ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ТОНКОЙ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА

ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ТОНКОЙ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА


RU (11) 2075329 (13) C1

(51) 6 B01D39/06 

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

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

(21) Заявка: 93021342/26 
(22) Дата подачи заявки: 1993.04.22 
(45) Опубликовано: 1997.03.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР N 1623713, кл. B01D 39/04, 1991. 
(71) Заявитель(и): Богданова В.П.; Дубовая Л.А.; Чижов Г.И.; Дубовый В.К. 
(72) Автор(ы): Богданова В.П.; Дубовая Л.А.; Чижов Г.И.; Дубовый В.К. 
(73) Патентообладатель(и): Дубовая Лариса Александровна 

(54) ФИЛЬТРОВАЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ТОНКОЙ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА 

Изобретение относится к области бумагоподобных композиционных материалов на основе минеральных волокон и может быть использовано в процессе тонкой очистки технологических воздушных сред в медицине, в микробиологии, в производстве радиоэлектронных, полупроводниковых и сверхточных приборов. Фильтровальный материал в своем составе содержит микротонкое стекловолокно и в качестве связующего полигидроксокомплекс алюминия. В целях улучшения фильтрующих характеристик материала, заключающегося в снижении сопротивления потоку воздуха и коэффициента проницаемости, фильтровальный материал выполнен двухслойным. При этом один из слоев, помимо микротонкого стекловолокна и полигидроксокомплекса алюминия, содержит поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, масс.%: микротонкое стекловолокно - 93,75 - 99,9, полигидроксокомплекс алюминия (в пересчете на оксид) - 0,05 - 5,0, поливиниловый спирт - 0,05 - 1,25, а другой содержит базальтовое волокно - 93,75 - 99,9, полигидроксисокомлекс алюминия (в пересчете на оксид) - 0,05 - 5,0, поливиниловый спирт - 0,05 - 1,25. 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности, в частности к области бумагоподобных композиционных материалов, и может быть использовано, например, в медицине, в микробиологии, в производстве радиоэлектронных, полупроводниковых и сверхточных приборов для очистки технологических воздушных сред.

Известен фильтровальный материал для тонкой очистки воздуха на основе минеральных волокон и целлюлозы с добавлением связующих, в качестве которых применяют органические соединения [1] Материал обладает высокими фильтрующими характеристиками и является достаточно прочным. Однако в связи с низкой термостойкостью применение его ограничено. В случае прохождения через фильтровальный материал высокотемпературных воздушных потоков происходит выгорание целлюлозы и органических связующих.

Известен выбранный в качестве прототипа фильтровальный материал для тонкой очистки воздуха, не содержащий компонентов органического происхождения. Материал не подвержен выгоранию. Основой его является микротонкое стекловолокно. В процессе изготовления материала связывание стеклянных волокон проводят путем осаждения на них гидроксида алюминия из сульфата при pH, равном 4. Строго говоря, в качестве связующего материал содержит полигидроксокомплекс алюминия, образующийся при гидролизе сульфата, а не гидроксид алюминия. Недостатком фильтровального материала являются его неудовлетворительные фильтрующие характеристики.

Задачей изобретения является улучшение фильтрующих характеристик материала, заключающееся в снижении сопротивления потоку воздуха и коэффициента проницаемости.

Снижение сопротивления потоку воздуха и коэффициента проницаемости достигается тем, что фильтровальный материал для тонкой очистки воздуха, имеющий в своем составе микротонкое стекловолокно и полигидроксокомплекс алюминия, согласно изобретению, выполнен двухслойным, при этом один из слоев, помимо микротонкого стекловолокна и полигидроксокомплекса алюминия, содержит поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас.

микротонкое стекловолокно 93,75 99,9

полигидроксокомплекс алюминия (в пересчете на оксид) 0,05 5,0

поливиниловый спирт 0,05 1,25,

а другой содержит базальтовое волокно, полигидроксокомплекс алюминия и поливиниловый спирт при следующем соотношении компонентов, мас.

базальтовое волокно 93,75 99,9

полигидроксокомплекс алюминия (в пересчете на оксид) 0,05 5,0

поливиниловый спирт 0,05 1,25.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволяет установить соответствие его критерию "новизна".

Введение в фильтровальный материал слоя, содержащего базальтовое волокно, полигидроксокомплекс алюминия и поливиниловый спирт увеличивает по сравнению с прототипом общую пористость материала, что в свою очередь снижает его сопротивление потоку воздуха. При этом высокая адсорбционная способность базальтовых волокон обеспечивает и уменьшение коэффициента проницаемости материала. Однако использование совокупности всех отличительных признаков предлагаемого изобретения позволяет достичь более значительного улучшения фильтрующих характеристик материала, чем следовало бы ожидать от свойств используемых в слоях материала компонентов. Такой эффект можно объяснить тем, что состав слоев после их соединения, характеризуемого частичным проникновением более коротких базальтовых волокон в мелкопористый слой между стекловолокнами, видимо, позволяет в структуре готового материала получить достаточно плавное изменение значений усредненного диаметра пор в приграничной зоне "крупнопористый слой мелкопористый слой". Постепенное изменение размера пор по толщине фильтровального материала способствует дополнительному снижению его сопротивления потоку воздуха. В процессе очистки загрязненный поток воздуха сначала проходит через крупнопористый слой с базальтовым волокном, а затем через мелкопористый, основой которого является стекловолокно. При этом в первом слое задерживаются крупные частицы загрязнений, а во втором осаждаются частицы малых размеров. Исключение преждевременного забивания мелких пор крупными частицами увеличивает срок службы фильтра.

Крайне важно соблюдать в составе слоев установленные соотношения волокнистой основы и связующего. Интервал допустимых значений концентрации полигидроксокомплекса алюминия выбран из соображений достижения наименьшего коэффициента проницаемости при достаточной прочности материала. Превышение предела концентраций полигидроксокомлпекса алюминия в пересчете на оксид 5 масс. из-за высокой способности его адсорбироваться на волокне основы приводит к нежелательному снижению адсорбционного удержания волокном частиц загрязнения, а следовательно, и к увеличению коэффициента проницаемости. Выбор нижнего предела 0,05% объясняется соображениями сохранения достаточной прочности отливаемых слоев и фильтровального материала в целом.

Введение в состав слоев поливинилового спирта в количестве 0,05 1,25 мас. способствует упрочнению материала и благотворно влияет на процесс образования мелких пор, обеспечивает низкий коэффициент проницаемости. Излишнее количество поливинилового спирта отрицательно влияет на образование пор и, уменьшая удельную поверхность волокон, приводит к увеличению коэффициента проницаемости. При концентрации поливинилового спирта менее 0,05 мас. резко уменьшается прочность материала.

Предлагаемый фильтровальный материал изготавливают следующим образом.

Отдельно для каждого из слоев готовят композицию. В зависимости от того, какой слой готовится, рассчитанное количество стекловолокна или базальтового волокна в присутствии поливинилового спирта распускают в воде при помощи быстроходной мешалки до получения однородной консистенции волокнистой суспензии. Затем суспензию разбавляют водой до концентрации волокна 0,1% и вводят рассчетное количество полигидроксокомплекса алюминия, осажденного из сульфата алюминия. После установления с помощью NaOH pH, равного 4, волокнистую суспензию перемешивают еще 10 минут. Отливку слоев производят на листоотливном аппарате ЛА-М69, во влажном состоянии их соединяют в лист простым наложением друг на друга. Лист прессуют ручным прессом между двумя сетками и сукнами, затем высушивают на горке при температуре 130oC.

В результате лабораторного исследования установлены оптимальные соотношения компонентов слоев фильтровального материала, при которых обеспечиваются наилучшие фильтрующие характеристики.

В таблицах 1 и 2 представлены составы и характеристики заявляемого фильтровального материала с содержанием компонентов как в заявляемых пределах, так и за их границами, а также прототипа и фильтровального материала, известного по а. с. СССР N 1623713.

Примеры изготовления конкретных образцов.

Пример 1 (образец N 1).

Готовили композиции для слоя 1 и для слоя 2. Для приготовления первой композиции 8 г микротонкого стекловолокна с диаметром 0,25 мкм в присутствии 0,08 г поливинилового спирта распускали в 3 л воды на быстроходной мешалке в течение 10 минут, затем в волокнистую массу последовательно добавляли еще 2 л воды. В тщательно размещенную волокнистую массу вводили полигидроксокомплекс алюминия, осажденный из сульфата, в пересчете на оксид в количестве 0,34 г и проводили перемешивание в течение 10 минут при pH 4. Вторую композицию готовили по той же схеме, но вместо стекловолокна брали 8 г базальтового волокна.

Производили отливку слоев на листоотливном аппарате ЛА-М69 с последующим их соединением в лист путем простого наложения друг на друга. Затем лист прессовали и высушивали при температуре 130oC на горке.

Сопротивление потоку воздуха готового образца примерно в 7,4 раза ниже, чем у материала-прототипа, а коэффициент проницаемости в 100 раз.

Пример 2 (образец N 4).

Содержание поливинилового спирта и полигидроксокомплекса алюминия в составе слоев выше верхних пределов заявляемых интервалов их содержания. Порядок приготовления композиций был точно такой же, как в примере 1. Для приготовления композиций брали 8 г стекловолокна с диаметром 0,25 мкм или базальтового волокна, 0,173 г поливинилового спирта, 0,522 г полигидроксокомплекса алюминия, осажденного из сульфата алюминия, в пересчете на оксид.

Изготовление слоев производили на листоотливном аппарате ЛА-М69 и соединяли их в лист. Затем лист прессовали и высушивали при 130oC.

Готовый образец имеет неудовлетворительный коэффициент проницаемости - 0,0004%

Пример 3 (образец N 5).

Содержание компонентов в слоях фильтровального материала не соответствует заявляемому интервалу содержание поливинилового спирта и полигидроксокомплекса алюминия меньше нижнего предела этого интервала.

Для приготовления композиций брали 8 г минерального волокна (микротонкого стекловолокна или базальтового волокна), 0,002 г поливинилового спирта, 0,002 г полигидроксокомплекса алюминия, осажденного из сульфата алюминия, в пересчете на оксид.

Сформировать слои, обладающие достаточной прочностью, не удается не происходит связывания волокнистой основы.

Таким образом, изготовление и исследование предлагаемого термостойкого фильтровального материала при условии соблюдения заявляемого соотношения компонентов в слоях показали, что по сравнению с известным он обладает более высокими фильтрующими характеристиками. Сопротивление потоку воздуха у полученных образцов примерно в 7 раз ниже, чем у материала прототипа, коэффициент проницаемости приблизительно в 50 100 раз. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Фильтровальный материал для тонкой очистки воздуха, содержащий микротонкое стекловолокно и выполненный двухслойным, отличающийся тем, что один слой содержит следующие компоненты, мас.

Микротонкое стекловолокно 93,75 99,90

Полигидроксокомплекс алюминия в пересчете на оксид Al 0,05 5,00

Поливиниловый спирт 0,05 1,25

а второй слой содержит следующие компоненты, мас.

Базальтовое волокно 93,75 99,90

Полигидроксокомплекс алюминия в пересчете на оксид Al 0,05 5,00

Поливиниловый спирт 0,05 1,25а




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