Мембранный фильтрующий и дезинфицирующий материал и способ его получения

Мембранный фильтрующий и дезинфицирующий материал и способ его получения

Реферат

Изобретения относятся к мембранным фильтрующим и дезинфицирующим материалам и способам изготовления материалов для очистки воды путем фильтрования через мембраны и может быть использовано в области централизованного хозяйственно-питьевого водоснабжения, в частности при очистке маломутных цветных вод.

Известны мембраны для обратноосмотических и ультрафильтрационных фильтров из химических соединений на основе целлюлозы. Например, способ изготовления многослойного фильтрующего материала, по которому в качестве основы выбран полимерный листовой материал, полученный методом электроформования, например из ацетата целлюлозы или полисульфона, с диаметром волокон менее 3 мкм, предпочтительно 1,0-3,0 мкм. Такими мембранами возможно удалять из воды частицы примесей размером более 0,1 мкм.

Можно указать следующие недостатки известных мембран:

- Невозможность удаления из воды ряда вирусов.

- Быстрое залипание поверхности мембраны частицами загрязнений, и, как следствие этого, необходимость частого проведения процедуры чистки мембран, связанной с существенными временными и энергетическими затратами.

- Малый срок службы мембран, обычно сделанных из материалов на основе целлюлозы (см., например, пат. RU 2174130 С).

Наиболее близким аналогом заявляемому мембранному фильтрующему и дезинфицирующему материалу является ассиметричная трековая мембрана, использующаяся для получения фильтровальных материалов.

Асимметричная трековая мембрана содержит две системы калиброванных пор разной протяженности по толщине пленки. Поры имеют изотропное угловое расположение в объеме пленки, обусловленное облучением пленки потоком тяжелых заряженных частиц, входящих в пленку под разными углами. Поры обеих систем многократно пересекаются. В качестве полимерной пленки используют пленку толщиной не менее величины среднего пробега группы осколков деления тяжелых ядер с большей массой в данном полимере и не более величины среднего пробега группы осколков деления тяжелых ядер с меньшей массой в данном полимере (см. пат. RU 2327510).

Недостаток известного материала заключается в отсутствии водогрязеотталкивающих и биоцидных свойств поверхности мембраны. Это приводит к быстрой засоряемости мембраны и как следствие снижению производительности фильтров и областей применения в промышленности.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту способу получения заявляемого материала является способ получения пористой фторуглеродной мембраны, по которому пористую фторутлеродную мембрану, содержащую пористую подложку, имеющую средний размер пор от 5,0 до 500,0 мкм и разницу по удельной массе в одном образце не более 7,0%, полностью пропитанную сополимером тетрафторэтилена (23-25 мас.%) с винилиденфторидом с отношением вязкости своего раствора в ацетоне к ацетону, равным 2,0-4,0, получают растворением сополимера тетрафторэтилена с винилиденфторидом в легкокипящем растворителе, смешиванием раствора с осадительной смесью из спирта и воды с получением рабочего раствора. Пропитывают нагретым рабочим раствором пористую подложку и кратковременно выдерживают для испарения части растворителя и частичного отверждения рабочего раствора. Затем сушат формируемую мембрану. Мембрану используют в патронном фильтре (см. пат. RU 2119817 C1).

Этот способ по сравнению с рассмотренными выше позволяет предотвратить загрязнение поверхности мембраны путем придания ей водо- и грязеотталкивающих свойств путем нанесения на ее поверхность вещества, такими свойствами обладающего.

Недостатком указанного способа является недостаточная биохимическая пассивность материала, покрывающего поверхность мембраны.

Задачей изобретений является создание нового мембранного фильтрующего и дезинфицирующего материала с пониженными адгезионными свойствами поверхности фильтровального мембранного материала.

Техническим результатом является существенное упрощение процедуры чистки фильтрующего мембранного материала или снижение временных и энергетических затрат на обычную процедуру очистки, если она не предполагает выгрузки фильтрующего материала.

Вторым техническим результатом является уничтожение микроорганизмов (как бактерий, так и вирусов), присутствующих в воде.

Заявляемый мембранный фильтрующий и дезинфицирующий материал состоит из трековой мембраны на основе полиэтилентерефталата со среднедисперсным размером открытых пор от 10 нанометров до 3 микрон, поверхность которой модифицирована полисилоксановым блоксополимером и фуллеренами С60.

Полисилоксановый блоксополимер придает мембране грязеводоотталкивающие свойства, что обеспечивает простоту обслуживания.

Предлагаемый способ изготовления мембранного фильтрующего и дезинфицирующего материала включает использование мембранного фильтрующего материала на основе трековой мембраны, поверхности которой тем или иным образом придано свойство водо- и грязеотталкивания, например, путем нанесения слоя полимерного материала, обладающего упомянутым свойством, например, полисилоксанового блоксополимера. Также поверхности мембраны тем или иным образом придаются бактерицидные и противовирусные свойства, например, путем нанесения на ее поверхность частиц формы углерода в виде фуллеренов (С60, С70 и др.), которые при воздействии на них излучением в видимом диапазоне длин волн генерируют синглетный кислород, обладающий биоцидными свойствами.

Изготовление фильтрующего материала происходит следующим образом:

Полисилоксановый блоксополимер растворяется в толуоле, который содержит фуллерены С60. Содержание полисилоксанового блоксополимера в растворе толуола от 0.1 до 3%, содержание фуллеренов С60 в толуоле от 0.00001 до 0.1%. В приготовленный раствор опускается на несколько секунд трековая мембрана на основе полиэтилентерефталата со среднедисперсным размером открытых пор от 10 нанометров до 3 микрон. Далее трековая мембрана сушится с целью удаления толуола. После удаления толуола трековая мембрана используется в качестве фильтрующего материала.

Заявляемый материал и способ его получения позволяет снизить адгезионные свойства поверхности фильтровального мембранного материала. Также становится возможным дезинфицировать воду, что обеспечивает не только качественную очистку воды, но и экологическую безопасность в случае заражения питьевых источников неизвестными вирусами и известными, например вирусом птичьего гриппа.

Заявленный технический результат достигается за счет того, что при реализации способа создаются с целью снижения загрязнения мембран условия для снижения адгезионных свойств их поверхности.

Технический результат достигается тем, что в заявленном материале и способе изготовления мембранного фильтрующего и дезинфицирующего материала поверхности фильтрующего материала тем или иным образом придано свойство водо- и грязеотталкивания, например, путем нанесения слоя полимерного материала, обладающего упомянутым свойством, например полисилоксанового блоксополимера.

Второй технический результат достигается тем, что поверхности фильтрующего материала тем или иным образом приданы бактерицидные и противовирусные свойства, например, путем нанесения на их поверхность частиц углерода в виде фуллеренов С60, С70 и др., которые, при воздействии на них излучением в видимом диапазоне длин волн, способствуют переходу растворенного в фильтруемой воде кислорода в синглетную форму.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящим изобретениям, заявителем также не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат.

Реализация изобретений приведена на примерах:

Пример 1: К 100 массовым частям толуола добавляется 1 массовая часть полисилоксанового блоксополимера и проводится перемешивание полученного раствора в течение часа. В приготовленный раствор опускается (например на 1-3 секунды) трековая мембрана на основе полиэтилентерефталата со среднедисперсным размером открытых пор от 100 нанометров.

Далее мембрана помещается в сушильную камеру до практически полного удаления толуола. Как результат при фильтрации воды трековая мембрана немодифицированная и модифицированная покрылись налетом грязи. Модифицированная трековая мембрана легко очищается от грязи простой помывкой поливом воды, немодифицированная мембрана полностью не очищается при поливе воды. Вышеперечисленные технические результаты позволяют резко упростить чистку промышленных фильтров на основе трековых мембран, снижая энергозатраты на чистку и эксплуатацию фильтров на основе трековых мембран.

Пример 2: К 100 массовым частям толуола добавляется 0,001 массовых частей фуллерена С60, далее добавляется 1 массовая часть полисилоксанового блоксополимера и проводится перемешивание полученного раствора в течение часа. В приготовленный раствор опускается на несколько секунд трековая мембрана на основе полиэтилентерефталата со среднедисперсным размером открытых пор от 100 нанометров.

С помощью модифицированной и немодифицированной мембраны на свету фильтруется вода, содержащая культуру вирусов, например птичьего гриппа. Вода после фильтрации модифицированной мембраной содержит меньшее количество вирусов, чем вода после фильтрации немодифицированной мембраной.

1. Мембранный фильтрующий и дезинфицирующий материал, содержащий трековую мембрану на основе полиэтилентерефталата со среднедисперсным размером открытых пор от 10 нм до 3 мкм, поверхность которых содержит полисилоксановый блоксополимер.

2. Способ получения мембранного фильтрующего и дезинфицирующего материала, заключающийся в том, что полисилоксановый блоксополимер растворяют в толуоле, который содержит комплексы фуллеренов С60, при этом содержание полисилоксанового блоксополимера в растворе толуола от 0,1 до 3,0%, содержание фуллеренов С60 от 0,00001 до 0,1%, далее в приготовленный раствор опускают трековую мембрану на основе полиэтилентерефталата со среднедисперсным размером открытых пор от 10 нм до 3 мкм, далее трековую мембрану сушат с целью удаления толуола.