СОРБИЦИОННО-ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И СПОСОБ ОЧИСТКИ ЖИДКИХ СРЕД

СОРБИЦИОННО-ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И СПОСОБ ОЧИСТКИ ЖИДКИХ СРЕД


RU (11) 2126294 (13) C1

(51) 6 B01J20/16, B01J20/30, C02F1/28 

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

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

(21) Заявка: 98101232/25 
(22) Дата подачи заявки: 1998.01.27 
(45) Опубликовано: 1999.02.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. SU 1157024 A1, 1985. 2. RU 2056934 C1, 1996. 3. RU 2035994 C1, 1995. 
(71) Заявитель(и): Патковская Наталия Андреевна 
(72) Автор(ы): Патковская Н.А. 
(73) Патентообладатель(и): Патковская Наталия Андреевна; Добрынин Владимир Викторович; Дариенко Ирина Николаевна 
Адрес для переписки: 197136 Санкт-Петербург, а/я 88, патентному поверенному Новосельцеву О.В. 

(54) СОРБИЦИОННО-ФИЛЬТРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И СПОСОБ ОЧИСТКИ ЖИДКИХ СРЕД 

Группа изобретений относится к очистке (О) жидких сред, преимущественно питьевой воды (В) или сточных вод (СВ) на засыпных фильтрах (Ф) с зернистой загрузкой из сорбционно-фильтрующего материала (СФМ) на основе песка из породы геллефлинты (Г). С целью обеспечения качественной О, В и СВ, увеличения фильтрационного цикла при одновременном повышении срока службы СФМ, уменьшении сопротивления фильтрации и увеличении очищающей способности зернистой загрузки СФМ в качестве породы материал содержит геллефлинту в Na-форме и натриевым модулем 1,15-10, следующего состава, вес.%: SiO2 62,00-75,00, Al2O3 11,50-22,50, Fe2O3 1,40-2,00, Na2O 3,00-8,80, K2O 0,30-2,60, CaO 1,80-3,90, MgO 0,52-0,92, MnO 0,01-0,09, TiO2 0,06-0,14, P2O5 0,01-0,07, потери при прокаливании 0,15-1,10. По способу получения СФМ в качестве породы используют Г, описанного выше состава в виде песка, полученного дроблением Г. Изобретение обеспечивает уменьшенное сопротивление фильтрации, улучшенные сорбционно-фильтрационные свойства материала и улучшенные качества очищенной В. 3 с. и 16 з.п. ф-лы, 2 ил., 7 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Группа изобретений относится к очистке жидких сред, преимущественно питьевой воды или сточных вод, более конкретно, к способам очистки воды на засыпных фильтрах с зернистой загрузкой из сорбционно-фильтрующего материала на основе песка из минерала геллефлинты, который оказывает уменьшенное фильтрационное сопротивление потоку, улучшенные сорбционно-фильтрационные свойства, улучшенные качества очищенной воды.

Изобретения могут найти применение для очистки питьевой воды, сточных вод и других жидкостей бытового и промышленного потребления, в сельскохозяйственной, мясоперерабатывающей, кораблестроительной и других отраслях промышленности.

Актуальность очистки воды (в частности, в конечных водоочистных системах) постоянно возрастает из-за увеличивающихся выбросов бытовых и промышленных загрязнений, роста населения во всем мире и увеличивающейся нагрузки на водные ресурсы. С увеличением количества медицинской и экологической информации о том, что загрязнение воды вызывает заболевания и негативно воздействует на окружающую среду, необходимость промышленной очисти питьевой воды и сточных вод становится очевидной.

Типичная конечная промышленная водоочистная система представляет собой засыпной фильтр с зернистой загрузкой из песка, используемого для очистки от взвешенных веществ и других загрязнений. В промышленных фильтрах в качестве фильтрующего материала в большинстве случаев используют кварцевый песок. Преимуществом использования песчаных зернистых загрузок является то, что они оказывают относительно низкое сопротивление фильтрации, обладают большой удельной поверхностью и относительно недороги в промышленном производстве и использовании.

Недостатком использования песчаной загрузки на основе кварцевого песка является относительно низкая сорбционная способность зерен кварца и относительно низкая грязеемкость, вследствие чего возникают дополнительные производственные затраты на частую промывку загрузки, увеличение времени очистки жидкостей и недостаточная очистка воды, содержащей растворенные загрязнения. Для устранения этих технических недостатков разрабатывают новые фильтрующие материалы, способы их получения и способы фильтрационной очистки.

Таким образом, существует не разрешенная в полной мере до настоящего времени изобретательская проблема (техническое противоречие), заключающаяся в том, что известные в отдельности сорбционно-фильтрующие материалы обладают определенной совокупностью индивидуальных достоинств и недостатков, но в то же время они недостаточно эффективны, сложны в производстве, не находят широкого промышленного применения при использовании и не позволяют осуществлять эффективную фильтрационную очистку питьевой воды, промышленных стоков, агростоков, подземных вод.

Известен сорбирующе-фильтрующий материал, содержащий слой активного угля и слой клиноптилолита в Na-форме фракции 1-2 мм (патент РФ 2032449) [1].

Известен фильтрующий материал, содержащий, вес.%: вулканический шлак 5,4-9, смесь вулканического шлака и обожженного туффита 4,5 - 7,2 и обожженный туффит - остальное (авт.св. СССР 822847) [2].

Известен фильтрующий материал и способ его получения из пористых частиц апатита, водорастворимого глюконата и листового материала, в который частицы апатита внедрены с помощью глюканата, играющего роль связующего (Заявка ЕПВ 0497594) [3].

Известен пористый материал на основе искусственного камня и способы его получения путем обжига портланд-цемента, высушенной глины, цеолина и воды, включающий, %: кремнезем 7 - 21, глинозема 2 - 5, триоксид железа 1 - 3, оксид кальция 50 - 27, оксид магния 0,5 - 3, оксид калия 0,5 - 3, оксид натрия 0 - 2 и диоксид титана 0 - 2 (патент США 5006498) [4].

Известно применение гранулированной окиси алюминия в качестве фильтрующего материала для фильтров глубокой очистки остальное (авт.св. СССР 439957) [5] , применение электрокорунда в качестве фильтрующего материала (авт.св. СССР 589007) [6], применение измельченного кальциевого силикатного кирпича в качестве неорганического сорбента для очистки сточных вод остальное (авт.св. СССР 925378) [7] , применение дробленого керамзита в качестве фильтрующего материала в водоподготовительных фильтрах (авт.св. СССР 267581) [8].

Известен фильтр для получения питьевой воды из грунтовых вод, содержащий кварцевый песок с пылевидным компонентом, упроченный полиуретановым связующим с катализатором в виде оловоорганического соединения с молекулярной массой более 600 у. е., а также с модификатором из смеси высокодисперсной кремниевой кислоты и/или бентонита с соответствующей концентрацией алюмосиликатов (Заявка Германии 4310725) [9].

Известен комбинированный способ фильтрации и фиксации тяжелых металлов фильтрующим материалом, содержащим смесь кремнеземных частиц с ионами хотя бы одного поливалентного металла. Эти частицы образуют со сточной жидкостью растворимый силикат, который вместе с ионами связывает осадок получаемым кремнеземистым цементом (Патент США 5207910) [10].

Известен агент для обработки промышленных и бытовых сточных вод для удаления фосфорсодержащих компонентов, содержащий некристаллический гидрат силиката кальция, полученного при нагреве до 50 - 700oС смеси сырья на основе СаО/SiO2 = 1,5 - 5, спекании смеси при температуре 1300 - 1600oС и смешивании продукта с водой (Заявка Японии 4-27898) [11].

Известны способы очистки воды на фильтрах с зернистой загрузкой, по которым для интенсификации процесса и расширения ассортимента загрузочного материала в качестве загрузки используют термозит (шлаковую пемзу) (авт.св. СССР 324222) [12] , отходы производства огнеупоров методом штамповки (капсельный бой) (авт. св. СССР 799780) [13], дробленый шлак углеродистого марганца (авт.св. СССР 1178478) [14].

Известно использование горелых пород в качестве фильтрующего материала для водоподготовительных фильтров (авт.св. СССР 639576) [15]. Горелые породы представляют собой полностью перегоревшие шахтные породы, содержащие менее 5% углистых примесей и минеральную, обычно глинистую часть. В минералогическом отношении горелые породы характеризуются песчанниковыми и алевролитовыми разновидностями или плотными сланцами аргиллитового типа. Минералогическая составляющая горелых пород подразделяется на кластогенные минералы (кварц, полевой шпат) и пилитовые продукты метаморфизеции глинистой массы, измененной в процессе самообжига, в результате чего зерна кварца частично переходят в тридимид и кристоллобалит, наблюдается его активация за счет нарушения поверхности, происходит дегидратация минералов и силикатообразование. Горелые породы имеют химический состав, вес.%: SiO2 68, Fe2O3 6, CaO 12, MgO 1,8, Ai2O3 22, потери при прокаливании 1. Удельный вес 2,5 - 2,7 г/см3, объемный вес 1500 - 1800 кг/м3, прочность при сжатии 700 - 1400 кг/см2, фракционная прочность при сжатии 35 - 45 кг/см2.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому при использовании результатом (прототипом) является способ очистки воды путем применения в качестве фильтрующего материала дробленых амфибол-полевошпатовых пород, представляющих собой амфиболо-полевошпатовые магматические горелые породы, включающие габбро, банатит, тонолит, диорит и т. п., основу которых составляют амфиболы 11 - 22% и полевые шпаты 62 - 76% (авт.св. СССР 1157024) [16].

Основная техническая проблема (не разрешенная до настоящего времени изобретательская задача, содержащая технические противоречия), сдерживающая расширение промышленной очистки жидких сред заключается в том, что необходимость более качественной очистки жидкостей требует применения более эффективных материалов и более сложных технологий очистки, но создание и использование новых искусственных фильтрующих материалов приводит либо к усложнению (удорожанию) и ограничению сфер применения очистки, либо к дополнительным производственным затратам.

Общими задачами группы изобретений (требуемым техническим результатом, достигаемым при использовании изобретений) является обеспечение возможности более качественной очистки жидкости (питьевой воды, промышленных и сельскохозяйственных стоков) за счет использования нового материала, способа его приготовления и нового способа фильтрационной очистки воды на фильтрах с зернистой загрузкой заданного гранулометрического состава и улучшенными сорбционно-фильтрационными характеристиками.

Дополнительными задачами группы изобретений являются увеличение фильтрационного цикла (времени эффективной работы фильтра до его остановки на промывку) при одновременном повышении срока службы фильтровального материала, уменьшении сопротивления фильтрации и увеличении очищающей способности зернистой загрузки по сравнению с известными доступными для промышленного использования фильтрующими материалами и способами фильтрационной очистки жидкости в промышленных объемах.

Поставленная цель и требуемый технический результат достигается тем, что сорбционно-фильтрующий материал на основе горной породы согласно изобретения материал содержит горную породу геллефлинту минерального состава, указанного в табл. 1 и элементного состава, вес.%: SiO2 62 - 75; Al2O3 11,5 - 22,5; Fe2O3 1,4 - 2; Na2O 3 - 8,8; K2O 0,3 - 2,6; CaO 1,8 - 3,9; MgO 0,52 - 0,92; MnO 0,01 - 0,09; TiO2 0,06 - 0,14; P2O5 0,01 - 0,07; потери при прокаливании 0,15 - 1,10.

При этом материал содержит геллефлинту в Na-форме с преобладанием весового содержания двуокиси натрия относительно весового содержания двуокиси калия, с натриевым модулем (весовым соотношением содержания Na2O : K2O) от 1,15 до 10, в виде песка заданного фракционного состава, полученного дроблением геллефлинты путем селективной дезинтеграции породы по плоскостям спайности составляющих породу минералов.

При этом для повышения эффективности фильтрационной чистки материал дополнительно содержит минерал магнетит (природный минерал состава Fe3O4 в виде магнетитовых кварцитов) и/или торф, включенные непосредственно в композицию с зернами геллефлинты или в виде чередующихся слоев песка геллефлинты, магнетита и/или торфа.

Согласно способу получения сорбционно-фильтрующего материала путем дробления горной породы по изобретению в качестве породы используют породу геллефлинту, а дробление геллефлинты осуществляют путем селективной дезинтеграции породы по плоскостям спаянности минералов, преимущественно под действием собственного веса кусков породы геллефлинты без применения дополнительных твердых ударных тел, до получения песка заданного фракционного состава, который после дробления классифицируют сухим или мокрым способом по крупности зерен.

При этом получают зерна геллефлинты неправильной (угловатой) формы, что обеспечивает снижение фильтрационного сопротивления загрузки, повышение удельной поверхности и улучшение сорбционно-фильтрационных свойств песка геллефлинты в засыпных фильтрах.

Предлагается также новый способ фильтрационной очистки жидких сред, преимущественно питьевой воды или сточных вод, на фильтре с зернистой загрузкой, по которому в качестве зернистой загрузки используют песок из геллефлинты с вышеуказанным химическим составом и способом приготовления песка геллефлинты из кусков породы минерала геллефлинты.

При этом для повышения эффективности сорбционно-фильтрационной очистки в песок геллефлинты дополнительно добавляют магнетит и/или торф путем непосредственного введения в композицию загрузки или путем создания в загрузке фильтра чередующихся слоев геллефлинты, магнетита и/или торфа.

"Геллефлинтами" в соответствии с принятой в литературе терминологией (см. "Вскрышные породы Костомукшского железорудного месторождения и пути их использования в народном хозяйстве" [17]) называют крайне плотные кислые вулканогенные породы, состоящие из трудно распознаваемых под микроскопом сросшихся зерен кварца и альбита с незначительной примесью серицита, мусковита, биотита, рудных минералов (магнетита, гематита, пирита), а также роговой обманки, хлорита, эпидона, карбоната, акцессориев (турмалина, апатита, циркона). От близких по составу лептидов отличаются роговиковым обликом, раковистым изломом, фальзитовым микростроением. По генезису это субвулканические и, частично, гипабиссальные породы.

На центральном участке Костомукшского железорудного месторождения геллефлинты представлены преимущественно светло-серыми, розовато-серыми массивными или слабо рассланцованными породами с раковистым изломом. В них наблюдаются небольшие жилы сложной морфологии и гнезда светло-розовых пород, в которых визуально фиксируются обособления кварца, микроклинперрита, розетки мелкопластинчатого зеленоватого или серебристого мусковита, чешуйки хлоротизированного биотита. Содержание породообразующих минералов варьируется в относительно узких пределах. В основной массе устанавливается 55 - 65% плагиоклаза и 20 - 40% кварца. Содержание слюд в массивных разновидностях обычно составляет 5 - 10% и редко превышает 20%. В рассланцованных разновидностях содержание серицита и мусковита быстро возрастает до 30 - 35%, соответственно сокращается содержание полевого шпата.

При этом геллефлинты натриевые (с преобладанием содержания двуокиси натрия относительно содержания двуокиси калия) являются преобладающими среди вскрышных пород данного месторождения. Геллефлинты натривые массивные, афанитовые, имеют фальзитовые, участками микролитовые либо реликтовые микросферолитовые структуры с зернами 0,001-0,015 мм. Микролиты альбита удлиненной формы, нередко с полисинтетическими двойниками, имеют, как правило, субпараллельную ориентировку либо располагаются радиально, образуя сферолитовые агрегаты. Основные физико-химические и минералогические показатели геллефлинты приведены в табл. 1.

Геллефлинта является уникальным по своему составу и своим свойствам материалом (обнаружена только на Костомукшском железорудном месторождении в Карелии). В частности, уровень радиации породы ниже природного фонового уровня радиации, в то время как кварцевый песок, полученный при разрушении некоторых пород гранита и некоторых других минералов, имеет уровень радиации выше фонового.

Качественные показатели материала геллефлинты полностью соответствуют требованиям к материалам, применяемым для очистки питьевой воды.

Характерной уникальной особенностью песка из геллефлинты является высокая прочность и химическая стойкость, сорбционная активность, а также неправильная (угловатая) форма зерен, что способствует снижению фильтрационного сопротивления, увеличению удельной поверхности и повышению очищающей сорбционной способности фильтрационной загрузки из зерен геллефлинты.

По минеральному составу в кристаллической структуре геллефлинты преобладает плагиоклаз, где наблюдается кристаллизация в триклинной сингонии, угол между плоскостями спайности меньше 90o, поэтому раскалывание породы по плоскостям спайности происходит с образованием угловатых, изометричных зерен с повышенной удельной поверхностью. Для использования этого свойства по изобретению предложен способ дезинтеграции (дробления) исходной породы геллефлинты путем селективного в геометрическом отношении разрушения гетерогенной многофазной системы, образованной срастанием в породе кристаллов отдельных минералов по плоскостям их спайности. Это обуславливает сохранение целостности кристаллической структуры минералов в зернах, что в свою очередь обуславливает сохранение прочностных показателей и химической стойкости отдельных зерен песка из геллефлинты по сравнению с природными показателями породы.

Как следует из приведенного выше обзора уровня техники, заявляемый сорбционно-фильтрующий материал, способ его получения, применение геллефлинты в качестве сорбционно-фильтрующего материала и способ очистки жидких сред являются новыми, они неизвестны из общедоступных источников информации, не вытекают явным образом из известного уровня техники, т.е. предложенные технические решения изобретательской задачи неочевидны для среднего специалиста и соответствуют требованиям критерия "изобретательский уровень".

По сравнению с прототипом изобретения содержат новую, не известную ранее совокупность существенных признаков, поэтому изобретения группы соответствуют требованиям критерия "новизны", некоторые отдельные существенные признаки группы изобретений известны, однако совокупности общих и частных отличительных существенных признаков изобретений среди известных в науке и технике решений, в объеме проведенного нами поиска не обнаружено. Кроме этого, отличительные признаки изобретения выполняют новые не известные ранее функции, т. е. обеспечивают возможность получения нового технического результата.

Совокупность общих и частных существенных признаков изобретений обеспечивает возможность решения поставленной изобретательской задачи и достижения цели изобретений (требуемого технического результата).

Действительно, как будет дополнительно показано ниже на примерах конкретной реализации изобретений, заявляемые изобретения позволяют значительно повысить качественные показатели фильтрационной очистки, уменьшить сопротивление фильтрации, снизить время очистки и повысить очищающую способность засыпных фильтров с зернистой загрузкой на основе геллефлинты и улучшить качество очищенной жидкости.

Для подтверждения эффективности изобретений, возможности промышленной реализации изобретений и практического достижения требуемого технического результата проводили сопоставительное сравнение испытания материалов и сравнительные опыты очистки различных жидкостей через аналогичные засыпные фильтры. Условия и результаты экспериментальной проверки эффективности изобретений, а также экспериментальное доказательств возможности достижения нового технического результата приведены в описании примеров в таблицах и на рисунках графической интерполяции результатов испытаний.

Пример 1. Проводили сравнительные испытания механической прочности традиционного фильтровального засыпного материала - кварцевого песка и песка из геллефлинты. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Таким образом, суммарное разрушение (потери) зерен кварцевого песка составляют 2,47% в год, а зерен геллефлинты 2,24% в год.

Пример 2. Проводили сравнительные испытания химической стойкости фильтровальной загрузки из геллефлинты в различных средах. Результаты испытаний приведены в табл. 3. В нижней части таблицы приведены минимально требуемые значения показателей при очистке питьевой воды.

Пример 3. Проводили сравнительные испытания пористости традиционного фильтровального засыпного материала - кварцевого песка и песка из геллефлинты. Пористость песка геллефлинты на 15% больше, чем у кварцевого песка. При этом относительно более высокая плотность материала геллефлинты и сравнительно более низкая насыпная масса песка геллефлинты являются благоприятными для очистки каскадных осветлителей восходящим потоком воды при промывке фильтровальных установок.

Анализ параметров пористости слоя, насыпной массы и плотности материала песка геллефлинты указывает, что зерна геллефлинты имеют развитую угловатую форму и значительную шероховатость поверхности зерен, что в свою очередь обеспечивает большую удельную поверхность зерен и всего слоя фильтровальной загрузки в целом.

Определение удельной поверхности зерен геллефлинты фракции 0,61 - 1,12 мм методом адсорбции азота, показало величину удельной поверхности 4,1 м2/г при удельной поверхности кварцевого песка той же фракции 2,7 м2/г.

Пример 4. Проводили сравнительные испытания фильтрационных свойств традиционного фильтровального засыпного материала - кварцевого песка и песка из геллефлинты при очистке питьевой воды. Результаты испытаний приведены в табл. 4. При этом пористость по воздуху определяли методом дифракции рентгеновского излучения под малыми углами, под терминами "фильтроцикл" понимается время эффективной работы фильтра до остановки на промывку, "грязеемкость" - количество сорбируемых засыпкой загрязнений, "расход воды на укладку" - расход воды при подготовке засыпке к работе после промывки, "полезный выход песка" - количество песка заданного грансостава, остающегося (не вымывающегося) в фильтре после нескольких фильтроциклов, поскольку песок мелких фракций при эксплуатации и промывке засыпки вымывается.

Пример 5. Проводили сравнительные испытания фильтрационных свойств кварцевого песка dэкв 0,70 мм, песка из геллефлинты dэкв 1,07 мм и гранитной крошки dэкв 0,79 мм при очистке питьевой воды. При этом в промышленный фильтр (контактный осветлитель) загружали одинаковое по весу количество материалов, высота слоя загрузки составляла 2 - 2,2 м, цветность очищаемой воды 94 град, мутность 2,8 мг/дм3, температура воды +2oС, доза Al2O3 7,7 мг/дм3, доза соды 12,8 мг/дм3. Скорость фильтрования воды в фильтре с кварцевым песком при этом составляла 3,90 м/ч, в фильтре с песком из геллефлинты 4,04 м/ч, в фильтре с гранитной крошкой 4,04 м/ч. Очистку воды проводили до достижения требуемых показателей очищенной питьевой воды. Результаты приведены в виде графиков на фиг. 1 и 2.

Анализ сравнительных испытаний показывает, что фильтр с песком из геллефлинты работает дольше, более качественно очищает воду и требует меньше количества дополнительных реагентов на очистку питьевой воды.

Пример 6. Проводили испытания бактерицидной способности песка из геллефлинты при очистке каныжных стоков (стоков мясокомбината). Результаты испытаний приведены в табл. 5.

Пример 7. Проводили очистку сточных вод гальванического производства судостроительного завода на фильтре с загрузкой из геллефлинты. Результаты испытаний приведены а табл. 6.

Пример 8. Проводили очистку каныжных сточных вод (сточных вод мясокомбината) на фильтре с загрузкой из геллефлинты. ХПК очищенных вод составило 30 мг/л, БПК 3 - 5 мг/л. Результаты приведены в табл. 7.

Пример 9. Проводили очистку сточных вод от нефтепродуктов (масла, мазута, бензина и т.п.) на фильтре с загрузкой из геллефлинты и торфа. Исходное содержание нефтепродуктов составляло 100 мг/л, конечное - 0,15 мг/л.

Характерной особенностью очистки сточных вод от нефтепродуктов на фильтрах, содержащих загрузку из геллефлинты с торфом, является существенное повышение теплотворной способности отработанного торфа, что позволяет сжигать отработанный торф после очистки, что в свою очередь позволяет создавать и использовать экологически чистые фильтры с геллефлинтов и торфом на судах длительного автономного плавания, а также на передвижных станциях водоочистки (на автозаправках, в самолетах и т.п.).

Дополнительными преимуществами применения геллефлинты является возможность насыщения очищенной воды микроэлементами и организация технологии очистки воды аналогично природным процессам водоочистки в подземных недрах.

Для повышения очищающей способности по отдельным видам загрязнений загрузка из геллефлинты может содержать добавки, например, магнетит, или иные известные фильтрующие и/или сорбирующие материалы.

Экспериментально установлена также возможность эффективного использования геллефлинты при очистке стоков производства синтетических моющих средств.

Конкретный композиционный состав фильтрующей загрузки на основе геллефлинты, а также заданный гранулометрический состав зерен может выбираться в зависимости от требуемых условий очистки и вида загрязнений. Таким образом, изобретения позволяют изготавливать сорбционно-фильтровальный материал с заданным гранулометрическим составом в соответствии с требуемыми для очистки конкретных стоков параметрами и с учетом особенностей очистных устройств, что позволяет организовать оптимальный гидродинамический режим очистки и повысить эффективность очистки.

Изложенные выше подробные описания нового фильтрующего материала на основе геллефлинты, способа его промышленного приготовления и практического применения при фильтрационной очистке различных промышленных жидкостей не оставляют никаких сомнений в их практической осуществимости и промышленной применимости заявляемых изобретений.

Природный минерал геллефлинта является вскрышной породой при добыче железной руды на Костомукшском железорудном месторождении и в настоящее время в значительных количествах выбрасывается в отвалы, нанося экологический ущерб. Промышленное использование геллефлинты при реализации группы изобретений позволяет решить проблему утилизации вскрышных пород вышеназванного месторождения.

Отдельные технологические приемы и операции дезинтеграции и фракционирования песка горной породы геллефлинты, а также элементы технологии фильтрационной очистки питьевой воды и сточных вод известны специалистам и хорошо освоены современной техникой.

Приведенные выше примеры практической реализации группы изобретений при очистке промышленных сточных вод и промышленной очистке питьевой воды доказывают возможность при использовании изобретений получать новый технический результат и подтверждают возможность промышленной применимости изобретений, а также доказывают эффективность изобретений по сравнению с известными техническими решениями и возможность практического решения поставленных задач.

В целом, учитывая новизну и неочевидность изобретений, существенность всех общих и частных признаков изобретений, а также осуществимость изобретений и достижение поставленных изобретением задач, по нашему мнению, заявленная группа изобретений удовлетворяет всем требованиям охраноспособности, предъявляемым к изобретениям.

Таким образом, есть все основания утверждать, что изобретения группы соответствуют требованиям критерия охраноспособности "изобретательского уровня", а проведенный анализ показывает также, что все общие и частные признаки изобретений являются существенными, так как каждый из них необходим, а все вместе они не только достаточны для достижения цели изобретений, но и позволяют реализовать изобретения промышленным способом и решить задачи изобретения.

Кроме этого, анализ совокупности существенных признаков изобретений группы и достигаемого при их использовании технического результата показывает наличие единого изобретательского замысла, тесную и неразрывную связь между изобретениями группы и предназначенность сорбционно-фильтрующего материала, способа его получения и применения непосредственно для реализации способа фильтрационной очистки жидких сред, преимущественно питьевой воды или сточных вод, что позволяет объединить изобретения в одной заявке.

Источники информации

1. Патент РФ 2032449, опубл. БИ 10, 10.04.95, В 01 D 39/02.

2. Авт. св. СССР 822847, опубл. БИ 15, 23.04.81, В 01 D 39/00.

3. Заявка ЕПВ 0497594, опубл. 06.08.92, 32, В 01 J 20/04, В 01 D 39/00.

4. Патент США 5006498, опубл. 09.04.91, т. 1125, 88, В 01 J 20/12.

5. Авт. св. СССР 439957, БИ 30, 15.08.74, В 01 D 39/02.

6. Авт. св. СССР 589007, БИ 3, 25.01.78, В 01 D 39/00.

7. Авт. св. СССР 925378, БИ 17, 07.05.82, В 01 J 20/10.

8. Авт. св. СССР 267581, БИ 13, 02.04.70, В 01 D 39/02.

9. Заявка Германии 4310725, опубл. 06.10.94, В 01 D 39/14.

10. Патент США 5207910, опубл. 04.05.93, т. 1150, 1, В 01 D 39/06.

11. Заявка Японии 4-27898, опубл. 13.05.92, 2-698, В 01 J 20/10.

12. Авт.св. СССР 324222, опубл. БИ 2, 23.12.71, В 01 D 39/02.

13. Авт. св. СССР 799780, опубл. БИ 4, 30.01.81, В 01 D 39/02.

14. Авт. св. СССР 1178478, опубл. БИ 34, 15.09.85, В 01 J 39/02.

15. Авт. св. СССР 639576, БИ 48, 30.12.78, В 01 D 39/02.

16. Авт.св. СССР 1157024, опубл. БИ 19, 23.05.85, В 01 J 20/10.

17. "Вскрышные породы Костомукшского железорудного месторождения и пути их использования в народном хозяйстве". - Петрозаводск, "Карелия", 1983 г. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Сорбционно-фильтрующий материал на основе горной породы, отличающийся тем, что в качестве породы материал содержит геллефлинту, следующего минерального состава, вес.%:

Плагиоклаз - 54 - 74

Кварц - 40 - 22

Биотит - 2 - 4

Мусковит - 1 - 10

Примесные минералы - Остальное

2. Материал по п. 1, отличающийся тем, что содержит геллефлинту следующего элементного состава, вес.%:

SiO2 - 62,00 - 75,00

Al2O3 - 11,50 - 22,50

Fe2O3 - 1,40 - 2,00

Na2O - 3,00 - 8,80

K2O - 0,30 - 2,60

CaO - 1,80 - 3,90

MgO - 0,52 - 0,92

MnO - 0,01 - 0,09

TiO2 - 0,06 - 0,14

P2O5 - 0,01 - 0,07

Потери при прокаливании - 0,15 - 1,10

3. Материал по пп.1, и 2, отличающийся тем, что содержит геллефлинту в Na-форме с преобладанием весового содержания двуокиси натрия относительно весового содержания двуокиси калия.

4. Материал по п.3, отличающийся тем, что содержит геллефлинту с натриевым модулем (весовым соотношением Na2O : K2O) от 1,15 до 10.

5. Материал по пп.1 - 4, отличающийся тем, что содержит геллефлинту в виде песка заданного фракционного состава.

6. Материал по п.5, отличающийся тем, что содержит геллефлинту в виде песка, полученного дроблением гелефлинты под действием собственного веса породы без применения дополнительных твердых ударных тел.

7. Материал по пп.1 - 6, отличающийся тем, что дополнительно содержит магнетит и/или торф.

8. Материал по 7, отличающийся тем, что содержит чередующиеся слои геллефлинты, магнетита и/или торфа.

9. Способ получения сорбционно-фильтрующего материала путем дробления горной породы, отличающийся тем, что в качестве породы используют геллефлинту, а дробление геллефлинты осуществляют под действием собственного веса породы без применения дополнительных твердых ударных тел.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что дробление геллефлинты осуществляют до получения песка заданного фракционного состава.

11. Способ по пп.9, 10, отличающийся тем, что после дробления геллефлинты проводят сухую или мокрую классификацию полученного песка по крупности.

12. Способ фильтрационной очистки жидких сред, преимущественно питьевой воды и/или сточных вод, на фильтре с зернистой загрузкой, отличающийся тем, что в качестве зернистой загрузки используют геллефлинту следующего минерального состава, вес.%:

Плагиоклаз - 54 - 74

Кварц - 40 - 22

Биотит - 2 - 4

Мусковит - 1 - 10

Примесные минералы - Остальное

13. Способ по п.12, отличающийся тем, что используют геллефлинту следующего элементного состава, вес.%:

SiO2 - 62,00 - 75,00

Al2O3 - 11,50 - 22,50

Fe2O3 - 1,40 - 2,00

Na2O - 3,00 - 8,80

K2O - 0,30 - 2,60

CaO - 1,80 - 3,90

MgO - 0,52 - 0,92

MnO - 0,01 - 0,09

TiO2 - 0,06 - 0,14

P2O5 - 0,01 - 0,07

Потери при прокаливании - 0,15 - 1,10

14. Способ по пп.12, 13, отличающийся тем, что используют натриевую геллефлинту с преобладанием весового содержания двуокиси натрия относительно весового содержания двуокиси калия.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что используют геллефлинту с натриевым модулем - весовым соотношением содержания Na2O : K2O от 1,15 до 10.

16. Способ по пп.12 - 15, отличающийся тем, что используют геллефлинту в виде песка заданного фракционного состава.

17. Способ по пп.12 - 16, отличающийся тем, что используют геллефлинту в виде песка, полученного дроблением геллефлинты путем дезинтеграции под действием собственного веса породы без применения дополнительных твердых ударных тел.

18. Способ по пп.12 - 17, отличающийся тем, что загрузка дополнительно содержит магнетит и/или торф.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что загрузка содержит чередующиеся слои геллефлинты, магнетита и/или торфа.




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