Поиск и характеристика фильтрующих материалов для очистки вод (стр. 3 из 6)

* - фильтрующий элемент с одинарным градиентом плотности; ** - фильтрующий элемент с двойным градиентом плотности. Dнap и Dвн - наружный и внутренний диаметр фильтрующего элемента.

Нами сделан анализ производительности фильтрующих элементов от производителя. Скорость фильтрации рассчитана нами на границе внутреннего диаметра фильтрующего элемента, картриджа. Расчет показал, что скорость 341 м/ч очень завышена, а, следовательно, производительность ряда картриджей не реальна.

Фильтрующая ткань производится по предложению заказчика с одним, двойным, тройным градиентом плотности. Плотность фильтрующего материала находится в пределах от 0,1 до 0,3 г/см3. Производятся фильтрующие ткани со следующими фильтрационными рейтингами, в мкм: 0,3; 0,5; 1; 5; 10; 15; 25; 30; 35;40;45;50; 75; 100. Кроме фильтрующих элементов фирма производит готовые к применению бытовые фильтры для очистки воды от механических примесей.

Примечание. В 80-х годах на основе полипропилена и др. волокон промышленность стала выпускать нетканый синтетический материал типа сипрон. Его и сейчас применяют для формирования сидений, облицовки салона автомобилей тольяттинского ВАЗа. Появились отходы от поставщика ВАЗа – димитроградского атомного завода. Нами было изучено это производство и сделан вывод, что в месяц отходов сипрона может набраться на один железнодорожный вагон. В связи с внедрением фильтров «Кристалл» по бывшему СССР потребность в сипроне резко возросла, и данные отходы стали острым дефицитом.

Нетканые синтетические материалы изготовляются из волокон нитрона, капрона, полипропилена, поливинилхлорида, вискозы. Динамическая сорбционная способность волокон определялась на модельной установке [78], и составила 2 – 3 г/г (грамм нефтепродукта на грамм сорбента) при фильтровании со скоростью 10 м/ч. Исследование качества очистки сточных вод от нефтепродуктов в зависимости от высоты слоя при плотности загрузки 0,04 г/см3 и скорости фильтрования 10 м/ч показал, что оптимальная высота слоя загрузки составила 15 см, т. к. «Дальнейший рост высоты загрузки приводит к росту сопротивлению фильтровального слоя без увеличения эффекта очистки…»[78,стр.12]. В качестве метода регенерации эластичных синтетических материалов предлагался отжим.

ФМ производится по предложению заказчика с одним, двойным, тройным градиентом плотности. Плотность фильтрующего материала в зависимости от фильтрационного рейтинга находится в пределах от 0,03 до

0,3 г/см3, чем рейтинг меньше – тем больше плотность ткани. Производятся

фильтрующие ткани со следующими фильтрационными рейтингами, в мкм: 0,3; 0,5; 10; 15; 25; 30; 35; 40; 45; 50; 75; 100. Кроме фильтрующих элементов фирма производит готовые к применению бытовые фильтры для очистки воды от механических примесей.

Свойства и перспектива использования полипропиленовых (ПП) фильтрующих материалов

Большую научно – исследовательскую работу по свойствам ПП и использованию на их основе ФМ провели в государственном университете технологии и дизайна г. Киев [9]. В данном разделе мы отметим их наиболее важные полученные результаты и выводы по применению ПП.

Основной структурной единицей разработанных ФМ являются ультратонкие волокна с уникальной структурой поверхности: каждое волокно микронных размеров покрыто но всей поверхности тончайшими микрофибриллами, отходящими от основного волокна [11|. В результате получаете чрезвычайно развитая поверхность и обеспечиваются высокие сорбционные свойства и грязеёмкость. Таких волокон нет в природе, и они не могут быть получены по традиционным технологиям. К настоящему времени разработаны и уже широко используются фильтры из полипропиленовых (ПП) микроволокон с тонкостью очистки 1; 0,45; 0,3 мкм. Применение для этих целей ПП придает ФМ На рис. 1 показана увеличенная структура ФМ с различным размером пор, с рекомендованным размещением по потоку очищаемой жидкости.

Рис. 1. Структура ФМ по ТУ У 54008400.001

химическую инертность и устойчивость к агрессивным средам. В результате токсикологических испытаний тонковолокнистые ПП фильтры рекомендованы для очистки питьевой воды в бытовых условиях, лекарств, которые вводятся инъекционно в кровь. В настоящщее время созданные фильтры уже широко используются в медико-биологической, пищевой, радио-электронной промышленностях. Это такие предприятии, как: ОАО "Днепрфарм"

(г. Днепропетровск), ХГФ "Здоровье" (г. Харьков), фармацевтическая фирма "Дарница'' (г.Киев), "Белмедпрепараты" (г. Минск), АО "Фармак" (г.Киев) и много других предприятий.

Освоены производства ФМ типа полипропилен, полиэтилен по ТУ У 16512587.002-2001 и аналогичным техническим условиям производителя и выпускаются следующими предприятиями: ЗАО « Укрфильтр» г. Чернигов, ООО «Пневмотехника» г. Симферополь, ООО «Трикорд» г. Днепропетровск, ЗАО «Фильтр» п. Товарково Калужской обл., ООО «Калан» г. Санкт – Петербург и др.

Совместно с международной ассоциацией "Вода и здоровье" были выполнены санитарно-химические и микробиологические исследования по оценке эффективности очистки питьевой воды в установках "ВИН - 5" и "Крыничка", в которых используются фильтры из НИ микроволокон, а также комбинированные с углеродной тканью фильтры. Получено разрешение Центральной санитарно - эпидемиологической станции Минздрава Украины на очистку питьевой воды с помощью указанных установок. Показано (табл.6), что полипропиленовый и комбинированный фильтры, кроме собственно фильтрующего действия, коренным образом улучшают качество питьевой воды: в 3 – 3,5 раза уменьшается содержание аммиака, нитратов, цинка, меди, железа, марганца. Остаточный хлор и свинец поглощаются из воды полностью, в 2 - 10 раз уменьшается содержание солей тяжёлых металлов. Установленное объясняется рядом физико-химических процессов, которые имеют место при прецизионной фильтрации через тонковолокнстые фильтры: адсорбция, эффект касания, броуновская диффузия, электростатическое взаимодействие.

Исследования по изменению микрофлоры питьевой воды (до и после фильтра) и микрофлоры на поверхности фильтрующего материала были

Таблица 6 -

Результаты лабораторных исследований элементов ФМ [].

№№п/п	Название ингредиентов	НД метод контроля	Водопро-водная вода,мг/л	Вода послефильтра, мг/л	ГОСТ2874-82, мг/л
1	Запах	ГОСТ 3351 - 74	16	16	26
2	Привкус	ГОСТ 3351 - 74	16	16	26
3	Мутность	ГОСТ 3351 - 74	0,85	0,4	1,5
4	Цветность	ГОСТ 335 1- 74	20	15	20
5	Жесткость	ГОСТ 4151 - 72	4,5	4,0	7,0
6	Азот нитратов	ГОСТ 18826 - 74	1,2	1,0	45,0
7	Азот нитритов	ГОСТ 4191-82	0,03	0,031	3,3
8	Хлориды	ГОСТ 4245 - 72	22,5	20,0	350,0
9	Сульфаты	ГОСТ 4389 - 72	69,0	60,0	500,0
10	Фтор	ГОСТ 4386-81	0,4	0,4	1,5
11	рН	7,1	7,2	6,0-9,0
12	Цинк	ГОСТ18293 - 72	0,1	0,05	5,0
13	Медь	ГОСТ 4388 -72	0,08	0,003	1,0
14	Кадмий	СанПИН 4630-82	0,001	0,001	0,001
15	Железо	ГОСТ 4011-72	0,18	0,09	0,3
16	Остаточный хлор	ГОСТ 18190-72	0,1	не обнар.	0,3-0,5
17	Азот амониевый	ГОСТ 4192-72	0,2	0,1	2,0
18	Сухой остаток	ГОСТ 18164 -72	не обнар.	не обнар.	1000

проведены на центральной санитарной станции г. Киева но стандартным методикам. В табл. 7 представлены характеристики различных микроорганизмов.

Таблица 7 –

Характеристики патогенных микроорганизмов

Наименование	Болезни, вызываемые микроорганизмами	Размеры микро-организмов, мкм	Сроки выживания в воде, сутки
сальмонелла	сальминеоз,брюшной тиф	до 2	2 - 93
щигеллы	дизентирия	2 - 4	15- 27
холерный эмбрион	холера	длина 2 – 3,ширина 0,5	4 - 28
эширихии	эширихиозы	0,5 - 2	-
БГКП	кишечные инфекции	длина 0,6 - 6ширина 0,3 – 1,5	-

Плесневые грибы не являются санитарно показательными и не нормируются ГОСТ-ом "Вода питьевая". Однако их наличие существенно влияет на органолептические свойства и химический состав воды. Исходя из данных табл.7, можно было предположить, что ФМ с тонкостью очистки (1; 0,45; 0,3) мкм будут эффективно задерживать микроорганизмы, находящиеся в воде, а, следовательно, будут изменять микрофлору питьевой воды. В экспериментах питьевую водопроводную воду непрерывно в течение 8 часов

Таблица 8 Изменение микрофлоры питьевой воды и ФМ после 10-т и 15-ти дней эксплуатации

№№п\п	Наименование пробы	Общее число микроорга-низмов	Кол-воБГКП	К-во патогенных микроорг.	К-воплесневыхгрибов
1	Вода питьевая- до фильтра- после фильтра- через 10 дней- после ФМ через 15 сут	2н/о5004000	4н/о33	н/он/он/он/о	н/он/он/о30
2	Фильтрующий материал:- пов-ность до эксплуатации- пов-ность после эксплуатации- смывная вода через 10 дней- смывная вода через 15 дней	18250	н\он\о33	н/он/он/он/о	н/он/о
3	Норма по ГОСТ 2874-82«Питьевая вода»	100	3	отсутствие	-

рабочего дня фильтровали через ФМ из ПП микроволокон. Процесс фильтрации прерывался на ночь и на выходные дни. Общая продолжительность работы фильтров составила 10 и 15 дней, то есть после этого времени делался анализ воды на микрофлору (до и после фильтра), а также анализ микрофлоры на поверхности ФМ. В отобранных пробах определяли: общее число микроорганизмов, БГКП, патогенные микроорганизмы и количество плесневых грибов. Полученные результаты (табл.8) сравнивали с показателями ГОСТ 2874-82 «Питьевая вода».