RU2800272C1

RU2800272C1 - Cartridge for cleaning fluid with low-moisture filter medium

Info

Publication number: RU2800272C1
Application number: RU2023101464A
Authority: RU
Inventors: Виктор Васильевич Сапрыкин; Александр Петрович Маслюков; Владимир Александрович Маслюков; Александр Николаевич Печкуров; Роман Евгеньевич Подобедов; Виктория Анатольевна Яценко
Original assignee: Акционерное Общество "БВТ БАРЬЕР РУС"
Filing date: 2023-01-24
Publication date: 2023-07-19

Abstract

FIELD: filtration of liquids.

SUBSTANCE: cartridge for purifying liquid with a low-humidity filtering medium includes hollow body (1), in the lower part of which there is hole (6) for outflow of the purified liquid, cover (2) with holes (3) for inflow of the liquid to be purified and for air outflow located on the top of body (1), upper means of fixation (4) of filter medium (7) located between body (1) and cover (2), lower means of fixation (5) of filter medium (7) located in the lower part of body (1), filter medium (7) in the form of solid sorbents placed in body cavity (1) between upper and lower fixation means (4, 5). Filter medium (7) contains macroporous weakly acidic cation exchange resin with hydrophilic ionogenic groups with a moisture content of 5 to 30% and is placed in the cavity of housing (1) in an amount that ensures its filling to the level of contact with upper fixation means (4) when the liquid to be purified enters body cavity (1).

EFFECT: increasing liquid filtration rate and increasing throughput of the liquid purification cartridge due to complete removal of air from the cartridge, increasing efficiency of liquid purification from contaminants due to dense filling of the maximum volume of the cartridge body with swollen filter medium, simplifying the cartridge design.

8 cl, 1 dwg, 3 tbl, 3 ex

Description

[01] Область техники[01] Technical field

[02] Изобретение относится к области очистки жидкостей, а именно к фильтрационным устройствам, предназначенным для использования в фильтрах для очистки жидкостей, преимущественно в фильтрах кувшинного типа для получения питьевой воды.[02] The invention relates to the field of purification of liquids, namely to filtration devices intended for use in filters for purifying liquids, mainly in jug-type filters for drinking water.

[03] Уровень техники[03] State of the art

[04] Из уровня техники известны фильтрационные устройства (картриджи, фильтровальные патроны, сменные фильтры, кассеты), состоящие из корпуса, заполненного фильтрующей загрузкой (материалом, сорбентом), и крышки. В крышке расположены входные отверстия для очищаемой жидкости и отверстия для оттока воздуха. Фильтрующая загрузка таких устройств, в большинстве случаев, выполнена на основе ионообменных смол с влажностью 48-58% (см. таблицу 2 ГОСТ 20298-74 «Смолы ионообменные. Катеониты», 01.01.1976). Между крышкой и корпусом обычно установлено средство фиксации фильтрующей загрузки в виде сетки, мембраны или прокладки. В нижней части корпуса таких устройств расположены одно или несколько отверстий для выхода очищенной жидкости. Фильтрационное устройство вставляют в емкость для приема исходной жидкости. Исходная жидкость проходит сквозь отверстия, расположенные в крышке, и ниже через фильтрующую загрузку, далее очищенная жидкость через отверстие (или отверстия) в нижней части корпуса поступает в приемную емкость (емкость для очищенной жидкости).[04] Filtration devices (cartridges, filter cartridges, replaceable filters, cassettes) are known from the prior art, consisting of a housing filled with a filter load (material, sorbent) and a cover. In the cover there are inlets for the liquid being cleaned and holes for air outflow. The filtering load of such devices, in most cases, is made on the basis of ion-exchange resins with a moisture content of 48-58% (see Table 2 of GOST 20298-74 "Ion-exchange resins. Cateonites", 01.01.1976). Between the lid and the body, a means of fixing the filtering load in the form of a mesh, membrane or gasket is usually installed. In the lower part of the body of such devices, there are one or more holes for the exit of the purified liquid. The filtration device is inserted into a container to receive the source liquid. The initial liquid passes through the holes located in the lid and below through the filtering load, then the purified liquid through the hole (or holes) in the lower part of the body enters the receiving container (reservoir for the purified liquid).

[05] Использование в описанных фильтрационных устройствах средства фиксации, выполненного в виде сетки, мембраны или прокладки, приводит достаточно часто к замедлению или прерыванию процесса фильтрации из-за воздушного пузыря, который появляется под средством фиксации, перекрывая его эффективное сечение из-за возникновения на поверхности средства фиксации фильтрующей загрузки поверхностного натяжения. Образование воздушного пузыря объясняется тем, что при протекании жидкости через фильтрующую загрузку воздух, находящийся между гранулами или волокнами сорбента, а также внутри пористой структуры сорбента, вытесняется жидкостью вверх и скапливается под средством фиксации фильтрующей загрузки.[05] The use of a fixation means in the described filtration devices, made in the form of a grid, a membrane or a gasket, quite often leads to a slowdown or interruption of the filtration process due to an air bubble that appears under the fixation means, blocking its effective cross section due to the appearance of surface tension on the surface of the fixing means of the filter load. The formation of an air bubble is explained by the fact that when the liquid flows through the filter bed, the air located between the granules or fibers of the sorbent, as well as inside the porous structure of the sorbent, is displaced by the liquid upwards and accumulates under the means of fixing the filter bed.

[06] Большинство известных технических решений, разработанных с учетом описанной технической проблемы, направлены на усовершенствование конструкции средства фиксации, расположенного между корпусом, в котором располагается фильтрующая загрузка и крышки устройства. В частности, из патента РФ RU 2241522, 20.04.2004 известно устройство фильтрационное, состоящее из корпуса, заполненного фильтрующей загрузкой, и имеющее не менее одного выходного отверстия в основании, крышки с отверстиями для входа жидкости и оттока воздуха и средства фиксации фильтрующей загрузки в виде сетчатой вставки, расположенного между корпусом и крышкой. При этом у сетчатой вставки из текстильного полотна имеется по меньшей мере одна часть, выступающая во внутренний объем крышки таким образом, что по обе стороны наиболее удаленной от стаканообразного корпуса сетчатой вставки в течение преобладающей части от всей длительности процесса фильтрации находится воздух.[06] Most of the known technical solutions, developed in view of the described technical problem, are aimed at improving the design of the fixation means located between the housing in which the filter load is located and the covers of the device. In particular, from the patent of the Russian Federation RU 2241522, 20.04.2004, a filtration device is known, consisting of a housing filled with a filtering load, and having at least one outlet at the base, covers with holes for fluid inlet and air outflow, and a means of fixing the filtering load in the form of a mesh insert located between the body and the cover. At the same time, the mesh insert of the textile fabric has at least one part protruding into the internal volume of the lid in such a way that on both sides of the mesh insert furthest from the cup-shaped body during the predominant part of the entire duration of the filtration process, there is air.

[07] Недостатком данного фильтрационного устройства является ограниченный объем выступающей части сетчатой вставки, предназначенной для накопления воздуха, а также сложность изготовления средства фиксации, отвечающего всем предъявляемым требованиям (форма, расположение, размер, материал), позволяющим обеспечить высокую скорость фильтрации жидкости.[07] The disadvantage of this filtration device is the limited volume of the protruding part of the mesh insert, designed to accumulate air, as well as the complexity of manufacturing a fixation means that meets all the requirements (shape, location, size, material), which allows for a high fluid filtration rate.

[08] Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является устройство фильтрационное, описанное в патенте РФ RU 2262976, 27.10.2005. Данное устройство содержит полый корпус, в нижней части которого выполнены отверстия для выхода очищенной жидкости, крышку с отверстиями для входа очищаемой жидкости и оттока воздуха, размещенную сверху корпуса, средство фиксации фильтрующей загрузки, размещенное между корпусом и крышкой, и фильтрующую загрузку, размещенную в полости корпуса.[08] The closest analogue of the claimed invention is a filtration device described in RF patent RU 2262976, 27.10.2005. This device contains a hollow body, in the lower part of which holes are made for the outlet of the purified liquid, a cover with holes for the inlet of the liquid to be cleaned and air outflow, placed on top of the body, a means of fixing the filtering load, located between the body and the cover, and the filtering load, placed in the cavity of the body.

[09] Недостатком данного устройства является то, что выход скопившегося воздуха, препятствующего прохождению жидкости в корпус устройства, обеспечивается за счет средства фиксации клапанного типа. В следствие того, что процесс пропускания жидкости внутрь фильтрующей загрузки происходит одновременно с выходом воздуха из зоны фильтрации через клапан, скорость фильтрации жидкости при этом низкая.[09] The disadvantage of this device is that the outlet of the accumulated air, which prevents the passage of liquid into the body of the device, is provided by means of fixing the valve type. Due to the fact that the process of passing the liquid inside the filtering load occurs simultaneously with the exit of air from the filtration zone through the valve, the filtration rate of the liquid is low.

[010] Таким образом, технической проблемой, на решение которой направлено заявленное изобретение, являются низкие эксплуатационные характеристики устройства.[010] Thus, the technical problem to be solved by the claimed invention is the low performance of the device.

[011] Раскрытие сущности изобретения[011] Disclosure of the Invention

[012] Технический результат изобретения заключается в увеличении скорости фильтрации жидкости и повышении пропускной способности картриджа для очистки жидкости за счет полного удаления воздуха из картриджа, повышении эффективности очистки жидкости от загрязняющих веществ, в частности, солей жесткости, за счет плотного заполнения максимального объема корпуса картриджа фильтрующей загрузкой в набухшем виде, а также в упрощении конструкции картриджа.[012] The technical result of the invention consists in increasing the liquid filtration rate and increasing the throughput of the liquid purification cartridge due to the complete removal of air from the cartridge, increasing the efficiency of liquid purification from contaminants, in particular, hardness salts, due to dense filling of the maximum volume of the cartridge body with the swollen filter load, as well as simplifying the design of the cartridge.

[013] Указанный технический результат достигается за счет того, что картридж для очистки жидкости с фильтрующей загрузкой пониженной влажности содержит полый корпус, в нижней части которого выполнено отверстие для выхода очищенной жидкости, крышку с отверстиями для входа очищаемой жидкости и оттока воздуха, размещенную сверху корпуса, верхнее средство фиксации фильтрующей загрузки, размещенное между корпусом и крышкой, нижнее средство фиксации фильтрующей загрузки, размещенное в нижней части корпуса, и фильтрующую загрузку в виде твердых сорбентов, размещенную в полости корпуса между верхним и нижним средствами фиксации, при этом фильтрующая загрузка содержит макропористую слабокислотную катионообменную смолу с гидрофильными ионогенными группами с влажностью от 5 до 30% и размещена в полости корпуса в объеме, обеспечивающим его заполнение до уровня соприкосновения с верхним средством фиксации при поступлении очищаемой жидкости в полость корпуса.[013] The specified technical result is achieved due to the fact that the cartridge for cleaning a liquid with a filtering load of low humidity contains a hollow body, in the lower part of which there is an opening for the outlet of the purified liquid, a cover with holes for the inlet of the cleaned liquid and air outflow, placed on top of the body, an upper means of fixing the filtering load, located between the body and the cover, a lower means of fixing the filtering load, located in the lower part of the body, and a filtering load in the form of solid sorbents, placed in the cavity of the body between upper and lower fixation means, while the filtering load contains a macroporous weakly acidic cation exchange resin with hydrophilic ionogenic groups with a moisture content of 5 to 30% and is placed in the housing cavity in a volume that ensures its filling to the level of contact with the upper fixation means when the liquid being cleaned enters the housing cavity.

[014] В частных случаях реализации изобретения:[014] In particular cases of implementation of the invention:

[015] - в качестве твердых сорбентов использованы гранулированные и/или волокнистые сорбенты;[015] - granular and/or fibrous sorbents are used as solid sorbents;

[016] - фильтрующая загрузка дополнительно содержит гранулированный активированный уголь и/или активированные углеродные волокна;[016] - the filter media additionally contains granular activated carbon and/or activated carbon fibers;

[017] - в качестве гранулированного активированного угля использованы, по меньшей мере, один из следующих компонентов: кокосовый активированный уголь, каменноугольный активированный уголь, древесный активированный уголь, косточковый активированный уголь, активированный уголь, импрегнированный серебром до 0,4 мас. %;[017] - at least one of the following components was used as granular activated carbon: coconut activated carbon, coal activated carbon, wood activated carbon, stone activated carbon, activated carbon impregnated with silver up to 0.4 wt. %;

[018] - фильтрующая загрузка включает следующие компоненты в соотношении, об.%: активированный уголь от 25,0 до 70,0; активированный уголь, импрегнированный серебром от 0,5 до 5,0; макропористая слабокислотная катионообменная смола от 25,0 до 70,0;[018] - filter loading includes the following components in the ratio, vol.%: activated carbon from 25.0 to 70.0; activated carbon impregnated with silver from 0.5 to 5.0; macroporous weakly acid cation exchange resin from 25.0 to 70.0;

[019] - в качестве гидрофильных ионогенных групп катионообменной смолы использованы карбоновые кислоты или натриевые/калиевые соли карбоновых кислот;[019] - carboxylic acids or sodium/potassium salts of carboxylic acids are used as hydrophilic ionic groups of the cation exchange resin;

[020] - верхнее и нижнее средства фиксации фильтрующей загрузки выполнены в виде сетчатой или пористой вставки, диаметр ячейки или пор которых не превышает размера частиц фильтрующей загрузки;[020] - the upper and lower means of fixing the filter load are made in the form of a mesh or porous insert, the diameter of the cell or pores of which does not exceed the particle size of the filter load;

[021] - полная обменная емкость макропористой слабокислотной катионообменной смолы составляет не менее 4,2 г⋅экв/л.[021] - the total exchange capacity of the macroporous weakly acidic cation exchange resin is not less than 4.2 g⋅eq/l.

[022] Использование макропористой слабокислотной катионообменной смолы с гидрофильными ионогенными группами с влажностью от 5 до 30% обусловлено тем, что такие характеристики ионообменной смолы обеспечивают высокую набухаемость сорбента, коэффициент набухаемости которого при этом составляет от 2,0 до 1,4, соответственно, в то время как обычно используемые для очистки жидкости ионообменные смолы, как отмечено выше, имеют влажность не менее 48% и, следовательно, более низкий коэффициент набухаемости. Указанные значения коэффициента набухаемости ионообменной смолы в заявленном изобретении позволяют использовать малое количество фильтрующей загрузки в картридже, при этом после контакта фильтрующей загрузки с жидкостью обеспечивается заполнение не менее чем 100% объема корпуса картриджа со скоростью, обеспечивающей быстрое удаление (выталкивание) воздуха, образующегося между гранулами сорбента. При этом фильтрующая загрузка в набухшем виде соприкасается с верхним средством фиксации в виде сетчатой вставки, расположенной между корпусом и крышкой картриджа, за счет чего устраняется поверхностное натяжение, возникающее на верхнем средстве фиксации и осуществляется беспрепятственные протекание жидкости через верхнее средство фиксации и выход воздуха из корпуса картриджа, что обеспечивает высокую скорость фильтрации жидкости. Заполнение не менее чем 100% объема корпуса картриджа фильтрующей загрузкой в набухшем виде обеспечивает эффективное использование всего объема картриджа для очистки большего количества жидкости, и соответственно, высокую пропускную способность картриджа, его рабочий ресурс и более эффективную очистку жидкости от загрязняющих веществ. Плотное заполнение корпуса картриджа фильтрующей загрузкой минимизирует вероятность возникновения канального эффекта в картридже, что также повышает эффективность очистки жидкости от загрязняющих веществ.[022] The use of a macroporous weakly acid cation exchange resin with hydrophilic ionic groups with a moisture content of 5 to 30% is due to the fact that such characteristics of the ion exchange resin provide high swelling of the sorbent, the swelling coefficient of which is from 2.0 to 1.4, respectively, while ion exchange resins commonly used for liquid purification, as noted above, have a moisture content of at least 48% and, therefore, more low swelling coefficient. The specified values of the swelling coefficient of the ion-exchange resin in the claimed invention allow the use of a small amount of filter media in the cartridge, while after contact of the filter media with the liquid, at least 100% of the volume of the cartridge body is filled at a rate that ensures rapid removal (pushing out) of the air formed between the sorbent granules. At the same time, the swollen filter load contacts the upper fixation means in the form of a mesh insert located between the body and the cartridge cover, due to which the surface tension that occurs on the upper fixation means is eliminated and the fluid flows through the upper fixation means and air exits from the cartridge body without hindrance, which ensures a high liquid filtration rate. Filling at least 100% of the volume of the cartridge body with a swollen filter load ensures efficient use of the entire volume of the cartridge to purify a larger amount of liquid, and, accordingly, a high throughput of the cartridge, its working life and more efficient purification of the liquid from contaminants. Dense filling of the cartridge body with filter media minimizes the likelihood of a channel effect in the cartridge, which also increases the efficiency of cleaning the liquid from contaminants.

[023] Допущение, что в известных аналогах изобретения с влажностью ионообменной смолы не менее 48%, использующейся в фильтрующей загрузке, за счет заполнения корпуса картриджа большим количеством сухой фильтрующей загрузки обеспечивается соприкосновение фильтрующей загрузки с верхним средством фиксации, не может свидетельствовать о достижении такого же технического результата. Это связано с тем, что пониженная влажность ионообменной смолы от 5 до 30% заявленного технического решения обеспечивает высокую скорость набухания фильтрующей загрузки и, соответственно, лучшее удаление воздуха из картриджа, что приводит к высокой скорости фильтрации жидкости.[023] The assumption that in the known analogues of the invention with an ion-exchange resin humidity of at least 48% used in the filter bed, by filling the cartridge body with a large amount of dry filter bed, the filter bed contacts the upper fixation means, cannot indicate the achievement of the same technical result. This is due to the fact that the low humidity of the ion exchange resin from 5 to 30% of the claimed technical solution provides a high swelling rate of the filter media and, accordingly, better removal of air from the cartridge, which leads to a high fluid filtration rate.

[024] Таким образом, степень (коэффициент) набухаемости ионообменной смолы зависит от:[024] Thus, the degree (coefficient) of swelling of the ion exchange resin depends on:

[025] - влажности (массовой доли влажности), которая составляет от 5 до 30%, что значительно меньше, чем в обычно используемых в фильтрующей загрузке ионообменных смолах;[025] - humidity (mass fraction of moisture), which ranges from 5 to 30%, which is significantly less than in ion-exchange resins commonly used in filter media;

[026] - структуры матрицы (каркаса) ионообменной смолы. Макропористая полимерная матрица катионообменной смолы, на основе которой выполнена фильтрующая загрузка по настоящему изобретению, обладает более высокой набухаемостью за счет своей губчатой структуры в отличие от гелевых матриц ионообменных смол;[026] - structure of the matrix (framework) of the ion exchange resin. The macroporous polymer matrix of the cation exchange resin, on the basis of which the filter media of the present invention is made, has a higher swelling capacity due to its spongy structure, in contrast to the gel matrices of ion exchange resins;

[027] - наличия гидрофильных групп. Введение гидрофильных ионогенных групп в матрицу ионообменной смолы обеспечивает ее способность к набуханию и превращает смолу в полиэлектролит.[027] - the presence of hydrophilic groups. The introduction of hydrophilic ionogenic groups into the matrix of the ion-exchange resin ensures its swelling ability and turns the resin into a polyelectrolyte.

[028] Краткое описание чертежей[028] Brief Description of the Drawings

[029] Изобретение поясняется фигурой, где приведена конструкция картриджа для очистки жидкости с фильтрующей загрузкой пониженной влажности в разрезе. [030] Элементы обозначены на фигуре следующими позициями:[029] The invention is illustrated by the figure, which shows the design of the cartridge for cleaning fluid with a filter load of low humidity in the context. [030] The elements are indicated in the figure by the following positions:

1 - корпус;1 - body;

2 - крышка;2 - cover;

3 - отверстия в крышке (2) для входа очищаемой жидкости и оттока воздуха из корпуса (1);3 - openings in the cover (2) for the inlet of the liquid being cleaned and the outflow of air from the body (1);

4 - верхнее средство фиксации между корпусом (1) и крышкой (2);4 - upper means of fixation between the body (1) and the cover (2);

5 - нижнее средство фиксации в нижней части корпуса (1);5 - lower means of fixation in the lower part of the housing (1);

6 - отверстие для выхода очищенной жидкости из корпуса (1);6 - hole for the exit of the purified liquid from the housing (1);

7 - фильтрующая загрузка;7 - filtering load;

8 - выступ, соединяющий корпус (1), крышку (2), верхнее средство фиксации (4).8 - protrusion connecting the body (1), cover (2), upper fixation means (4).

[031] Осуществление изобретения[031] the Implementation of the invention

[032] Картридж для очистки жидкости (фиг. 1) состоит из корпуса (1), заполненного фильтрующей загрузкой (материалом) (7) и крышки (2). В крышке (2), расположенной сверху корпуса (1), спроектированы отверстия (3) для входа очищаемой жидкости внутрь корпуса (1) и оттока воздуха из корпуса (1). В нижней части (основании) корпуса (1) спроектировано отверстие (6) для выхода очищенной жидкости из корпуса (1). Внутри корпуса (1) установлены верхнее и нижнее средства фиксации (4,5) фильтрующей загрузки (7), выполненные в виде сетчатой или пористой вставки или в виде любой другой проницаемой для жидкости структуры, позволяющей удерживать фильтрующую загрузку. Верхнее средство фиксации (4) расположено между корпусом (1) и крышкой (2), нижнее средство фиксации (5) - между фильтрующей загрузкой (7) и основанием корпуса (1) перед отверстием (6) для выхода очищенной жидкости. Верхнее средство фиксации (4) фильтрующей загрузки (7) выполнено гибким для удерживания фильтрующей загрузки (7) в набухшем виде при заполнении объема корпуса (1) от 100 до 130%. Корпус (1) может иметь стаканообразную форму. В верхней части корпуса (1) предусмотрен кольцеобразный выступ (8), служащий для соединения крышки (2) с внутренней поверхностью корпуса (1) и верхним средством фиксации (4), например, методом ультразвуковой сварки. Нижнее средство фиксации (5), расположенное между фильтрующей загрузкой (7) и основанием корпуса (1), может быть соединено со стенками корпуса (1) также методом ультразвуковой сварки.[032] The cartridge for cleaning the liquid (Fig. 1) consists of a housing (1) filled with a filter load (material) (7) and a cover (2). In the cover (2) located on top of the body (1), holes (3) are designed for the entry of the liquid being cleaned inside the body (1) and the outflow of air from the body (1). In the lower part (base) of the housing (1), a hole (6) is designed for the outlet of the purified liquid from the housing (1). Inside the housing (1) there are upper and lower fixation means (4,5) of the filtering load (7), made in the form of a mesh or porous insert or in the form of any other liquid-permeable structure that allows holding the filtering load. The upper fixation means (4) is located between the housing (1) and the cover (2), the lower fixing means (5) - between the filtering load (7) and the base of the housing (1) in front of the opening (6) for the outlet of the purified liquid. The upper means of fixation (4) of the filtering load (7) is made flexible to hold the filtering load (7) in swollen form when the volume of the housing (1) is filled from 100 to 130%. The body (1) may be cup-shaped. An annular protrusion (8) is provided in the upper part of the body (1), which serves to connect the cover (2) with the inner surface of the body (1) and the upper fixation means (4), for example, by ultrasonic welding. The lower fixation means (5) located between the filter media (7) and the base of the housing (1) can also be connected to the walls of the housing (1) by ultrasonic welding.

[033] Далее приведены примеры фильтрующей загрузки (7) картриджа для очистки жидкости.[033] The following are examples of the filter bed (7) of the liquid purification cartridge.

[034] Пример 1 - Фильтрующая загрузка, содержащая в об. %: гранулированный кокосовый активированный уголь (например, марки КА- 67,5 УСОРБ 12×40),[034] Example 1 - Filtering load containing about. %: granulated coconut activated carbon (for example, brand KA-67.5 USORB 12×40),

макропористая слабокислотная катионообменная смола в Na⁺/H⁺форме с 27,5 влажностью 5% (например, марки ТОКЕМ 250),macroporous weakly acidic cation exchange resin in Na ⁺ /H ⁺ form with 27.5 moisture content 5% (for example, brand TOKEM 250),

гранулированный кокосовый активированный уголь, импрегнированный 5,0 серебром 0,1 мас. % (например, марки CarboTech DGK 12×40 01 AG).granulated coconut activated carbon impregnated with 5.0 silver 0.1 wt. % (for example, brand CarboTech DGK 12×40 01 AG).

[035] Пример 2 - Фильтрующая загрузка, содержащая в об. %:[035] Example 2 - Filter loading containing about. %:

гранулированный древесный активированный уголь (например, марки БА- 48,75 УСОРБ 12×40),granulated charcoal activated carbon (for example, brand BA-48.75 USORB 12×40),

макропористая слабокислотная катионообменная смола в Na⁺+K⁺/H⁺48,75 форме с влажностью 15% (например, марки ТОКЕМ 250),macroporous weakly acidic cation exchange resin in Na ⁺ +K ⁺ /H ⁺ 48.75 form with a moisture content of 15% (for example, brand TOKEM 250),

гранулированный кокосовый активированный уголь, импрегнированный 2,5 серебром 0,3 мас. %. (например, марки CarboTech DGK 12×40 03AG)granulated coconut activated carbon impregnated with 2.5 silver 0.3 wt. %. (e.g. CarboTech DGK 12×40 03AG grades)

[036] Пример 3 - Фильтрующая загрузка, содержащая в об.%: гранулированный каменноугольный активированный уголь (например, 29,5 марки ДАУСОРБ 12×40),[036] Example 3 - Filter media containing in vol%: granular coal activated carbon (for example, 29.5 brand DAUSORB 12×40),

макропористая слабокислотная катионообменная смола в K⁺/Н⁺форме с 70,0 влажностью 30% (например, марки ТОКЕМ 250),macroporous weakly acid cation exchange resin in K ⁺ /H ⁺ form with 70.0 moisture content 30% (for example, TOKEM 250 brand),

гранулированный кокосовый активированный уголь, импрегнированный 0,5 серебром 0,4 мас. % (например, марки CarboTech DGK 12×40 04AG).granulated coconut activated carbon impregnated with 0.5 silver 0.4 wt. % (e.g. CarboTech DGK 12×40 04AG).

[037] В фильтрующей загрузке можно использовать ионообменные смолы и компоненты других производителей. При этом наличие в фильтрующей загрузке активированного угля не является строго обязательным для достижения технического результата, заключающегося в увеличении скорости фильтрации жидкости и повышении пропускной способности картриджа.[037] In the filter media, ion exchange resins and components from other manufacturers can be used. At the same time, the presence of activated carbon in the filtering load is not strictly necessary to achieve the technical result, which consists in increasing the liquid filtration rate and increasing the throughput of the cartridge.

[038] В таблице 1 приведены результаты испытаний фильтрующей загрузки по примеру 1 настоящего изобретения и фильтрующих загрузок с другими параметрами влажности для сравнения при следующем соотношении компонентов: катионообменная смола 27,5 об. %, гранулированный кокосовый активированный уголь 67,5 об. %, гранулированный кокосовый активированный уголь, импрегнированный серебром 5,0 об. %.[038] Table 1 shows the test results of the filter media according to example 1 of the present invention and filter media with other moisture parameters for comparison in the following ratio of components: cation exchange resin 27.5 vol. %, granulated coconut activated carbon 67.5 vol. %, granular coconut activated carbon impregnated with silver 5.0 vol. %.

[039] В таблице 2 приведены результаты испытаний фильтрующей загрузки по примеру 2 настоящего изобретения и фильтрующих загрузок с другими параметрами влажности для сравнения при следующем соотношении компонентов: катионообменная смола 48,75 об. %, гранулированный древесный активированный уголь 48,75 об. %, гранулированный кокосовый активированный уголь, импрегнированный серебром 2,5 об. %.[039] Table 2 shows the test results of the filter media according to example 2 of the present invention and filter media with other moisture parameters for comparison at the following ratio of components: cation exchange resin 48.75 vol. %, granular charcoal 48.75 vol. %, granular coconut activated carbon impregnated with silver 2.5 vol. %.

[040] В таблице 3 приведены результаты испытаний фильтрующей загрузки по примеру 3 настоящего изобретения и фильтрующих загрузок с другими параметрами влажности для сравнения при следующем соотношении компонентов: катионообменная смола 70,0 об. %, гранулированный каменноугольный активированный уголь 29,5 об. %, гранулированный кокосовый активированный уголь, импрегнированный серебром 0,5 об. %.[040] Table 3 shows the test results of the filter media according to example 3 of the present invention and filter media with other moisture parameters for comparison in the following ratio of components: cation exchange resin 70.0 vol. %, granulated coal activated carbon 29.5 vol. %, granulated coconut activated carbon impregnated with silver 0.5 vol. %.

[041] Данные по таблицам 1-3 приведены для стандартного картриджа, имеющего высоту 133 мм и диаметр 62,4 мм.[041] The data in tables 1-3 are for a standard cartridge having a height of 133 mm and a diameter of 62.4 mm.

[045] Как следует из приведенных данных наилучшие результаты значения скорости фильтрации жидкости при прочих равных условиях достигаются при параметрах влажности ионообменной смолы от 5 до 30% и коэффициента набухания (который, по большей части, зависит от влажности) фильтрующей загрузки от 2,0 до 1,4 соответственно.[045] As follows from the above data, the best results of the liquid filtration rate, ceteris paribus, are achieved with the parameters of the moisture content of the ion exchange resin from 5 to 30% and the swelling coefficient (which, for the most part, depends on humidity) of the filter bed from 2.0 to 1.4, respectively.

[046] Заполнение объема корпуса картриджа не менее чем на 100% обеспечивает более высокую пропускную способность картриджа, повышенную эффективность очистки жидкости от загрязняющих веществ по сравнению с аналогами, в которых реализуется меньшее заполнение или используются ионообменные смолы с большей влажностью[046] Filling the volume of the cartridge body by at least 100% provides higher throughput of the cartridge, increased efficiency of cleaning the liquid from contaminants compared to analogues that implement less filling or use ion exchange resins with higher moisture

[047] Ниже приведен принцип работы устройства.[047] The following is the principle of operation of the device.

[048] Картридж для очистки жидкости с фильтрующей загрузкой пониженной влажности вставляют в отверстие емкости для очищаемой жидкости, предпочтительно кувшинного типа. Неочищенная жидкость через имеющиеся в крышке (2) отверстия (3) поступает внутрь корпуса (1) картриджа и проходит через верхнее средство фиксации (4) и затем через фильтрующую загрузку (7). При контакте с жидкостью ионообменная смола, на основе которой изготовлена фильтрующая загрузка (7), стремительно набухает, заполняя объем корпуса (1) картриджа не менее чем на 100% так, что фильтрующая загрузка (7) соприкасается с поверхностью верхнего средства фиксации (4). Жидкость выходит очищенной от различных загрязнений через нижнее средство фиксации (5) и далее через отверстия (6), расположенные в основании корпуса (1). При этом воздух, скопившийся между частицами фильтрующей загрузки, а также в порах фильтрующей загрузки (7), вытесняется жидкостью и проходит через верхнее средство фиксации (4) и затем через отверстия (3) в крышке (2) картриджа наружу, за счет чего процесс очистки жидкости протекает без прерывания фильтрации с высокой скоростью.[048] The low moisture filter media cartridge is inserted into the opening of a container for the liquid to be purified, preferably a jug type. The untreated liquid through the openings (3) in the cover (2) enters the cartridge body (1) and passes through the upper fixation means (4) and then through the filter bed (7). Upon contact with the liquid, the ion-exchange resin, on the basis of which the filter bed (7) is made, rapidly swells, filling the volume of the cartridge body (1) by at least 100% so that the filter bed (7) comes into contact with the surface of the upper fixation means (4). The liquid exits purified from various contaminants through the lower fixation means (5) and further through the holes (6) located in the base of the housing (1). In this case, the air accumulated between the particles of the filtering load, as well as in the pores of the filtering load (7), is displaced by the liquid and passes through the upper fixation means (4) and then through the holes (3) in the cover (2) of the cartridge to the outside, due to which the process of cleaning the liquid proceeds without interrupting the filtration at a high speed.

[049] Таким образом, рассматриваемое техническое решение обладает улучшенными эксплуатационными характеристиками, такими как повышенная пропускная способность картриджа для очистки жидкости, увеличенная скорость фильтрации жидкости, повышенная эффективность очистки жидкости от загрязняющих веществ, в частности, солей жесткости.[049] Thus, the technical solution under consideration has improved performance characteristics, such as increased throughput of the liquid purification cartridge, increased liquid filtration rate, increased efficiency of liquid purification from pollutants, in particular, hardness salts.

Claims

1. Cartridge for cleaning liquid, including

a hollow body (1), in the lower part of which there is a hole (6) for the outlet of the purified liquid,

a cover (2) with holes (3) for the inlet of the fluid to be cleaned and the outflow of air, located on top of the body (1),

upper means of fixation (4) of the filtering load (7) placed between the body (1) and the cover (2),

lower means of fixation (5) of the filter load (7) located in the lower part of the housing (1),

filter loading (7) in the form of solid sorbents placed in the body cavity (1) between the upper and lower fixation means (4, 5),

characterized in that the filter media (7) contains a macroporous weakly acidic cation-exchange resin with hydrophilic ionogenic groups with a moisture content of 5 to 30%, while the filter media (7) is placed in the cavity of the housing (1) in a volume that ensures its filling to the level of contact with the upper means of fixation (4) when the fluid to be cleaned enters the cavity of the housing (1).

2. A liquid purification cartridge according to claim 1, characterized in that granular and/or fibrous sorbents are used as solid sorbents.

3. Cartridge for cleaning liquid according to claim 1 or 2, characterized in that the filter media (7) additionally contains granular activated carbon and/or activated carbon fibers.

4. Cartridge for cleaning the liquid according to claim 3, characterized in that at least one of the following components is used as granular activated carbon: coconut activated carbon, coal activated carbon, wood activated carbon, stone activated carbon, activated carbon impregnated with silver up to 0.4 wt.%.

5. Cartridge for cleaning fluid according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that the filter load (7) includes the following components in the ratio, vol.%:

Activated carbon 25.0-70.0 activated carbon impregnated with silver 0.5-5.0 macroporous weak acid cation exchange resin 25.0-70.0

6. Cartridge for cleaning liquid according to claim 1, characterized in that carboxylic acids or sodium/potassium salts of carboxylic acids are used as hydrophilic ionogenic groups of the cation exchange resin.

7. Cartridge for cleaning the liquid according to claim 1, characterized in that the upper and lower fixation means (4, 5) of the filter load (7) are made in the form of a mesh or porous insert, the cell or pore diameter of which does not exceed the particle size of the filter load (7).

8. A cartridge for cleaning a liquid according to claim 1, characterized in that the total exchange capacity of the macroporous weakly acid cation exchange resin is at least 4.2 g-eq/l.