專利名稱：一種過濾介質(zhì)及其制備方法、濾芯和凈水裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種去除水中苯胺的過濾介質(zhì)及其制備方法、使用該過濾介質(zhì)的濾芯 和凈水裝置。
背景技術(shù)：
工業(yè)和農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展導(dǎo)致水資源遭到嚴(yán)重破壞，工業(yè)廢水排放到江河、湖泊中， 農(nóng)藥、殺蟲劑等大量使用以及生活垃圾和生活廢水的肆意排放，這些都造成地下水和地表 水的水質(zhì)變差，導(dǎo)致水中產(chǎn)生很多對人體有害的物質(zhì)。水污染越來越成為影響人們生活的 嚴(yán)峻問題。苯胺是苯分子中的一個(gè)氫原子為氨基取代而生成的化合物。結(jié)構(gòu)式為 苯胺是最簡單的一級芳香胺。苯胺是無色油狀液體，熔點(diǎn)為-6. 3°C，沸點(diǎn)為 184°C，密度為1.02173，加熱至370°C分解。苯胺能夠稍溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶 劑。暴露于空氣中或日光下變?yōu)樽厣?。可用水蒸氣蒸餾，蒸餾時(shí)加入少量鋅粉以防氧化。提 純后的苯胺可加入10 15ppm(百萬分之一)的NaBH4,以防氧化變質(zhì)。苯胺在水中則可以 長期穩(wěn)定存在。苯胺是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于紡織、印染、橡膠、塑料、造紙、油漆、燃 料、農(nóng)藥、特種纖維、醫(yī)藥、軍工、離子交換樹脂、陶器上釉等工業(yè)領(lǐng)域。這些工業(yè)領(lǐng)域所排放 物會污染地表水或者地下水，因此水中會有苯胺存在。苯胺是有毒性的，主要表現(xiàn)為(1) 引起高鐵血紅蛋白血癥、溶血性貧血和肝、腎損害；(2)急性中毒時(shí)，患者口唇、指端、耳廓 紫紺，有頭痛、頭暈、惡心、嘔吐、手指發(fā)麻、精神恍惚等；(3)重度中毒時(shí)，皮膚、粘膜嚴(yán)重青 紫，呼吸困難，抽搐，甚至昏迷，休克。出現(xiàn)溶血性黃疸、中毒性肝炎及腎損害。飲用苯胺超 標(biāo)的水或者長期飲用含一定量苯胺的水，會使血紅蛋白失去攜氧能力，造成組織缺氧以及 使紅細(xì)胞內(nèi)的珠蛋白度性，紅細(xì)胞脆性增加，產(chǎn)生貧血。常規(guī)的水處理工藝對苯胺的去除效果很差，已有的生化法處理時(shí)間太長，占地面 積大，培養(yǎng)菌很麻煩，液膜法結(jié)構(gòu)復(fù)雜使用不便；化學(xué)氧化法也是裝置復(fù)雜，成本高；單一 用活性炭吸附，效率也不高。目前還沒有一種制備方法能夠制備出對苯胺有很好去除效果的過濾介質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于去除水中苯胺的過濾介質(zhì)的制備 方法，利用該制備方法制備的過濾介質(zhì)用于去除水中的苯胺時(shí)，去除率高。為了解決以上的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案一種用于去除水中苯胺的過濾介質(zhì)的制備方法，包括如下步驟
3
a)將包含超高分子量聚乙烯、活性炭、沸石分子篩粉、腐殖酸粉和發(fā)孔劑的原料 混合，超高分子量聚乙烯、活性炭、沸石分子篩粉、腐殖酸粉和發(fā)孔劑的重量比為220 420 80 120 80 120 60 130 50 130 ；b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制，燒結(jié)，冷卻。優(yōu)選地，所述超高分子量聚乙烯、活性炭、沸石分子篩粉、腐殖酸粉和發(fā)孔劑的重 量比為350 360 110 120 80 90 60 70 120 130。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，所述 超高分子量聚乙烯、活性炭、沸石分子篩粉、腐殖酸粉和發(fā)孔劑的重量比在這個(gè)范圍內(nèi)時(shí)， 制備的過濾介質(zhì)對苯胺的去除率有明顯的提高。所述超高分子量聚乙烯為重均分子量大于100萬的聚乙烯，優(yōu)選使用重均分子量 為250 400萬的聚乙烯。超高分子量聚乙烯可從國內(nèi)生產(chǎn)廠家得到，如北京東方石油化 工有限公司助劑二廠可提供M-I (分子量為150士50萬)、M-II (分子量為250士50萬)、 M-III (分子量為350 士 50萬)、M-IV(分子量為大于400萬)等規(guī)格的產(chǎn)品。超高分子量 聚乙烯的一個(gè)作用是粘結(jié)和形成過濾介質(zhì)骨架的作用，另外利用超高分子量聚乙烯通過壓 制，燒結(jié)得到的過濾介質(zhì)，容易形成微孔，可以起到吸附水中苯胺的作用。超高分子量聚乙 烯的粒徑為89 104微米。活性炭是一種多孔性物質(zhì)，它具有如蜂窩狀的孔隙結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積、特異的 表面官能團(tuán)、穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能，是優(yōu)良的吸附劑、催化劑或催化劑載體。根據(jù)原料來 源不同活性炭可分為木質(zhì)活性炭，如椰殼活性炭、杏殼活性炭、木質(zhì)粉炭等；礦物質(zhì)原料活 性炭，如各種煤和石油及其加工產(chǎn)物為原料制成的活性炭；其它原料制成的活性炭，如廢橡 膠、廢塑料等制成的活性炭。其中以椰殼材質(zhì)為來源的活性炭強(qiáng)度較高、吸附性能較好。優(yōu) 選活性炭的比表面積不低于500平方米/克，更優(yōu)選不低于1000平方米/克?；钚蕴靠梢愿咝剿械碾s質(zhì)，尤其是醫(yī)用活性炭，作為通過國家相關(guān)藥品監(jiān) 督標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，雜質(zhì)含量更低，表面積更大，吸附效果也更好。選用醫(yī)用活性炭可以保證過 濾介質(zhì)直接用于飲用水的處理。另外，采用粒徑為89 104微米的醫(yī)用活性炭，對苯胺的 吸附效果會更佳。分子篩是一種具有立方晶格結(jié)構(gòu)的硅酸鹽化合物，主要由硅鋁通過氧橋連接組成 空曠的骨架結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)中有很多孔徑均勻的孔道和排列整齊、內(nèi)表面積很大的空穴。此外 還含有電價(jià)較低而離子半徑較大的金屬離子和化合態(tài)的水。由于水分子在受熱過程中連續(xù) 地失去，但晶體骨架結(jié)構(gòu)不變，形成了許多大小相同的空腔，空腔又由許多直徑相同的微孔 相連，這些微小的空穴直徑大小均勻，能比孔道直徑小的分子吸附到孔穴的內(nèi)部，而把比孔 道大的分子排斥在外，因而能把形狀直徑大小不同的分子、極性程度不同的分子、沸點(diǎn)不同 的分子、飽和程度不同的分子分離開來，即具有“篩分”分子的作用，故稱為分子篩。常用的分子篩型號有A 型鉀 A (3A)，鈉 A (4A)，鈣 A (5A)；X 型鈣 X(IOX)，鈉 X(13X)；Y 型鈉 Y，鈣 Y。沸石制成的分子篩稱之為沸石分子篩。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)沸石分子篩對于水中苯胺具有 強(qiáng)大的吸附和截留作用。優(yōu)選地，沸石分子篩粉的粒徑為53 61微米。腐植酸(Humic Acid，簡稱HA)是動植物遺骸，主要是植物的遺骸，經(jīng)過微生物的分解和轉(zhuǎn)化，以及一系列的化學(xué)過程和積累起來的一類有機(jī)物質(zhì)。它是由芳香族及其多種 官能團(tuán)構(gòu)成的高分子有機(jī)酸，具有良好的生理活性和吸收、絡(luò)合、交換等功能。優(yōu)選使用粒 徑為61 74微米的腐殖酸。腐殖酸粉采用常用的腐殖酸粉即可，本發(fā)明對腐殖酸粉沒有 特殊的要求。發(fā)孔劑選擇偶氮二甲酰胺、食品級碳酸氫銨、草酸中的至少一種。作為優(yōu)選，發(fā)孔 劑為偶氮二甲酰胺或食品級碳酸氫銨。其中，食品級碳酸氫銨也稱食用級碳酸氫銨，與工業(yè) 級碳酸氫銨相區(qū)別。雖然工業(yè)級碳酸氫銨也有發(fā)孔的作用，但是它可能會含有對健康有害 的雜質(zhì)，不宜用作飲用水過濾介質(zhì)的生產(chǎn)原料。發(fā)孔劑是一類易分解產(chǎn)生大量氣體而引起 發(fā)孔作用的物質(zhì)，其中偶氮類化合物、碳酸氫鈉、碳酸氫銨、碳酸銨、磺酰腈類化合物、草酸 等是其典型的代表。壓制壓力可以選擇為0.4 l.OMPa，燒結(jié)溫度為200 250°C，燒結(jié)時(shí)間為120 150分鐘，冷卻至40 60°C即可以脫模。雖然本發(fā)明對于上述制備方法中步驟a)中所用的幾種原料進(jìn)行了較為詳盡的描 述，但是本發(fā)明不局限于此種理論或者另外的任何理論。對于在制備過程中它們之間的具 體的化學(xué)變化、結(jié)構(gòu)的變化尚不能確定。此幾種原料經(jīng)過上述的工藝處理制備出的過濾介 質(zhì)，可以有效去除水中的苯胺，并且有協(xié)同作用，可以將水中的苯胺充分吸收。在本發(fā)明中，對于混合步驟，可以認(rèn)為任何不會顯著改變粉體粒徑和粒度分布的 低剪切混合器或攪拌器都是適用的，比如具有鈍的葉輪葉片的攪拌器、滾筒式混合器、螺旋 式攪拌器等，轉(zhuǎn)速要視混合器的類型而定，但以避免揚(yáng)起粉塵為宜?；旌虾蟮姆垠w填裝入預(yù)先設(shè)計(jì)好的模具中，通過加壓將其壓實(shí)，壓力一般不大于 IMPa，且與所用模具的材質(zhì)相適應(yīng)；模具可以由鋁、鑄鐵、鋼或任何適當(dāng)?shù)哪艹惺芟鄳?yīng)壓力 和溫度的材料制造。可以在模具內(nèi)表面涂敷脫模劑，可選用硅氧烷油或任何其他的幾乎不 會吸附到過濾介質(zhì)上的市售脫模劑，也可以使用鋁箔等脫模紙。本發(fā)明還提供了以下技術(shù)方案一種使用了上述過濾介質(zhì)的濾芯。本發(fā)明還提供了以下技術(shù)方案一種凈水裝置，包括上述的過濾介質(zhì)或者濾芯。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于所提出的技術(shù)方案能夠去除水中的苯胺，去 除率達(dá)到96%以上，從而達(dá)到改善水質(zhì)的目的，并且方法簡單，制備過濾介質(zhì)的原料來源廣 泛，成本低。本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，特別適用于被苯胺污染的水的處理。
具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對上述的技術(shù)方案做進(jìn)一步的闡述和說 明。實(shí)施例1本實(shí)施例的具體步驟包括以下步驟(1)稱取超高分子量聚乙烯粉220g，所述超高分子量聚乙烯為北京東方石油化工 有限公司助劑二廠的M-III型產(chǎn)品，其分子量為350萬，粒徑為89 104微米，利用140目 和170目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到89 104微米的超高分子量聚乙烯粉；(2)稱取醫(yī)用活性炭粉90g，所述醫(yī)用活性炭的粒徑為89 104微米，利用140目
5和170目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到89 104微米的醫(yī)用活性炭粉；(3)稱取沸石分子篩粉120g，所述沸石分子篩粉的粒徑為53 61微米，利用220 目和270目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到53 61微米的沸石分子篩粉。(4)稱取腐殖酸粉130g，所述腐殖酸粉的粒徑為61 74微米，利用200目和220 目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到61 74微米的腐殖酸粉。(5)稱取食品級碳酸氫銨120g，純度達(dá)到99. 99%以上；(6)將上述五種粉末放入機(jī)械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；(7)裝填入直徑為50mm管狀模具中，在0. 6MPa的液壓壓力下壓制，在200°C溫度 下燒結(jié)150分鐘；(8)自然冷卻至50°C然后脫模，即得多微細(xì)孔的管狀濾芯。實(shí)施例2本實(shí)施例的具體步驟包括以下步驟(1)稱取超高分子量聚乙烯粉420g，所述超高分子量聚乙烯為北京東方石油化工 有限公司助劑二廠的M-II型產(chǎn)品，其分子量為250萬，粒徑為89 104微米，利用140目 和170目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到89 104微米的超高分子量聚乙烯粉；(2)稱取醫(yī)用活性炭粉80g，所述醫(yī)用活性炭的粒徑為89 104微米，利用140目 和170目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到89 104微米的醫(yī)用活性炭粉；(3)稱取沸石分子篩粉100g，所述沸石分子篩粉的粒徑為53 61微米，利用220 目和270目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到53 61微米的沸石分子篩粉。(4)稱取腐殖酸粉80g，所述腐殖酸粉的粒徑為61 74微米，利用200目和220 目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到61 74微米的腐殖酸粉。(5)稱取偶氮二甲酰胺50g，純度達(dá)到99. 99%以上；(6)將上述五種粉末放入機(jī)械攪拌器中攪拌8分鐘混合均勻；(7)裝填入直徑為50mm管狀模具中，在0. 75MPa的液壓壓力下壓制，在250°C溫度 下燒結(jié)120分鐘；(8)自然冷卻至50°C然后脫模，即得多微細(xì)孔的管狀濾芯。實(shí)施例3本實(shí)施例的具體步驟包括以下步驟(1)稱取超高分子量聚乙烯粉350g，所述超高分子量聚乙烯為北京東方石油化工 有限公司助劑二廠的M-II型產(chǎn)品，其分子量為250萬，粒徑為89 104微米，利用140目 和170目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到89 104微米的超高分子量聚乙烯粉；(2)稱取醫(yī)用活性炭粉120g，所述醫(yī)用活性炭的粒徑為89 104微米，利用140 目和170目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到89 104微米的醫(yī)用活性炭粉；(3)稱取沸石分子篩粉80g，所述沸石分子篩粉的粒徑為53 61微米，利用220 目和270目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到53 61微米的沸石分子篩粉。(4)稱取腐殖酸粉70g，所述腐殖酸粉的粒徑為61 74微米，利用200目和220 目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到61 74微米的腐殖酸粉。(5)稱取草酸120g，純度達(dá)到99. 99%以上；(6)將上述五種粉末放入機(jī)械攪拌器中攪拌8分鐘混合均勻；
(7)裝填入直徑為50mm管狀模具中，在0. 75MPa的液壓壓力下壓制，在220°C溫度 下燒結(jié)120分鐘；(8)自然冷卻至50°C然后脫模，即得多微細(xì)孔的管狀濾芯。實(shí)施例4本實(shí)施例的具體步驟包括以下步驟(1)稱取超高分子量聚乙烯粉360g，所述超高分子量聚乙烯為北京東方石油化工 有限公司助劑二廠的M-II型產(chǎn)品，其分子量為250萬，粒徑為89 104微米，利用140目 和170目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到89 104微米的超高分子量聚乙烯粉；(2)稱取醫(yī)用活性炭粉110g，所述醫(yī)用活性炭的粒徑為89 104微米，利用140 目和170目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到89 104微米的醫(yī)用活性炭粉；(3)稱取沸石分子篩粉90g，所述沸石分子篩粉的粒徑為53 61微米，利用220 目和270目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到53 61微米的沸石分子篩粉。(4)稱取腐殖酸粉60g，所述腐殖酸粉的粒徑為61 74微米，利用200目和220 目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到61 74微米的腐殖酸粉。(5)稱取草酸130g，純度達(dá)到99. 99%以上；(6)將上述五種粉末放入機(jī)械攪拌器中攪拌8分鐘混合均勻；(7)裝填入直徑為50mm管狀模具中，在0. 75MPa的液壓壓力下壓制，在220°C溫度 下燒結(jié)120分鐘；(8)自然冷卻至50°C然后脫模，即得多微細(xì)孔的管狀濾芯。實(shí)施例1 4中所用原料的對照表如表1所示。表 1
原料名稱 實(shí)施例超過分子 量聚乙烯活性炭沸石分 子篩粉腐殖酸 粉發(fā)孔劑實(shí)施例1220g90g120g130g130g實(shí)施例2420g8 OgIOOg80g50g實(shí)施例3350g120gBOg70g120g實(shí)施例4360gIlOg90g60g130g實(shí)施例5取實(shí)施例1 4所得多微細(xì)孔的管狀濾芯1，2，3，4，內(nèi)襯兩層無紡布，外包兩層 無紡布，再在外層裹上聚丙烯多孔網(wǎng)，濾芯兩端粘接上連接端蓋，放置于不銹鋼或塑料殼體 內(nèi)，用于處理飲用水，經(jīng)檢測，該結(jié)構(gòu)濾芯對飲用水中的苯胺的去除效果好，如表2所示。非 常適合家庭終端飲用水處理的需要。表2使用濾芯處理前后的水單位mg/L (毫克/升)
7 從表3可以看出，利用本發(fā)明的濾芯進(jìn)行去除水中的苯胺取得了很好的效果。另外對處理前后的水也進(jìn)行了其他項(xiàng)目的測試，測試結(jié)果如表3所示。表3使用濾芯處理前后的水 從表3可以看出，利用本發(fā)明的濾芯在去除苯胺的同時(shí)，對渾濁物和細(xì)菌微生物 的也有很好的去除效果。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于所提出的技術(shù)方案能夠去除水中的苯胺，去 除率達(dá)到96%以上，從而達(dá)到改善水質(zhì)的目的，并且方法簡單，制備過濾介質(zhì)的原料來源廣 泛，成本低；另外，在去除水中苯胺的同時(shí)，也可以去除水中的渾濁物和細(xì)菌微生物，尤其是 對細(xì)菌微生物的去除率也較高。本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，特別適用于被苯胺污染的水的處理。以上對本發(fā)明所提供的過濾介質(zhì)及其制備方法以及由該過濾介質(zhì)制成的濾芯進(jìn) 行了詳細(xì)介紹。本說明書中應(yīng)用了具體實(shí)施例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，對 于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上可能在實(shí)施過 程中會有改變之處。因此，本說明書記載的內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
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權(quán)利要求
一種用于去除水中苯胺的過濾介質(zhì)的制備方法，包括如下步驟a)將包含超高分子量聚乙烯、活性炭、沸石分子篩粉、腐殖酸粉和發(fā)孔劑的原料混合，超高分子量聚乙烯、活性炭、沸石分子篩粉、腐殖酸粉和發(fā)孔劑的重量比為220～420∶80～120∶80～120∶60～130∶50～130；b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制，燒結(jié)，冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯、活性炭、沸 石分子篩粉、腐殖酸粉和發(fā)孔劑的重量比為350 360 110 120 80 90 60 70 120 130。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯的粒徑為 89 104微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述活性炭為醫(yī)用活性炭，其粒 徑為89 104微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述沸石分子篩粉的粒徑為 53 61微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述腐殖酸粉的粒徑為61 74 微米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，發(fā)孔劑為偶氮二甲酰胺、食品級 碳酸氫銨、草酸中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的制備方法得到的過濾介質(zhì)。
9.使用權(quán)利要求7所述過濾介質(zhì)的濾芯。
10.一種凈水裝置，包括使用權(quán)利要求7所述的過濾介質(zhì)或者權(quán)利要求8所述的濾芯。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于去除水中苯胺的過濾介質(zhì)的制備方法，包括如下步驟a)將包含超高分子量聚乙烯、活性炭、沸石分子篩粉、腐殖酸粉和發(fā)孔劑的原料混合，超高分子量聚乙烯、活性炭、沸石分子篩粉、腐殖酸粉和發(fā)孔劑的重量比為220～420∶80～120∶80～120∶60～130∶50～130；b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制，燒結(jié)，冷卻。本發(fā)明還公開了一種利用此制備方法制備的過濾介質(zhì)、利用此過濾介質(zhì)的濾芯和凈水裝置。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于所提出的技術(shù)方案能夠去除水中的苯胺，去除率達(dá)到96％以上，從而達(dá)到改善水質(zhì)的目的，并且方法簡單，制備過濾介質(zhì)的原料來源廣泛，成本低。
文檔編號C02F1/28GK101898123SQ20091014799
公開日2010年12月1日 申請日期2009年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月25日
發(fā)明者周奇迪 申請人:周奇迪