Наполнители для фильтра в виде блока из оксида алюминия
Номер патента: 22618
Опубликовано: 29.02.2016
Авторы: Абдул Кареем Шаджахан, Чаттерджи Джайдип, Пратап Шаилендра, Гупта Сантош Кумар, Рамачандран Раджеш Кумар
Формула / Реферат
1. Наполнитель для фильтра в виде блока из оксида алюминия, предназначенный для применения в самотечных фильтрах для воды и в фильтрах с подачей воды под давлением, содержащий:
(a) активированный оксид алюминия, имеющий размер частиц в диапазоне от 100 до 1000 мкм с удельной поверхностью по методу БЭТ в диапазоне от 200 до 1000 м2/г; и
(b) связующий материал, имеющий показатель текучести расплава (MFR) ниже 5;
в котором отношение содержания частиц активированного оксида алюминия к содержанию связующего вещества находится в диапазоне от 1:1 до 20:1 мас.% и в котором объем пор фильтрующего блока из оксида алюминия находится в диапазоне от 0,1 до 0,5 см3/г, а объемная плотность активированного оксида алюминия составляет менее 1.
2. Наполнитель для фильтра по п.1, в котором показатель MFR связующего материала составляет менее 2.
3. Наполнитель для фильтра по п.2, в котором показатель MFR связующего материала составляет менее 1.
4. Наполнитель для фильтра по любому из предшествующих пунктов, в котором отношение содержания частиц активированного оксида алюминия к содержанию связующего вещества находится в диапазоне от 2:1 до 6:1.
5. Наполнитель для фильтра по любому из предшествующих пунктов, в котором связующий материал выбран из сверхвысокомолекулярного полиэтилена или полипропилена.
6. Наполнитель для фильтра по п.5, в котором молекулярная масса связующего материала находится в диапазоне от 106 до 109.
7. Фильтр для воды, предназначенный для применений, использующих самотечные фильтры для воды и фильтры с подачей воды под давлением, содержащий:
(a) наполнитель для фильтра в виде блока из оксида алюминия, содержащий частицы активированного оксида алюминия и связующий материал по любому из предшествующих пунктов;
(b) опорную пластину с отверстием, к которой присоединен блок с оксидом алюминия.
8. Способ приготовления наполнителя для фильтра в виде блока из оксида алюминия, содержащий этапы:
(a) тщательного однородного смешивания в смесительном устройстве порошка активированного оксида алюминия, имеющего размер частиц в диапазоне от 100 до 1000 мкм и удельную поверхность по методу БЭТ в диапазоне от 200 до 1000 м2/г, со связующим материалом с показателем текучести расплава (MFR) ниже 5, при котором отношение содержания частиц активированного оксида алюминия к содержанию связующего вещества находится в диапазоне от 1:1 до 20:1 мас.%; в котором объем пор фильтрующего блока из оксида алюминия находится в диапазоне от 0,1 до 0,5 см3/г и в котором объемная плотность активированного оксида алюминия составляет менее 1;
(b) прессования смеси в пресс-форме желательной формы и размера с приложением давления не выше 20 кг/см2;
(c) нагревания пресс-формы до выбранной температуры;
(d) охлаждения пресс-формы и извлечения из пресс-формы блока активированного оксида алюминия.
9. Способ по п.8, где смесь прессуют в пресс-форме желательного размера и формы с приложением давления не выше 10 кг/см2.
10. Способ по п.8 или 9, где пресс-форму нагревают до температуры от 150 до 400°С.
11. Способ по п.10, где пресс-форму нагревают до температуры от 180 до 300°С.
Текст
НАПОЛНИТЕЛИ ДЛЯ ФИЛЬТРА В ВИДЕ БЛОКА ИЗ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ Настоящее изобретение относится к наполнителю для фильтров в виде блока из активированного оксида алюминия и к способу приготовления блока из оксида алюминия, предназначенному для применения в самотечных фильтрах для воды и в фильтрах с подачей воды под давлением для эффективного фильтрования загрязняющих примесей в виде твердых частиц, включая помимо удаления химических загрязнителей микроорганизмы, такие как цисты, бактерии и вирусы, в то же самое время обеспечивающему относительно высокие скорости потока. Данный наполнитель для фильтра в виде блока из оксида алюминия, предназначенный для применения в самотечных фильтрах для воды и фильтрах с подачей воды под давлением, содержит: (а) активированный оксид алюминия, имеющий размер частиц в диапазоне от 100 до 1000 мкм с удельной поверхностью по методу БЭТ в диапазоне от 200 до 1000 м 2/г, и (b) связующий материал с показателем текучести расплава (MFR) менее 5, в котором отношение содержания активированных частиц оксида алюминия к содержанию связующего вещества находится в диапазоне от 1:1 до 20:1 мас.%. Абдул Кареем Шаджахан, Чаттерджи Джайдип, Гупта Сантош Кумар,Пратап Шаилендра, Рамачандран Раджеш Кумар (IN) Воробьева Е.В. (RU) Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к наполнителю для фильтров в виде блока из активированного оксида алюминия и к способу приготовления блока из оксида алюминия, предназначенному для применения в самотечных фильтрах для воды и в фильтрах с подачей воды под давлением для эффективного фильтрования загрязняющих примесей в виде твердых частиц, включая помимо удаления химических загрязнителей микроорганизмы, такие как цисты, бактерии и вирусы, с обеспечением при этом относительно высоких скоростей потока. Всякое обсуждение в данном описании известного уровня техники ни в коей мере не должно рассматриваться как признание того, что такой уровень техники является широко известным или составляет часть общеизвестных сведений в данной области. Известный уровень техники Текучие среды, такие как жидкости или газы, как правило, содержат загрязняющие примеси, которые включают твердые частицы, химические соединения и микроорганизмы. В случае таких жидкостей,как вода, особенно питьевая вода, перед их употреблением для обеспечения надлежащих требований гигиены и безопасности в отношении поддержания хорошего здоровья желательно удаление из жидкостей вредных загрязняющих примесей. Известно несколько различных способов фильтрации воды, на основе которых были разработаны и в настоящее время предлагаются на рынке различные устройства и приборы. Эти способы и устройства изменяются в зависимости от того, предназначаются ли они для промышленного применения или для домашнего использования. Самотечные системы страдают от присущего им недостатка, связанного со слабым давлением, и предложение безнапорных фильтров, которые имели бы высокопроизводительные скорости потока и в то же самое время обладали бы желаемой фильтрующей способностью и приемлемой кинетикой адсорбции, всегда было сложной задачей. Известны углеродные наполнители для фильтрующих блоков, содержащих порошкообразный активированный уголь особого гранулометрического состава и связующий материал с определенными реологическими характеристиками расплава и с определенным распределением размеров частиц, которые обеспечивают желаемую фильтрацию микрочастиц, включая микроорганизмы, такие как цисты, бактерии и вирусы, и при этом обеспечивают достижение стабильно высоких желательных скоростей потока под действием силы тяжести.US 5505892 (Domme, 1996) описывает способ производства фильтрующего элемента, изготовленного в виде формованного проницаемого для газов и жидкостей абсорбирующего элемента, содержащий:(i) смешивание гранул абсорбирующей среды и среды гранулированного органического термопластичного связующего, (ii) помещение их в пресс-форму и прессование, (iii) нагревание до температуры от около 330 до 350 С до прохождения частичного спекания среды связующего и (iv) охлаждение. Данная публикация описывает применение углерода гранулированного типа, то есть с размерами гранул от 2 до 3 мм. В ЕР 0345381 (American Cyanamid, 1989) описывается конструкция фильтра, предназначенного для применения при очистке жидкостей и содержащего частицы активированного угля, заключенные внутри пористой полимерной матрицы, в котором размер частиц активированного угля, по существу, находится в пределах диапазона от менее чем около 5 мкм до около 150 мкм. Данная публикация описывает эти исключительно тонкодисперсные углеродные частицы, связанные с термопластичными связующими агентами с размерами, в среднем, по существу, превышающими размеры частиц активированного угля. Указывается, что частицы активированного угля предпочтительно должны быть однородно распределенными по всей структуре пористой пластмассовой матрицы. Вышеприведенный известный уровень техники описывает фильтрующие элементы, содержащие углеродные частицы либо в виде гранул очень высокой степени дробления, либо в виде очень тонкой углеродной пыли и не отвечающие высоким требованиям, предъявляемым к извлечению из воды микрочастиц, особенно микроорганизмов, при выполнении фильтрации в условиях низкого гидростатического напора с поддержанием желательной высокой интенсивности потока. Патент США 7332088 (2008) раскрывает способ удаления из воды биологических объектов, таких как Cryptosporidium, с использованием среды на основе алюминия, содержащей поверхностные группыAl-ОН. В нем также раскрывается, что предпочтительная среда на основе алюминия является оксидом алюминия, который гидратируется с поверхности для образования поверхностных групп Al-OH для прямой адсорбции подходящих биологических объектов, и в зависимости от предполагаемого применения размер ее частиц составляет между 500 мкм (0,5 мм) и 13 мм. Это касается только колонок с частицами оксида алюминия и не относится к частицам, объединенным в виде блоков. В заявке WO 2010/086079 (Unilever) раскрывается фильтр, содержащий углеродный блок, обернутый спирально навитым слоем гофрированного и негофрированного материала, при этом данные тканевые слои имеют существенное значение в достижении необходимого уровня микробиологической чистоты с точки зрения удаления цист, а на применение какого-либо альтернативного гранулированного материала не указывается. Авторы настоящего изобретения нашли, что посредством подбора особого сорта активированного оксида алюминия, являющегося существенным для применения в фильтрах для воды в целях обеспечения превосходного удаления твердых частиц, включая такие микроорганизмы, как цисты,оказывается возможным исключение необходимости в использовании тканевых слоев. ЕР 2177252 (Unilever) раскрывает способ изготовления включающих металл углеродных блокфильтров, но не раскрывает выбор для применения в фильтрах для воды особого сорта активированного оксида алюминия, который обеспечивает превосходное удаление твердых частиц, включая микроорганизмы, такие как цисты, бактерии и вирусы, обеспечивая при этом желательную интенсивность потока.US 2003140785 (Koslow Evan E.) раскрывает обладающий улучшенной способностью к задержанию микробиологических объектов наполнитель для фильтров, имеющий микропористую структуру со средним путем течения менее около 2 мкм, получаемый из множества активных частиц, при этом по меньшей мере часть поверхности микропористой структуры покрывается усиливающим способность к задержанию микробиологических объектов агентом, содержащим катионный материал в комбинации с биологически активным металлом, для обеспечения показателя задержания вирусов, превышающего около 4 логарифмических единиц, и показателя задержания бактерий, превышающего около 6 логарифмических единиц. Согласно представленному в US 2003140785 раскрытию, существенно важное значение имеет обеспечение на гранулированных частицах покрытия с усиливающим задержание микробиологических объектов агентом, содержащим катионный материал в комбинации с биологически активным металлом. Нанесение покрытия на углеродные частицы возможно благодаря различиям в заряде, однако нанесение покрытия на частицы оксида алюминия, обладающие положительным поверхностным зарядом (рН 9),затруднено вследствие одинакового характера заряда (положительного) у активной частицы и полимера. Авторы настоящего изобретения исключили дополнительный этап нанесения на частицы покрытия из усиливающего задержание микробиологических объектов агента, содержащего катионный материал в комбинации с биологически активным металлом, и подошли к решению данной проблемы посредством подбора особого сорта активированного оксида алюминия, включающего определение диапазона размеров его частиц и удельной поверхности по методу БЭТ, и нашли, что требуемые критерии эффективности при невыполнении такого подбора не удовлетворяются. Авторы настоящего изобретения нашли, что компактный блок, изготовленный из особого сорта активированного оксида алюминия, при использовании в фильтрах для воды обеспечивает превосходное удаление твердых частиц, включая такие микроорганизмы, как цисты, бактерии и вирусы, и обеспечивает при этом желательную скорость потока. Известно, что положительно заряженные среды предоставляют значительные преимущества при фильтрации коллоидов, так как большинство коллоидов естественного происхождения в воде с нейтральным значением рН демонстрируют отрицательный поверхностный заряд. Авторы настоящего изобретения нашли, что одной указанной выше меры при ее приложении к фильтрующим средам для обеспечения надлежащей селективности не достаточно. В настоящее время найдено, что подбор для применения в качестве среды для фильтрации в воде особого активированного оксида алюминия и сцепление несвязанных гранул активированного оксида алюминия в блок с помощью подходящих связующих веществ обеспечивают желательное удаление твердых частиц, включая такие микроорганизмы, как цисты, бактерии и вирусы, с обеспечением при этом желательной скорости потока. Другое преимущество применения оксида алюминия перед применением углерода состоит в том, что блок из оксида алюминия нейтрализует щелочность, развивающуюся при использовании некоторых биоцидов, например гипохлоритов. Применение оксида алюминия уменьшает зависимость от активированного угля, который является наиболее широко используемой в водоочистительных устройствах фильтрующей средой, давая, таким образом, выигрыш в стоимости. Заявлялось, что оксид алюминия может также удалять из поступающей воды тяжелые металлы, такие как мышьяк, что не обеспечивается с достаточной эффективностью при использовании углерода. Таким образом, основная цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предоставить фильтрующие среды, предназначенные для применения в самотечных фильтрах для воды и в фильтрах с подачей воды под давлением, которые обеспечивали бы желательную степень удаления твердых частиц,включая такие микроорганизмы, как цисты, бактерии и вирусы, и обеспечивали бы при этом желательную скорость потока. Другая цель настоящего изобретения заключается в предоставлении наполнителей для фильтров,адаптированных для применения в самотечных фильтрах для воды и фильтрах с подачей воды под давлением, которые обеспечивали бы высокую интенсивность потока в самотечных фильтрах с желательной степенью удаления химических соединений, включая пестициды, и удалением неприятных запахов. Еще одна цель касается самотечной фильтрующей системы, которая была бы несложной в производстве и экономически эффективной, с тем, чтобы отвечать возрастающим в настоящее время потребностям в применении таких фильтров в быту и сельском хозяйстве и таким образом обеспечить широкое снабжение безопасной питьевой водой. Краткое раскрытие сущности изобретения Согласно настоящему изобретению обеспечиваются представляемые в виде блока из оксида алюминия наполнители для фильтров, предназначенные для применения в самотечных фильтрах для воды и фильтрах с подачей воды под давлением, содержащие:(a) активированный оксид алюминия, имеющий размер частиц в диапазоне от 100 до 1000 мкм и удельную поверхность по методу БЭТ в диапазоне от 200 до 1000 м 2/г; и(b) связующий материал, имеющий показатель текучести расплава (MFR) менее 5; где отношение содержания частиц активированного оксида алюминия к содержанию связующего вещества находится в диапазоне от 1:1 до 20:1 мас.%. Особенно предпочтительно, чтобы объем пор фильтрующего блока из оксида алюминия находился в диапазоне от 0,1 до 0,5 см 3/г. Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечивается фильтр для воды, предназначенный для применений, использующих самотечные фильтры для воды и фильтры с подачей воды под давлением, содержащий:(а) наполнитель для фильтра в виде блока из оксида алюминия, содержащий частицы активированного оксида алюминия, имеющего размер частиц в диапазоне от 100 до 1000 мкм и удельную поверхность по методу БЭТ в диапазоне от 200 до 1000 м 2/г, и связующий материал с показателем текучести расплава (MFR) ниже 5, в котором отношение содержания активированных частиц оксида алюминия к содержанию связующего вещества находится в диапазоне от 1:1 до 20:1 мас.%;(b) опорную пластину с отверстием, к которой присоединен блок с оксидом алюминия. Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения обеспечивается способ приготовления наполнителя для фильтра в виде блока из оксида алюминия, содержащий этапы:(а) тщательного однородного смешивания в смесительном устройстве порошка активированного оксида алюминия, имеющего размер частиц в диапазоне от 100 до 1000 мкм и удельную поверхность по методу БЭТ в диапазоне от 200 до 1000 м 2/г, со связующим материалом с показателем текучести расплава (MFR) ниже 5, при котором отношение содержания активированных частиц оксида алюминия к содержанию связующего вещества находится в диапазоне от 1:1 до 20:1 мас.%;(b) прессования смеси в пресс-форме желательной формы и размера с приложением давления не выше 20 кг/см 2;(d) охлаждения пресс-формы и извлечения из пресс-формы блока активированного оксида алюминия. Термин содержащий означает не ограничиваемый какими-либо последовательно указываемыми элементами, но скорее охватывающий не определяемые специальным образом элементы большей или меньшей функциональной важности. Другими словами, не требуется того, чтобы перечисляемые этапы,элементы или варианты были бы исчерпывающими. Повсюду, где используются слова включающий или имеющий, эти термины должны рассматриваться в качестве эквивалентных определенному выше термину содержащий. В целях исключения двусмысленного толкования любой признак любого одного аспекта настоящего изобретения может применяться к любому другому аспекту данного изобретения. Подробное раскрытие сущности изобретения Согласно настоящему изобретению обеспечиваются представляемые в виде блока из оксида алюминия наполнители для фильтров, предназначенные для применения в самотечных фильтрах для воды и фильтрах с подачей воды под давлением, содержащие:(a) активированный оксид алюминия, имеющий размер частиц в диапазоне от 100 до 1000 мкм и удельную поверхность по методу БЭТ в диапазоне от 200 до 1000 м 2/г; и(b) связующий материал, имеющий показатель текучести расплава (MFR) ниже 5; где отношение содержания частиц активированного оксида алюминия к содержанию связующего вещества находится в диапазоне от 1:1 до 20:1 мас.%. Данное изобретение также относится к способу приготовления блока из оксида алюминия. Отношение содержания частиц активированного оксида алюминия к содержанию связующего вещества находится в диапазоне от 1:1 до 20:1 мас.%, предпочтительно в диапазоне от 1:1 до 10:1, более предпочтительно в диапазоне от 2:1 до 6:1. Удельная поверхность по методу БЭТ частиц активированного оксида алюминия находится в диапазоне от 200 до 1000 м 2/г, более предпочтительно от 200 до 500 м 2/г. Подразумевается удельная поверхность по методу БЭТ, определяемая по изотерме адсорбции азота. Объем пор используемого в блоке фильтра активированного оксида алюминия предпочтительно находится в диапазоне от 0,1 до 0,5 см 3/г и более предпочтительно от 0,2 до 0,4 см 3/г. Объем пор измеряется по изотерме адсорбции азота. Объемная плотность активированного оксида алюминия предпочтительно составляет менее 1. Связующий материал выбирается такой, чтобы имел показатель текучести расплава (MFR) ниже 5,предпочтительно ниже 2, более предпочтительно ниже 1. Такой связующий материал предпочтительно имеет средний размер частиц от 10 до 100 мкм. Показатель текучести расплава (MFR) измерялся с помощью испытания ASTM (Американское общество по испытанию материалов) D 1238 (ISO (Международная организация по стандартизации) 1133). При этом испытании измеряется поток расплавленного полимера, проходящий через пластометр выдавливающего типа под определенными условиями температуры и нагрузки. Пластометр выдавливающего типа состоит из вертикального цилиндра с небольшой экструзионной головкой диаметром 2 мм в нижней части и съемным поршнем в верхней части. Навеска материала помещается в цилиндр и предварительно нагревается в течение нескольких минут. Поршень размещается поверх расплавленного полимера и его масса продавливает полимер через головку на тарелку для сбора. Временной интервал проведения испытания составляет от 15 с до 6 мин с тем, чтобы обеспечить соответствие с различными показателями вязкости пластических масс. Используемые температуры составляли 190, 220, 250 и 300 С. Прикладывались нагрузки в 1,2; 5; 10 и 21,6 кг. Количество полимера, собранного спустя определенный интервал времени, взвешивалось и подвергалось нормализации по количеству граммов, которое экструдировалось бы в течение 10 мин: показатель текучести расплава выражался в граммах на единицу времени. Здесь MFR представляется в граммах на 10 мин.MFR связующего материала предпочтительно является MFR в условиях температуры и нагрузки,общих для данного конкретного материала. Примеры общих для полимерных материалов условий представлены в нижеследующей таблице. Особенно предпочтительно, чтобы MFR связующего материала являлся бы показателем MFR при 190 С и нагрузке в 21,6 кг. Связующий материал предпочтительно представлен описанными выше термопластичными полимерами, имеющими низкие величины MFR. Подходящие примеры включают сверхвысокомолекулярный полимер, предпочтительно полиэтилен или полипропилен, которые обладают подобными низкими величинами MFR. Их молекулярная масса предпочтительно находится в диапазоне от 106 до 109. Связующие компоненты этого класса предлагаются в продаже под торговыми марками HOSTALEN от TyconaGMBH, GUR, Sunfine (от Asahi, Япония), Hizex (от Mitsubishi) и от Brasken Corp (Бразилия). Другие подходящие связующие компоненты включают LDPE (полиэтилен низкой плотности), предлагаемый какLupolen (от Basel Polyolefins), и LLDPE (линейный полиэтилен низкой плотности) от Qunos (Австралия). Возможно включение и других фильтрующих материалов, таких как активированный уголь, диоксид кремния, цеолит и т.п., в количествах вплоть около 50% от массы активированного оксида алюминия. Однако предпочтительно, чтобы фильтрующий блок был изготовлен только из активированного оксида алюминия без применения других фильтрующих материалов. Фильтрующий блок с оксидом алюминия данного изобретения является подходящим для фильтрации с подачей самотеком и может предпочтительно использоваться наряду с другими известными фильтрующими элементами, такими как осаждающие фильтры, для удаления тонкой пыли и других микрочастиц, в целом, превышающих 3 мкм. Например, осаждающий фильтр подходящим образом является моющимся или сменным нетканым натуральным или синтетическим волокнистым материалом и предпочтительно микропористой тканью с гидрофильными свойствами. Фильтрующий блок из оксида алюминия, кроме того, предпочтительно снабжается фильтром для улавливания частиц, который является одно- или многослойным нетканым фильтром из волокнистой ткани, внешний слой которой является гофрированным. В качестве варианта такой фильтр может содержать комбинацию из гофрированного и спирально навитого тканевого фильтра. Фильтрующему блоку из оксида алюминия данного изобретения могут быть приданы форма и размеры, соответствующие его желательному конечному применению. Подходящие формы включают плоский круглый диск небольшой толщины, квадратный диск небольшой толщины, невысокий сужающийся плоский диск, полусферическую форму, форму цилиндра, сплошной воронки или полой воронки. Фильтрующий блок из оксида алюминия данного изобретения предпочтительно присоединяется к опорной пластине с отверстием, которое обеспечивает возможность выхода воды, и может быть, кроме того, оснащен съемным кожухом, предназначенным для удерживания всего фильтра в виде единого агрегата. Поэтому в соответствии с еще одним аспектом данное изобретение обеспечивает фильтр для воды,предназначенный для применений, использующих самотечные фильтры для воды и фильтры с подачей воды под давлением, содержащий:(a) наполнитель для фильтра в виде блока из оксида алюминия, содержащий частицы активированного оксида алюминия, имеющего размер частиц в диапазоне от 100 до 1000 мкм и удельную поверхность по методу БЭТ в диапазоне от 200 до 1000 м 2/г, и связующий материал с показателем текучести расплава (MFR) ниже 5, в котором отношение содержания активированных частиц оксида алюминия к содержанию связующего вещества находится в диапазоне от 1:1 до 20:1 мас.%;(b) опорную пластину с отверстием, к которой присоединен блок с оксидом алюминия. Здесь наполнитель для фильтра в виде блока из оксида алюминия предпочтительно является средой согласно первому объекту изобретения. Согласно другому аспекту настоящего изобретения обеспечивается способ приготовления наполнителя для фильтра в виде блока из оксида алюминия, содержащий этапы:(а) тщательного однородного смешивания в смесительном устройстве порошка активированного оксида алюминия, имеющего размер частиц в диапазоне от 100 до 1000 мкм и удельную поверхность по методу БЭТ в диапазоне от 200 до 1000 м 2/г, со связующим материалом с показателем текучести расплава (MFR) ниже 5, при котором отношение содержания частиц активированного оксида алюминия к содержанию связующего вещества находится в диапазоне от 1:1 до 20:1 мас.%;(b) прессования смеси в пресс-форме желательной формы и размера с приложением давления не выше 20 кг/см 2;(c) нагревания пресс-формы до температуры от 180 до 320 С;(d) охлаждения пресс-формы и извлечения из пресс-формы блока активированного оксида алюминия. Частицы активированного оксида алюминия предпочтительно смешивают с водой в пропорции от 1:5 до 1:1 и к этой суспензии добавляют связующее вещество. Такая смесь заполняется в пресс-формы заранее выбранного размера и формы и подвергается действию давления не выше 20 кг/см 2. Затем масса помещается в пресс-форму заранее выбранного размера и формы и подвергается действию давления не выше 20 кг/см 2, предпочтительно не выше 10 кг/см 2. Давление предпочтительно прикладывается с помощью гидравлического пресса или пневматического пресса, более предпочтительным является гидравлический пресс. Форма предпочтительно изготавливается либо из алюминия, чугуна, стали, либо из любого другого материала, способного выдерживать температуры около 300. Предпочтительно форма покрывается по своей внутренней поверхности средством, облегчающим выемку изделий из формы. Средство, облегчающее выемку изделий из формы, предпочтительно выбирается либо из силиконового масла, алюминиевой фольги, либо из любого другого предлагаемого на рынке улучшающего разъем пресс-форм средства, которое не имеет или обладает небольшой адсорбцией к активированному оксиду алюминия. Затем пресс-форма нагревается до температуры от 150 до 400 С, предпочтительным является диапазон от 180 до 320 С. Пресс-форма предпочтительно выдерживается в нагретом состоянии в течение времени, превышающего 60 мин, предпочтительно от 90 до 300 мин. Пресс-форма предпочтительно нагревается в печи, предпочтительным является применение бесконвекционной печи, конвекционной печи с принудительной подачей воздуха или принудительной подачей инертного газа. Пресс-форма после этого охлаждается и из формы извлекается блок из оксида алюминия. Дальнейшие особенности изобретения, его цели и преимущества более подробно поясняются ниже с обращением к следующим неограничивающим примерам. Примеры Пример 1. Приготовление фильтрующего блока из оксида алюминия. Для приготовления блоков использовались различные представленные в табл. 1 сорта активированного оксида алюминия, так, чтобы при смешивании его с необходимым количеством деионизированной воды получить влажную смесь. К этой смеси добавляли 25 г полиэтиленового связующего (GUR 2122,Ticona, GmBH) и тщательно перемешивали для обеспечения гомогенности смеси. Показатель MFR дляGUR 2122 при 190 С и нагрузке 21,6 кг составляет 1 г/10 мин. Смесь была заполнена в пресс-форму из нержавеющей стали полусферической формы диаметром 12 см с полусферической вставкой диаметром 4 см, что привело к длине пути в радиальном направлении 4 см. Смесь была подвергнута сжатию гидравлическим прессом с обеспечением давления 5 кг/см 2 и термической обработке в печи при 250 С в течение 2,30 ч. Пресс-форма извлекалась из печи и охлаждалась до температуры окружающей среды, после чего фильтр извлекался из пресс-формы. Оксид алюминия сорта 1 имеет показатели вне пределов выбранного согласно изобретению диапазона, а сорта 2 и 3 -5 022618 внутри выбранного диапазона изобретения. Таблица 1 Пример 2. Оценка эффективности. 2.1. Снижение мутности. Три фильтрующих блока с оксидом алюминия, приготовленные из трех описанных в примере 1 различных сортов оксида алюминия, были приспособлены к стандартной самотечной водоочистной установке, и через каждый из различных блоков пропускалось по 9 л используемой при испытаниях воды со скоростью потока 200 и 400 мл/мин. Состав используемой при испытаниях воды представлен в нижеследующей табл. 2. С помощью нефелометра (Merck, Turbiquant, 1500T) была измерена мутность воды на входе и воды на выходе, полученные результаты представлены в табл. 3. Химические реагенты использовались производства Merck Limited, Мумбаи, гуминовая кислота - Sigma-Aldrich, Германия, а пылеобразный материал был получен от Powder Technology Inc, США. Таблица 2. Композиция использовавшейся при испытаниях воды Данные результаты показывают, что даже при очень высокой скорости потока блок из оксида алюминия согласно изобретению оказывается значительно эффективнее в удалении мутности, вызванной нахождением в воде материала твердых частиц, по сравнению с блоками, использовавшимися в качестве контроля. 2.2. Эффективность удаления цист. В качестве модельного, имитирующего цисты материала использовались флюоресцирующие латексные микросферы (Polysciences Inc.) в виде 2,5 мас.% водной суспензии (1,68109 микросфер/мл). Микросферы из полистирола имели средний размер 3 мкм. В исследовании использовалась модельная вода, содержащая 50000 микросферических частиц в 1 л. Исходное и конечное количество микросфер определялись пропусканием разбавленного раствора через 0,45-мкм фильтровальную бумагу Millipore(согласно нормативам NSF 53 (Международный фонд защиты прав потребителей и контроля качества товаров, влияющих на здоровье человека. Частицы микросфер подсчитывались с использованием флуоресцентного микроскопа Olympus ВХ 40. Исследуемая вода, использовавшаяся для удаления микросфер, была приготовлена добавлением 200 ч./млн двухводного хлорида кальция (CaCl22 Н 2 О) и 100 ч./млн бикарбоната натрия (NaHCO3) к 8 л очищенной обратным осмосом воды. Состав использовавшейся в испытаниях по определению количества микросфер воды дается в табл. 4. К этой воде в определенных объемах добавлялась промежуточная суспензия микросфер для получения раствора, содержащего 50000 микросфер/л. Мутность этой модельной воды составляла 0,5-0,8 NTU (нефелометрическая единица мутности), показатель рН равнялся 77,5 и TDS (минерализация воды) в выражении на NaCl соответствовала 300 ч./млн. Три фильтрующих блока с оксидом алюминия, приготовленные из трех описанных в примере 1 различных сортов оксида алюминия, были приспособлены к стандартной самотечной водоочистной установке, и через каждый из различных блоков пропускалось по 9 л используемой при испытаниях воды со скоростью потока 200 мл/мин. Данные по удалению имитировавших цисты микросфер представлены в табл. 5. Таблица 4. Композиция использовавшейся в испытаниях по анализу микросфер воды Эти результаты показывают, что блок из оксида алюминия согласно изобретению демонстрирует превосходные данные по микросферам, что является показателем способности к удалению цист. Пример 3. Оценка эффективности блока из оксида алюминия и углерода. Оксид алюминия с частицами размером 75-600 мкм (другие физические параметры были такими же, как и у упоминаемого в примере 1 сорта 3) был смешан с активированным углем в соотношении 50:50 мас.% и подвергнут формованию в блок, как описано в примере 1. Эти блоки были исследованы на способность к удалению цист и удалению мутности согласно методике, описанной в примере 2. Результаты представлены в табл. 6. Таблица 6 Данные результаты указывают на возможность смешивания с выбранным сортом оксида алюминия согласно изобретению других материалов, таких как углерод, с получением необходимой способности к удалению цист и мутности. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Наполнитель для фильтра в виде блока из оксида алюминия, предназначенный для применения в самотечных фильтрах для воды и в фильтрах с подачей воды под давлением, содержащий:(a) активированный оксид алюминия, имеющий размер частиц в диапазоне от 100 до 1000 мкм с удельной поверхностью по методу БЭТ в диапазоне от 200 до 1000 м 2/г; и(b) связующий материал, имеющий показатель текучести расплава (MFR) ниже 5; в котором отношение содержания частиц активированного оксида алюминия к содержанию связующего вещества находится в диапазоне от 1:1 до 20:1 мас.% и в котором объем пор фильтрующего блока из оксида алюминия находится в диапазоне от 0,1 до 0,5 см 3/г, а объемная плотность активированного оксида алюминия составляет менее 1. 2. Наполнитель для фильтра по п.1, в котором показатель MFR связующего материала составляет менее 2. 3. Наполнитель для фильтра по п.2, в котором показатель MFR связующего материала составляет менее 1. 4. Наполнитель для фильтра по любому из предшествующих пунктов, в котором отношение содержания частиц активированного оксида алюминия к содержанию связующего вещества находится в диапазоне от 2:1 до 6:1. 5. Наполнитель для фильтра по любому из предшествующих пунктов, в котором связующий материал выбран из сверхвысокомолекулярного полиэтилена или полипропилена. 6. Наполнитель для фильтра по п.5, в котором молекулярная масса связующего материала находится в диапазоне от 106 до 109. 7. Фильтр для воды, предназначенный для применений, использующих самотечные фильтры для воды и фильтры с подачей воды под давлением, содержащий:(a) наполнитель для фильтра в виде блока из оксида алюминия, содержащий частицы активированного оксида алюминия и связующий материал по любому из предшествующих пунктов;(b) опорную пластину с отверстием, к которой присоединен блок с оксидом алюминия. 8. Способ приготовления наполнителя для фильтра в виде блока из оксида алюминия, содержащий этапы:(a) тщательного однородного смешивания в смесительном устройстве порошка активированного оксида алюминия, имеющего размер частиц в диапазоне от 100 до 1000 мкм и удельную поверхность по методу БЭТ в диапазоне от 200 до 1000 м 2/г, со связующим материалом с показателем текучести расплава (MFR) ниже 5, при котором отношение содержания частиц активированного оксида алюминия к содержанию связующего вещества находится в диапазоне от 1:1 до 20:1 мас.%; в котором объем пор фильтрующего блока из оксида алюминия находится в диапазоне от 0,1 до 0,5 см 3/г и в котором объемная плотность активированного оксида алюминия составляет менее 1;(d) охлаждения пресс-формы и извлечения из пресс-формы блока активированного оксида алюминия. 9. Способ по п.8, где смесь прессуют в пресс-форме желательного размера и формы с приложением давления не выше 10 кг/см 2. 10. Способ по п.8 или 9, где пресс-форму нагревают до температуры от 150 до 400 С. 11. Способ по п.10, где пресс-форму нагревают до температуры от 180 до 300 С.
МПК / Метки
МПК: B01J 20/28, B01J 20/08
Метки: виде, блока, оксида, наполнители, фильтра, алюминия
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/9-22618-napolniteli-dlya-filtra-v-vide-bloka-iz-oksida-alyuminiya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Наполнители для фильтра в виде блока из оксида алюминия</a>