патрон для обеззараживания питьевой воды

Формула изобретения

1. Патрон для обеззараживания питьевой воды, содержащий корпус, перфорированные перегородки, слои волоконного углеродного и волоконного катионообменного материала, бактериоцидного материала, отличающийся тем, что в верхней части корпуса расположена крышка с штуцером и каналами для прохождения обеззараженной воды, причем крышка снабжена устройством для обеспечения подачи воды в днище, установленное в корпусе коаксиально или со смещением от его оси, кроме того, патрон снабжен рассекателем воды, который размещен внутри устройства для обеспечения подачи воды и имеет буртик, а перегородки выполнены в виде решеток, расположенных в нижней и верхней частях устройства для обеспечения подачи воды, причем волоконный материал расположен с обеих сторон решеток, а бактерицидный материал - между решетками, с обеих сторон которых размещен волоконный углеродный материал.

2. Патрон по п.1, отличающийся тем, что бактерицидный материал представляет собой полигалоидную анионообменную смолу с гранулометрическим составом 0,2-1,5 мм.

3. Патрон по п.1, отличающийся тем, что волоконный углеродный материал представляет собой волокна с развесом не менее 400 г/м².

4. Патрон по п.1, отличающийся тем, что волоконный катионообменный материал имеет обменную емкость не менее 4 мг-экв/г.

5. Патрон по п.1, отличающийся тем, что он содержит последовательно расположенные слои волоконного углеродного материала, полигэлоидной анионообменной смолы, волоконного углеродного материала и волоконного катионообменного материала при следующем объемном соотношении слоев: 1,5 : 3,5 : 0,5 : 1,5 - 1,0 : 4,5 : 1,0 : 0,5.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройству для получения безопасной от бактерий и вирусов воды для питья и может быть использовано в качестве сменного патрона для обеззараживания питьевой воды.

Известен патрон для повышения качества питьевой воды, состоящий из вставляемого в прибор для протекания под воздействием силы тяжести цилиндрического или выполненного в форме усеченного конуса корпуса с ионообменной смолой и/или активированным углем и в случае необходимости бактериостатически действующем веществом, верхняя и нижняя торцевые стенки которого содержат входные и выходные отверстия, состоящие из большого количества узких шлицов в торцевых стенках (Патент ФРГ N 3535677, B 01 D 23/28).

Однако данный патрон не обеззараживает воду от бактерий, вирусов и гельминтов даже при работе в пределах ресурса, который составляет 250-300 л, что недостаточно как с точки зрения службы патрона, так и с точки зрения затрат на получения 1 л безопасной для питья воды.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является фильтровальный патрон для обеззараживания питьевой воды, например водопроводной, родниковой или колодезной (Патент РФ N 2048856, B 01 D 24/10).

Патрон состоит из корпуса с фланцем, причем внутри корпуса между перфорированными перегородками размещен углеродный сорбирующий и бактерицидный материалы. Патрон по ходу воды включает последовательно расположенные слои волокнистого углеродного сорбирующего материала, волоконного катионнообменного материала, иодосодержащей сильноосновной ионообменой смолы, волоконного катионообменного материала, волоконного углеродного сорбирующего материала, углеродного сорбирующего материала и серебросодержащего материала при объемном соотношении слоев: 2,1 : 1 : 2,5 : 1 : 1,4 : 6 : 3 - 1,4 : 0,5 : 3 : 1 : 2,1 : 4 : 5.

Углеродный сорбирующий материал представляет собой гранулы размером 0,3 - 1,0 мм или волокна с развесом не менее 500 г/м².

Иодсодержащая сильноосновная ионообменная смола имеет гранулометрический состав 0,3 - 1,0 мм. Кроме того в патроне расположены: серебросодержащий сорбирующий материал, представляющий собой импрегнированный серебром углеродный сорбент с суммарной поверхностью пор не мене 1100 м²/г, объемом микропор не менее 0,4 м³/г и серебросодержащий материал, представляющий собой катионообменный гранулированный или волоконный материал с объемной емкостью не менее 2,0 ммоль/г, содержащий в качестве противоиона Ag⁺.

Как показали исследования, у данного фильтровального патрона недостаточная начальная скорость фильтрации 150 - 155 м/мин, а при очистке и обеззараживании воды, имеющей содержание механических примесей более 5 мг/л, происходит закупоривание верхнего слоя волоконного углеродного сорбирующего материала, снижается скорость фильтрации воды через патрон и патрон перестает работать при ресурсе 300 - 350 л.

Целью изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, а именно создание патрона для обеззараживания питьевой воды, обеспечивающего скорость фильтрации не менее 1 л/мин и обеззараживание не менее 5000 л воды.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенном патроне для обеззараживания питьевой воды, содержащем корпус, перфорированные перегородки, слои волоконного углеродного и волоконного катионообменного материала, бактерицидного материала, корпус снабжен удаляемым днищем, а в верхней части корпуса расположена крышка со штуцером и каналами для прохождения обеззараженной воды, причем крышка снабжена устройством для обеспечения подачи воды в днище, установленное в корпусе коаксильно или со смещением от его оси, кроме того, патрон снабжен рассекателем воды, который размещен внутри устройства для обеспечения подачи воды и имеет буртик, а перегородки выполнены в виде решеток, расположенных в нижней и верхней частях устройства для обеспечения подачи воды, причем волоконный материал расположен с обеих сторон нижней и верхней решеток, а бактерицидный материал расположен между решетками, с обеих сторон которых размещен волоконный углеродный материал. Кроме того, бактерицидный материал представляет собой полигалоидную анионообменную смолу с гранулометрическим составом 0,2 - 1,5 мм, волоконный углеродный материал представляет собой волокна с развесом не менее 400 г/м², а волоконный катионообменный материал имеет объемную емкость не менее 4 мг-экв/г, при этом патрон по ходу воды включает последовательно расположенные слои волоконного углеродного материала, полигалоидной анионообменной смолы, волоконного углеродного материала и волоконного катионообменного материала при объемном соотношении слоев: (1,5 : 3,5 : 0,5 : 1,5 - 1 : 4,5 : 1 : 0,5).

Таким образом сравнительный анализ предлагаемого патрона с прототипом показал, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна". А так как в результате использования данного патрона для обеззараживания питьевой воды имеет место новый эффект, выражающийся в существенном увеличении производительности и ресурса и возможности применения данного обеззараживающего патрона в любых устройствах для получения качественной питьевой воды, то заявленное решение соответствует условию "изобретательский уровень".

На фиг.1 представлен продольный разрез заявляемого патрона; фиг.2 и фиг. 3 - продольный разрез соединения крышки и обеззараживающего патрона.

На фиг.1 приведен пример наилучшего выполнения заявляемого патрона.

Патрон для обеззараживания питьевой воды состоит из корпуса 1, к нижней части которого крепится удаляемое днище 2, крышки 3 со штуцером 4 и каналами 5, пересекающими кольцевые выступы крышки 6, устройства для обеспечения подачи воды 7 ниже бактерицидного материала 8, расположенного между двумя решетками 9a и 9b и слоями волоконного углеродного материала 10a и 10b, слоя волоконного углеродного материала 10c, расположенного под нижней решеткой 9b, предназначенного для фильтрации механических примесей и фиксируемого буртиком рассекателя 11, размещенным в устройстве для обеспечения подачи воды, слоя волоконного катионообменного материала 10d, расположенного над верхней решеткой 9a. Крепление крышки 3 к корпусу 1 обеспечивается кольцевыми коническими выступами корпуса 12 и крышки 6, заходящими друг за друга. Обеззараженная вода выходит из патрона через каналы 5, пересекающие кольцевые выступы 12 и 6. Причем шаг выступов крышки 6 больше шага выступов корпуса 12, что обеспечивает необходимое проходное сечение каналов 5.

Обеззараживание воды в патроне осуществляется следующим образом.

Вода через штуцер 4 и устройство для обеспечения подачи воды 7 с рассекателем воды 11 поступает в удаляемое днище 2 и через фильтрующие слои волоконного углеродного материала 10 с 10b и решетку 9b, размещенную между слоями волоконного углеродного материала, проходит снизу вверх через слой бактерицидного материала 8, где происходит обеззараживание воды, проходит через слои волоконного углеродного материала 10a и волоконного катионообменного материала 10d, разделенные решеткой 9a, и через каналы 5 вытекает из патрона.

При наличии в исходной воде механических примесей они задерживаются слоем волоконного углеродного материала 10c и затем оседают в днище 2.

Работоспособность патрона определяли по его пропускной способности (ресурсу), изменению скорости прохождения воды через устройство и по эффективности обеззараживания. Эффективность обеззараживания и пропускную способность (ресурс) патрона определяли по содержанию микрофлоры в определенном количестве пропущенной через патрон воды. Изменение скорости прохождения воды определяли по количеству воды в мл, прошедшей через патрона за 1 мин при постоянном давлении воды в течение всего ресурса. Конструкция патрона обеспечивает прохождение воды, уже очищенной от механических включений, которые задержались в удаляемом днище, через слой бактерицидного материала снизу вверх. Этим достигается более эффективный контакт воды с бактерицидным материалом и исключаются слеживаемость и уплотнение бактерицидного материала, а также возможность попадания в него механических примесей.

Если использовать полигалоидную смолу с гранулометрическим составом меньше 0,2 мм, то мелкая фракция может выноситься потоком воды в возможные зазоры между слоями волоконного материала.

При использовании фракции более 1,5 мм эффективность обеззараживания уменьшается.

При использовании волоконного углеродного материала с развесом менее 400 г/м² он имеет более рыхлую структуру и может разрушаться под действием потока воды.

При использовании волоконного катионообменного материала, имеющего объемную емкость менее 4 мг-экв/г, эффективность очистки воды уменьшается.

Используемое соотношение слоев объясняется тем, что при меньшем чем заявляемое объемное соотношение волоконного углеродного материала, полигалоидной смолы и волоконного катионообменного материала падает эффективность обеззараживания, а большее соотношение, чем заявляемое, влечет за собой увеличение габаритов патрона и уменьшение скорости фильтрации воды.

В заявляемом патроне используется полигалоидная анионообменная смола с гранулометрическим составом 0,2 - 1,5 мм. Данный гранулометрический состав соответствует нормативной документации на смолу.

Пример 1. Патрон для обеззараживания воды включает следующие слои по ходу воды: волоконный углеродный материал с развесом 400 г/м²;

полигалоидная анионообменная смола с гранулометрическим составом 0,2 - 1,5 мм;

волоконный углеродный материал с развесом 400 г/м²;

волоконный катионообменный материал с обменной емкостью 4 мг-экв/г.

При этом объемное соотношение слоев составляет 1,5 : 3,5 : 0,5 : 1,5.

Начальная скорость фильтрации - 1100 мл/мин, конечная скорость фильтрации - 1000 мл/мин, ресурс - 5000 л, результаты микробиологических исследований приведены в таблице.

Пример 2. Патрон для обеззараживания воды включает те же слои по ходу воды, что и в примере 1; при этом соотношение слоев составляет 1 : 4,5 : 1 : 0,5.

Начальная скорость фильтрации - 1100 мл/мин, конечная скорость фильтрации - 1050 мл/мин, ресурс - 5000 л, результаты микробиологических исследований приведены в таблице.

Пример 3. Патрон для обеззараживания воды включает те же слои по ходу воды, что и в примере 1; при этом соотношение слоев составляет 1 : 3,5 : 1 : 1,5.

Начальная скорость фильтрации - 1100 мл/мин, конечная скорость фильтрации - 1000 мл/мин, ресурс - 5000 л, результаты микробиологических исследований приведены в таблице.

На основании результатов микробиологических исследований можно сделать вывод, что применение патрона для обеззараживания воды позволяет обеспечить гарантированное обеззараживание от бактерий, вирусов и бактериофагов практически независимо от исходной обсемененности воды. Патрон характеризуется малыми габаритами, низкой себестоимостью, универсальностью и высокой эффективностью работы.