Патент на изобретение №2320543
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) ВЫСОКОНАПОЛНЕННЫЙ СЕРЕБРОСОДЕРЖАЩИЙ ГРАНУЛИРОВАННЫЙ МАТЕРИАЛ
(57) Реферат:
Изобретение относится к высоконаполненным серебросодержащим гранулированным материалам, используемым в безнапорных и напорных фильтрах в водоочистных устройствах для обеззараживания ионами серебра воды, очищаемой сорбционными, мембранными, дистилляционными и др. методами, либо для обеспечения бактериостатического эффекта сорбционной загрузки. Высоконаполненный серебросодержащий гранулированный материал содержит, мас.%: полиэтилен – 35-45, полиэтиленовый воск – 1-6, шунгит – 38-55, сульфат серебра – 0,5-6, хлорид натрия – 1-5, стеарат кальция – 0,5-2. Технический результат состоит в создании материала, характеризующегося равномерным и стабильным выделением ионов серебра в обрабатываемую воду при обеспечении высокого ресурса работы материала. 1 табл.
Изобретение относится к высоконаполненным серебросодержащим гранулированным материалам, используемым в безнапорных и напорных фильтрах в водоочистных устройствах для обеззараживания ионами серебра воды, очищаемой сорбционными, мембранными, дистилляционными и др. методами, либо для обеспечения бактериостатического эффекта сорбционной загрузки. Известны нейтральные носители, модифицированные серебром: – угли (заявка Японии 08192153, C02F 1/42, опубл. 30.06.1996; патент России 2077493, C02F 1/28, опубл. 20.04.1997; патент России 215032, B01J 20/20, опубл. 10.06.2000; патент России 2145259, B01J 20/20, опубл. 10.02.2000); – цеолиты (патент России 2049053, С01В 31/08, опубл. 27.11.1995). Недостатком материалов такого типа является слабовыраженный бактериостатический эффект, что существенно сокращает временной ресурс применения систем очистки. Известны серебросодержащие ионообменные материалы: Международная заявка WO 56454, B01J 39/04, опубл. 28.09.2000; заявка Японии 1268611, A01N 61/00, опубл. 18.04.1988; патент России 2048855, В01D 24/08, опубл. 27.11.1995. Использование материалов такого типа в минерализованных водах затруднено из-за неравномерного и высокого выделения серебра, обусловленного протеканием ионного обмена. Известны высоконаполненные пластиковые грануляты для кондиционирования воды ионами серебра, кальция, магния, калия, натрия и т.д., наиболее близкие по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому материалу, перерабатываемые экструзией при температуре на 30-60°С выше температуры плавления термопласта, полученные при соотношении компонентов в смеси, мас.%: термопласт – 26-70, минеральные и/или органические добавки – 30-74 (патент РФ №2096341, МКИ С02F 1/68, опубл. 20.11.1997 – прототип). В качестве термопласта по прототипу, в частности, могут быть использованы полиолефины (полиэтилен высокого и низкого давления, полипропилен), а в качестве минеральных добавок окислы металлов (в частности, CaO, MgO), соли (в частности, сульфаты, карбонаты, галогениды кальция, магния, натрия, калия и серебра), сорбенты (в частности, активированные угли) или смеси указанных компонентов (колонка 5, абзацы 4 и 6). Ближе всего по составу к предлагаемому высоконаполненному серебросодержащему гранулированному материалу гранулят следующего состава, мас.%: – термопласт (полиэтилен низкого давления) – 26; – минеральная добавка (активированный уголь, Ag2SO4, CaSO4, MgCO3, MgO, NaCl, KCl) – 74 (колонка 7, пример 1). Основным недостатком прототипа является неравномерность и очень высокий уровень (существенно превышающий значение ПДК) выделения ионов серебра в воду, особенно после перерывов в работе материала. Технической задачей изобретения является создание высоконаполненного серебросодержащего гранулированного материала, позволяющего получить технический результат, проявляющийся в равномерности и стабильности выделения ионов серебра в обрабатываемую воду при обеспечении высокого ресурса работы материала. Указанный технический результат достигается тем, что высоконаполненный серебросодержащий гранулированный материал для обеззараживания питьевой воды ионным серебром, включающий полиэтилен и неорганические вещества в виде солей неорганических кислот, дополнительно содержит шунгит, полиэтиленовый воск и стеарат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Принципиальным отличием предлагаемого материала от прототипа является введение в состав композиции шунгита в сочетании с полиэтиленовым воском. Шунгит – природный материал, обладающий сорбционными, каталитическими и бактерицидными свойствами (III Международная научно-практическая конференция «Хозяйственно-питьевая и сточные воды: проблемы очистки и использованиям Сборник материалов. Пенза, 7-8 июня 2001. С.39-41; патент РФ 2074120, МКИ С02F 1/28, опубл. 21.05.1997). Высоконаполненный серебросодержащий гранулированный материал для обеззараживания питьевой воды ионным серебром изготавливают следующим методом: предварительно высушенные и измельченные компоненты, взятые в определенном соотношении, смешивают, полученную смесь экструдируют при температуре (165±15)°С через фильеру диаметром 2 мм, стренги режут на гранулы длиной 2-8 мм. Работоспособность полученного высоконаполненного серебросодержащего гранулированного материала для обеззараживания питьевой воды ионным серебром характеризуют по выделению ионов серебра в обрабатываемую воду. Для этого гранулят, взятый в количестве 10 см3, помещают в колонку с внутренним диаметром 12 мм и пропускают дистиллированную воду со скоростью 30 см3/мин при комнатной температуре. Ресурс работы материала характеризуют отношением общего объема полученной воды, содержащей ионное серебро, на один объем загруженного материала (об./об.). Для доказательства возможности применимости высоконаполненного серебросодержащего гранулированного материала для кондиционирования воды ионами серебра приведены примеры их реализации (см. таблицу). Пример 1. Шунгит марки ШН5 с массовой долей углерода 25-40% (ТУ 2169-002-56840806-2003 Наполнитель шунгитовый) сушат при температуре (105±2)°С в течение (3,5±0,5) часов; Сульфат серебра, хлорид натрия, порошкообразный полиэтилен высокого (ГОСТ 16337-77) или низкого (ГОСТ 16338-85) давления; полиэтиленовый воск; стеарат кальция (ТУ 6-09-4233-76) каждый в отдельности измельчают до достижения размеров частиц не более 0,25 мм. Введены следующие сокращения: Полиэтилен высокого давления – ПЭВД; полиэтилен низкого давления – ПЭНД; шунгит – Ш; полиэтиленовый воск – ПВ; активированный уголь – АУ. Подготовленные соли, полиэтилен, шунгит, полиэтиленовый воск и стеарат кальция берут в соотношении, мас.%: ПЭВД – 40; ПВ – 5; Ш – 48; сульфат серебра – 5; хлорид натрия -1,5; стеарат кальция – 0,5. Загружают в шаровую мельницу и перемешивают в течение 2-х часов. Полученную смесь экструдируют при температуре (165±15)°С через фильеру диаметром 2 мм. Стренги режут на гранулы длиной 2-8 мм. Характеристика эксплуатационных свойств материалов по всем примерам приведена в таблице. Примеры 2-4. Высоконаполненные серебросодержащие гранулированные материалы получают по описанной выше методике, но с использованием иных качественных и количественных составов из числа заявленных, пример 5 – по прототипу. Пример 2 Состав композиции, мас.%: ПЭВД – 35; Ш – 55; ПВ – 6;сульфат серебра – 0,5; хлорид натрия – 1,5; стеарат кальция – 2,0. Пример 3 Состав композиции, мас.%: ПЭНД – 45; Ш – 38; ПВ – 5; сульфат серебра – 6; хлорид натрия – 5; стеарат кальция – 1,0. Пример 4 Состав композиции, мас.%: ПЭВД – 45; Ш – 44; ПВ – 1; сульфат серебра – 6; хлорид натрия – 3,0; стеарат кальция – 1,0. Пример 5. По прототипу Состав композиции, мас.%: Термопласт (ПЭНД) – 26; минеральная добавка (АУ-8, Ag2SO4 – 3, смесь CaSO4, MgCO3, MgO, NaCl, KCl-63) – 74. Представленные примеры подтверждают, что введение в состав перерабатываемой композиции шунгита и полиэтиленового воска в предлагаемых соотношениях обеспечивает достижение следующего технического результата: – равномерности выделения серебра: концентрация серебра при пропускании 0,05 л воды и 1,0 л составляет 1,0 мг/л (по прототипу 36 и 1,0 соответственно), – стабильности выделения серебра: концентрация серебра при пропускании воды от 0,05 л до 10 л снизилась с 1,0 мг/л до 0,18 мг/л (по прототипу – с 36 мг/л до 0,20 мг/л).
При этом обеспечивается высокий ресурс работы материала: до 10000 об./об. Кроме того, введение в состав перерабатываемой композиции шунгита и полиэтиленового воска приводит к существенному снижению концентрации серебра при перерывах в работе (по сравнению с прототипом). При этом полученный технический результат не является очевидным. Сведения о введении шунгита в состав композиционных материалов для обеспечения равномерности и стабильности выделения ионов серебра в воду нами не обнаружены.
Формула изобретения
Высоконаполненный серебросодержащий гранулированный материал для обеззараживания питьевой воды ионным серебром, включающий полиэтилен, неорганические вещества в виде солей неорганических кислот, отличающийся тем, что он дополнительно содержит шунгит, полиэтиленовый воск и стеарат кальция при следующем соотношении компонентов, мас.%:
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
