Исследование фильтрующей способности полипропиленового патрона
Изучение схемы фильтрующего элемента и зависимости давления распыления от диаметра. Проведение исследования степени извлечения частиц из водных сред методом "введено–найдено" на модельных смесях. Анализ полипропиленовых волокон фильтрующего элемента.
| Рубрика | Химия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.11.2018 |
| Размер файла | 825,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана
Исследование фильтрующей способности полипропиленового патрона
К.В. Бочарова
В.Д. Шашкина
Водопроводная вода в разных городах нашей страны значительно отличается по качеству, поскольку используются различные природные источники. Показатели меняются в течение года по сезонам и иногда в течение суток. Потребители повсеместно используют различные фильтрационные системы, которые предназначены для очистки воды. Подбор системы фильтрации, универсально подходящей как для очистки воды, используемой в быту, так и для очистки различных жидкостей на производствах, возможен благодаря большому количеству разновидностей конструкций фильтров и материалов для их производства [1].
При большом разнообразии фильтров их объединяет первая ступень-механическая очистка от крупных частиц. Реализация данного типа очистки значительно варьируется, но в последнее время доминирующими фильтрующими материалами с высокими задерживающими защитными свойствами от крупных взвесей являются полимеры, в т. ч. полипропилен. Крупным поставщиком фильтров на основе полипропилена для различных отраслей народного хозяйства в РФ и за рубежом является АО «Фильтр» (Товарково, Калужская область). Целью данной работы явилось изучение фильтрационных свойств одного из видов продукции этого предприятия.
Экспериментальная часть. Для эксперимента был выбран фильтрующий элемент ФП.ПТ-1 без адаптера со стандартными характеристиками (рис.1). Полипропилен обладает высокой устойчивостью к воздействию бактерий и химикатов. Полипропиленовые волокна не привносят в воду дополнительных привкусов, запахов и окрашенности.
Таблица 1 Характеристики фильтрующего элемента
|
Тип фильтрующего элемента |
Габаритные размеры, мм |
Рабочая длина, мм |
Производительность по воде (м3/час) при перепаде давления 0,01 МПа для фильтрующих элементов с удерживающей способностью |
||||||||
|
L |
D |
d |
0,5 мкм |
1,0 мкм |
5,0 мкм |
10,0 мкм |
20,0 мкм |
50 мкм 70 мкм |
|||
|
ФП.ПТ-1 |
250 |
66(61) |
26,2 |
250 |
0,2 |
0,25 |
0,8 |
1,3 |
1,8 |
3,5 |
Фильтрующие элементы являются элементами патронного типа на основе непрерывного полипропиленового волокна, связанного термическим способом. Особенностью фильтрующего элемента является переменная структура по сечению фильтрующего материала, что обуславливается методом изготовления. Мелкие полипропиленовые шарики нагревают до температуры 250°С и под давлением распыляют на вращающийся вал, который наматывает слой полипропилена на перфорированную заготовку [2]. Давление изменяют в процессе намотки от 0,030 до 0,008 Мпа (рис.1). Плотность волокон возрастает от внешней поверхности картриджа к внутренней.
Таким образом, фильтрующий элемент представляет собой многослойную цилиндрическую конструкцию из полипропиленовых волокон с повышенной степенью отделения частиц по слоям фильтроэлемента за счет изменения плотности упаковки и диаметра волокон [3]. Это обеспечивает постепенную фильтрацию сначала более крупных, а затем более мелких частиц, благодаря чему картридж служит намного дольше - по сравнению с картриджами, имеющими однородную структуру.
Рисунок 1 - Схема фильтрующего элемента (а) и зависимость давления распыления от диаметра (б)
Для исследования изменения эффективности фильтрующего элемента был использован стенд, состоящий из системы испытания фильтрующего элемента и системы введения загрязнителя [4] (рисунок 2).
Рисунок 2 - Схема стенда для проверки гидравлической характеристики фильтра
1 - насос; 2 - предохранительный гидроклапан; 3 - технологический фильтр;
4 - термометр; 5 - манометр; 6 - дроссель; 7 - манометр дифференциальный;
8 - фильтр испытуемый; 9 - обратный клапан; 10 - расходомер; 11 - теплообменный аппарат; 12 - гидробак; 13 - сапун
Степень извлечения частиц из водных сред исследовали методом «введено-найдено» на модельных смесях. Содержание примесей контролировали во входящем и выходящем потоках микроскопическим методом, использовали микроскоп марки Celestron с LCD-экраном PentaView (степень увеличения - х400).
В первом случае через фильтроэлемент пропускалась технически чистая вода, в которой было определено наличие только биообъектов микроскопических размеров (рис.3а), с помощью расходомера через равные промежутки времени замерялись падение давлений и расход воды на выходе из фильтрующего элемента.
Рисунок 3 - Микрофото модельных образцов воды
Во втором случае в качестве загрязнителя воды использовался кварцевый песок (рис.3б, в - без примеси и с примесью глины). Модельный раствор проходил через исследуемый фильтрующий элемент, визуально контролировали прозрачность воды на выходе. Через равные промежутки времени, аналогично с вышеописанным опытом, замерялся расход жидкости, падение давлений, а также отбирались пробы для определения качества фильтрации. фильтрующий распыление полипропиленовый волокно
Обсуждение полученных результатов. Анализ полученных результатов свидетельствует о различии характера фильтрации модельных растворов разной степени загрязненности. Для опыта с чистой водой не было замечено значительной разницы между значениями расхода (2,9-3,0 м3/час) и падений давлений (не более 0,01 МПа), полученными в эксперименте.
Для опыта с водой, загрязненной песком, отмечено, что с течением времени как значения расхода (потери до 40%), так и качество фильтрации падают. Вода, пропущенная через фильтр, не имеет исходной прозрачности. В то же время значение падения давления увеличивается в аналогичных соотношениях. Это явление объясняется постепенным скапливанием загрязнителя, препятствующего дальнейшему прохождению воды через волокно, в слоях фильтрующего элемента.
Для оценки удерживающей способности было рассчитано распределение пор фильтроматериала (рис.4) в средней части фильтрующего патрона - слоя 51мм, полученного путем среза. Для этого вписывали на микрофото в поры окружности различных радиусов и проводили подсчет вписанных фигур по усредненным размерам.
Рисунок 4 - Полипропиленовые волокна фильтрующего элемента
Полученные значения (рис.5) удовлетворительно согласуются с паспортными данными по порам средних размеров (5-20 мкм).
Рисунок 5 - Кривая количественного распределения пор по диаметрам
Проведенные исследования позволили установить:
- Регулируемое изменение пористости глубинного фильтрующего слоя, создаваемого в процессе изготовления фильтропатрона, позволяет проводить фильтрацию в широком диапазоне с эффективностью удерживания частиц от 0,5 до 70 мкм.
- При пропускании модельных раствором через фильтр были подтверждены заявленные характеристики фильтрующих патронов по производительности пропуска воды через фильтрующий элемент.
- Крупные механические включения значительно снижают пропускную способность воды через фильтр из-за засорения фильтрующего элемента.
- Паспортные данные по срокам эксплуатации рассчитаны на средние параметры загрязненности воды, не всегда соответствуют конкретному качеству исходной воды. Необходимо делать пластмассовый корпус для фильтрующих патронов прозрачным, чтобы потребитель имел возможность визуально контролировать степень загрязнения и не допускал обратного проскока загрязнений. Важно отметить, что именно увеличение срока службы при сохранении прежней эффективности является одной из основных целей, стоящих перед проектировщиками фильтров.
Литература
1. Сиволобова Н.О. Очистка сточных вод методом фильтрации: Методические указания к лабораторной работе по курсу «Методы очистки газов и сточных вод». Волгоград: ИУНЛ ВолгГТУ, 2014. -24 с.
2. Катаяма Такаси, Ивасаки Йосихиро, Нимияма Масаказу (Япония). Полипропиленовые волокна, способы их получения и их применение. Патент №2457290 Российская Федерация, опубл. 27.07.2012, бюл. №21, 96 с.
3. ГОСТ Р 50554-93. Промышленная чистота. Фильтры и фильтрующие элементы. Методы испытаний. Москва, Госстандарт России, 1994, 19 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проведение исследования исходных реакторных порошков сверхвысокомолекулярного полиэтилена различных марок. Изучение основ влияния растворителя на тепловые свойства полимера. Исследование физико-механических свойств волокон, их сравнительный анализ.
дипломная работа [4,1 M], добавлен 11.04.2015Изучение характерных особенностей изотерм динамического поверхностного натяжения водных растворов ПАВ, полученных методом максимального давления в газовом пузырьке. Влияние температуры и концентрации ПАВ на мицеллообразование в коллоидном растворе.
дипломная работа [3,9 M], добавлен 01.02.2012Электрохимические методы исследования, их классификация и сущность история возникновения. Определение концентрации кислот методом кондуктометрического титрования; потенциалов электродов, ЭДС гальванического элемента, электрохимического эквивалента меди.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 15.12.2014Механизмы трансформации пестицидов в окружающую среду. Детоксицирующая роль высших водных растений. Физическое, химическое и биохимическое самоочищение водных объектов. Методы анализа и идентификации токсинов. Исследование адсорбции ТХУ на бентоните.
курсовая работа [241,1 K], добавлен 13.02.2011Характерные особенности изотерм динамического поверхностного натяжения водных растворов некоторых ПАВ и их взаимосвязь со свойствами раствора. Исследование динамического поверхностного натяжения методом максимального давления в газовом пузырьке.
дипломная работа [788,3 K], добавлен 10.02.2012Понятие о валентности как свойстве атомов присоединять определённое число атомов другого элемента. Определение валентности элементов по формулам. Сумма единиц валентности всех атомов одного элемента равна сумме единиц валентности атомов другого элемента.
лекция [10,4 K], добавлен 16.05.2004Общая характеристика плутония, анализ физических и химических свойств данного элемента. Ядерные свойства и получение, особенности функционирования в растворах. Аналитическая химия: методы очистки, выделения и идентификации исследуемого элемента.
презентация [1,9 M], добавлен 17.09.2015Способы очистки углеводородных газов от Н2S, СO2 и меркаптанов. Схемы применения водных растворов аминов и физико-химических абсорбентов для извлечения примесей из природного газа. Глубокая осушка газа. Технология извлечения тяжелых углеводородов и гелия.
контрольная работа [340,3 K], добавлен 19.05.2011Электрохимический подход к изучению твердофазных реакций. Размерные эффекты в наноструктурированных системах. Твердофазные взаимодействия с участием нанооксидов. Влияние размеров частиц простых оксидов на их реакционную способность в порошковых смесях.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 20.11.2011Общая характеристика кобальта как химического элемента. Определение и исследование физических и химических свойств кобальта. Изучение комплексных соединений кобальта и оценка их практического применения. Проведение химического синтеза соли кобальта.
контрольная работа [544,0 K], добавлен 13.06.2012История обнаружение и применения йода как вещества и химического элемента. Биологическая роль и физические свойства йода как микроэлемента. Особенности йодосодержащих продуктов. Способы нахождения элемента в природе, его сублимация в атмосферном давлении.
презентация [555,8 K], добавлен 28.04.2011История открытия Бериллия. Недоразумение с периодической системой. Физическая и химическая сушность элемента. Бериллий с точки зрения геолога, металлурга, физика, химика, биолога и медика. Достоинства элемента и факторы, ограничивающие его применение.
реферат [27,8 K], добавлен 23.01.2010Особенности серы как химического элемента таблицы Менделеева, ее распространенность в природе. История открытия этого элемента, характеристика его основных свойств. Специфика промышленного получения и способов добычи серы. Важнейшие соединения серы.
презентация [152,3 K], добавлен 25.12.2011История открытия кислорода. Нахождение элемента в таблице Менделеева, его вхождение в состав других веществ и живых организмов, распространенность в природе. Физические и химические свойства кислорода. Способы получения и области применения элемента.
презентация [683,8 K], добавлен 07.02.2012История открытия нобелия. Методы получения нового элемента. Химические свойства актиноидов. Помехи и трудности, неизбежные при определении дочерних продуктов альфа-распада ядер 102-го элемента. Закономерности ядерных реакций с участием тяжелых ионов.
реферат [29,2 K], добавлен 18.01.2010Долговременное загрязнение искусственными радионуклидами обширных территорий России. Определение радионуклидов Cs-137 и Sr-90 в питьевой воде при их совместном присутствии. Выбор схемы проведения экспрессного хроматографического радиохимического анализа.
лабораторная работа [158,8 K], добавлен 24.12.2009Характеристика азота – элемента 15-й группы второго периода периодической системы химических элементов Д. Менделеева. Особенности получения и применения азота. Физические и химические свойства элемента. Применение азота, его значение в жизни человека.
презентация [544,3 K], добавлен 26.12.2011История открытия скандия Д.И. Менделеевым. Электронное строение химического элемента. Формула состава атома. Электронная формула в виде квантовых ячеек. Нахождение скандия в природе. Технологии извлечения его из минералов. Основные руды-носители.
реферат [28,5 K], добавлен 24.12.2013Изучены явления химического распыления материалов, определены параметры, характеризующие интенсивность процесса химического распыления. Проведено ознакомление на основании рекомендованной литературы с основными космическими и лабораторными экспериментами.
дипломная работа [1,0 M], добавлен 22.08.2017Понятие и виды эмиссионного спектрального анализа, который основан на зависимости между концентрацией элемента и интенсивностью его спектральных линий. Формула Ломакина. Метод трех эталонов, постоянного графика, визуальные методы. Стилоскопический анализ.
реферат [48,7 K], добавлен 24.01.2009
