости или части ее, в зависимости от конструктивных особенностей, из пористого материала с размером пор 1-100 мкм, обусловлено необходимостью легкого проникновения воды сквозь материал конструкции.

Устройство работает следующим образом. Очищаемая вода, например предварительно отфильтрованная от взвешенных примесей и прошедшая обработку реагентами (хлором), заливается потребителем в напорный резервуар-накопитель 1, затем поступает по трубке 2 в нижнюю часть емкости 5 и проходит через слой загрузки из шунгита 6. Шунгит представляет собой породу, содержащую силикаты, кварц и аморфный (шунгитовый) углерод. При контакте шунгита с водой концентрация водородных ионов в ней увеличивается и по завершении времени контакта водородный показатель рН может достигать значений менее 3. При контакте с поверхностью шунгита происходит очищение воды от загрязнений как органического, так и неорганического характера, а также от бактериальных загрязнений. Одновременно на поверхности шунгита, содержащей активные кислые группы в интервале 1-20 мкгэкв/м2, образуются микроколичества органических кислот, среди которых имеются двуосновные и оксикислоты (также как щавелевая, молочная, виннокаменная и т.д.). Затем вода проходит через пористую перегородку в последовательно расположенный в емкости 5 слой загрузки, выполненный из карбонатсодержащей породы 7, включающей микроэлементы металлы побочных подгрупп четвертого периода периодической системы (ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, никель, мель, цинк) в количестве 0,001-0,1% от массы породы.

При взаимодействии подкисленной воды с карбонатной породой в воду переходят катионы кальция, магния и микроэлементов, а также карбонатные анионы, которые при взаимодействии с водой превращаются в гидрокарбонатные. Полифункциональные органические кислоты, микроколичества которых перешли в воду при контакте ее с шунгитом, являются потенциальными комплексообразователями и могут образовывать с перешедшими в водную среду микроэлементами (ионами и соединениями металлов побочных групп четвертого периода периодической системы) комплексы, позволяющие микроэлементам сохраняться в растворе при хранении, не выпадая при этом в осадок.

Наиболее эффективна загрузка 7, выполненная из доломитсодержащей породы, включающей, кальций 20; магний 11; железо 0,002; медь 0,01; кобальт 0,001; никель 0,002; цинк 0,01; хром 0,002; ванадий 0,001; марганец 0,001 от массы породы. Полученная вода относится к гидрокарбонатным водам и оптимальна по солевому составу для обеспечения жизнедеятельности человека. Затем, пройдя через песчаную загрузку 8, служащую для очистки от возможного попадания в очищенную воду взвешенных частиц из предыдущих загрузок, вода попадает через сливные отверстия 10 в резервуар 3 и через кран 4 к потребителю.

Исполнение устройства в погружном варианте предполагает выполнение емкости 5 из двух разъемных частей, устанавливаемых в сосуд с водой последовательно. Сперва устанавливают в сосуд с водой часть емкости с загрузкой из шунгита, а затем заменяют ее частью, наполненной загрузкой из карбонатсодержащей породы. Выполненные емкости или части ее, в зависимости от конструктивных особенностей, из пористого материала с размером пор 1-100 мкм обусловлено необходимостью легкого проникновения воды сквозь материал конструкции.

На фиг. 2 и 3 изображено устройство погружного типа, внешний вид. Устройство состоит из емкости, выполненной в виде двух частей. Емкость 1 для первичной обработки заполнена шунгитом, емкость 2 для вторичной обработки заполнена карбонатсодержащей породой. По меньшей мере часть поверхности каждой из частей емкости 1 и 2 выполнена из пористого материала. Размер пор 3 мoжет быть выбран из интервала 1-100 мкм.

На фиг. 4 и 5 изображено устройство погружного типа при экспозиции.

Погружное устройство работает следующим образом. В сосуд 4, заполненный очищаемой водой, вначале погружают емкость 1 и выдерживают ее в воде, затем ее вынимают и погружают в воду емкость 2. После того, как емкость 2 вынута из воды, вода считается очищенной.

Таким образом, изобретение позволяет улучшить очистку, повысить степень насыщения обработанной воды солями кальция, магния, а также микроколичествами элементов побочных подгрупп периодической системы при неизменном их содержании в процессе длительного хранения воды. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОДЫ со слоем загрузки из шунгита для первичной ее обработки в нем, включающее емкость с размещенным в ней слоем загрузки из карбонатсодержащей породы, отличающееся тем, что загрузка размещена в емкости последовательно расположенными слоями, при этом слой загрузки для первичной обработки выполнен из шунгита с концентрацией поверхностных кислотных активных групп в интервале от 1 - 15 мкг-экв/м2, а последующий - из карбонатсодержащей породы, включающей микроэлементы побочных подгрупп Периодической системы в количестве от 0,001 - 0,1% от массы породы.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что слой загрузки для первичной обработки воды выполнен из измельченного шунгита с размером частиц 1 - 5 мм.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что загрузка для последующей обработки воды выполнена из измельченной доломитсодержащей породы с размером частиц 1 - 5 мм.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что загрузка для последующей обработки воды выполнена из доломитсодержащей породы, включающей, %:

Кальций - 20

Магний - 11

Железо - 0,002

Медь - 0,01

Кобальт - 0,001

Никель - 0,002

Цинк - 0,01

Хром - 0,002

Ванадий - 0,001

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что емкость выполнена из двух частей для первичной и последующей обработки воды, причем по меньшей мере часть поверхности каждой выполнена из пористого материала.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что часть емкости для первичной обработки выполнена из материала с размером пор 1 - 100 мкм.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru