Фильтровальный материал

Полезная модель относится к области фильтрующих материалов для очистки жидкостей и газов от твердых частиц тяжелых металлов и может быть использовано в химической, нефтехимической, металлургической, автомобильной и других отраслях промышленности.

Фильтровальный материал, в виде трубчатого трикотажа из синтетического материала, внутри которого размещены: модифицированная резиновая крошка, ионообменный волокнистый материал, и пенополиуретановая крошка, отличающийся тем, используют модифицированную резиновую крошку, полученную путем предварительной обработки оксидами азота при температуре 25-50°С, при постоянном перемешивании доокисляют кислородом воздуха не менее 2 часов, с последующей прививкой акриловой кислоты на резиновую крошку для получения продукта с кислотным числом 8,9-12,04 мгКОН/г, а ионообменный волокнистый материал представляет собой привитой сополимер поликапроамида, обработанный 20% водным раствором 1-оксиэтилдифосфоновой кислоты, при этом объемное соотношение между модифицированной резиновой крошкой, ионообменным волокнистым материалом и пенополиуретановой крошкой составляет 1:1:2, соответственно.

Техническим результатом: является увеличение качества фильтрования в процессе очистки жидкостей и газов от ионов тяжелых металлов.

Полезная модель относится к очистке жидкостей и газов от твердых частиц и может быть использована в химической, нефтехимической, металлургической, автомобильной и других отраслях промышленности, использующих фильтры в основном и вспомогательном производстве, в экологических процессах очистки сточных вод и дымовых газов.

Известен фильтровальный материал, который состоит из синтетических нитей в виде трубчатого трикотажа, выполненного платированным переплетением, внутри которого размещены: волокнистый материал, резиновая крошка, пенополиуретановая крошка, причем в качестве волокнистого материала используют привитой сополимер поликапроамида, обработанный раствором 1-оксиэтилидендифосфоной кислотой в объемном соотношении (1,5-3):(2-4):(2,5-3) (патент России на полезную модель 111020, МКП В01D 39/00, С02F 1/28, БИ 34, 2011 г.)

Однако такие фильтровальные материалы имеют низкую степень очистки поверхности воды от нефтепродуктов, а также низкую степень очистки при фильтровании жидкостей и газов.

Известен фильтровальный материал, выполненный из синтетических нитей в виде трубчатого трикотажа с размещенной внутри резиновой крошкой, обработанной озоно-воздушной смесью, причем внутри трубчатого трикотажа дополнительно размещена эбонитовая крошка, размеры изнаночных петель меньше лицевых петель трикотажа в 0,8-1,4 раза, при объемном соотношении между резиновой и эбонитовой крошкой 5:1.(Патент России 2350375, В01D 39/08, БИ 9, 2009 г).

Недостатком такого фильтровального материала является низкое качество фильтрования в процессе очистки жидкостей и газов.

Наиболее близким фильтровальным материалом к заявленному объекту по совокупности признаков и выбранному за прототип является средство для очистки жидкостей и газов от твердых частиц в экологических процессах очистки. Фильтровальный материал, в виде трубчатого трикотажа из синтетического материала, внутри которого размещены: резиновая крошка, пенополиуретановая крошка, в котором трубчатый трикотаж выполнен переплетением ластик 1+1 из ионообменного модифицированного волокна, полученного на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом, при этом внутри трубчатого трикотажа дополнительно размещен ионообменный волокнистый материал, представляющий собой привитой сополимер поликапроамида, обработанный 20% водным раствором метиламиноэтилметакрилата, причем используют резиновую крошку, предварительно обработанную озоно-воздушной смесью с содержанием озона 10-35 мг/л, при этом объемное соотношение между резиновой крошкой, ионообменным волокнистым материалом и пенополиуретановой крошкой составляет 2:1:2, соответственно (патент России на полезную модель 114868, МКП В01D 39/00, С02F 1/28, 2012 г.).

Недостатком такого фильтровального материала является недостаточная степень поглощения, а также низкая степень очистки при фильтровании жидкостей и газов.

Задачей полезной модели является создание фильтровального материала с высокой фильтровальной способностью при очистке жидкостей или газов.

При использовании предлагаемого фильтровального материала получают следующий технический результат: увеличение качества фильтрования в процессе очистки жидкостей и газов от ионов тяжелых металлов.

Поставленный технический результат достигается тем, что фильтровальный материал, в виде трубчатого трикотажа из синтетического материала, внутри которого размещены: модифицированная резиновая крошка, ионообменный волокнистый материал, и пенополиуретановая крошка, отличающийся тем, используют модифицированную резиновую крошку, полученную путем предварительной обработки оксидами азота при температуре 25-50°С, при постоянном перемешивании доокисляют кислородом воздуха не менее 2 часов, с последующей прививкой акриловой кислоты на резиновую крошку для получения продукта с кислотным числом 8,9-12,04 мгКОН/г, а ионообменный волокнистый материал представляет собой привитой сополимер поликапроамида, обработанный 20% водным раствором 1-оксиэтилдифосфоновой кислоты, при этом объемное соотношение между модифицированной резиновой крошкой, ионообменным волокнистым материалом и пенополиуретановой крошкой составляет 1:1:2, соответственно.

Использование трубчатого трикотажа переплетения ластик 1+1 из синтетического нитей, полученного на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом, приводит к увеличению качества фильтрования и позволяет создать оболочку для удержания резиновой и пенополиуретановой крошки. Также пористая структура переплетения ластик 1+1 обеспечивает капиллярный эффект при сборе частиц тяжелых металлов в промышленных стоках.

Использование резиновой крошки, предварительно обработанной оксидами азота при температуре 25-50°С, при постоянном перемешивании доокисленной кислородом воздуха не менее 2 часов, с последующей прививкой акриловой кислоты на резиновую крошку, для получения катионита с кислотным числом 8,91-12,04 мгКОН/г, внутри трубчатого трикотажа увеличивает образование резиновых комков, что увеличивает качество очистки поверхности воды от ионов тяжелых металлов и качество фильтрации жидкостей и газов.

С целью достижения максимальной газификации оксидов азота, что обеспечивает равномерную модификацию по всему объему крошки, начальная температура резиновой крошки и оксидов азота должна быть не менее 25°С (температура кипения оксидов 21°С). Превышение начальной температуры более 50°С приводит к деполимеризации полимерной матрицы резиновой крошки, что вызывает ее растворение в водных растворах. Оптимальное время обработки резиновой крошки определяется временем установившегося постоянным давления в реакторе после заполнения его оксидами азота. Полученный продукт обрабатывают раствором акриловой кислоты при температуре 65°С, Снижение температуры не позволяет получить максимальное количество функциональных групп на поверхности резиновой крошки. Превышение температуры прививки акриловой кислоты более 65°С приводит к гомополимеризации акриловой кислоты, что снижает эффективность метода. Время прививки акриловой кислоты определено опытным путем и составило 5 часов. Уменьшение времени прививки не позволяет получать максимальное количество фукнциональных групп на поверхности резиновой крошки. Увеличение времени является экономически нецесообразным из-за энергопотерь на нагревание. Соотношение акриловая кислота: резиновая крошка должно быть 3:1, что обеспечит максимальное количество фукнкциональных групп на поверхности резиновой крошки.

Способ осуществляют следующим образом.

Модификацию разделенной по фракциям резиновой крошки проводят в круглодонном реакторе, снабженном ртутным манометром. Навеску протекторной резиновой крошки загружают в реактор, термостатируют при температуре 25-50° и вакуумируют. Вакуум снимают путем заполнения реактора оксидами азота до выравнивания давления с атмоферным, о чем судят по ртутному манометру. В результате химического взаимодействия оксиды азота хемосорбируются на поверхности резиновой крошки, давление в реакторе опять уменьшается. Обработку ведут по достижению постоянного давления в реакторе. Затем полученный продукт повторно вакуумируют до постоянной массы и приливают к нему водный раствор акриловой кислоты. Реакционную смесь нагревают на водяной бане до 65°С и выдерживают при этой температуре в течение 5 часов. По окончании смесь охлаждают, крошку отфильтровывают, промывают дистиллированной водой до нейтрального рН промывных вод и сушат до постоянной массы. Средний диаметр частиц крошки 0,125-1,0 мм. Полученный продукт имеет кислотное число 8,91-12,04 мгКОН/г.

Использование пенополиуретановой крошки внутри трубчатого трикотажа позволяет увеличить плавучесть фильтровального материала на поверхности воды при максимальном набухании резиновой крошки и ионообменного волокнистого материала. Использование пенополиуретановой крошки позволяет улавливать частицы тяжелых металлов при давлении движущейся жидкости сточных воды, а также не позволяет резиновой крошке и ионообменному волокнистому материалу сбиваться в единую массу, в результате чего увеличивается сорбционная емкость волокнистого сорбента, что увеличивает качество фильтрования в процессе очистки.

Использование ионообменного волокнистого материала - привитого сополимера поликапроамида, обработанного 20% водным раствором 1 - оксиэтилидендифосфоновой кислоты, внутри трубчатого трикотажа увеличивает качество очистки поверхности воды от ионов тяжелых металлов в промышленных стоках. При этом, увеличиваясь в размерах привитой сополимер поликапроамида, растягивает трикотажное полотно, выполненное переплетением ластик 1+1 как по петельному столбику, так и по петельному ряду, тем самым дополнительно увеличивая поры трубчатого трикотажного полотна, что соответственно приводит к увеличению степени поглощения ионов тяжелых металлов, что увеличивает качество фильтрования в процессе очистки.

На фиг. представлен фильтровальный материал, состоящий из трубчатого трикотажа - 1, переплетения ластик 1+1, из синтетических нитей на основе привитого сополимера поликапроамида полидиэтиламиноэтилметакрилатом, в котором размещена резиновая крошка - 2, ионообменный волокнистый материал, представляет собой привитой сополимер поликапроамида, обработанный 20% водным раствором 1 - оксиэтилидендифосфоновой кислоты - 3, и пенополиуретановая крошка - 4,

Фильтровальный материал в виде трубчатого трикотажа переплетения ластик 1+1 получают на круглочулочном автомате 14 класса из синтетических нитей на основе привитого сополимера поликапроамида с полидиэтиламиноэтилметакрилатом. Готовое полотно прошивается вдоль петельных столбиков на плоскошовной швейной машине, разделяя его на три части. В образовавшиеся части засыпают модифицированную резиновую крошку, ионообменный волокнистый материал и пенополиуретановую крошку - в объемном соотношении: 1:1:2 соответственно. Концы по торцам фильтровального материала зашивают на плоскошовной швейной машине.

Пример 1.

В круглодонный реактор объемом 250 мл, снабженным ртутным манометром. загружают навеску резиновой крошки массой 2 г (размер частиц 0,125 мм), термостатируют при температуре 25°С в течение 5 мин. Затем реактор вакуумируют при остаточном давлении 3 мм.рт.ст. в течение 5 минут, после чего заполняют оксидом азота до выравнивания давления в реакторе с атмосферным. В результате реакции количество оксида азота в реакторе уменьшается, давление опять падает. Реакцию проводят до момента установления в реакторе постоянного давления, о чем судят по ртутному манометру. Затем полученный продукт повторно вакуумируют от непрореагировавших оксидов азота и приливают к нему водный раствор акриловой кислоты.

Реакционную смесь нагревают на водяной бане до 65°С и выдерживают при этой температуре 5 часов.

После окончания реакции смесь охлаждают, крошку отфильтровывают, промывают дистиллированной водой до нейтрального рН и сушат до постоянной массы. Полученный продукт имеет кислотное число 12,04 мгКОН/г.

Пример 2.

В отличие от примера 1 в реактор загружают 2 г резиновой крошки размером частиц 0,125-0,2 мм. Реакцию модификации крошки оксидами азота проводят при температуре 35°С.Полученный продукт имеет кислотное число 8,9 мгКОН/г.

Пример 3.

В отличие от примера 1 в реактор загружают 2 г резиновой крошки размером частиц 0,2-0,63 мм. Реакцию модификации крошки оксидами азота проводят при температуре 50°С.Полученный продукт имеет кислотное число 9,08 мгКОН/г.

Процесс фильтрации осуществлялся на 6% суспензии с наличием до 15% нефтепродуктов и частиц тяжелых металлов сточных вод ремонтного цеха тракторного завода. Размер частиц изменялся от 30 до 150 мк при перепаде давления 3 атм. Для определения степени поглощения нефтепродуктов и частиц тяжелых металлов, фильтровальные материалы помещают в слой жидкой фракции в течение 6 часов, а затем взвешивают.

Регенерацию фильтровального материала осуществляют путем пропускания его через валики при усилии между ними 20 кг.

Из данных таблицы видно, что все представленные показатели изменяются, возрастая.

Фильтровальный материал в виде трубчатого трикотажа из синтетического материала, внутри которого размещены модифицированная резиновая крошка, ионообменный волокнистый материал, и пенополиуретановая крошка, отличающийся тем, что используют модифицированную резиновую крошку, полученную путем предварительной обработки оксидами азота при температуре 25-50°С, при постоянном перемешивании доокисляют кислородом воздуха не менее 2 ч, с последующей прививкой акриловой кислоты на резиновую крошку для получения продукта с кислотным числом 8,9-12,04 мгКОН/г, а ионообменный волокнистый материал представляет собой привитой сополимер поликапроамида, обработанный 20%-ным водным раствором 1-оксиэтилдифосфоновой кислоты, при этом объемное соотношение между модифицированной резиновой крошкой, ионообменным волокнистым материалом и пенополиуретановой крошкой составляет 1:1:2 соответственно.