Практическое применение нанотехнологий для очистки питьевой воды (доклад)
| Вид материала | Доклад |
- Практическое применение нанотехнологий для очистки питьевой воды (доклад), 1023.8kb.
- Урок. Тема. Вода. Качество питьевой воды. Очистка воды, 49.25kb.
- «Применение устройств магнитной обработки и очистки воды на операциях гальванического, 59.18kb.
- Новые сорбционные материалы и технологии для подготовки питьевой воды и очистки сточных, 38.86kb.
- Способы очистки питьевой воды, 23.6kb.
- Аботает на гидрологических станциях, станциях биологической и глубокой очистки сточных, 21.68kb.
- Исследование рынка питьевой воды, 89.24kb.
- Окружающая среда роль питьевой воды в обеспечении организма человека микроэлементами, 127.36kb.
- Принцип работы установки для очистки сточных вод, 25.95kb.
- Аппендикс: методы очистки воды, 360.55kb.
| УСВР как сорбент Частично разорванные ковалентные связи образуют в массе УСВР огромное количество ненасыщенных межатомарных углеродных связей по периметру гексогоналов углерода. Эти ненасыщенные межатомарные углеродные связи (свободные радикалы) при контакте с очень широкой группой веществ (можно сказать — со всеми нерастворимыми и некоторыми растворимыми в воде примесями) удерживают их в массе УСВР, пропуская молекулы воды. Лучше всего удерживаются примеси, родственные УСВР по химическому составу (основа — углерод), например, нефтепродукты и эфирорастворимые вещества. Очень важно, что УСВР не вступает в химические реакции с сорбируемыми веществами, иными словами, в отфильтрованной воде не может быть никаких веществ, которых не было на входе: может быть сама УСВР в незначительных количествах, которую не удержали прокладки (это не страшно, т.к. УСВР можно принимать внутрь), могут быть в незначительных количествах те или иные не до конца сорбированные примеси, но чего-то третьего, каких-то веществ, образовавшихся в результате химической реакции УСВР и тех или иных примесей (или химической реакции между самими примесями, где катализатор — УСВР) быть не может. Хотя УСВР удерживает примеси за счет свободных радикалов на молекулярном и атомном уровнях, так сказать, электрохимическими методами (а не просто чисто механически), но при этом в химические реакции не вступает. Связь УСВР и сорбируемых примесей достаточно прочная для того, чтобы их задержать в массе УСВР, но при этом достаточно слабая, чтобы при определенных условиях отделить примеси от УСВР. Так, например, УСВР, поглотившая нефть из нефтесодержащей воды (1 г УСВР поглощает примерно 80 г нефти), может быть регенерирована простым отжимом (пресс, центрифуга и др.). После отжима УСВР на 30-40% теряет сорбирующую способность (часть нефти останется в массе УСВР), но способен «работать» и дальше. Сорбционные свойства УСВР Научно-исследовательский институт физики фуллеренов и новых материалов получил следующие данные: Таблица 2. Сорбционная емкость материала УСВР по жидкой фазе горючих и ядовитых веществ.
В 2004 году лаборатория ссылка скрыта (США, Калифорния) провела сравнительный анализ сорбционной емкости УСВР и лучшего вида кокосового гранулированного активированного угля (ГАУ) из активированных углей, представленных на американском рынке (см. табл.3). Таблица 3.
Из табл.3 видно, что 1 грамм УСВР превосходит 5 граммов ГАУ по сорбционной емкости в среднем более, чем в 30 раз! УСВР как фильтр При смачивании УСВР образует массу, обладающую огромным гидравлическим сопротивлением, которое намного выше, чем, скажем, у активированного угля. В этой массе, как в очень плотно сплетенной сети «запутываются» — чисто механически — даже самые мелкие взвеси. Это означает, что масса УСВР толщиной в несколько сантиметров работает не только как сорбент, удерживая примеси при помощи ненасыщенных межатомарных углеродных связей, но и как фильтр, чисто механически удерживая даже мельчайшие примеси и взвеси. В этой второй своей ипостаси УСВР-фильтр работает подобно мембранным бытовым фильтрам. Подобно — не значит, что также, нет — намного лучше. Дело в том, что мембраны удерживают примеси только одной плоскостью или несколькими плоскостями, а УСВР удерживает их объемом. Пример. В объединении садоводств «Дунай» (Всеволожский район, Ленинградская область) подаваемая по частично проржавевшим трубам питьевая вода имеет желтый цвет за счет не только гумуса, но и нерастворенного в воде трехвалентного железа (ржавчины). Эта ржавчина состоит из настолько мелких частиц, что удержать их можно лишь мембраной с ячейками размером 0,3 микрона. Стоящий на очистке этой воды мембранный фильтр засорился уже через 50 литров и перестал пропускать воду. Стоящий рядом УСВР-фильтр полностью очистил воду от всех примесей, в том числе и от мелкой ржавчины, в объёме 25 куб.м. Чтобы засорить мембрану или систему мембран мелкими и мельчайшими примесями, достаточно пропустить через них объем воды, на несколько порядков меньший, чем для того, чтобы засорить объемный УСВР-фильтр. Мембранные фильтры не только необходимо регулярно промывать (ясно, что система обратной промывки резко удорожает очистку воды), но и менять значительно чаще, чем картриджи УСВР-фильтров, не требующие никакой промывки. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Как УСВР очищает воду от бактерий и вирусов Работа УСВР в ипостаси фильтра позволяет — и многим это кажется парадоксальным — очищать воду от микроорганизмов — бактерий и вирусов. Дело в том, что микроорганизмы не могут плавать в воде подобно рыбам или пловчихам в бассейне, им обязательно нужно «сесть» на микроплотик — какую-нибудь мелкую взвесь. Поскольку УСВР удерживает любые, даже самые мелкие взвеси, то вместе с ними удерживаются и любые микроорганизмы: они остаются в толще УСВР, а вода очищается от любых бактерий и вирусов. Однако, микроорганизмы, находящиеся в разветвленной структуре УСВР, могут продолжать размножаться. Поэтому для того, чтобы микроорганизмы не размножались в толще УСВР, следует применить те или иные меры, например — как это делается в УСВР-фильтрах для питьевой воды — посеребрить УСВР. Посеребренный УСВР обладает огромным преимуществом по сравнению с иными посеребренными сорбентами (например — с посеребренным активированным углем) не только в эффективности защиты от бактерий и вирусов (мимо посеребренного угля микроорганизм еще может проскочить на своем «плотике», мимо УСВР не проскочишь), но и в том, что серебро (ионы серебра) очень мало вымывается в отфильтрованную воду. После посеребренного УСВР в воде обнаруживается всего 0,005 мг/л серебра при ПДК в 10 раз большем, т.е. 0,05 мг/л. Это и понятно, т.к. серебро (как и любая другая примесь) удерживается в массе УСВР. Через уголь мельчайшие частички серебра пройдут в отфильтрованную воду (а это — загрязнение ее тяжелыми металлами), через УСВР — нет. Уникальные возможности УСВР УСВР в качестве и сорбента, и фильтра наголову превосходит все известное в мире в области водоочистки. При однократной фильтрации питьевой воды мутность уменьшается в 25-60 раз, количество взвешенных частиц — в 10-30 раз, достигается высокая степень удаления сульфатов, сульфидов, фторидов, хлоридов, нитритов, аммонийного азота, железа, цинка, меди, алюминия, марганца, свинца, молибдена, свободного хлора. УСВР обладает еще одним уникальным свойством: после прохождения раствора через слой УСВР толщиной в 10-15 см, такой важный показатель, как биологическое потребление кислорода (БПК) уменьшается в два раза. Только специальные бактериальные фильтры способны действовать подобным образом. При этом стоимость такого, даже маломощного, (проток 2 л/мин) фильтра «PENTA PURE» американского производства составляет около 1000 долларов США. Сравнительный анализ некоторых характеристик УСВР-фильтра и фильтра «Барьер» (США) выявил превосходство первого над вторым по уменьшению следующих показателей: — цветности — в 5 раз; — содержанию взвешенных веществ — в 7 раз; — мутности — в 16 раз; — содержанию железа — в 187 раз. В ряде случаев превосходство УСВР-фильтров над другими видами фильтров является даже не кратным, а абсолютным. Так, например, ни один в мире фильтр не в состоянии полностью очистить воду от гумуса. УСВР-фильтр может, а другие фильтры не могут сделать питьевой гумусовую (болотную) воду — преимущество абсолютно. При очистке УСВР-фильтрами промышленных стоков было установлено, что они поглощают нефтепродукты и эфирорастворимые вещества до уровней, ниже, чем уровень ПДК (кратность очистки более 1000). УСВР эффективно удаляет многие катионы, в том числе меди (в 30 раз), железа (в 3 раза), аммония (в 2-3 раза), ванадия (в 5 раз), марганца (в 2 раза), фосфатов (в 35 раз), органические и неорганические анионы, в том числе сульфиды (в 6 раз), фториды (в 5 раз), нитраты (в 3 раза), уменьшает концентрацию взвешенных частиц более чем в 100 раз. Только очень немногие комплексные промышленные фильтрующие агрегаты (состоящие из трех и более различных фильтров) обладают такой универсальной способностью — одновременно очищать сточные воды от анионов, катионов и органических веществ. УСВР хорошо очищает воду от нерастворенных примесей и плохо — от растворенных. Если бы УСВР хорошо удаляла из воды и истинные растворы, то ее нельзя было бы использовать для очистки питьевой воды: в результате получился бы дистиллят. Суть в том, что в воде, прошедшей УСВР-фильтрацию, сохраняются натуральные соли и микроэлементы. То, что растворено в воде, обычно проскакивает через УСВР-фильтр (за рядом исключений, например, УСВР частично задерживает растворенные в воде крупные молекулы органики). Но в воде есть и вредные растворенные примеси. Для того, чтобы очистить воду от растворенных в ней примесей, их, перед пропусканием воды через УСВР-фильтр, следует перевести в нерастворенную форму. Например, для понижения содержания в воде солей кальция и магния (жесткости), а также — двухвалентного (растворенного) железа, можно предварительно использовать фильтр с ионно-обменными смолами, т.е. поступить так же, как это и делается во всем мире. УСВР-фильтры обеспечивают принципиально новый уровень водоочистки, при котором вода становится не только кристально чистой, но и приобретает целебные свойства. Доказано, что УСВР оказывает лечебное воздействие не только при нанесении на раны, ожоги, трофические язвы, но и при приеме внутрь. Исследования проводили ученые Военно-медицинской академии (СПб), института Скорой помощи им. Джанелидзе (СПб), ФГУП «Центр экстремальной медицины (Москва). В Российском кардиологическом центре Министерства здравоохранения РФ были проведены испытания сорбционных свойств УСВР в процессе очистки плазмы крови. Установлена эффективность УСВР в сорбировании из плазмы мочевой кислоты (уровень снижения показателей — более 50%). Отмечена тенденция к снижению уровня креатинина (метаболита азотистого обмена). Ранозаживляющий эффект порошка УСВР приводит к значительному снижению летальных исходов, к сокращению сроков острого воспаления, к созданию раневой среды, неблагоприятной для активной вегетации микробной флоры. Есть все основания полагать, и исследования в этом направлении продолжаются, что аналогичное воздействие оказывает и вода, прошедшая через УСВР-фильтр. Выше было показано, насколько резко изменяются свойства углерода в зависимости от изменения его внутренней структуры. Аналогично, и свойства воды сильно зависят от ее внутренней структуры. На вопрос: «Сколько молекул в озере?», можно смело ответить: «Одна». Это одна огромная молекула. Таковы фантастически прочные водные межмолекулярные связи. УСВР-фильтрация воды частично разрушает водные межмолекулярные связи, или, можно сказать, частично разбивает водные кластеры. В силу этого резко увеличивается поверхность и, следовательно, биологическая активность принимаемой внутрь воды. Специальные исследования, проведенные в Санкт-Петербургском научно-исследовательском институте физической культуры, показали, что вода, получаемая путем УСВР-фильтрации обыкновенной водопроводной воды, приобретает «нечислящиеся» как за водопроводной, так и за бутилированной водой свойства: повышать работоспособность, способствовать процессам эффективного восстановления энергетики организма после физических нагрузок, повышать иммунитет организма. Люди, систематически принимающие обычную водопроводную воду после УСВР-фильтрации, практически перестают болеть гриппом и другими инфекционными заболеваниями (следствие повышения иммунитета), у них нормализуется давление. У некоторых людей даже — пока не известно, почему — улучшается слух и зрение! Букет цветов в УСВР-отфильтрованной воде стоит в несколько раз дольше, чем в любой другой воде. В пользу УСВР-отфильтрованной воды говорят такие объективные свидетели, как кошки и собаки. Если животному предложить на выбор несколько чашек, в которые налита водопроводная, любая бутилированная и УСВР-вода, то оно безошибочно выберет последнюю. Чашки можно поменять, налив, например, УСВР-воду в ту чашку, где раньше была бутилированная вода, но результат не изменится: имея выбор, животное будет пить только УСВР-воду. Известно, что аквариумную воду надо менять раз в неделю. Для этого водопроводную воду нужно отстаивать несколько дней в отдельной емкости. Замечено, что аквариумные рыбы (и маленькие, и большие) замечательно себя чувствуют в воде, отфильтрованной через УСВР (отстаивать ее для этого не требуется), и менять воду можно в 2 раза реже! УСВР-фильтрация изменяет внутреннюю структуру воды и в более глубоком смысле (это изменение не сводится только к разбиванию водных кластеров). Известно, что молекула воды имеет следующую структуру:  Угол α в идеально чистой природной воде (например, в воде из тающих горных ледников) равен 108°. Это не случайно, ибо при α = 108° соотношение отрезков ОН/НН равно «золотой пропорции», т.е. 0,618. Если угол α равен даже 107° или 109° (т.е. незначительно отклоняется от 108°), то свойства воды резко ухудшаются. Поразительно, но УСВР-фильтрация воды делает угол α равным именно 108°! Видимо, именно поэтому вода после УСВР-фильтрации приобретает характерный голубой цвет (даже если исходная была желтой и ржавой). Именно такой цвет у талой воды чистых горных ледников. Отметим в скобках, что дистиллированная вода — бесцветна. Реальные конструктивные исполнения фильтров, работающих на основе углеродных наноструктур. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| | | | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Проточный бактерицидный фильтр «Золотая формула 3»
| Настольный фильтр «Золотая формула 3» со сменным бактерицидным картриджем, также, как и ИСТОК, разработанный уже в рамках национального проекта «Чистая вода», подключается непосредственно к водопроводному крану через дивертер. Удобный металлический носик (гусак), имеющий две степени свободы, позволяет наполнить водой как высокий чайник или графин, так и чашку или стакан. Эта модификация фильтра удобна как дома, так и в офисе в качестве стационарного фильтра для ежедневного использования. Он способен убрать любые загрязнения питьевой воды, включая хлороорганику и остаточный алюминий, которые, вместе с мельчайшей ржавчиной, постоянно присутствуют в обычной водопроводной воде. |  |
| | |
 | |
| | |
| Сменный картридж «ссылка скрыта» для фильтра легко заменяется в домашних условиях Характеристики: корпус фильтра изготовлен из химически стойких, экологически безопасных материалов, пригодных для контакта с пищевыми продуктами. Производительность оптимальная — 80 л/ч. Ресурс до смены картриджа — ок. 2000 литров. Размеры — 120х155х318 мм. Длина подающего шланга — 140 см. Вес сухого фильтра в сборе со шлангом и дивертером — 1,5 кг. |  |
| | |
| |
В комплект поставки входят: корпус, хромированный дивертер с рассеивателем, переходники для резьбовых и безрезьбовых кранов, хомутик, резиновые прокладки и ключ для замены картриджа.
Фильтры на основе углеродных наноструктур многократно, а в некоторых аспектах – абсолютно, превосходят аналоги; они позволяют получить воду, обладающую целебными свойствами.
Ю.В.Высочин,
руководитель программы РФ «Здоровье нации»,
доктор медицинских наук, академик МАИ, заслуженный деятель науки РФ.