Устройство для очистки воды

 

Изобретение предназначено для очистки воды от радионуклидов, бактериальных, вирусных и других загрязнений в присутствии магнитных полей. Устройство для очистки воды содержит последовательно соединенные посредством магнитных трубок магнитную воронку с трековой мембраной, капельницы-фильтры с магнитами и ионообменными смолами и модульный электродный блок с селективным сорбентом марки Термоксид в магнитном корпусе. Устройство обеспечивает получение экологически чистой питьевой воды, эффективно задерживает радионуклиды. 1 ил.

Изобретение относится к области очистки воды от радионуклидов, бактериальных, вирусных и других загрязнений в присутствии магнитных полей.

Известны аппараты ВК, ПР, ПК, КР и другие (ГОСТ 25047-87. Издание Е. Государственный комитет СССР по стандартам. Москва. Патент РФ N 2014287 "Устройство для очистки воды") для переливания крови, включающие капельницы-фильтры, зажимы, стальные или синтетические иголки, соединенные между собой трубками. В этих аппаратах кровь поступает из бутылки, контейнера через иглу в капельницу.

Если пропускать через устройство сточные воды, степень очистки от радионуклидов, болезнетворных бактерий, вирусов и других загрязнений будет низкая.

Целью изобретения является интенсификация массообменных процессов за счет введения в устройство магнитных полей.

Эта цель достигается тем, что в модульные фильтрующие элементы, трубки вводятся магнитные поля высокой энергии (1-7 килоэрстед). Магнитные фильтр-капельницы содержат ионообменные смолы-фильтры в магнитном поле (постоянные магниты), а также углеродный блок (уголь активированный), термоксиды-3, термоксиды-3А и др. для нейтрализации радионуклидов, бактериальных, вирусных и других загрязнений и доведения pH воды до 7 - 7,5.

Целесообразно, чтобы воронка и трековая мембрана были магнитными с химическим составом, мас. %: BaO-60; SmCo₅-10; Fe₂O₃-30.

Рабочее положение устройства вертикально, под напором воды от 0,6-6,0 кг/см².

На чертеже представлено устройство для очистки воды, включающее магнитную воронку 1 с трековой магнитной мембраной с диаметром отверстий, мкм: 0,001 - 0,005 и более; зажимы 2, 4, 6, 8, 10, 6', 8', 10', капельницу полужесткую 3 с магнитом внутри; соединяющую трубку 11 магнитную; капельницу жесткую 5 с фильтром в магнитном поле; полужесткую капельницу 7 с фильтром и магнитом; модульный электродный блок с термоксидом целевого назначения 9 в магнитном корпусе - колонке. Количество модульных магнитных блоков-фильтров зависит от требуемой степени очистки фильтруемой воды. Чем больше блоков фильтрующих модульных сменных, тем выше степень очистки устройства (для увеличения времени пребывания воды в магнитном поле - бактерии, вирусы погибают).

Устройство работает следующим образом. Вода объемом 2,5 л/час и более под давлением 0,6-6,0 кг/см² подается в магнитную воронку, дно которой представляет трековую магнитную мембрану с отверстиями пор 0,001 - 0,005 мкм и более; зажимы 2, 4, 6, 8, 10 открыты, 6', 8', 10' закрыты. Вода вводится соосно или тангенциально, благодаря инерционному или центробежному эффектам соответственно происходит осаждение крупных (более 5 мкм) фракций взвесей.

Очищаемая вода через трековую магнитную мембрану и воронку 1 поступает в контактирующие устройства капельницы 3 с магнитом (постоянный магнит), погруженным в орошающую жидкость. Расход жидкости регулируется зажимом-роликом 2, 4, 6, 8, 10 в элементах, обозначенных позициями 1, 3, 5, 7, 9. В устройстве применяется модульный принцип работы всех фильтрующих магнитных узлов, которые между собой соединяются и разъединяются через трубки 11. Такая конструкция позволяет оперативно (гибко) изменять параметры газожидкостного потока в активном сечении фильтров магнитных устройств и осуществлять регенерацию узлов от загрязнений и регулировать коэффициент очистки (массообмена).

Благодаря интенсивному перемешиванию газа и жидкости в контактирующих элементах устройства магнитных фильтров-капельниц образуется гетерофазная, газожидкостная эмульсия с высокоразвитой активной поверхностью омагниченной жидкости и контактных фаз.

Высокая скорость газожидкостного потока обеспечивает интенсивное протекание процессов тепло- и массообмена. В элементах, обозначенных позициями 1, 3, 5, 7, 9, 11, происходит разделение фаз на чистую воду и шлам. Обновление жидкости исходной происходит непрерывно или периодически. Очищенная вода удаляется, а осадок-шлам задерживается на дне фильтров и в фильтрах. Профилактическая регенерация устройства производится после отработки ресурса промывкой водой или с полной разборкой узлов устройства. Так как все узлы устройства прозрачны, визуально определяется момент загрязнения фильтров и необходимость регенерации устройства.

Модульный принцип работы конструкции предлагаемого устройства позволяет автономно регулировать (изменять) параметры магнитных систем, элементы очищенной воды и фильтра (осадков, шламов) и создавать тем самым условия взаимодействия фаз очистки воды от всех бактериальных, вирусных и других примесей в присутствии магнитных полей высокой энергии во всех модульных фильтр-блоках 1, 3, 5, 7, 9, 11. Из множества теорий, предлагаемое устройство является универсальным в силу ясности смысла параметров и может быть использовано для проведения любых массообменных процессов очистки воды. Описываемое устройство экономично, поскольку требует малых расходов материалов и жидкости. За счет высокой эффективности физико-химических процессов, в присутствии магнитных полей, высокоэффективен, поскольку работает в режиме развитой турбулентности, обеспечивающем высокие значения коэффициента эффективности очистки и массообмена.

Зажимы 6', 8', 10' открываются только при профилактической регенерации узлов фильтров 5, 7, 9 устройства, в момент работы они закрыты.

Ионообменные смолы (сетчатые полимеры), в которых закреплены ионогенные различные по назначению группы, используют как катализаторы.

Емкость-колонка-фильтр 9 подключается при необходимости очистки от радионуклидов (нейтрализации). Колонка 9 заполняется термоксидом-3, термоксидом-3А или др., с углеродным блоком и магнитом внутри колонки.

Колонка-фильтр 9 относится к составам электрохимических стекол на основе стеклокерамики, обладающих признаками магнитотвердого материала, химической устойчивостью к агрессивным средам, по величине коэрцитивной силы может быть использовано в химической технологии для перемешивания агрессивных сред, в аппарате магнитного фильтр-улавливателя, в устройстве очистки сточных вод. В качестве магнитотвердых материалов с химическим составом по достигаемому результату исползуется магнитное стекло, содержащее, мас. %: BaO-60; SmCo₅-10; Fe₂O₃-30. Концентрация магнитной фазы 60%, намагниченность насыщения 150 килоампер/метр.

Устройство для очистки воды изготавливается для работы при температуре от 5 до 50^oC. Трубки капельницы должны быть изготовлены из материалов, позволяющих видеть невооруженным глазом пузырьки воздуха, уровень жидкости и последовательность каплепадения. Внутренняя поверхность основной части устройства должна быть практически свободной после фильтра от видимых механических частиц. Соединения деталей основной части устройства должны обеспечивать герметичность при минимальном внутреннем избыточном давлении 40 кПа. Устройство должно быть стерильным внутри, нетоксичным и апирогенным в течение не менее 3-х лет. Инъекционная игла (стальная) диаметром 1,6 мм и более (внутренний диаметр 16 мм и более, чтобы больше протекало воды, а выступать вверх чтобы взвеси оставались внизу жала иглы) должна быть в индивидуальной таре, стерильна, иметь силиконовое покрытие. Устройство должно быть работоспособным после пребывания в условиях транспортировки в интервале температур от минус 50 до плюс 50^oC и верхнем значении относительной влажности 100% при температуре 25^oC. Капельно-фильтрующий узел должен обеспечивать удаление микрочастиц размером более 175 мкм с коэффициентом фильтрации не менее 90% при переливании не менее 1 л воды. Установленный срок сохраняемости устройства и узлов фильтрации должен быть не менее 3-х лет.

С помощью магнитной воронки можно очищать питьевую воду и продукты питания, а также омагниченная вода является лечебным средством при желудочно-кишечных, почечно-каменных, нервных, онкологических и лучевых болезнях.

Термоксид-3А в комплексе с высокоактивным углем (углерод) используется в насыпных фильтрах любой конструкции. Сначала в фильтр-колонку 9 засыпают термоксид-3А, а затем углеродный порошок (или блок). Набор сорбентов рассчитан для получения 6000 л экологически чистой питьевой воды. Селективный неорганический сорбент термоксид-3 на основе циркония, обладает повышенной селективностью к многозарядным анионам, фосфатам, арсенатам, молибдатам, хроматам, фтору и др. Химический состав: Zr(OH)₄nH₂O. Применяется как правило совместно с сорбентом марки Термоксид-3А.

Фильтр обеспечивает эффективную очистку от радиоактивных загрязнений парогазовой смеси, удаляемой из защитной оболочки реактора в атмосферу при авариях на АЭС, связанных с плавлением ядерного топлива.

Применение в качестве фильтрующей насадки неорганического сорбента типа "Термоксид" обеспечивает очистку не менее чем в 1000 (тысячу) раз от радиоактивных аэрозолей и йода, находящегося в молекулярной или органической форме.

При омагничивании возрастает содержание растворенного кислорода, что способствует возврату очищенной магнитной воде свежести, вкуса, характерных для чистых природных источников. Одновременно происходит уничтожение в воде болезнетворных вирусов, микроорганизмов.

Формула изобретения

Устройство для очистки воды, содержащее последовательно установленные фильтрующие средства с магнитами, отличающееся тем, что снабжено магнитной воронкой с трековой мембраной и модульным электродным блоком с селективным сорбентом марки Термоксид в магнитном корпусе, при этом фильтрующие средства выполнены в виде капельниц-фильтров с ионообменными смолами, установлены между воронкой и модульным электродным блоком и соединены между собой, воронкой и блоком посредством магнитных трубок.

РИСУНКИ

Рисунок 1