Комбинированный фильтрующе-сорбирующий элемент для индивидуального устройства очистки воды от низкомолекулярных физиологически активных веществ
Полезная модель относится к фильтрующе-сорбирующим элементам для средств водообеспечения и предназначена для очистки воды из поверхностных водоисточников от низкомолекулярных физиологически активных веществ (ФАВ). Известен индивидуальный носимый фильтр НФ-10 (Носимый фильтр НФ-10. Инструкция по эксплуатации. - Краснодар, ЗАО «Полимерфильтр», 2004.) Результаты испытаний НФ-10 показали, что ресурс его фильтрующих модулей по очистке воды от низкомолекулярных ФАВ является нестабильным. Проведенная экспертиза установила, что нестабильность ресурса фильтрующих модулей вызвана недостатком конструкции патронного фильтрующе-сорбирующего элемента из активированной углеродной ткани марки КС (ЭПСФ-ТСА). Технический результат, достигаемый в заявленной полезной модели, заключается в повышении надежности носимого фильтра НФ-10 и увеличении его ресурса по очистке воды от низкомолекулярных физиологически активных веществ. Указанный технический результат достигается тем, что вместо ЭПСФ-ТСА используется комбинированный фильтрующе-сорбирующий элемент (КФСЭ) из ткани ТСА-КС, гранулированного сорбента карбоферрогеля модернизированного (КФГ-М) и нетканых материалов АМН и ВИОН. Габариты КФСЭ не превышают габаритов ЭПСФ-ТСА. КФСЭ состоит из последовательно расположенных слоев сорбционных материалов. Непосредственно по току движения очищаемой воды размещен один слой материала ВИОН толщиной 3,0 мм, далее последовательно расположены 3 мм измельченной ткани ТСА-КС; 6 слоев ткани ТСА-КС; 5,0 г сорбента КФГ-М; 3,0 мм измельченной ткани ТСА-КС; 5,0 г КФГ-М; 6 слоев ткани ТСА-КС; 5,0 г сорбента КФГ-М; 3,0 мм измельченной ткани ТСА-КС; 5,0 г сорбента КФГ-М; 6 слоев ткани ТСА-КС; один слой нетканого материала АМН толщиной 3,0 мм. Размеры дробленой ткани ТСА-КС составляют 5×5 мм. В результате испытаний установлено, что ресурс НФ-10 с комбинированным фильтрующе-сорбирующим элементом по очистке воды от низкомолекулярных ФАВ в два раза больше, чем у фильтра НФ-10. Сравнительная оценка технических характеристик носимого фильтра НФ-10 с КФСЭ и НФ-10 (г.Краснодар) показала, что при тех же габаритных размерах его масса меньше на 18%.
Полезная модель относится к фильтрующе-сорбирующим элементам средств водообеспечения и предназначена для очистки воды из поверхностных водоисточников от низкомолекулярных физиологически активных веществ (ФАВ).
Известен индивидуальный носимый фильтр НФ-10, включающий в своем составе фильтр грубой очистки (заборный), шланги (всасывающий и напорный), фильтрующе-сорбирующий элемент (предфильтр), модуль фильтрующий, корпус насоса, переходник для присоединения к штуцеру противогаза, чехол для укладки и переноски изделия (Носимый фильтр НФ-10. Инструкция по эксплуатации. - г.Краснодар, ЗАО «Полимерфильтр», 2004.). Технологическая схема носимого фильтра НФ-10 представлена на фигуре 1.
Принцип работы носимого фильтра НФ-10 заключается в следующем. Исходная вода из поверхностных источников набирается через фильтр грубой очистки (заборный фильтр) (1), состоящий из пластмассовых корпуса и сетки, где вода фильтруется от механических примесей (более 500 мкм). Забор воды производится за счет создания разрежения ручным насосом (8) или ртом через ниппель (19) при просасывании воды через сухой фильтр. Через шланг всасывающий (2) ниппель (11) вода поступает в сменный фильтрующе-сорбирующий элемент (3), состоящий из фильтрующих и сорбционных слоев, где вода очищается от естественных загрязнений размером более 5 мкм и частично обезвреживается, дезактивируется, обесцвечивается и обеззараживается. Фильтрующе-сорбирующий элемент (3) размещен в пластмассовом корпусе (4), который герметично через резиновое кольцо (5) соединен по резьбе с корпусом насоса (6). Под действием ручного насоса вода
проходит через всасывающий клапан (7), клапан нагнетательный (9) в фильтрующий модуль. В качестве клапанов использованы шарики из коррозионно-стойкой стали. Плунжер в корпусе насоса уплотняется двумя резиновыми кольцами (10). За счет давления, создаваемого насосом, вода проходит через элемент патронный фильтрующе-сорбирующий с тканью сорбционно-активной (ЭПСФ-ТСА) (13), где происходит ее доочистка от механических примесей, обезвреживание, дезактивация, обесцвечивание, частичное обеззараживание. Обезвреженная и дезактивированная вода поступает в патронный стерилизующий мембранный элемент (14) с размером пор в мембране 0,2 мкм, где происходит ее осветление и стерилизация. Очищенная вода, готовая к употреблению, подается через ниппель (17), напорный шланг (18) и ниппель (19) в отдельную емкость или непосредственно в рот потребителя, в том числе, при необходимости, через противогаз. Для этого необходимо соединить ниппель (19) с переходником (20), который соединяется через резиновую манжету со штуцером противогаза. Для спуска воздуха во время пуска фильтра в работу и опорожнения его по окончанию на корпусе фильтрующего модуля (16) предусмотрен ниппель со съемным колпачком (15).
Результаты испытаний НФ-10 показали, что его ресурс по очистке воды от низкомолекулярных ФАВ является нестабильным. Нестабильность ресурса НФ-10 вызвана недостатком конструкции ЭПСФ-ТСА. Элемент ЭПСФ-ТСА состоит из 24 слоев ткани сорбционно-активной марки КС (ТСА-КС). Габариты элемента составляют: наружный диаметр 3,6 см; внутренний диаметр 1,4 см; высота 4,8 см.
Установлено, что в результате недостаточной герметизации стыков каждого слоя сорбционной ткани в ЭПСФ-ТСА часть зараженной низкомолекулярными ФАВ воды не проходит через все слои, что ведет к увеличению их концентрации в очищенной воде. Проведение работ по изысканию герметизирующих материалов, которые должны обеспечить надежную эксплуатацию фильтра, не имело должного успеха. Кроме того, в соответствии с современными требованиями к ресурсу для средств индивидуального
водообеспечения (не менее 25 дм 3). заявленный ресурс НФ-10 (10 дм3 ) по очистке от низкомолекулярных ФАВ является недостаточным.
Технический результат, достигаемый в заявленной полезной модели, заключается в повышении надежности носимого фильтра НФ-10 и увеличении его ресурса по очистке воды от низкомолекулярных физиологически активных веществ.
Указанный технический результат достигается тем, что вместо ЭПСФ-ТСА в НФ-10 используется комбинированный фильтрующе-сорбирующий элемент (КФСЭ), состоящий из материалов: активированного углеродно-волокнистого материала ТСА-КС; гранулированного сорбента карбоферрогеля модернизированного (КФГ-М) и нетканых материалов АМН и ВИОН.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фигуре 2 показано размещение в КФСЭ слоев материалов.
Габариты комбинированного фильтрующе-сорбирующего элемента не превышают габаритов ЭПСФ-ТСА.
Комбинированный фильтрующе-сорбирующий элемент состоит из последовательно расположенных слоев фильтрующих и сорбционных материалов: один слой ионообменного материала ВИОН толщиной 3,0 мм; 3,0 мм измельченной ткани ТСА-КС; 6 слоев ткани ТСА-КС; 5,0 г сорбента КФГ-М; 3,0 мм измельченной ткани ТСА-КС; 5,0 г сорбента КФГ-М; 6 слоев ткани ТСА-КС; 5,0 г сорбента КФГ-М; 3,0 мм измельченной ткани ТСА-КС; 5,0 г сорбента КФГ-М; 6 слоев ткани ТСА-КС; 1 слой нетканого материала АМН толщиной 3,0 мм.
Сорбционная ткань ТСА-КС измельчалась на квадраты 5×5 мм для снижения «пристеночного эффекта» при очистке воды. Кроме того, измельчение позволило дополнительно увеличить площадь фильтрования, что соответственно повлияло на увеличение ресурса средства по очистке воды от низкомолекулярных ФАВ.
Расположение фильтрующих и сорбирующих материалов, как представлено на фигуре 2, позволило снизить гидравлическое сопротивление фильтра за счет того, что гранулированный сорбент не дает спрессовываться ткани ТСА-КС в процессе очистки воды.
Испытания носимого фильтра НФ-10 с КФСЭ (фигура 3) по очистке воды от низкомолекулярных ФАВ показали его преимущество по сравнению с выпускаемым ЗАО «Полимерфильтр» носимым фильтром НФ-10. Результаты испытаний представлены в таблице 1. Установлено, что ресурс НФ-10 с КФСЭ по очистке воды от низкомолекулярных ФАВ в два раза больше, чем у фильтра НФ-10.
Сравнительная оценка технических характеристик НФ-10 с КФСЭ и НФ-10, представленная в таблице 2, показывает, что при тех же габаритных размерах масса разработанного носимого фильтра меньше на 18%.
| Таблица 1Ресурс НФ-10 с комбинированным фильтром и НФ-10 (г.Краснодар) по очищенной от низкомолекулярных ФАВ до концентрации 3,0*10 -4 мг/дм3 | |||||
| НФ-10 с комбинированным фильтром | НФ-10 (г.Краснодар) | ||||
| Суммарный ресурс по очищенной воде, дм3 | Концентрация ФАВ в очищенной воде, мг/дм3 | Избыточное давление на фильтре, кгс/см 2 | Суммарный ресурс по очищенной воде, дм3 | Концентрация ФАВ в очищенной воде, мг/дм3 | Избыточное давление на фильтре, кгс/см |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 1 | менее 5,0·10 -5 | 0,40 | 1 | менее 5·10-5 | 0,30 |
| 5 | менее 5,0·10-5 | 0,40 | 5 | менее 5·10 -5 | 0,20 |
| 6 | менее 5,0·10-5 | 0,40 | замена предфильтра | ||
| 7 | менее 5,0·10-5 | 0,40 | 6 | менее 5·10 -5 | 0,28 |
| 8 | менее 5,0·10-5 | 0,40 | 10 | 1,7·10-4 | 0,30 |
| 9 | менее 5,0·10 -5 | 0,40 | замена предфильтра | ||
| 10 | менее 5,0·10-5 | 0,38 | 11 | менее 5·10 -5 | 0,60 |
| 18 | менее 5,0·10-5 | 0,42 | 12 | 1,7·10-4 | 0,55 |
| 19 | менее 5,0·10 -5 | 0,42 | 13 | 2,3·10-4 | 0,50 |
| 20 | менее 5,0·10-5 | 0,60 | 14 | 4,2·10 -4 | 0,48 |
| 21 | менее 5,0·10-5 | 0,60 | - | - | - |
| 22 | менее 5,0·10-5 | 0,80 | - | - | - |
| 23 | 1,7·10-4 | 0,85 | - | - | - |
| 24 | 2,5·10 -4 | 0,85 | - | - | - |
| 25 | 2,6·10-4 | 0,90 | - | - | - |
| 26 | 3,0·10-4 | 0,90 | - | - | - |
| Таблица 2Технические характеристики НФ-10 и НФ-10 с комбинированным фильтром | |||
| № п/п | Технические характеристики | НФ-10 | НФ-10 с комбинированным фильтром |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 1 | Производительность, дм3 /ч | 6 | 6 |
| 2 | Ресурс работы по очистке воды от низкомолекулярных ФАВ, не менее, дм3 | 13 | 26 |
| 3 | Масса фильтра в комплекте, г, не более | 280 | 220-230 |
| 4 | Рабочее давление, МПа | 0,2 | 0,2 |
| 5 | Габаритные размеры, мм, не более | ||
| - длина | 175 | 175 | |
| - ширина | 50 | 50 | |
| - высота | 90 | 90 | |
Комбинированный фильтрующе-сорбирующий элемент для индивидуального устройства очистки воды от низкомолекулярных физиологически активных веществ, отличающийся тем, что последовательно расположенных фильтрующе-сорбирующих материалов: один слой ионообменного материала ВИОН толщиной 3,0 мм, 3,0 мм измельченной ткани ТСА-КС; 6 слоев ткани ТСА-КС; 5,0 г сорбента КФГ-М, 3,0 мм измельченной ткани ТСА-КС, 5,0 г сорбента КФГ-М, 6 слоев ткани ТСА-КС, 5,0 г сорбента КФГ-М, 3,0 мм измельченной ткани ТСА-КС, 5,0 г сорбента КФГ-М, 6 слоев ткани ТСА-КС, 1 слой нетканого материала АМН толщиной 3,0 мм.
